為提高柵格陣列封裝(LGA)焊點(diǎn)可靠性，研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )用到罩式冷熱氣流沖擊測試機對其做可靠性分析，下面我們進(jìn)行熱沖擊條件下LGA焊點(diǎn)可靠性分析，分析了LGA焊點(diǎn)在熱沖擊載荷(-55℃~25℃)下的應力應變分布、粘塑性應變能密度和疲勞壽命。
熱沖擊條件下LGA焊點(diǎn)可靠性分析：
試驗設備：環(huán)儀儀器 罩式冷熱氣流沖擊測試機
試驗標準：JESD22-A106B 標準加載熱沖擊載荷的C加載模式(-55℃~ 25℃)
材料參數設置：包括塑封料、BT 基板、焊盤(pán)、錫銀銅焊料SAC305 以及 PCB 板，如下表：
試驗原理：
當金屬材料的溫度高于0.5倍熔點(diǎn)(熱力學(xué)溫度，單位為開(kāi)爾文)時(shí),其產(chǎn)生的蠕變效應將非常明顯。SAC305的熔點(diǎn)大約是 217℃(即 490K)，在熱沖擊載荷(-55℃~125℃)下，焊點(diǎn)不僅會(huì )產(chǎn)生塑性應變，還會(huì )產(chǎn)生明顯的蠕變變形。
試驗設計：
1.設置初始零應力狀態(tài)時(shí)溫度為 25℃，在高溫和低溫各保持 900 。
2.高低溫轉換時(shí)間為 20 s，循環(huán)周期為1840 s。
3.應力-應變曲線(xiàn)一般在 6~7個(gè)循環(huán)達到穩定，所以共加載 8 個(gè)周期的熱沖擊載荷，共 14 720 s。熱沖擊加載曲線(xiàn)如下圖所示。
試驗分析：
下圖為關(guān)鍵焊點(diǎn)等效應力隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)：
由圖可知：
①關(guān)鍵焊點(diǎn)的等效應力隨時(shí)間呈周期性變化，且每個(gè)周期的最大和最小等效應力基本相同:
②升溫階段，等效應力迅速減??；高溫保溫階段，等效應力緩慢減??；
③降溫階段，段結束時(shí)，等效應力達到最小值，等效應力迅速增大并達到最大值，低溫保溫階段等效應力逐漸減小。
下圖為關(guān)鍵焊點(diǎn)最大等效塑性應變隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)：
由圖可知:
①關(guān)鍵焊點(diǎn)的最大等效塑性應變隨著(zhù)熱沖擊的加載呈現上升趨勢，在第6個(gè)周期后，1個(gè)周期內的最大和最小等效塑性應變差值趨于穩定。
②升溫階段,等效塑性應變迅速減??；高溫保溫階段，等效塑性應變緩慢減??；高溫保溫階段結束時(shí)，等效塑性應變達到最小值。
③降溫階段，等效塑性應變迅速增大，在低溫保溫階段逐漸增大并達到最大值。
以上就是LGA焊點(diǎn)可靠性分析，如需了解更多罩式冷熱氣流沖擊測試機的試驗方案，可以咨詢(xún)環(huán)儀儀器相關(guān)技術(shù)人員。
