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编辑 | 环仪仪器
BGA封装在电子元器件中的互连、信息传输等方面起着重要作用，研究封装元件的可靠性以及内部焊点在高温、高湿、高压等极限条件下的稳定性显得尤为重要。下面，我们使用高速温度冲击热流仪，分析封装元件在热冲击下的塑性变形和应力分布。
试验设备：环仪仪器 高速温度冲击热流仪
试验设计：
1.设定单个循环的参数：0s时的初始温度为-65℃。此时假定封装元件内是温度平衡的，不考虑残余应力。
2.温度变化设置：在0~120s，维持-65℃；在120~130s，由-65℃线性升高到150℃；在130~250s，保持150℃。
试验结果分析：
应力最大值出现在下层芯片上，最大值为222.18MPa,其余部分应力值较小，均在20MPa以内，说明下层芯片及其焊点在热冲击下所受的影响较大，承受了较大应力，在设计时应该着重考虑该部分材料的应变率、应变硬化等特征。同时，下层芯片整体所受应力值随热冲击试验时间的增加而增大，并在120s左右达到最大值，其值为222.18MPa，随后逐渐下降，最终稳定在 200 MPa左右。
部模型应力分布图：
力最大值随时间变化情况图：
按一个热冲击循环周次为250s计算，运行至6.29天时出现疲劳失效。对元件进行热冲击试验，在试验第7天出现破裂，元件破坏情况如下图所示，破坏位置在外壳棱边中部，表现为内容物溢出。
试验结论：
1.在热冲击极限载荷下，封装元件的温度呈现对称分布，表面温度与内部温度差较大，约为15℃；最大变形为0.038mm，最大变形位置为外侧镀膜处。
2.最大应力为222.18MPa，内部其余部分的应力值为20MPa左右。对于内部焊点，最大应力为19.02MPa（250s）， 应力最大位置在锡球下方边缘，预估其疲劳寿命为6.29天。
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