[发明专利]一种BGA焊点热寿命预测方法、测试平台及测试机箱

说明书

本发明公开了一种BGA焊点热寿命预测方法、测试平台及测试机箱，属于BGA技术领域，在有限元仿真分析软件中模拟BGA焊点模型在热循环环境中，得出应力应变量，代入计算公式得出BGA焊点模型的热疲劳失效的平均寿命值，再进行实际实验，并与仿真数据进行对照，找出其中的规律和偏差因素，修正仿真分析方法，并总结成一套热可靠性设计准则进行行业推广。

技术领域

本发明涉及热寿命预测方法技术领域，特别地，涉及一种BGA焊点热寿命预测方法、测试平台及测试机箱。

背景技术

随着电子产品运行环境温度不断变化，芯片不断的启停，导致电子产品自身的温度一直处于变化的状态。由于印制板本身基材与IC封装基材热膨胀系数不一致等因素，在电子产品运行过程中国，不同材料热胀冷缩量不同导致中间的焊点受内部剪切应力作用，从而发生位移导致开裂，最终引起产品的失效。

当前国内外对于BGA焊点热寿命的分析，侧重于对焊点开裂的原理分析和工艺理论提升上，对于在焊接过程中由于工艺的不同造成焊点寿命实际性偏差，具体工艺实现方式及焊接材料选择不同的条件下对焊点寿命的研究较少，对于产品寿命的预估方法也是停留在理论分析及仿真层面，没有大量的实验数据佐证。

发明内容

本发明目的在于提供一种BGA焊点热寿命预测方法、测试平台及测试机箱，以解决现有技术中对于仿真准确度的判别上工作开展得较少，主要停留在理论研究阶段层面的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种BGA焊点热寿命预测方法，先在有限元仿真分析软件中实施步骤a-d后，再依次实施步骤e、f、g，

a、建立仿真模型，仿真模型包括印制板模型和印制板模型上的数个BGA焊点模型，并分别对印制板模型和BGA焊点模型的材料进行设定；

b、对仿真模型进行网格划分；

c、使仿真模型处于两种温度不断交替变化的外部热循环中；

d、通过步骤C得出每个BGA焊点模型经过外部热循环产生的应力应变量；

e、疲劳模型计算：利用Manson-Coffin公式：

式中，N_f——热疲劳失效的平均寿命；Δγ——等效剪切应变范围，Δε——等效总应变范围；ε_f——疲劳韧性系数；c——疲劳韧性指数；

计算每个BGA焊点模型的热疲劳失效的平均寿命，并由此得到一组BGA焊点模型的热疲劳失效的平均寿命值；

f、实际实验：设置与所述仿真模型相符的实体的测试板，将测试板置于与步骤C中外部热循环相符的实际热环境中，并得到测试板中每个BGA焊点的实验寿命值，进而得到一组实验寿命值；

g、与仿真数据进行对照：将所述的一组BGA焊点模型的热疲劳失效的平均寿命值与一组实验寿命值组进行对照，如果这两组数值的一致性低于90％，则在有限元仿真分析软件中修改仿真模型的尺寸和/或材料和/或网格，重复进行步骤a-f，直至这两组数值的一致性大于或者等于90％为止。

在步骤f中，对多个测试板进行实际实验，实时监测BGA焊点在热环境下的通断，得到每个BGA焊点的第一手实际寿命值，所有测试板上位于同一位置点上的所有BGA焊点的第一手实际寿命值构成该位置点BGA焊点的第一手实际寿命值组，然后执行实际寿命值计算步骤：a1，对第一手实际寿命值组求平均值，将超过平均值20％的第一手实际寿命值剔除出第一手实际寿命值组，得到新的第一手实际寿命值组，a2，重复a1，直至得到组内数据均不超过相应平均值20％的第一手实际寿命值组为止，a3，将最终得到第一手实际寿命值组求平均值即为该位置点上BGA焊点的实验寿命值。