為提高柵格陣列封裝(LGA)焊點可靠性，研發生產過程中會用到罩式冷熱氣流沖擊測試機對其做可靠性分析，下面我們進行熱沖擊條件下LGA焊點可靠性分析，分析了LGA焊點在熱沖擊載荷(-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焊點可靠性分析：

試驗設備：環儀儀器 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、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(熱力學溫度，單位為開爾文)時,其產生的蠕變效應將非常明顯。SAC305的熔點大約是 217℃(即 490K)，在熱沖擊載荷(-55℃~125℃)下，焊點不僅會產生塑性應變，還會產生明顯的蠕變變形。

試驗設計：

1.設置初始零應力狀態時溫度為 25℃，在高溫和低溫各保持 900 。

2.高低溫轉換時間為 20 s，循環周期為1840 s。

3.應力-應變曲線一般在 6~7個循環達到穩定，所以共加載 8 個周期的熱沖擊載荷，共 14 720 s。熱沖擊加載曲線如下圖所示。

試驗分析：

下圖為關鍵焊點等效應力隨時間變化的曲線：

由圖可知：

①關鍵焊點的等效應力隨時間呈周期性變化，且每個周期的最大和最小等效應力基本相同:

②升溫階段，等效應力迅速減小；高溫保溫階段，等效應力緩慢減小；

③降溫階段，段結束時，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。

下圖為關鍵焊點最大等效塑性應變隨時間變化的曲線：

由圖可知:

①關鍵焊點的最大等效塑性應變隨著熱沖擊的加載呈現上升趨勢，在第6個周期后，1個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小；高溫保溫階段，等效塑性應變緩慢減小；高溫保溫階段結束時，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，可以咨詢環儀儀器相關技術人員。