BGA封裝在電子元器件中的互連、信息傳輸等方面起著重要作用，研究封裝元件的可靠性以及內部焊點在高溫、高濕、高壓等極限條件下的穩定性顯得尤為重要。下面，我們使用高速溫度沖擊熱流儀，分析封裝元件在熱沖擊下的塑性變形和應力分布。

試驗設備：環儀儀器 高速溫度沖擊熱流儀

試驗設計：

1.設定單個循環的參數：0s時的初始溫度為-65℃。此時假定封裝元件內是溫度平衡的，不考慮殘余應力。

2.溫度變化設置：在0~120s，維持-65℃；在120~130s，由-65℃線性升高到150℃；在130~250s，保持150℃。

試驗結果分析：

應力最大值出現在下層芯片上，最大值為222.18MPa,其余部分應力值較小，均在20MPa以內，說明下層芯片及其焊點在熱沖擊下所受的影響較大，承受了較大應力，在設計時應該著重考慮該部分材料的應變率、應變硬化等特征。同時，下層芯片整體所受應力值隨熱沖擊試驗時間的增加而增大，并在120s左右達到最大值，其值為222.18MPa，隨后逐漸下降，最終穩定在 200 MPa左右。

部模型應力分布圖：

力最大值隨時間變化情況圖：

按一個熱沖擊循環周次為250s計算，運行至6.29天時出現疲勞失效。對元件進行熱沖擊試驗，在試驗第7天出現破裂，元件破壞情況如下圖所示，破壞位置在外殼棱邊中部，表現為內容物溢出。

試驗結論：

1.在熱沖擊極限載荷下，封裝元件的溫度呈現對稱分布，表面溫度與內部溫度差較大，約為15℃；最大變形為0.038mm，最大變形位置為外側鍍膜處。

2.最大應力為222.18MPa，內部其余部分的應力值為20MPa左右。對于內部焊點，最大應力為19.02MPa（250s）， 應力最大位置在錫球下方邊緣，預估其疲勞壽命為6.29天。

如需了解更多高速溫度沖擊熱流儀的試驗方案，可以咨詢環儀儀器相關技術人員。