一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法及系统，所述方法包括：获取所述BGA焊点的塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能；根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。所述系统执行上述方法。本发明专利技术实施例提供的BGA焊点热疲劳寿命的预测方法及系统，针对由温度循环引发的热疲劳问题能够更加简便、快捷地预测出BGA焊点的使用寿命，提高了通用性，因此具有较好的工程应用价值。

Method and system for predicting thermal fatigue life of BGA solder joint

The embodiment of the invention provides a method and system for predicting thermal fatigue life of BGA solder joint, the method includes: the plastic strain range, strain range and total strain energy, which acquires the BGA solder joints, total strain energy refers to the action of the BGA solder joints under thermal fatigue loading due to the deformation of reservoir the presence of the BGA solder joint in potential energy; predictive model based on the plastic strain range, the total strain range, the total strain energy and thermal fatigue life prediction, the number of failure cycles of BGA solder joints. The system performs the method described above. Prediction method and system for BGA solder joint thermal fatigue life of the embodiment of the invention, the thermal fatigue problems caused by temperature cycling can be more simple and efficient way to predict the service life of BGA solder joints, improve the versatility, so it has good engineering application value.

【技术实现步骤摘要】
一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法及系统
本专利技术实施例涉及焊点检测
，具体涉及一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法及系统。
技术介绍
电子产品在使用过程中饱受高温、温度循环、振动、冲击、高湿等恶劣环境条件的影响、极易导致电子产品的焊球阵列封装(BallGridArray，以下简称BGA)焊点失效。目前，对BGA焊点进行使用寿命预测的方法考虑的因素较多、且分析机制复杂，导致通用性不强。在实现本专利技术实施例的过程中，专利技术人发现：BGA焊点失效的主要原因是温度循环引发的低周热疲劳。因此，如何针对由温度循环引发的低周热疲劳，预测BGA焊点的使用寿命，成为亟须解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法及系统。第一方面，本专利技术实施例提供一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法，所述方法包括：获取所述BGA焊点的塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能；根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。第二方面，本专利技术实施例提供了一种BGA焊点热疲劳寿命的预测系统，所述系统包括：获取模块，用于获取所述BGA焊点塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能；预测模块，用于根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。第三方面，本专利技术实施例提供另一种BGA焊点热疲劳寿命的预测系统，包括：处理器、存储器和总线，其中，所述处理器和所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如下方法：获取所述BGA焊点的塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能；根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，包括：所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如下方法：获取所述BGA焊点的塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能；根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。本专利技术实施例提供的BGA焊点热疲劳寿命的预测方法及系统，针对由温度循环引发的热疲劳问题能够更加简便、快捷地预测出BGA焊点的使用寿命，提高了通用性，因此具有较好的工程应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例BGA焊点热疲劳寿命的预测方法流程示意图；图2为BGA焊点正常工作条件下温度循环载荷条件图；图3为使用matlab根据仿真和加速试验得到的8组数据的拟合图；图4为所述BGA焊点的样本设计图；图5为BGA焊点两组加速试验条件下的温度循环载荷条件图；图6为本专利技术实施例BGA焊点热疲劳寿命的预测系统结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的系统实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例BGA焊点热疲劳寿命的预测方法流程示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供的一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法，包括以下步骤：S1：获取所述BGA焊点的塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能。具体的，系统获取所述BGA焊点的塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能。需要说明的是：BGA焊点在温度循环条件下产生热疲劳，热疲劳载荷对BGA焊点做功，从而引起BGA焊点内部发生变形，导致BGA焊点单位质量内部发生熵增，而外部做功可通过应变能反映，该应变能是以应变和应力的形式贮存在BGA焊点内的势能，该熵增包括可逆熵增和不可逆熵增，根据弹塑性力学，BGA焊点不可逆熵增与塑性应变范围、总应变能之间存在有如下关系式：其中，Su为单位质量不可逆熵，η2为不可逆熵增的转化率，η为应变能的不可逆熵增转化率，η1为应变能的熵转化率，Wt为应变能，ρ为BGA焊点密度，T为BGA焊点绝对温度，s为单位质量熵。根据弹塑性力学，塑性变形会使BGA焊点内部造成不可以完全恢复的损伤，即不可逆熵增转化率η与塑性应变范围之间具有的关系，其中，Δεp为塑性应变范围，Δεt为总应变范围，m为材料常数。将上述关系代入到上述公式(1)，得到关系式：从BGA焊点循环开始时刻到BGA焊点发生疲劳破坏的时刻，BGA焊点材料累积的不可逆熵增是一个定值，用Const表示。对公式(2)两边积分，且令其为定值，再根据分割原理，将其化简成如下求和的形式：其中：Δsui(i＝1,2,…Nf)为BGA焊点第i个温度循环的不可逆熵增，ΔWti(i＝1,2,…Nf)为第i个温度循环的应变能，Δεpi(i＝1,2,…Nf)为第i个温度循环的塑性应变范围，Δεti(i＝1,2,…Nf)为第i个温度循环的总应变范围，Nf为BGA焊点的失效循环数，可以理解为：BGA焊点在发生疲劳破坏时刻所经历的温度循环次数。可以近似认为BGA焊点整个温度循环过程中的塑性应变范围、总应变范围和总应变能为常数，得到基于能量的热疲劳寿命的预测模型为：其中，Δεp为塑性应变范围，Δεt为总应变范围，ΔWt为总应变能，m为BGA焊点的材料常数，Const为累积的不可逆熵增数值，为常数，Nf为BGA焊点的失效循环数。S2：根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。具体的，系统根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。需要说明的是：该热疲劳寿命的预测模型需要预先根据一定数量的样本数据进行拟合得到模型参数Const和m的数值，此样本数据包括塑性应变范围Δεp，总应变范围Δεt，总应变能ΔWt，及焊点失效循环数Nf，确定出Const和m的数值后，即得到完整的BGA焊点热疲劳寿命预测模型。再根据塑性应变范围、总应变范围、总应变能，预测出BGA焊点的失效循环数Nf，图2为BGA焊点正常工作条件下温度循环载荷条件图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法，其特征在于，包括：获取所述BGA焊点的塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能；根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。

【技术特征摘要】
1.一种BGA焊点热疲劳寿命的预测方法，其特征在于，包括：获取所述BGA焊点的塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能；根据所述塑性应变范围、所述总应变范围、所述总应变能和热疲劳寿命的预测模型，预测所述BGA焊点的失效循环数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热疲劳寿命的预测模型为：其中，Nf为所述BGA焊点的失效循环数；Const为所述BGA焊点从温度循环开始时刻到发生疲劳破坏时刻的BGA焊点的材料累积的不可逆熵增，所述Const为常数；m为所述BGA焊点的材料常数；Δεp为塑性应变范围；Δεt为总应变范围；ΔWt为总应变能。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在使用所述热疲劳寿命的预测模型之前，获取多组塑性应变范围样本值、多组总应变范围样本值、多组总应变能样本值、以及相对应的BGA焊点的失效循环数；将所述多组塑性应变范围样本值、所述多组总应变范围样本值、所述多组总应变能样本值、以及相对应的BGA焊点的失效循环数代入中，并拟合所述多组塑性应变范围样本值、所述多组总应变范围样本值、所述多组总应变能样本值、以及相对应的BGA焊点的失效循环数，以确定Const和m的数值。4.一种BGA焊点热疲劳寿命的预测系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取所述BGA焊点塑性应变范围、总应变范围和总应变能，其中，总应变能是指所述BGA焊点在热疲劳载荷作用下因变形而储存在所述BGA焊点中的势能；预测模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡薇薇，刘佳敏，孙宇锋，赵广燕，陈浩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11