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。
技术实现要素：
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，nf——热疲劳失效的平均寿命；δγ——等效剪切应变范围，
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。
一种用于bga焊点热寿命测试平台，包括温度循环测试箱和测试机箱，所述温度循环测试箱内设置有测试板，所述测试机箱内设置有监测板，所述监测板的输入端与所述测试板电连接，所述监测板的输出端与上位机电连接。
一种bga焊点热寿命测试平台的测试机箱，包括箱体内从上至下依次设置的数对导轨滑槽，成对的导轨滑槽分别固设在箱体内的两侧，箱体内还设有数个监测板，监测板的两端分别插入成对的两导轨滑槽中。
所述箱体与所述导轨滑槽固定连接。
所述监测板至少设置一个。
本发明具有以下有益效果：本发明的一种bga焊点热寿命预测方法、测试平台及测试机箱，通过对不同焊接条件下焊点可靠性进行分析，得到不同工作环境下不同焊接条件下各焊点的有效使用次数，同时能够针对仿真分析模型搭建专业的测试平台进行实际测试，将测试结果与理论分析结果进行对应并修正仿真分析的偏差因子，得到更为准确可靠的分析方法。能够模拟产品实际运行环境，并且能够实时检测产品运行过程中各检测焊点在对应温度条件下的实时通断情况，将试验采集的测试数据与仿真数据进行对比分析，找出其中的规律和偏差因素，修正仿真分析方法，总结成一套焊点热可靠性设计及焊接工艺设定准则进行行业推广。
附图说明
下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是一种bga焊点热寿命预测方法的流程框图；
图2是bga焊点热寿命测试平台结构示意图；
图3是bga焊点热寿命测试平台的测试机箱结构示意图；
图4是本发明的测试板的硬件原理图方框图；
图5是本发明的监测板的硬件原理图方框图；
附图标记说明：1、温度循环测试箱；2、测试板；3、测试机箱；4、监测板；5、上位机；6、箱体；7、导轨滑槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
请参阅图1，一种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有限元仿真分析软件优先选用ansys；bga焊点为bga封装的芯片的焊点。
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的材料和bga焊点模型的材料进行设定，该仿真模型(包含印制板模型和所有bga焊点模型)具备尺寸信息、形状信息、材料信息以及印制板的结构信息，结构信息包含组成该印制板的各部分的搭配和安排；
b、对仿真模型(包含印制板模型和所有bga焊点模型)进行网格划分，保证仿真精度和速度；
c、定义载荷：使仿真模型处于两种温度不断交替变化的外部热循环中，使仿真模型能够在外在条件下进行热学仿真分析；
d、得到步骤c中产生的热学仿真分析结果，分析并得出每个bga焊点模型经过外部热循环产生的应力应变量，应力是指每个bga焊点模型受到的内应力，应变是指每个bga焊点模型产生的应变；
e、疲劳模型计算：电子封装snpb焊点失效是低周期疲劳失效，焊点热循环失效的寿命模式主要以低周期的coffin-manson方程(简称c-m方程)为基础，利用manson-coffin公式：
此处c与热循环的温度和频率有关。
c＝-0.442-6×10-4tm+1.74×10-2ln(1+f)
其中，tm——热循环的平均温度(℃)；
tmax——循环最大温度值(℃)；
tmin——循环最小温度值(℃)；
f——循环频率；
计算每个bga焊点模型的热疲劳失效的平均寿命nf，并由此得到一组bga焊点模型的热疲劳失效的平均寿命值nf，该组bga焊点模型的热疲劳失效的平均寿命值由印制板模型上所有位置点上所有bga焊点模型的热疲劳失效的平均寿命值nf构成；
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，实时监测测试板上每个bga焊点在外部热循环条件下的通断，并得到测试板上每个bga焊点的实验寿命值，进而得到一组实验寿命值，该组实验寿命值由测试板上所有bga焊点的实验寿命值构成，测试板包含印制板和印制板上设置的数个bga焊点，印制板的形状、尺寸、结构与印制板模型的形状、尺寸、结构相符并一致，数个bga焊点与数个bga焊点模型的数量、形状、尺寸、结构、分布的位置点均相符并一致，即测试板具备仿真模型所有信息：具备尺寸信息、形状信息、材料信息以及印制板的结构信息；此步骤中，测试板仅设置一块，实验寿命值为bga焊点从实验开始至断裂的实际寿命值，实际热环境为两种温度不断交替变化的热环境，实际热环境与所述两种温度不断交替变化的外部热循环相符并一致。
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进行对照，修正仿真模型：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，网格划分是对印制板模型网格划分和/或对bga焊点模型网格划分，可将网格划分的更细(网格的划分以及如何将网格划分更细可参见已公开的ansys教程)，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。
实施例2：
由图1所示的一种bga焊点热寿命预测方法，与实施例1的不同之处在于：在步骤f中，对多个测试板进行实际实验，实时监测bga焊点在实际热环境下的通断，对实验数据进行筛选：先得到每个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，即最终得到的第一手实际寿命值组中的所有第一手实际寿命值均不超过最终得到的第一手实际寿命值组的平均值的20％，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。由此可求得测试板上所有位置点上所有bga焊点的实验寿命值，进而得到实施例1所述的一组实验寿命值。
实施例3：
请参阅图3和图4，本发明的优选实施例提供了一种bga焊点热寿命测试平台，其与实施例1、实施例2所述一种bga焊点热寿命预测方法相配套，包括：温度循环测试箱1和测试机箱3，所述温度循环测试箱1内设置有测试板2，温度循环测试箱1用于提供所述的外部热循环条件或环境，测试板2设有数个bga焊点，bga封装芯片通过bga焊点焊在测试板2上，所述测试机箱3内设置有监测板4，所述监测板4的输入端与所述测试板2电连接，所述监测板4的输出端与上位机5电连接。测试板2在温度循环测试箱1内经过-55～125℃的疲劳测试将测试出的坏点数据及坏点断裂时的温度反馈到在测试机箱3内的监测板4，监测板4与上位机5之间通过数据线将坏点信息反馈到上位机5上，上位机5出具报告。够针对仿真分析模型搭建专业的测试平台进行实际测试，将测试结果与理论分析结果进行对应并修正仿真分析的偏差因子，得到更为准确可靠的分析方法。
测试板2上设有bga焊点点阵9和数字信号输出接口10，bga焊点点阵9包含数个bga焊点，bga焊点点阵9中的每一个bga焊点均通过导线连接数字信号输出接口10；
监测板4上设有单片机12、数字信号输入接口11和485模块13，数字信号输入接口11和485模块13均电连接单片机12；
数字信号输出接口10和数字信号输入接口11之间通过数据总线连接，所述数据总线由数根导线组成，监测板4通过485模块13与上位机5通信。
测试板2上电后，通过对bga芯片的编程使bga芯片的所有管脚均输出高电平(地线管脚除外)，数字信号输入接口11输出bga焊点点阵9中的每一个bga焊点的电信号，监测板4上的单片机检测数字信号输入接口11所传送过来的电信号，并逐一判断每一个bga焊点的电信号是否是高电平信号：是，则证明该bga焊点正常；否，则证明该bga焊点正常断裂。
监测板4将检测结果通过485模块发送给上位机。
所述单片机为arm7处理器，所述485模块的型号为max485。
一种bga焊点热寿命测试平台是针对步骤f的实验平台，通过该平台对bga焊点进行实验。
实施例4：
请参阅图5，本发明的优选实施例提供了一种bga焊点热寿命测试平台的测试机箱，其与实施例1、2所述一种bga焊点热寿命预测方法相配套，并应用在实施例3中所述一种bga焊点热寿命测试平台，包括：箱体6和箱体6内从上至下依次设置的数对导轨滑槽7，成对的导轨滑槽7分别固设在箱体6内的两侧，并且成对的导轨滑槽7分别固设在箱体6内的两侧壁上，箱体内还设有监测板4，监测板4的两端分别插入成对的两导轨滑槽7中。
优选地，所述箱体6与所述导轨滑槽7固定连接，增加稳定性。
所述监测板4至少设置一个，优选地，所述监测板4设置数个，一次性可测量数个测试板，数个测试板分别与数个监测板4电连接，提升了实验效率，数个监测板4分别插入数对导轨滑槽7。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过对不同焊接条件下焊点可靠性进行分析，得到不同工作环境下不同焊接条件下各焊点的有效使用次数，同时能够针对仿真分析模型搭建专业的测试平台进行实际测试，将测试结果与理论分析结果进行对应并修正仿真分析的偏差因子，得到更为准确可靠的分析方法。能够模拟产品实际运行环境，并且能够实时检测产品运行过程中各检测焊点在对应温度条件下的实时通断情况，将试验采集的测试数据与仿真数据进行对比分析，找出其中的规律和偏差因素，修正仿真分析方法，，即提供一种使有限元分析软件得到bga焊点寿命预测结果与实际实验寿命结果一致的方法，并总结成一套热可靠性设计准则进行行业推广。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。