热形变分析相关案例分享

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热形变分析

 

热形变分析(Thermal Mechanical Analysis, TMA)是一种材料表征技术,用于研究材料在温度变化时的物理性质,特别是尺寸和形态的变化。它通过监测样品在受控温度程序下长度、体积或模量的变化来评估材料的热性能和热稳定性。

 

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工作原理

 

 

热变形机理

材料具有热胀冷缩的特性,由于层结构材料的热膨胀系数不同,当温度发生变化时,不同的膨胀或收缩量会引起器件的变形。

 

 

热形变分析工作原理

按照预定的温度设定对样品进行加热或冷却处理,通过传感器监测其膨胀或收缩后的尺寸变化。收集到的数据以图表的形式输出,能够直观地看到其形变量是否符合要求。

 

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相关案例

 

 

案例一:BGA热形变分析

 

 

一、温度设置

 

温度设置曲线

 

1、升温过程:30℃、150℃、180℃、210℃、230℃、250℃。

2、降温过程:230℃、210℃、180℃、150℃。

3、预热:30℃~150℃,时间80S;  

4、恒温:160℃~220℃,时间90S;

5、高温:220℃以上,时间80S;   

6、最高温度:250℃

 

二、样品测试位置及测试数据

 

 

    1、测试位置一

 

热形变分析测试数据(单位:mm)如下:

 

    2、测试位置二

 

热形变分析测试数据(单位:mm)如下:

 
 

    3、测试位置三

 

热形变分析测试数据(单位:mm)如下:

 

 

    4、测试位置四

 

热形变分析测试数据(单位:mm)如上:

 
 

    5、测试位置五

 

热形变分析测试数据(单位:mm)如上:

 
 

    6、测试位置六

 

热形变分析测试数据(单位:mm)如下:

 

三、测试结果

 

BGA热形变主要集中于“测试五”区域(形变量>0.1),该测试五区域亦为枕焊失效区域

 

注:形变量应小于0.1mm。

 

 

案例二:连接器热形变分析

 

 

一、样品图示

 

连接器外观图示

 

二、温度设置

 

温度设定曲线图

 

1、升温过程:30℃、150℃、180℃、210℃、230℃、250℃。

2、降温过程:230℃、210℃180℃、150℃。

3、预热:30℃~150℃、时间 80S;

4、恒温:160℃~220℃、时间 90S;

5、高温:220℃以上、时间 80S;

6、最高温度:250℃

 

三、测试数据及结果

 

测试数据如下,最大形变量为0.038mm。

 

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总结

 

热形变分析对材料的研发、质量控制和失效分析均具有重要价值,能够确保器件在设计和制造过程中可以承受预期的温度变化,从而提高产品的整体稳定性和使用寿命。