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把产品放在吊篮里,从高温区瞬间转移到低温区,10秒内发生了什么?

更新时间:2026-09-12  |  点击率:10

0秒内的时间线

时间节点发生了什么

0-2秒吊篮启动,样品脱离高温区。样品表面仍带着高温,但已暴露在相对低温的空气中,表面开始急速散热。

2-5秒吊篮快速移动至低温区上方,样品表面温度急剧下降。此时表面已经冷透,但内部温度仍接近高温区温度,形成巨大的温度梯度。

5-8秒吊篮进入低温区,样品暴露在低温气流中。表面温度继续下降,内部温度开始缓慢响应。此时表面与内部的温差达到峰值。

8-10秒吊篮到位,风门关闭,低温区恢复密封。样品表面已接近低温区温度,但内部仍处于“高温余热"状态,内外温差仍在持续拉扯材料界面。

 10秒内,材料内部在发生什么?

这10秒的核心破坏力,来自温度梯度引发的瞬时热应力。

以BGA封装芯片为例,它由硅芯片、塑封料、焊球、PCB板多层材料组成,热膨胀系数(CTE)差异巨大:

材料CTE(ppm/℃)在10秒内的行为

硅芯片~2.6几乎不膨胀/收缩

塑封料~10-15随温度变化明显胀缩

焊球(锡基)~21-24剧烈胀缩

PCB(FR-4)~14-17中等程度胀缩

当样品在10秒内从+150℃切换到-65℃时:

表面材料(塑封料、焊球外层)迅速收缩

内部材料(硅芯片)还保持高温时的膨胀状态

界面处产生巨大的剪切应力——塑封料想收缩,但被硅芯片“撑住";焊球想收缩,但被PCB和芯片“拉住"

这种应力在10秒内达到峰值,如果材料界面结合强度不足,就会在这一瞬间产生微裂纹或分层。即使单次冲击没有立即失效,反复循环数百次后,微裂纹会逐步扩展,最终导致焊点断裂或封装开裂。

为什么必须“10秒内"?

如果转移时间延长到1分钟,样品在移动过程中有足够时间与空气进行热交换,表面和内部的温差会大幅缩小,热应力峰值显著降低——冲击效果就大打折扣了。

10秒以内,是保证“表面温度已变、内部温度未变"这个关键窗口存在的必要条件。 这个窗口越短,温度梯度越陡,热应力越集中,越能暴露材料界面的薄弱环节。

 10秒后,测试还没结束

吊篮到位后,样品在低温区还需驻留15-30分钟,让内部温度充分稳定。这段时间内:

表面和内部温度逐渐趋于一致

之前产生的热应力部分释放

但已造成的微裂纹不会愈合

然后,吊篮再次启动,样品被送回高温区,开始下一轮10秒的“应力爆发"。如此循环,直至达到设定的循环次数。


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