[發明專利]一種電磁感應加熱式快速熱疲勞實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201910063600.5
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109738320B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 甘貴生;夏大權;劉歆;曹華東;田謐哲;蔣劉杰;吳懿平;趙靜;蘇鑒;劉聰
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60;G05D23/32
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵

本發明公開了一種電磁感應加熱式快速熱疲勞實驗裝置，包括加熱系統和冷卻系統；加熱系統包括加熱機，加熱機包括上端的水平加熱臺，加熱臺呈長條形結構，在加熱臺一端的上表面設有試樣放置裝夾結構，試樣放置裝夾結構用于放置試樣并加熱；在加熱臺另一端套設有水平的感應線圈，且感應線圈的端部和試樣放置裝夾結構在加熱臺長度方向呈間隔設置；所述冷卻系統包括加熱臺上所述試樣放置裝夾結構下方設有的冷卻流道，冷卻流道上至少設有一個液體入口和一個液體出口；在液體入口連接有冷卻液輸入管；在液體出口上連接有冷卻液輸出管；且在冷卻液輸入管上設有直流水泵。本發明具有升溫速率更高，低溫段溫度更低，測試效率更高，測試效果更好的優點。

技術領域

本發明涉及熱疲勞實技術領域，尤其涉及一種電磁感應加熱式快速熱疲勞實驗裝置及方法。

背景技術

隨著IGBT和LED等大功率器件的逐步推廣和應用，封裝體密度越來越高，焊點尺寸越來越小，焊點數量越來越多，其元器件內部芯片所承受的功率越來越大，封裝體內部的熱流密度也越來越高，為了更好的發揮其性能必須進行冷卻降溫。因此元器件內部焊點在服役過程中必將承受著高頻率、急劇的溫度變化，必將導致元器件內部各種材料的熱膨脹系數失配，以及起連接作用的焊點承受著應力應變的循環變化，進而引起焊點的熱疲勞破壞，導致整個封裝器件的失效。

根據IPC9701A-2006標準可知常規含熱沖擊和熱循環實驗溫度變化慢，循環周期特別長。例如文獻[Yan Qi,Rex Lam,et al.Temperature profile effects inaccelerated thermal cycling of SnPb and Pb-free solder joints.Microelectronics Reliability,2006,46 (2-4):574-588]采用兩種升溫速率（14℃/min和95℃/min）對晶體管2512和PBGA256電子元件的SnPb和無鉛焊料進行試驗。研究發現，在相同的失效模式下，高升溫速率大大縮短了測試時間，但升溫速率依然達不到大功率器件內部焊點在服役過程中溫度變化速率。又如某公司的D/GDWJB-800L高低溫沖擊試驗箱，其設備升溫速率低（0~25℃/min），單個循環周期大。又如文獻[李聰，電子封裝快速熱疲勞可靠性的研究，華中科技大學碩士論文，2012]和[陳繼兵, 快速熱疲勞對無鉛微焊點性能和微觀組織的影響, 華中科技大學博士論文, 2013]采用三種升溫速率（7℃/S、12.5℃/S和14℃/S）和三種熱循環溫度（55～125℃、55～180℃、60～200℃）對無鉛焊點進行快速熱疲勞試驗。其試驗裝置的升溫速率較常規熱疲勞有較大提升，但升溫速率還有優化的空間，且低溫段溫度過高還需要大幅度降低。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：怎樣設計一種升溫速率更高，低溫段溫度更低，測試效率更高，測試效果更好的電磁感應加熱式快速熱疲勞實驗裝置及方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種電磁感應加熱式快速熱疲勞實驗裝置，包括加熱系統和冷卻系統；其特征在于，所述加熱系統包括加熱機，所述加熱機包括上端的水平加熱臺，加熱臺呈長條形結構，在加熱臺一端的上表面設有試樣放置裝夾結構，試樣放置裝夾結構用于放置試樣并加熱；在加熱臺另一端套設有水平的感應線圈，且感應線圈的端部和試樣放置裝夾結構在加熱臺長度方向呈間隔設置；所述冷卻系統包括加熱臺上所述試樣放置裝夾結構下方設有的冷卻流道，冷卻流道上至少設有一個液體入口和一個液體出口；在液體入口連接有冷卻液輸入管；在液體出口上連接有冷卻液輸出管；且在冷卻液輸入管上設有直流水泵。