[發明專利]電烙鐵加熱式快速熱疲勞實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201910063611.3
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109738322B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 甘貴生;夏大權;劉歆;田謐哲;曹華東;蔣劉杰;吳懿平;楊棟華;王衛生;甘樹德
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60;G01M13/00
• 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;李玉盛

本發明公開了一種電烙鐵加熱式快速熱疲勞實驗裝置及實驗方法，試驗裝置包括加熱系統，制冷系統，冷卻液循環系統和電子報警計數器，加熱系統包括加熱電源和焊咀，在焊咀側端設有試樣放置點，在加熱電源上連接有設置加熱電源的加熱和暫停時間的第一循環時間繼電器；制冷系統包括水箱、熱電阻，在水箱底部設有制冷片，在水箱外設有溫度控制器；冷卻液循環系統包括裝在水箱內的冷卻液和與水箱相接的水泵，在水箱上設有冷卻液循環管，冷卻液循環管的中部與焊咀固定連接，在水泵上還連接有能夠設定試樣的冷卻時間和冷卻暫停時間的第二循環時間繼電器。本發明得到的電烙鐵加熱式快速熱疲勞實驗裝置及實驗方法具有體積小、造價低，且升溫速率快的優點。

技術領域

本發明涉及一種熱疲勞實驗裝置，具體涉及一種電烙鐵加熱式快速熱疲勞實驗裝置及實驗方法。

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。

基于上述問題，在封裝體生產前，需對封裝體內各個焊點進行熱疲勞實驗，以生產出合格的封裝體，使封裝體的使用壽命更長。目前，常規的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 effectsin accelerated 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。同時，現有的熱疲勞實驗裝置體積大，造價高，實驗成本大。

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：如何提供一種升溫速率快，且體積小、造價低的電烙鐵加熱式快速熱疲勞實驗裝置及實驗方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：