[發明專利]基于差值法的回流焊過程中焊料彈性模量測量方法

有效

• 申請號: 202010793383.8
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111896391B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 田文超;史以凡;陳勇;陳帥;王文龍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發明公開一種基于差值法的回流焊過程中焊料彈性模量測量方法，用于解決現有技術存在的測量焊料彈性模量時無法考慮在回流焊過程中銅箔與焊料的接觸處會發生反應生成界面金屬層的問題。本發明的實現步驟為：1、設置測量裝置；2、測量每個溫區銅箔的應力值和應變值；3、測量每個溫區銅箔與焊料發生反應的應力值和應變值；4、利用彈性模量公式，分別計算每個溫區銅箔的彈性模量和每個溫區銅箔與焊料發生反應的彈性模量；5、利用差值法計算每個溫區的焊料彈性模量；6、將每個溫區的焊料彈性模量擬合成一條曲線。本發明具有使在回流焊過程中焊料彈性模量的測量更準確的優點。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，更進一步涉及實驗測量技術領域中的一種基于差值法的回流焊過程中焊料彈性模量測量方法。本發明可用于測量回流焊過程中銅箔和銅箔與焊料發生反應的應力值和應變值，利用彈性模量公式計算銅箔和銅箔與焊料發生反應的彈性模量。

背景技術

隨著各種新型電子產品的不斷出現和人們生活水平的不斷提高，人們對電子產品的品質也提出了新的需求，電子產品不斷地向小型化、輕薄化和高密度的方向發展。相應地，對表面貼裝技術也提出了重大的挑戰，回流焊技術就是一種表面貼裝技術。回流焊技術是將主板放置在內部有加熱電路的回流爐中，空氣或氮氣加熱到足夠高的溫度后吹向已經貼好元件的線路板，讓元件兩側的焊料融化后與主板粘結。回流焊過程中回流曲線依據焊料的各項參數來設置，回流曲線的設置會直接影響到元件與主板的粘結質量，因此提高焊料彈性模量測量的準確度是很有必要的。焊料彈性模量的測量是電子技術領域中的技術，目前有成熟的技術來對單獨焊料的彈性模量進行測量。而在回流焊過程中，焊料與銅箔的接觸處會發生反應生成界面金屬層，目前的技術難以考慮上述情況對焊料彈性模量的影響，因此回流焊過程中焊料彈性模量的測量仍然尚有很多不足。

于紅嬌，張弓，馬莒生在其發表的論文“Sn-Zn-Bi-In-P新型無鉛焊料力學參數測量與分析”中提出了一種在不同溫度下焊料彈性模量的測量方法。該方法使用WDW-20微機控制變溫蠕變試驗機分別在溫度為25℃、50℃、75℃、100℃以及125℃時進行拉伸測量，并且將應變計貼于焊料試樣正反兩側來采集軸向和橫向應變數據，由加載載荷和軸向、橫向應變數據即可求得焊料試樣的彈性模量。該方法雖然可以較好地測得單獨焊料的彈性模量，但是，該方法仍然存在的不足之處是，測量焊料的彈性模量時無法考慮回流焊過程中銅箔與焊料的接觸處會發生反應生成界面金屬層的問題，從而導致焊料彈性模量測量的不準確。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種基于差值法的回流焊過程中焊料彈性模量測量方法，以解決焊料的彈性模量測量中，無法考慮回流焊過程中銅箔與焊料的接觸處會發生反應生成界面金屬層的問題。

實現本發明目的的具體思路是：首先分別測量每個溫區銅箔的應力值和應變值和每個溫區銅箔與焊料發生反應的應力值和應變值，然后利用彈性模量公式分別計算每個溫區銅箔的彈性模量和每個溫區銅箔與焊料發生反應的彈性模量，接著利用差值法計算每個溫區焊料的彈性模量，最后將每個溫區焊料的彈性模量擬合成一條曲線，得到焊料隨溫區變化的彈性模量曲線。

實現本發明目的的方法，包括如下步驟：

(1)設置測量裝置：

(1a)將一個反向通過位于凹槽中心螺紋通孔的螺栓用螺母固定在銅箔上，再將中心設有凹槽的銅箔通過螺栓用螺母固定在支架上，得到測量裝置中的操作機構，所述銅箔和支架的長度相等，銅箔下表面均勻粘貼應變片；

(1b)將應變儀和壓力傳感器調零并檢查其靈敏度，再將銅箔下表面的應變片通過導線與壓力傳感器、應變儀相連，得到測量裝置中的信號采集單元；

(2)測量每個溫區銅箔的應力值和應變值：

(2a)轉動位于銅箔凹槽中心的螺栓上的螺母，為銅箔表面施加力載荷，直至銅箔發生明顯變形后將操作機構放置在回流爐的傳送帶上；