一种微焊点热疲劳的测试设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种微焊点热疲劳的测试设备和方法，包括感应加热系统、冷却系统、工作平台和温度信息监控系统；所述感应加热系统和所述冷却系统均与所述温度信息监控系统连接；温度信息监控系统监测工作平台的温度信息，当工作平台的温度上升到高温阈值时，温度信息监控系统关闭感应加热系统停止为工作平台加热，同时打开冷却系统为工作平台降温，当工作平台的温度信息降至低温阈值时，温度信息监控系统关闭冷却系统，打开感应加热系统，如此循环直至热疲劳的实验结束，本发明专利技术可以自动对微焊点进行加热与冷却，解决了解决传统热疲劳测试方法温变速率范围小、操作繁琐和测试效率低的问题，具有操作方便、成本低、测试花费时间短和效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种微焊点热疲劳的测试设备和方法
本专利技术涉及热疲劳测试
，特别是涉及一种微焊点热疲劳的测试设备和方法。
技术介绍
随着电子封装微连接技术朝着微型化、高速化和集成化的方向发展，各种新型封装技术如表面贴装技术(SurfaceMountTechnology，SMT)、球栅阵列封装技术(BallGridArray，BGA)以及芯片级封装技术(ChipScalePackage，CSP)等被广泛开发应用，而这些封装技术均是通过微连接焊点来进行不同材料和芯片之间的连接，因此微焊点在电子元件中的芯片与基板之间不仅起到机械支撑和信号传输的作用，而且更是在电子元件中散发热量的重要途经。因而焊点的性能和质量对于电子元件的整体性能具有至关重要的影响。在电子元件工作过程中由于自身特性以及周边环境的影响，焊点时刻经历着温度信息的上升和下降，导致循环温度信息梯度的产生，从而在焊点内部引起热应力循环而导致疲劳破坏，这将对电子元件造成致命性灾难。目前对于微焊点热疲劳的研究主要采用传统热疲劳方式进行实验，一般采用的设备为高低温交变试验箱。该种方式属于慢速疲劳测试，一个周期需花费数个小时，并且往往数百上千个周期才能得到所需结果。另外有人采用将焊点在恒定温度信息的热箱和冷箱之间循环移动的方法来进行热疲劳测试，该种方法相较于传统测试方法时间上有所提高，但仍须五百小时以上才能出现效果。并且升降温速率取决于移动速度，较难控制，另外操作繁琐、容易出现误差。随着电子元件的高度集成化发展，焊点尺寸急剧减小、引脚数量剧增，单位面积发热量显著增加，造成温度信息快速上升。再加上大功率开关、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等元件频繁的通断造成焊点瞬间的温度信息变化，导致传统热疲劳测试方法难以适用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微焊点热疲劳的测试设备和方法，以解决传统热疲劳测试方法温变速率范围小、操作繁琐和测试效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种微焊点热疲劳的测试设备，其特征在于，包括感应加热系统、冷却系统、工作平台和温度信息监控系统；所述感应加热系统和所述冷却系统均与所述温度信息监控系统连接；所述感应加热系统用于加热所述工作平台，所述冷却系统用于冷却所述工作平台；所述温度信息监控系统用于监测所述工作平台的温度信息，当所述工作平台的温度信息上升到高温阈值时，所述温度信息监控系统控制所述感应加热系统停止为所述工作平台加热，同时控制所述冷却系统为所述工作平台降温，当所述工作平台的温度信息降至低温阈值时，所述温度信息监控系统控制所述冷却系统停止冷却所述工作平台，同时控制所述感应加热系统加热所述工作平台。可选的，所述感应加热系统包括感应加热线圈、高频感应加热设备和加热电源；所述感应加热线圈与所述高频感应加热设备电连接；所述高频感应加热设备与所述加热电源连接；所述感应加热线圈为中空的螺旋型结构；所述螺旋型结构的内部设置有所述工作平台，且所述感应加热线圈与所述工作平台不接触。可选的，所述冷却系统包括液体介质冷却装置、第一流量控制器、冷却箱、电泵和电泵电源；所述液体介质冷却装置包括进水口和出水口；所述电泵与所述电泵电源相连接；所述电泵设置在所述冷却箱中；所述电泵与所述第一流量控制器的一端连接，所述第一流量控制器的另一端通过水管与所述进水口连接；所述出水口通过水管与所述冷却箱连通；所述液体介质冷却装置设置在所述工作平台的下部且与所述工作平台相接触。可选的，所述温度信息监控系统包括贴片式热电偶、温度信息巡控仪、第一电磁继电器和第二电磁继电器；所述贴片式热电偶设置在所述工作平台上，所述贴片式热电偶与所述温度信息巡控仪连接；所述高频感应加热设备与所述加热电源之间设置有所述第一电磁继电器；所述电泵与所述电泵电源之间设置有所述第二电磁继电器；所述第一电磁继电器和所述第二电磁继电器均与所述温度信息巡控仪连接；所述温度信息巡控仪通过控制所述第一电磁继电器以控制所述感应加热系统的打开和关闭；所述温度信息巡控仪通过控制第二电磁继电器以控制所述冷却系统的打开和关闭；所述温度信息巡控仪与电脑连接，所述温度信息巡控仪用于将所述贴片式热电偶采集的温度信息显示在所述电脑上。可选的，所述第一电磁继电器和所述第二电磁继电器的常闭触点相互串接。可选的，所述工作平台上还设置有气体保护系统；所述气体保护系统包括气管、第二流量控制器和保护端盖；所述保护端盖包覆在所述工作平台上；所述保护端盖上开有小孔；所述气管的一端通过所述小孔与所述保护端盖连接，所述气管的另一端通过所述第二流量控制器与气瓶连接。可选的，所述第二电磁继电器上设置有计数器。一种微焊点热疲劳的测试方法，所述方法包括：打开感应加热系统为工作平台加热；获取温度信息监控系统采集的温度信息；判断所述温度信息是否等于高温阈值，生成第一判断结果；若所述第一判断结果为所述温度信息等于所述高温阈值，所述温度信息监控系统关闭所述感应加热系统，打开冷却系统；判断所述温度信息是否等于低温阈值，生成第二判断结果；若所述第二判断结果为所述温度信息等于所述低温阈值，所述温度信息监控系统关闭所述冷却系统，打开所述感应加热系统。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了一种微焊点热疲劳的测试设备和方法，所述温度信息监控系统监测所述工作平台的温度信息，当所述工作平台的温度信息上升到高温阈值时，所述温度信息监控系统控制所述感应加热系统停止为所述工作平台加热，同时控制所述冷却系统为所述工作平台降温，当所述工作平台的温度信息降至低温阈值时，所述温度信息监控系统控制所述冷却系统停止冷却所述工作平台，同时控制所述感应加热系统加热所述工作平台，如此循环直至热疲劳的实验结束，本专利技术公开的实验设备可以自动对微焊点进行加热与冷却，解决了解决传统热疲劳测试方法温变速率范围小、操作繁琐和测试效率低的问题，具有操作方便、成本低、测试花费时间短和效率高的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种微焊点热疲劳的测试设备示意图；图2为本专利技术提供的一种微焊点热疲劳的测试方法流程图；图3为本专利技术提供的热疲劳测试过程中的微焊点试样的温度曲线图；图4为本专利技术提供的微焊点试样微观组织示意图；符号说明：1高频感应加热设备、2加热电源、3第一电磁继电器、4贴片式热电偶、5电脑、6温度信息巡控仪、7第一流量控制器、8第二电磁继电器、9电泵电源、10冷却箱、11电泵、12水管、13液体介质冷却装置、14工作平台、15感应加热线圈、16微焊点试样、17第二流量控制器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微焊点热疲劳的测试设备，其特征在于，包括感应加热系统、冷却系统、工作平台和温度信息监控系统；/n所述感应加热系统和所述冷却系统均与所述温度信息监控系统连接；/n所述感应加热系统用于加热所述工作平台，所述冷却系统用于冷却所述工作平台；所述温度信息监控系统用于监测所述工作平台的温度信息，当所述工作平台的温度信息上升到高温阈值时，所述温度信息监控系统控制所述感应加热系统停止为所述工作平台加热，同时控制所述冷却系统为所述工作平台降温，当所述工作平台的温度信息降至低温阈值时，所述温度信息监控系统控制所述冷却系统停止冷却所述工作平台，同时控制所述感应加热系统加热所述工作平台。/n

【技术特征摘要】
1.一种微焊点热疲劳的测试设备，其特征在于，包括感应加热系统、冷却系统、工作平台和温度信息监控系统；
所述感应加热系统和所述冷却系统均与所述温度信息监控系统连接；
所述感应加热系统用于加热所述工作平台，所述冷却系统用于冷却所述工作平台；所述温度信息监控系统用于监测所述工作平台的温度信息，当所述工作平台的温度信息上升到高温阈值时，所述温度信息监控系统控制所述感应加热系统停止为所述工作平台加热，同时控制所述冷却系统为所述工作平台降温，当所述工作平台的温度信息降至低温阈值时，所述温度信息监控系统控制所述冷却系统停止冷却所述工作平台，同时控制所述感应加热系统加热所述工作平台。


2.根据权利要求1所述的微焊点热疲劳的测试设备，其特征在于，所述感应加热系统包括感应加热线圈、高频感应加热设备和加热电源；所述感应加热线圈与所述高频感应加热设备电连接；所述高频感应加热设备与所述加热电源连接；所述感应加热线圈为中空的螺旋型结构；所述螺旋型结构的内部设置有所述工作平台，且所述感应加热线圈与所述工作平台不接触。


3.根据权利要求1所述的微焊点热疲劳的测试设备，其特征在于，所述冷却系统包括液体介质冷却装置、第一流量控制器、冷却箱、电泵和电泵电源；所述液体介质冷却装置包括进水口和出水口；所述电泵与所述电泵电源相连接；所述电泵设置在所述冷却箱中；所述电泵与所述第一流量控制器的一端连接，所述第一流量控制器的另一端通过水管与所述进水口连接；所述出水口通过水管与所述冷却箱连通；所述液体介质冷却装置设置在所述工作平台的下部且与所述工作平台相接触。


4.根据权利要求2或3任意一项所述的微焊点热疲劳的测试设备，其特征在于，所述温度信息监控系统包括贴片式热电偶、温度信息巡控仪、第一电磁继电器和第二电磁继电器；所述贴片式热电偶设置在所述工作平台上，所述贴片式热电偶与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王善林，吴鸣，陈玉华，尹立孟，吴集思，黄永德，张体明，谢吉林，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36