一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置，该装置包括工作台、可调直流稳压电源、挤压机构、IGBT模块、弯曲位移测量机构、热电偶温度表、计算机、动态电阻应变仪、支撑架、弯曲底座；可调直流稳压电源、热电偶温度表、动态电阻应变仪均水平放置在工作台上，计算机放置在动态电阻应变仪上；挤压机构通过支撑架、弯曲底座固定在工作台上；转动挤压机构使TGBT模块产生弯曲变形，并调节可调直流稳压电源的电压值使TGBT模块产生热量，从而使TGBT模块升温并通过热电偶温度表测得钎料层的实际温度值，TGBT模块将感应到的IGBT模块钎料层弯热耦合应力大小变化值传输至动态电阻应变仪，通过动态电阻应变仪和计算机进行计算与分析，实现IGBT模块钎料层弯热性能的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置
本专利技术涉及实验室仪器及设备
，具体是一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)功率模块在实际使用过程中，IGBT功率模块封装是通过钎料回流焊接技术实现芯片、绝缘衬底及基板等之间的电气和机械互连。在服役过程中，IGBT功率模块由于通断电、环境温度以及受到各种外力作用的变化，要受到温度循环荷载和机械载荷的相互作用，由于各部分材料热膨胀系数不匹配会产生热应力和弯曲应力，导致钎料层剥离，进而影响模块的可靠性。钎料层在IGBT模块中不仅起连接与支撑的作用，而且还是一条重要的散热通道，是模块在封装过程中的关键环节，它的可靠性直接影响着整个IGBT模块的可靠性。因此，对IGBT模块钎料层的弯热耦合应力测量十分必要。目前在工程领域上，无论国家863计划或国家自然基金项目还是军工等项目，都有涉及到弯热耦合应力测量的课题研究，如何精准的进行测量，是弯热耦合应力测量的课题研究的重要工作，而目前还缺少这种测量操作时所需要的辅助装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中提出的问题，而提供一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置。实现本法目的的技术方案是：一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置，包括工作台、可调直流稳压电源、弯曲模块挤压机构、IGBT模块、弯曲位移测量机构、热电偶温度表、计算机、动态电阻应变仪、弯曲模块支撑架、弯曲底座，可调直流稳压电源和动态电阻应变仪分别设在工作台上表面的两端，计算机放置在动态电阻应变仪上并与动态电阻应变仪连接，弯曲底座固定在可调直流稳压电源和动态电阻应变仪之间的工作台上表面，热电偶温度表放置在弯曲底座和动态电阻应变仪之间的工作台上表面，弯曲模块支撑架固定设在弯曲底座上端，弯曲模块挤压机构设在弯曲模块支撑架上端，IGBT模块放置在弯曲模块挤压机构上，弯曲模块挤压机构上还设有用于测量IGBT模块弯曲位移的弯曲位移测量机构；所述的IGBT模块，包括基板，基板上表面设有若干个IGBT模块钎料层，IGBT模块钎料层内嵌应变花和热电偶；应变花引出数据线，通过数据线与动态电阻应变仪相连；热电偶通过导线与热电偶温度表相连；IGBT模块钎料层对应的基板下表面设有陶瓷加热片，陶瓷加热片通过导线与可调直流稳压电源相连。所述的弯曲模块挤压机构，包括底板、固定挤压板、滑动挤压板、传动螺杆和摇杆，底板固定在弯曲模块支撑架上，固定挤压板固定在底板的一端，滑动挤压板设在底板的另一端，传动螺杆的一端穿过固定挤压板与摇杆连接，传动螺杆的另一端滑动挤压板连接，通过摇杆使滑动挤压板在底板上发生移动，调节固定挤压板和滑动挤压板之间的距离；IGBT模块的基板架设在固定挤压板和滑动挤压板之间。所述的底板上设有第一刻度尺，用于测量固定挤压板和滑动挤压板之间的距离。所述的弯曲位移测量机构，包括下夹块、滑动螺杆、滑动架和第二刻度尺，下夹板和滑动架套在滑动螺杆上，滑动架可在滑动螺杆上进行上下移动，调节下夹块与滑动架间的距离，使滑动架和下夹板分别夹紧弯曲模块挤压机构底板的上表面和下表面；第二刻度尺竖直设在滑动架上；滑动架上还设有用于确定IGBT模块中心线的指针。所述的滑动螺杆的下端还设有旋柄，用于旋转滑动螺杆，使滑动架上下移动，调节下夹块与滑动架间的距离。一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置的测量方法，包括如下步骤：1）首先将可调直流稳压电源、热电偶温度表以及动态电阻应变仪均水平放置在工作台上，计算机放置在动态电阻应变仪上；2）将弯曲底座通过螺栓固定在工作台上，根据IGBT模块的尺寸，通过摇杆调节挤压机构的固定挤压板和滑动挤压板之间的距离，使基板架设在固定挤压板和滑动挤压板之间，并通过第一刻度尺读出固定挤压板和滑动挤压板之间的距离；3）把陶瓷加热片固定在IGBT模块的基板的下表面，陶瓷加热片通过导线与可调直流稳压电源相连；4）IGBT模块钎料层上粘贴应变花、热电偶，并用环氧树脂进行密封，热电偶通过导线与热电偶温度表相连；应变花引出数据线，通过数据线与动态电阻应变仪相连；再将动态电阻应变仪与计算机通过数据线连接在一起；5）通过转动弯曲模块挤压机构的摇杆，使IGBT模块发生弯曲变形，弯曲位移量通过弯曲位移测量机构上的第二刻度尺读出；6）通过调节可调直流稳压电源的电压值，使IGBT模块基板上的陶瓷加热片发热，从而使IGBT模块钎料层升温，具体的温度值通过热电偶温度表读出；7）应变花感应IGBT模块钎料层弯热耦合应力大小变化值，将感应到应力大小传输至动态电阻应变仪，通过动态电阻应变仪和计算机进行计算与分析，实现IGBT模块钎料层弯热性能的测试。本专利技术提供的一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置，具有如下优点：该装置通过挤压机构将IGBT模块夹紧，使其保持水平且不发生蠕动，挤压机构通过支撑架与弯曲底座衔接，并用螺杆加以固定，弯曲底座固定在工作台上，通过调节弯曲模块中的摇杆和可调直流稳压电源的电压值，经弯曲位移测量机构和热电偶温度表可以精确的读出IGBT模块的弯曲位移值和钎料层的实际温度值，进而将弯热耦合应力大小变化数据通过电路与串口方式输入动态电阻应变仪和计算机，开始计算与分析，达到实验要求。本装置及方法在使用过程中操作简单、方便，可以在很大程度上提高实验效率，节省更多的时间。附图说明图1为一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置的示意图；图2为IGBT模块的示意图；图3为弯曲模块挤压机构的示意图；图4为弯曲位移测量机构的示意图；图5为弯曲模块支撑架的示意图；图6为弯曲底座的示意图；图中：1.工作台2.可调直流稳压电源3.弯曲模块挤压机构4.IGBT模块5.弯曲位移测量机构6.热电偶温度表7.计算机8.动态电阻应变仪9.弯曲模块支撑架10.弯曲底座3-1.固定挤压板3-2.传动螺杆3-3.滑动挤压板3-4.滑槽3-5.第一刻度尺3-6.摇杆3-7.底板4-1.陶瓷加热片4-2.IGBT模块钎料层4-3.基板4-4.直角应变花4-5.热电偶5-1.指针5-2.旋柄5-3.滑动架5-4.第二刻度尺5-5.下压板5-6.滑动螺杆9-1.螺母9-2.螺杆19-3.螺杆210-1.螺栓10-2.螺纹孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
做进一步阐述，但不是对本专利技术的限定。实施例：如图1、图5和图6所示，一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置，包括工作台1、可调直流稳压电源2、弯曲模块挤压机构3、IGBT模块4、弯曲位移测量机构5、热电偶温度表6、计算机7、动态电阻应变仪8、弯曲模块支撑架9、弯曲底座10，可调直流稳压电源2和动态电阻应变仪8分别设在工作台1上表面的两端，计算机7放置在动态电阻应变仪8上并与动态电阻应变仪8连接，弯曲底座10固定在可调直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置，其特征在于，包括工作台、可调直流稳压电源、弯曲模块挤压机构、IGBT模块、弯曲位移测量机构、热电偶温度表、计算机、动态电阻应变仪、弯曲模块支撑架、弯曲底座，可调直流稳压电源和动态电阻应变仪分别设在工作台上表面的两端，计算机放置在动态电阻应变仪上并与动态电阻应变仪连接，弯曲底座固定在可调直流稳压电源和动态电阻应变仪之间的工作台上表面，热电偶温度表放置在弯曲底座和动态电阻应变仪之间的工作台上表面，弯曲模块支撑架固定设在弯曲底座上端，弯曲模块挤压机构设在弯曲模块支撑架上端，IGBT模块放置在弯曲模块挤压机构上，弯曲模块挤压机构上还设有用于测量IGBT模块弯曲位移的弯曲位移测量机构；/n所述的IGBT模块，包括基板，基板上表面设有若干个IGBT模块钎料层，IGBT模块钎料层内嵌应变花和热电偶；应变花引出数据线，通过数据线与动态电阻应变仪相连；热电偶通过导线与热电偶温度表相连；IGBT模块钎料层对应的基板下表面设有陶瓷加热片，陶瓷加热片通过导线与可调直流稳压电源相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置，其特征在于，包括工作台、可调直流稳压电源、弯曲模块挤压机构、IGBT模块、弯曲位移测量机构、热电偶温度表、计算机、动态电阻应变仪、弯曲模块支撑架、弯曲底座，可调直流稳压电源和动态电阻应变仪分别设在工作台上表面的两端，计算机放置在动态电阻应变仪上并与动态电阻应变仪连接，弯曲底座固定在可调直流稳压电源和动态电阻应变仪之间的工作台上表面，热电偶温度表放置在弯曲底座和动态电阻应变仪之间的工作台上表面，弯曲模块支撑架固定设在弯曲底座上端，弯曲模块挤压机构设在弯曲模块支撑架上端，IGBT模块放置在弯曲模块挤压机构上，弯曲模块挤压机构上还设有用于测量IGBT模块弯曲位移的弯曲位移测量机构；
所述的IGBT模块，包括基板，基板上表面设有若干个IGBT模块钎料层，IGBT模块钎料层内嵌应变花和热电偶；应变花引出数据线，通过数据线与动态电阻应变仪相连；热电偶通过导线与热电偶温度表相连；IGBT模块钎料层对应的基板下表面设有陶瓷加热片，陶瓷加热片通过导线与可调直流稳压电源相连。


2.根据权利要求1所述的一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置，其特征在于，所述的弯曲模块挤压机构，包括底板、固定挤压板、滑动挤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕家充，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：新型
国别省市：广东;44