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原文传递极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置及方法

专利名称：	极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置及方法
摘要：	本发明公开了一种极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置及方法，实验装置包括加热系统和冷却系统；加热系统包括第一导热板，在第一导热板上固定安装有加热片和温度传感器，温度传感器与温度控制器相连，温度控制器通过一开关电源与第一导热板相接；制冷系统包括液氮罐和装在液氮罐内的液氮，在液氮罐的罐口上安装有一个第二导热板，在第二导热板下方固定安装有一插入液氮罐内并浸泡在液氮内的传温棒；第一导热板置于第二导热板上方，在第一导热板和第二导热板之间形成一个试样检测空间，第一导热板和第二导热板通过该连接装置夹紧试样。本发明得到的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置及方法温度梯度大，实验周期长，且造价低、体积小。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆理工大学
发明人：	甘贵生;苏鉴;夏大权;刘歆;蒋刘杰;田谧哲;曹华东;翟翔;吴懿平;杨栋华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910064220.3
公开号：	CN109738483A
代理机构：	重庆博凯知识产权代理有限公司
代理人：	李晓兵;李玉盛
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	400054 重庆市巴南区李家沱红光大道69号
主权项：	1.一种极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置，其特征在于，它包括加热系统和冷却系统；所述加热系统包括第一导热板（6），在第一导热板（6）上固定安装有一加热片（5）和一个用于检测第一导热板（6）实时温度的温度传感器（3），所述温度传感器（3）与一温度控制器（2）相连，所述温度控制器（2）通过一开关电源（1）与第一导热板（6）相接，并通过控制开关电源（1）的输出功率控制第一导热板（6）的温度；所述制冷系统包括液氮罐（15）和装在液氮罐（15）内的液氮（16），在液氮罐（15）的罐口上安装有一个第二导热板（9），在第二导热板（9）下方固定安装有一插入液氮罐（15）内并浸泡在液氮（16）内的传温棒（14），所述传温棒（14）竖向设置，在第二导热板（9）上设有用于实时检测第二导热板（9）温度的测温装置；所述第一导热板（6）置于第二导热板（9）上方，在第一导热板（6）和第二导热板（9）之间形成一个试样检测空间（12），所述第一导热板（6）和第二导热板（9）通过一连接装置固定在一起，通过该连接装置可调节第一导热板（6）和第二导热板（9）之间的间距。 2.根据权利要求1所述的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置，其特征在于，所述连接装置包括多个依次贯穿第一导热板（6）和第二导热板（9）并与第一导热板（6）和第二导热板（9）通过螺纹连接的螺杆（7），在每个螺杆（7）上均设有一个与其相配合的螺母（4），通过旋转螺母（4）可调节第一导热板（6）和第二导热板（9）之间的间距。 3.根据权利要求2所述的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置，其特征在于，在每个螺杆（7）上均套有一个弹簧（8），所述弹簧（8）置于第一导热板（6）和第二导热板（9）之间。 4.根据权利要求2或3所述的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置，其特征在于，所述测温装置包括固定在第二导热板（9）上的热电偶（11）和与热电偶（11）相接的热电偶测温仪（10）。 5.根据权利要求1或2或3所述的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置，其特征在于，所述第一导热板（6）和第二导热板（9）采用紫铜板制成。 6.根据权利要求1或2或3所述的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置，其特征在于，在液氮罐（15）的罐口内套有一个上端与第二导热板（9）相抵、下端插入液氮罐（15）罐口下的颈塞（13），所述传温棒（14）的上端套在颈塞（13）内，顶端与第二导热板（9）下端面相接。 7.根据权利要求6所述的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置，其特征在于，所述传温棒（14）为一根紫铜制作而成的柱形棒材或一根周向上具有多个通孔的紫铜棒制作而成，也可以为一根下端周向上具有多个通孔的柱状铜棒制作而成。 8.根据权利要求6所述的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验装置，其特征在于，所述传温棒（14）由多个直径相等的紫铜管组装而成或由多个直径不等的紫铜管套接而成，也可以为一根上端呈柱形棒材，下端由多个直径相等的铜管组装而成或多个直径不等的铜管套接而成的柱状体。 9.一种极端温度梯度条件下焊点热迁移实验方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，根据工艺要求制作凸点试样或焊点试样，并制作出如权利要求4所述的实验装置；S2，根据工艺要求通过温度控制器（2）设置第一导热板（6）的温度，并等待第一导热板（6）达到设定温度，通过热电偶（11）检测第二导热板（9）的实时温度；S3，将S1中所制作的凸点试样或焊点试样放置在第一导热板（6）和第二导热板（9）之间，并旋转螺母（4），使第一导热板（6）和第二导热板（9）将凸点试样或焊点试样夹紧，保证实验装置稳定性和试样的完整性；S4，根据实验需要，实验相应时间后，取下凸点试样或焊点试样，实验完成。 10.根据权利要求9所述的极端温度梯度条件下焊点热迁移实验方法，其特征在于，S1中凸点试样包括FR-4电路板（17），在FR-4电路板（17）上设有一焊盘（21），在焊盘（21）四周、FR-4电路板（17）上设有一层将焊盘（21）包裹在内的阻焊层（18），在焊盘（21）上设有至少一个直径为0.3～0.6mm焊球（19），在焊盘（21）上、焊盘（21）和焊球（19）之间设有一层UBM层（20），在内实验时，FR-4电路板（17）一侧放置在第二导热板（9）上，焊球（19）的顶端与第一导热板（6）相抵；所述焊点试样包括呈上下对称设置的FR-4电路板（17），在两FR-4电路板（17）相向的一侧均固定设有一个焊盘（21），在两焊盘（21）之间设有至少一个直径为0.1～0.6mm的焊球（19），在焊球（19）与焊盘（21）之间、每个焊盘（21）上均设有一层UBM层（20），在每个FR-4电路板（17）均设有一层将焊盘（21）和UBM层（20）包括在内的阻焊层（18），实验时，两FR-4电路板（17）的外侧分别与第一导热板（6）和第二导热板（9）相抵。
所属类别：	发明专利