[发明专利]一种试验无铅焊点用的应力与电流耦合的热循环装置

说明书

技术领域

本发明是一种实际焊点服役过程中多场耦合时效装置，具体是一种试验无铅焊点用的应力与电流耦合的热循环装置。 

背景技术

焊点在实际的服役过程中由于周期性的温度变化和电流通断都会经历热循环作用。热循环过程保温时间是影响界面化合物生长的主要因素；经历热循环后SnAgCu/Cu界面的空洞数量增多，降低界面结合强度，进而降低了焊点的低周疲劳寿命。在实际产品中，无铅焊点经常遭受温度场、电场、应力场及磁场等两场或多场作用。已有的研究表明，热剪切循环作用下界面化合物得生长速率比单一剪切作用下的生长快。强磁场作用下IMC层的生长速率加快，且晶体取向发生改变；华南理工的卫研究了Sn3Ag0.5Cu在不同的电迁移时间中界面IMC的变化，结果发现：在1.78×104A/cm²,加载温度为373K的条件下，随者时间的推移，界面化合物表现出明显的极性效应，阳极界面IMC增厚且呈抛物线变化，阴极界面减薄。可见，热循环温度场、应力场、电流及磁场对无铅焊点IMC生长行为均有明显影响。目前缺乏多场耦合下无铅焊点专用的试验设备，导致模拟焊点实际服役环境的实验进展难度大，实际服役条件下无铅焊点可靠性研究更少。 

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服背影技术的不足，提供一种结构简单合理、使用方便、应用安全的无铅焊点用的应力与电流耦合时效装置，本发明最大的优点是加载应力与电流，克服了以往单一条件下时效试样的研究,可两场耦合条件下的研究，通过调节应力与电流大小，进而模拟焊点的实际服役过程。 

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：一种试验无铅焊点用的应力与电流耦合的热循环装置，由应力加载机构、与供电设备连接的导线、对待无铅焊点试样进行加热的温控加热机构和用于放置待无铅焊点试样的支架和组成，所述的应力加载机构包括多根与导线连接的铜线和多个砝码，以两根铜线为一组，并设置在支架的同一条径向直线上，待无铅焊点试样的两端分别连接铜线一端，铜线的另一端与砝码连接，所述的温控加热机构由远红外加热板和温度探头组成，远红外加热板与无铅焊点试样对应设置，温度探头设置在无铅焊点试样周围，检测无铅焊点试样温度。 

所述的应力加载机构还包括用于支撑铜线并在支架上滚动设置的导轮。 

所述的导轮为开槽轴承。 

本发明的有益效果是： 

1、耦合装置的设计满足了研究者更好地探讨焊点的实际服役条件。多场耦合装置的设计使用改变了以往只研究单一条件下的焊点的服役状态，这对提高焊点的可靠性提供了一定得理论基础。

2、通过关闭电流控制开关或去掉应力加载砝码均可实现任意两场进行耦合，热量大小，应力加载大小及磁场的大小均可调节，根据需要测试在不同条件下，逐渐改变热量大小、应力加载大小及磁场大小，创造试验中的微调条件，进而模拟焊点的实际服役过程。 

3、在支架上设有滑动的导轮，保证铜线在应力加载过程中，随着砝码的增大，位置不会发生改变，受摩擦力的影响减少，使应力大小的改变均匀，不会使实验环境变化不均匀，使实验结果准确。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图中：1、应力加载机构，101、铜线，102、砝码，103、导轮，2、导线，3、温控加热机构，301、远红外加热板，302、温度探头，4、支架。

具体实施方式

如图所示，一种试验无铅焊点用的应力与电流耦合的热循环装置，在支架两端固定轴上安装有开槽轴承，并且将两个开槽轴承固定在同一条径向直线上，用铜线连接待无铅焊点试样两端来进行焊点的应力场加载，铜线两端加载砝码来控制应力的大小，砝码大小固定，可根据需要进行选择调整，铜线固定在同一条径向直线上，使待无铅焊点试样的两端受力一致，即使改变砝码的大小，即改变应力大小，可根据实施需要进行调整，不会发生数据偏差；待无铅焊点试样置于架子中央，远红外加热板位于待无铅焊点试样下边一定的距离，用于合理控制热循环温度的大小变化，温度探头位于待无铅焊点试样的周围，进行温度的校正与控制；电流是通过双路稳压电源来提供的，通过与铜线连接的导线向待无铅焊点试样通电，可根据需要改变流入待无铅焊点试样的电量，通过上述装置来进行焊点的多场耦合条件的加载，进而模拟焊点的实际服役过程。