[发明专利]一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置及测量方法，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。

技术领域

本发明涉及实验室仪器及设备技术领域，具体是一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置及其测量方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，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。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中提出的问题，而提供一种IGBT模块钎料层弯热耦合应力测量装置及其测量方法。

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。