一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合熱循環(huán)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合熱循環(huán)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、使用方便、應(yīng)用安全的無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合時(shí)效裝置，本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)是加載多場(chǎng)，克服了以往單一條件下時(shí)效試樣的研究,同時(shí)也可進(jìn)行任意兩場(chǎng)耦合條件下的研究。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合熱循環(huán)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種實(shí)際焊點(diǎn)服役過(guò)程中多場(chǎng)耦合時(shí)效裝置，具體是一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn) 時(shí)效用的多場(chǎng)耦合熱循環(huán)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 焊點(diǎn)在實(shí)際的服役過(guò)程中由于周期性的溫度變化和電流通斷都會(huì)經(jīng)歷熱循環(huán)作 用。熱循環(huán)過(guò)程保溫時(shí)間是影響界面化合物生長(zhǎng)的主要因素；經(jīng)歷熱循環(huán)后SnAgCu/Cu界 面的空洞數(shù)量增多，降低界面結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而降低了焊點(diǎn)的低周疲勞壽命。在實(shí)際產(chǎn)品中， 無(wú)鉛焊點(diǎn)經(jīng)常遭受溫度場(chǎng)、電場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及磁場(chǎng)等兩場(chǎng)或多場(chǎng)作用。已有的研究表明，熱剪 切循環(huán)作用下界面化合物得生長(zhǎng)速率比單一剪切作用下的生長(zhǎng)快。強(qiáng)磁場(chǎng)作用下頂C層的 生長(zhǎng)速率加快，且晶體取向發(fā)生改變；華南理工的衛(wèi)研究了 Sn3AgO. 5Cu在不同的電遷移時(shí) 間中界面MC的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在1. 78X 104A/cm2,加載溫度為373K的條件下，隨者時(shí) 間的推移，界面化合物表現(xiàn)出明顯的極性效應(yīng)，陽(yáng)極界面頂C增厚且呈拋物線(xiàn)變化，陰極界 面減薄?？梢?jiàn)，熱循環(huán)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、電流及磁場(chǎng)對(duì)無(wú)鉛焊點(diǎn)IMC生長(zhǎng)行為均有明顯影響。 目前缺乏多場(chǎng)耦合下無(wú)鉛焊點(diǎn)專(zhuān)用的試驗(yàn)設(shè)備，導(dǎo)致模擬焊點(diǎn)實(shí)際服役環(huán)境的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展難 度大，實(shí)際服役條件下無(wú)鉛焊點(diǎn)可靠性研究更少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服背影技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、使 用方便、應(yīng)用安全的無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合時(shí)效裝置，本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)是加載多場(chǎng)，克服 了以往單一條件下時(shí)效試樣的研究，同時(shí)也可進(jìn)行任意兩場(chǎng)耦合條件下的研究。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng) 耦合熱循環(huán)裝置，由應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)、與供電設(shè)備連接的導(dǎo)線(xiàn)、對(duì)待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣進(jìn)行加熱的 溫控加熱機(jī)構(gòu)、用于放置待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣的支架和圍繞待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣設(shè)置的多塊磁鐵組 成，所述的應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)包括多根與導(dǎo)線(xiàn)連接的銅線(xiàn)和多個(gè)砝碼，以?xún)筛~線(xiàn)為一組，并設(shè) 置在支架的同一條徑向直線(xiàn)上，待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣的兩端分別連接銅線(xiàn)一端，銅線(xiàn)的另一端 與砝碼連接，所述的溫控加熱機(jī)構(gòu)由遠(yuǎn)紅外加熱板和溫度探頭組成，遠(yuǎn)紅外加熱板與無(wú)鉛 焊點(diǎn)試樣對(duì)應(yīng)設(shè)置，溫度探頭設(shè)置在無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣周?chē)?，檢測(cè)無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣溫度。
[0005] 所述的應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)還包括用于支撐銅線(xiàn)并在支架上滾動(dòng)設(shè)置的導(dǎo)輪。
[0006] 所述的導(dǎo)輪為開(kāi)槽軸承。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是： 1、耦合裝置的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了研究者更好地探討焊點(diǎn)的實(shí)際服役條件。多場(chǎng)耦合裝置的設(shè) 計(jì)使用改變了以往只研究單一條件下的焊點(diǎn)的服役狀態(tài)，這對(duì)提高焊點(diǎn)的可靠性提供了一 定得理論基礎(chǔ)。
[0008] 2、通過(guò)卸載磁鐵、關(guān)閉電流控制開(kāi)關(guān)或去掉應(yīng)力加載砝碼均可實(shí)現(xiàn)任意兩場(chǎng)進(jìn)行 耦合。通過(guò)上述裝置來(lái)進(jìn)行焊點(diǎn)的多場(chǎng)耦合條件的加載，進(jìn)而模擬焊點(diǎn)的實(shí)際服役過(guò)程。
[0009] 3、熱量大小，應(yīng)力加載大小及磁場(chǎng)的大小均可調(diào)節(jié)，根據(jù)需要測(cè)試在不同條件下， 逐漸改變熱量大小、應(yīng)力加載大小及磁場(chǎng)大小，創(chuàng)造試驗(yàn)中的微調(diào)條件。
[0010] 4、在支架上設(shè)有滑動(dòng)的導(dǎo)輪，保證銅線(xiàn)在應(yīng)力加載過(guò)程中，隨著砝碼的增大，位置 不會(huì)發(fā)生改變，受摩擦力的影響減少，使應(yīng)力大小的改變均勻，不會(huì)使實(shí)驗(yàn)環(huán)境變化不均 勻，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中：1、應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)，101、銅線(xiàn)，102、砝碼，103、導(dǎo)輪，2、導(dǎo)線(xiàn)，3、溫控加熱機(jī)構(gòu)，301、 遠(yuǎn)紅外加熱板,302、溫度探頭，4、支架，5、磁鐵。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖所示，一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合熱循環(huán)裝置，在支架兩端固定軸上安 裝有開(kāi)槽軸承，并且將兩個(gè)開(kāi)槽軸承固定在同一條徑向直線(xiàn)上，用銅線(xiàn)連接待無(wú)鉛焊點(diǎn)試 樣兩端來(lái)進(jìn)行焊點(diǎn)的應(yīng)力場(chǎng)加載，銅線(xiàn)兩端加載砝碼來(lái)控制應(yīng)力的大小，砝碼大小固定，可 根據(jù)需要進(jìn)行選擇調(diào)整，銅線(xiàn)固定在同一條徑向直線(xiàn)上，使待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣的兩端受力一 致，即使改變砝碼的大小，即改變應(yīng)力大小，可根據(jù)實(shí)施需要進(jìn)行調(diào)整，不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)偏差； 架子中間焊接有一對(duì)角鐵槽，距離的大小由實(shí)驗(yàn)需求的磁鐵大小來(lái)控制，角鐵槽用來(lái)放置 磁鐵，通過(guò)調(diào)整磁鐵之間的距離或增加兩側(cè)的磁鐵個(gè)數(shù)，進(jìn)而控制磁場(chǎng)強(qiáng)度的大?。淮裏o(wú)鉛 焊點(diǎn)試樣位于兩側(cè)磁鐵的中央，遠(yuǎn)紅外加熱板位于角鐵槽下邊一定的距離，用于合理控制 熱循環(huán)溫度的大小變化，溫度探頭位于待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣的周?chē)M(jìn)行溫度的校正與控制；電 流是通過(guò)雙路穩(wěn)壓電源提供，通過(guò)與銅線(xiàn)連接的導(dǎo)線(xiàn)向待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣通電，可根據(jù)需要 改變流入待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣的電量。通過(guò)卸載磁鐵、關(guān)閉電流控制開(kāi)關(guān)或去掉應(yīng)力加載砝碼 均可實(shí)現(xiàn)任意兩場(chǎng)進(jìn)行耦合。通過(guò)上述裝置來(lái)進(jìn)行焊點(diǎn)的多場(chǎng)耦合條件的加載，進(jìn)而模擬 焊點(diǎn)的實(shí)際服役過(guò)程。
[0013] 本發(fā)明中開(kāi)槽軸承選用與固定軸相配的標(biāo)準(zhǔn)件，使開(kāi)槽軸承即能沿固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 但是又不會(huì)發(fā)生水平方向移動(dòng)，開(kāi)槽軸承可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置多個(gè)，同時(shí)搭配多根銅線(xiàn)，進(jìn) 行應(yīng)力大小改變，可連接在待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣的各個(gè)部分，通過(guò)改變待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣的各點(diǎn) 應(yīng)力大小，檢測(cè)試件在各種應(yīng)力狀態(tài)下對(duì)無(wú)鉛焊點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的影響。
[0014] 本發(fā)明中銅線(xiàn)選擇表面帶有耐高溫絕緣皮的銅線(xiàn)，與待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣連接部分應(yīng) 是導(dǎo)電的以實(shí)現(xiàn)電流加載。
【權(quán)利要求】
1. 一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合熱循環(huán)裝置，其特征在于：由應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)（1)、與 供電設(shè)備連接的導(dǎo)線(xiàn)（2)、對(duì)待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣進(jìn)行加熱的溫控加熱機(jī)構(gòu)（3)、用于放置待無(wú) 鉛焊點(diǎn)試樣的支架（4)和圍繞待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣設(shè)置的多塊磁鐵（5)組成，所述的應(yīng)力加載 機(jī)構(gòu)（1)包括多根與導(dǎo)線(xiàn)（2)連接的銅線(xiàn)（101)和多個(gè)砝碼（102)，以?xún)筛~線(xiàn)（101)為一 組，并設(shè)置在支架（4)的同一條徑向直線(xiàn)上，待無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣的兩端分別連接銅線(xiàn)（101) - 端，銅線(xiàn)（101)的另一端與砝碼（102)連接，所述的溫控加熱機(jī)構(gòu)（3)由遠(yuǎn)紅外加熱板（301) 和溫度探頭（302)組成，遠(yuǎn)紅外加熱板（301)與無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣對(duì)應(yīng)設(shè)置，溫度探頭（302)設(shè) 置在無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣周?chē)瑱z測(cè)無(wú)鉛焊點(diǎn)試樣溫度。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合熱循環(huán)裝置，其特征在于：所 述的應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)（1)還包括用于支撐銅線(xiàn)（101)，并在支架（4)上滾動(dòng)設(shè)置的導(dǎo)輪（103)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種試驗(yàn)無(wú)鉛焊點(diǎn)用的多場(chǎng)耦合熱循環(huán)裝置，其特征在于：所 述的導(dǎo)輪（103)為開(kāi)槽軸承。
【文檔編號(hào)】G01N3/00GK104122139SQ201410327580
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】閆焉服, 許媛媛, 王新陽(yáng), 李帥, 王紅娜, 馬士濤, 趙永猛, 葛營(yíng) 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)