[发明专利]一种电磁感应加热式快速热疲劳实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种电磁感应加热式快速热疲劳实验装置，包括加热系统和冷却系统；加热系统包括加热机，加热机包括上端的水平加热台，加热台呈长条形结构，在加热台一端的上表面设有试样放置装夹结构，试样放置装夹结构用于放置试样并加热；在加热台另一端套设有水平的感应线圈，且感应线圈的端部和试样放置装夹结构在加热台长度方向呈间隔设置；所述冷却系统包括加热台上所述试样放置装夹结构下方设有的冷却流道，冷却流道上至少设有一个液体入口和一个液体出口；在液体入口连接有冷却液输入管；在液体出口上连接有冷却液输出管；且在冷却液输入管上设有直流水泵。本发明具有升温速率更高，低温段温度更低，测试效率更高，测试效果更好的优点。

技术领域

本发明涉及热疲劳实技术领域，尤其涉及一种电磁感应加热式快速热疲劳实验装置及方法。

背景技术

随着IGBT和LED等大功率器件的逐步推广和应用，封装体密度越来越高，焊点尺寸越来越小，焊点数量越来越多，其元器件内部芯片所承受的功率越来越大，封装体内部的热流密度也越来越高，为了更好的发挥其性能必须进行冷却降温。因此元器件内部焊点在服役过程中必将承受着高频率、急剧的温度变化，必将导致元器件内部各种材料的热膨胀系数失配，以及起连接作用的焊点承受着应力应变的循环变化，进而引起焊点的热疲劳破坏，导致整个封装器件的失效。

根据IPC9701A-2006标准可知常规含热冲击和热循环实验温度变化慢，循环周期特别长。例如文献[Yan Qi,Rex Lam,et al.Temperature profile effects inaccelerated thermal cycling of SnPb and Pb-free solder joints.Microelectronics Reliability,2006,46 (2-4):574-588]采用两种升温速率（14℃/min和95℃/min）对晶体管2512和PBGA256电子元件的SnPb和无铅焊料进行试验。研究发现，在相同的失效模式下，高升温速率大大缩短了测试时间，但升温速率依然达不到大功率器件内部焊点在服役过程中温度变化速率。又如某公司的D/GDWJB-800L高低温冲击试验箱，其设备升温速率低（0~25℃/min），单个循环周期大。又如文献[李聪，电子封装快速热疲劳可靠性的研究，华中科技大学硕士论文，2012]和[陈继兵, 快速热疲劳对无铅微焊点性能和微观组织的影响, 华中科技大学博士论文, 2013]采用三种升温速率（7℃/S、12.5℃/S和14℃/S）和三种热循环温度（55～125℃、55～180℃、60～200℃）对无铅焊点进行快速热疲劳试验。其试验装置的升温速率较常规热疲劳有较大提升，但升温速率还有优化的空间，且低温段温度过高还需要大幅度降低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样设计一种升温速率更高，低温段温度更低，测试效率更高，测试效果更好的电磁感应加热式快速热疲劳实验装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种电磁感应加热式快速热疲劳实验装置，包括加热系统和冷却系统；其特征在于，所述加热系统包括加热机，所述加热机包括上端的水平加热台，加热台呈长条形结构，在加热台一端的上表面设有试样放置装夹结构，试样放置装夹结构用于放置试样并加热；在加热台另一端套设有水平的感应线圈，且感应线圈的端部和试样放置装夹结构在加热台长度方向呈间隔设置；所述冷却系统包括加热台上所述试样放置装夹结构下方设有的冷却流道，冷却流道上至少设有一个液体入口和一个液体出口；在液体入口连接有冷却液输入管；在液体出口上连接有冷却液输出管；且在冷却液输入管上设有直流水泵。