[发明专利]电烙铁加热式快速热疲劳实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种电烙铁加热式快速热疲劳实验装置及实验方法，试验装置包括加热系统，制冷系统，冷却液循环系统和电子报警计数器，加热系统包括加热电源和焊咀，在焊咀侧端设有试样放置点，在加热电源上连接有设置加热电源的加热和暂停时间的第一循环时间继电器；制冷系统包括水箱、热电阻，在水箱底部设有制冷片，在水箱外设有温度控制器；冷却液循环系统包括装在水箱内的冷却液和与水箱相接的水泵，在水箱上设有冷却液循环管，冷却液循环管的中部与焊咀固定连接，在水泵上还连接有能够设定试样的冷却时间和冷却暂停时间的第二循环时间继电器。本发明得到的电烙铁加热式快速热疲劳实验装置及实验方法具有体积小、造价低，且升温速率快的优点。

技术领域

本发明涉及一种热疲劳实验装置，具体涉及一种电烙铁加热式快速热疲劳实验装置及实验方法。

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。

基于上述问题，在封装体生产前，需对封装体内各个焊点进行热疲劳实验，以生产出合格的封装体，使封装体的使用寿命更长。目前，常规的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 effectsin accelerated 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。同时，现有的热疲劳实验装置体积大，造价高，实验成本大。

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：如何提供一种升温速率快，且体积小、造价低的电烙铁加热式快速热疲劳实验装置及实验方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：