[发明专利]焊点再流焊焊后冷却应力的测量系统及方法

权利要求书

1.一种焊点再流焊焊后冷却应力的测量系统，其特征在于，包括：

温度控制模块，包括温控仪、固态继电器、J型热电偶及红外加热板，所述温控仪中设置有一温度曲线，所述红外加热板通过所述固态继电器与一焊点模型测试样件连接，以根据所述温度曲线加热所述焊点模型测试样件的焊点至凝固温度，所述J型热电偶用于测量焊点的实际温度以在加热时实时控制所述固态继电器的开启和关断以及断开红外加热板，以使焊点的实际温度的变化始终与所述温度曲线保持一致；

冷却应力测量模块，包括空气箱、升降台及动态应变仪，所述空气箱用于放置焊点模型测试样件，所述焊点模型测试样件粘贴有一直角应变花，利用所述升降台控制所述空气箱内所述焊点模型测试样件的高度，并利用环氧树脂对所述焊点模型测试样件灌封，所述动态应变仪实现对所述焊点模型测试样件的焊点再流焊焊后冷却应力的测量，其中，所述焊点模型测试样件中焊点的尺寸大于实际焊点的尺寸。

2.如权利要求1所述的焊点再流焊焊后冷却应力的测量系统，其特征在于，所述直角应变花为45°-3直角应变花。

3.如权利要求1所述的焊点再流焊焊后冷却应力的测量系统，其特征在于，所述空气箱为JEDEC JESD 51-2空气箱。

4.一种利用如权利要求1-3中任一项所述的焊点再流焊焊后冷却应力的测量系统的测量方法，其特征在于，包括：

基于ANSYS建立再流焊后焊点的仿真分析模型并进行温度场分析，以得到焊点的温度场分布；

将焊点的温度场分布作为结构分析的载荷以进行结构分析，并得到焊点的冷却应力值；

制作焊点模型测试样件，并在所述焊点模型测试样件的焊点上贴上直角应变花，通过信号线将所述直角应变花与动态应变仪连接；

红外加热板对所述焊点模型测试样件进行加热，同时J型热电偶实时测量焊点的实际温度以控制固态继电器的开启和关断，以使所述焊点模型测试样件根据温控仪中的温度曲线加热至凝固温度；

利用温控仪使所述焊点模型测试样件的焊点冷却至一设定温度，并利用动态应变仪记录焊点的应力变化以获取焊点的冷却应力；

将获取的焊点的冷却应力与仿真冷却应力进行对比。

5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述直角应变花的三轴均按照单臂四分之一桥的形式与所述动态应变仪相连。

6.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，利用如下公式得到焊点的冷却应力：

或者，

其中，

其中，σ₁为最大主应力，σ₃为最小主应力，ε₁为最大主应变，ε₃为最小主应变；ε_0°、ε_45°和ε_90°分别为焊点在该点的线应变；E为弹性模量；μ为泊松比。

7.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述设定温度介于20摄氏度-30摄氏度之间。

8.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述焊点模型测试样件的焊点冷却速率介于0.9℃/S-1.1℃/S之间。