[发明专利]一种变温过程中陶瓷基板热应变的测量系统及方法

说明书

本发明提供了一种变温过程中陶瓷基板热应变的测量系统及方法，涉及陶瓷基板技术领域，能够实时反映变温过程中陶瓷基板表面不同部位的热应变情况，操作简便，测量精度高；该系统包括陶瓷基板，设于冷热循环装置内，在冷热循环装置的变温过程中产生应变；应变片，设于陶瓷基板表面，用于感知陶瓷基板的应变；应变仪，与应变片连接，用于采集应变片感知到的应变数据；数据处理单元，用于对应变仪采集的应变数据进行分析和处理；温度传感器，用于采集陶瓷基板表面的温度，并传输给温度记录仪；以及温度记录仪，与温度传感器连接，用于记录和保存温度传感器测量的温度数据。本发明提供的技术方案适用于陶瓷表面应变测量的过程中。

【技术领域】

本发明涉及陶瓷基板技术领域，尤其涉及一种变温过程中陶瓷基板热应变的测量系统及方法。

【背景技术】

随着电子技术的快速发展，芯片、IGBT等电子器件的集成度不断增加，电子产品也不断向小型化、轻量化、智能化的方向发展。单位功率密度也随之不断提高，导致器件产生大量热量，使得电路工作温度不断上升，因此对芯片和IGBT等电子器件的封装工艺的可靠性提出了更高的要求，特别是耐热循环性。

由于陶瓷和金属的物理、化学性能差别较大，特别是热膨胀系数存在较大差异，连接后在接头内部会产生较高的残余应力，除此之外，当器件处于工作环境条件下时，特别是在热循环过程中，由于陶瓷和金属的热膨胀系数差别较大，陶瓷和钎料金属的差异会导致接头中在实际温度循环过程中产生热应力，随着热循环的不断进行，最终会造成基板开裂失效。

陶瓷基板是一种陶瓷材料和金属材料的复合结构，测量陶瓷基板热循环之后的弯曲高度可以直接有效地表现热循环之后陶瓷基板的宏观变形，并不能反映热循环过程中陶瓷基板实时的热应变情况。

电阻应变片法是众多的表面应力应变的测量方法中的一种方法，它是基于电阻丝的应变-电阻效应来测量应变。应变片的敏感栅受力后使其电阻发生变化。将应变片粘贴至陶瓷基板，利用应变-电阻效应便能把陶瓷基板表面的应变量直接变换为电阻的相对变化量，电阻应变片就是利用这一原理制成的传感元件。这种测量方法具有灵敏度高，误差小等特点，在很多方面有所应用。

为了研究陶瓷基板的失效机理，引入电阻应变片法测量陶瓷基板热循环过程中的应变。高温应变片是一次性使用的元件，当其采用粘贴或焊接方式安装在试件上后，不能取下来重新使用。利用高温电阻应变片测量应变是用来测量高温下试件应变的一种常见方法，其温度特性好，并且使用操作简便，测量精度高。但是，现有电阻应变片测量陶瓷基板的应变只能获取应变随着时间的变化趋势，无法直接获得应变随着温度的实时应变变化趋势。

因此，有必要研究一种变温过程中陶瓷基板热应变的测量系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种变温过程中陶瓷基板热应变的测量系统及方法，能够实时反映变温过程中陶瓷基板表面不同部位的热应变情况，操作简便，测量精度高。

一方面，本发明提供一种变温过程中陶瓷基板热应变的测量系统，其特征在于，所述系统包括：

陶瓷基板，设于冷热循环装置内，在冷热循环装置的变温过程中产生应变；

若干应变片，设于陶瓷基板表面，用于感知陶瓷基板的应变；

应变仪，与应变片连接，用于采集应变片感知到的应变数据；

数据处理单元，用于对应变仪采集的应变数据和温度记录仪记录的温度数据进行分析和处理；

若干温度传感器，用于采集陶瓷基板表面的温度，并传输给温度记录仪；

以及温度记录仪，与温度传感器连接，用于记录和保存温度传感器测量的温度数据。