[实用新型]一种微焊点在电-热-力-磁耦合场作用下的实验装置

说明书

本实用新型公开一种微焊点在电‑热‑力‑磁耦合场作用下的实验装置，包括用于对微焊点试样提供温度的控温加热炉、用于对微焊点试样提供力场的力场机构以及用于对微焊点试样提供电流的电场机构；还包括用于对微焊点试样提供磁场的磁场机构；所述力场机构布置在所述控温加热炉，力场机构还用于夹持微焊点试样；所述磁场机构布置在控温加热炉内，力场机构布置在磁场机构内。本实用新型通过将电场、磁场和力场合理布置在控温加热炉，可实现对微焊点试样进行电‑热‑力‑磁耦合场加载，进而模拟微焊点的真实服役环境，可施加的力学载荷形式包括拉伸、剪切、疲劳、振动、蠕变、应力松弛。

技术领域

本实用新型涉及微焊点的力学性能测试与电子封装技术领域，具体涉及一种微焊点在电-热-力-磁耦合场作用下的实验装置。

背景技术

随着电子工业不断微型化和多功能化方向发展和三维高密度封装技术的应用，微互连焊点的服役环境逐渐恶化，流经焊点的电流密度不断攀升。同时还伴随着焦耳热效应和外部热循环，引发由不同材料组分的热膨胀系数差异而导致的应变失配。此外，焊点一般还会承受各种外加力学载荷，一些特殊环境下的焊点还需在磁场下服役。焊点服役时会同时承受电流、热、应力、磁等多种载荷(“电-热-力-磁”耦合场作用)，这些载荷共同影响着焊点的可靠性。有研究表明，电流增大可促进焊点内的物质迁移，使阳极侧IMC厚度增大、阴极侧的空位浓度提升；温度升高也有利于焊点内的物质扩散，且通过软化焊点降低焊点的变形抗力；另外，磁场作用可增大微焊点的IMC层生长速率，并改变晶体取向均向。然而，现有技术缺乏电-热-力-磁耦合场下微焊点专用的精密测试设备，致使研究更接近微焊点真实服役环境的实验难以进展。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种微焊点在电-热-力-磁耦合场作用下的实验装置，可实现对微焊点进行电-热-力-磁耦合场加载，进而模拟微焊点的真实服役环境。

本实用新型提供了一种微焊点在电-热-力-磁耦合场作用下的实验装置，包括用于对微焊点试样提供温度的控温加热炉、用于对微焊点试样提供力场的力场机构以及用于对微焊点试样提供电流的电场机构；还包括用于对微焊点试样提供磁场的磁场机构；

所述力场机构布置在所述控温加热炉，力场机构还用于夹持微焊点试样；所述磁场机构布置在控温加热炉内，力场机构布置在磁场机构内；

所述磁场机构包括第二电源、支架以及安装在支架上的第一环形磁线圈、第二环形磁线圈、第三环形磁线圈和第四环形磁线圈；第一环形磁线圈、第二环形磁线圈、第三环形磁线圈和第四环形磁线圈均与第二电源电性连接，且第一环形磁线圈、第二环形磁线圈、第三环形磁线圈和第四环形磁线圈呈并联布置；第一环形磁线圈的电性连接回路上设有第一开关，第二环形磁线圈的电性连接回路上设有第二开关，第三环形磁线圈的电性连接回路上设有第三开关，第四环形磁线圈的电性连接回路上设有第四开关。

优选地，所述第一环形磁线圈和第二环形磁线圈布置在力场机构的左右两侧且呈对称布置，第三环形磁线圈和第四环形磁线圈布置在力场机构的上下两侧且呈对称布置。

优选地，所述控温加热炉设有用于测量炉膛温度的热电偶。

优选地，所述力场机构包括固定夹具、活动夹具、驱动杆、空气轴承和非接触式驱动马达；固定夹具和活动夹具呈上下布置在控温加热炉内，空气轴承安装在控温加热炉的底部，驱动杆的上端与活动夹具的下端连接，驱动杆的下端与空气轴承连接，非接触式驱动马达与空气轴承连接。

优选地，所述电场机构包括第一电源、第一铜丝和第二铜丝；第一电源布置在控温加热炉上，或者第一电源布置在控温加热炉外；第一铜丝的一端与第一电源的正极/负极连接，第一铜丝的另一端穿过控温加热炉的厚壁布置在固定夹具侧；第二铜丝的一端与第一电源的负极/正极连接，第二铜丝的另一端穿过控温加热炉的厚壁布置在活动夹具侧；

当固定夹具和活动夹具分别夹持微焊点试样的两端后，第一铜丝的另一端与第二铜丝的另一端分别与微焊点试样的两端连接，第一电源、第一铜丝、微焊点试样和第二铜丝形成电回路。