[发明专利]一种用于异构工件钎焊缺陷检测的热阻测试装置与方法

说明书

一种用于异构工件钎焊缺陷检测的热阻测试装置与方法属于电子工程学领域，该方法主要通过电学参数法实现对异构工件的钎焊缺陷进行无损检测，根据四通道钎焊热阻测试仪测试的热阻大小和所提出的钎焊评估算法以区分不同工件钎焊层的钎焊质量。通过对测温探头施加功率，热量流经测试工件内部直至散热平台，经过数据分析软件中的结构函数法将整个瞬态温升曲线转化为不同材料的热阻构成。通过移动测温探头的位置，对待测工件整体完成扫描式热阻测试，对同一工件的所有采样点进行耦合热阻计算，得到不同工件的有效面积比Q值以区分钎焊层钎焊质量的优劣。该方法通过计算机可实现完全程控计算，能够对异构工件的钎焊层质量实现有效表征。

技术领域

本发明属于电子工程学领域，是一种通过热阻测量对异构工件钎焊缺陷检测的装置与方法。

背景技术

随着工业技术的快速提升和发展，钎焊在航天仪器仪表、机载设备、飞机结构以及发动机结构等领域发挥着重要作用；钎焊适用于多种材料和结构，对于一些复杂构件而言，钎焊是唯一可行的连接方法。在钎焊过程中，由于钎焊工艺流程和钎焊操作过程中的影响往往会在钎焊层产生缺陷，常见的钎焊缺陷主要包括空洞、裂缝和杂质，而钎焊层质量的好坏对产品的整体散热性能有着关键性影响，对产品的可靠性和使用寿命起着重要作用，有效地对产品的钎焊层质量进行检测不但可以提高材料的使用能力和设备的使用能力，而且可以促使钎焊技术广泛应用。传统钎焊缺陷检测方法大多用于结构简单的工件，当工件结构复杂时，检测结果分辨率较低；同时，当工件有多层钎焊时，很难检验出每层钎焊层质量的好坏。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种用于异构工件钎焊缺陷检测的热阻测试装置与方法。

本发明的技术方法如下：

为了准确快速的测量异构工件钎焊层的钎焊质量，本发明设计了一套钎焊热阻测试装置系统，选择TO247封装的SiC二极管作为测温探头，采用梯形工件测试夹具将测温探头固定在异构工件表面，通过外部功率电源对测温探头进行施加功率，热量流经测试工件内部直至散热平台，通过结构函数法根据瞬态温升响应曲线提取出整个测试过程中各层材料的热阻构成，移动探头对工件表面依次完成扫描热阻测试，对同一工件的所有采样点的热阻值进行耦合计算即可评估不同工件钎焊层的钎焊质量，本发明提供了一种用于异构工件钎焊缺陷检测的热阻测试装置与方法，包括以下步骤：

获取不同环境温度下测温探头的温敏参数值，即温度校准曲线，计算出温度系数K；

基于电学参数法并根据瞬态温升响应曲线计算出整个测试过程的温升变化，根据温升ΔT和温度系数K计算出每个采样测试点的热阻值R_th；

基于钎焊热阻测试仪对工件进行扫描式热阻测试，获取工件不同采样位置的热阻值，对同一工件的所有采样点进行耦合热阻计算，获取工件的有效面积比值Q；

采用上述测试计算方法对异构工件的多个样品进行相同计算，获取不同工件的有效面积比值Q，筛选Q值以此实现钎焊缺陷检测。

另一方面，本发明还提供了一台四通道钎焊热阻测试仪，包括：

测试仪主机：用于测温探头提供测量激励信号、时序控制，并对测温电压信号进行采集处理；

功率电源：用于为测温探头提供工作电源；

程控模块：用于对软件界面设置的参数进行计算与切换；

数据分析软件：用于数据处理，热阻R_th以及有效面积比值Q计算，并下达整体测试通断指令。

实现该方法的实验装置包括：测温探头、测试夹具；钎焊热阻测试仪包含数据采集卡、MOSFET管、电容、电阻若干；计算机1台；提供最大单通道输出为40W的功率电源4台；0℃～100℃可调节恒温平台。

具体测试方法包括以下步骤：