研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置

本技术属于半导体制造领域，具体涉及一种研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置。

背景技术：

1、近年来，电子产品作为信息化时代的重要载体而被广泛应用于各个领域。微型化、轻量化、多功能化的电子产品由于其高效便捷的特点，成为时代发展的标志，随着微处理器、图形处理器、蜂窝通信等高精端技术设备的快速发展，电子产品的尺寸逐步减小，集成密度逐步提高，同时焊点尺寸逐步减小至微米甚至纳米级别，但尺寸的减小并没有减轻焊点载荷，因而焊点要分担更大的电流密度、温度载荷以及机械应力载荷。

2、电迁移是金属线在电流和温度作用下产生的金属迁移现象，运动中的电子和主体金属晶格之间相互交换动量，金属原子沿着电子流方向迁移时，随着电流密度增大到临界值以上，接头阴极区界面imc在电迁移作用下发生分解而逐渐出现裂纹、空洞，最终引发接头的断裂使得电路断路失效，阳极区出现物质堆积增厚，严重时可引发电路短路。目前，各国科研人员针对钎焊接头电迁移的研究主要集中在对电迁移现象的描述和电迁移机理的分析，对电迁移发生条件的研究并未深入，而焊点在通电过程中收到的外界因素错综复杂，本设备针对直流稳压条件下不同温度、不同温差焊点电迁移条件进行研究。

3、如cn106158830a所公开的自加热电迁移测试结构以及晶圆及自加热电迁移测试方法，晶圆级自加热电迁移测试结构包括，目标金属线、分别与目标金属线两端连接的第一焊盘和第二焊盘、分别布置在第一焊盘和第二焊盘正下方的第三焊盘和第四焊盘、以及将第三焊盘和第四焊盘连接起来的与目标金属线最接近的冗余金属线，在加速电迁移评估测试的测试结果基础上，利用与目标金属线最接近的冗余金属线的温度与阻值的关系，从而推算出目标金属线的实际温度。但此方法仍不能精确测量出目标金属线的精确温度，同时也不能控制目标金属线两端形成设定温度差。

4、而cn105810664b中公开了一种测试金属线的电迁移结构，包括测试金属线以及位于所述测试金属线同层、且均匀间隔分布设置在所述测试金属线周边的突起监测线，还包括围绕所述测试金属线不接触设置的吸热结构，以用于吸收所述测试金属线的热量，提高所述测试金属线的散热效率，所述吸热结构采用多晶硅。但此散热机构性价比低，铜管散热效率高且成本低廉。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是研究温度高低对电迁移产生的影响，针对现有技术的不足，提供一种研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置。

2、为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

3、一种研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，包括底座、电源、温度控制单元和试样固定单元，所述温度控制单元和所述试样固定单元设置于所述底座上，所述温度控制单元包括微电子控制器、升温部件和降温部件，所述升温部件和降温部件均与所述微电子控制器相互传递信号，所述试样固定单元包括导轨、升降机构、伸缩机构，所述升降机构设置于所述导轨上，所述伸缩机构固定在所述升降机构上。

4、进一步的，所述电源向微电子控制器、出水电磁阀和电热片供电。

5、进一步的，所述微电子控制器包括控制板、显示屏、控制按钮和继电器，所述显示屏、控制按钮和继电器连接在所述控制板上，所述控制按钮包括温度设置按钮、温度升高按钮、温度降低按钮，所述继电器包括电热片继电器和出水电磁阀继电器。

6、进一步的，所述升降机构由滑动平台、升降支架和连杆构成，所述导轨由齿轮齿条构成，所述滑动平台与所述导轨齿轮通过轴承连接，所述升降支架设置在滑动平台上方，所述升降机构与对应位置所述升降机构之间通过所述连杆连接。

7、进一步的，所述伸缩机构由交叉连杆和紧固螺母构成，所述伸缩机构固定在所述连杆中央。

8、进一步的，所述伸缩机构由电机、传动齿轮组、曲柄连杆和伸缩杆构成，所述电机带动所述传动齿轮组运动，所述传动齿轮组和所述曲柄连杆带动所述伸缩杆前后运动。

9、进一步的，所述升温部件包括电热片、热电偶和压力模块，所述压力模块固定在所述伸缩机构端部，所述压力模块包括绝缘外壳、伸缩弹簧、电热片接线柱和热电偶接线柱，所述电热片接线柱和所述热电偶接线柱通过导线与所述微电子控制器及所述电源连接。

10、进一步的，所述伸缩弹簧设置在所述电热片上方，所述热电偶固定在所述伸缩弹簧上，所述电热片底部与所述热电偶底部位于同一水平面上。

11、进一步的，所述降温部件包括水冷铜管、陶瓷试样平台和出水电磁阀，所述陶瓷试样平台固定在所述水冷铜管上，所述水冷铜管前后设有铜制进水管和铜制出水管，所述铜制出水管口设有所述出水电磁阀。

12、与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

13、本实用新型能够精确控制所述锡基钎料两端温度情况，不仅可以使所述锡基钎料两端保持稳定的温度差，还可以在较高精确度下控制所述锡基钎料两端散热速率，散热和加热性能好，确保了研究温度对电迁移影响过程中数据的可靠性，所述升降机构与所述伸缩机构相互配合，针对不同尺寸、不同厚度的待测钎料，本实用新型均能够紧贴钎料两端，确保了研究温度对电迁移的影响过程中钎料的适用性，所述冷却铜管采用方形结构蛇形排列，确保了研究温度对电迁移实验过程中钎料散热的速度，所述压力模块内部设置的伸缩弹簧，将电热片和热电偶紧密贴合在一起，使热电偶反馈到微电子控制板上的信号更加精确，进一步提高了研究温度对电迁移影响过程中数据的精确性，所述陶瓷试样平台及所述压力模块表面绝缘外壳避免了研究温度对电迁移影响实验过程中其他金属件对实验结果造成的影响，同时陶瓷试样平台导热性能好，进一步提升了所述温度控制装置的散热速率。

技术特征：

1.一种研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：包括底座、电源、温度控制单元和试样固定单元，所述温度控制单元和所述试样固定单元设置于所述底座上，所述温度控制单元包括微电子控制器、升温部件和降温部件，所述升温部件和降温部件均与所述微电子控制器相互传递信号，所述试样固定单元包括导轨、升降机构、伸缩机构，所述升降机构设置于所述导轨上，所述伸缩机构固定在所述升降机构上。

2.如权利要求1所述的研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：所述电源向微电子控制器、出水电磁阀和电热片供电。

3.如权利要求1所述的研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：所述微电子控制器包括控制板、显示屏、控制按钮和继电器，所述显示屏、控制按钮和继电器连接在所述控制板上，所述控制按钮包括温度设置按钮、温度升高按钮、温度降低按钮，所述继电器包括电热片继电器和出水电磁阀继电器。

4.如权利要求1所述的研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：所述升降机构由滑动平台、升降支架和连杆构成，所述导轨由齿轮齿条构成，所述滑动平台与所述导轨齿轮通过轴承连接，所述升降支架设置在滑动平台上方，所述升降机构与对应位置所述升降机构之间通过所述连杆连接。

5.如权利要求4所述的研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：所述伸缩机构由交叉连杆和紧固螺母构成，所述伸缩机构固定在所述连杆中央。

6.如权利要求1所述的研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：所述伸缩机构由电机、传动齿轮组、曲柄连杆和伸缩杆构成，所述电机带动所述传动齿轮组运动，所述传动齿轮组和所述曲柄连杆带动所述伸缩杆前后运动。

7.如权利要求1所述的研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：所述升温部件包括电热片、热电偶和压力模块，所述压力模块固定在所述伸缩机构端部，所述压力模块包括绝缘外壳、伸缩弹簧、电热片接线柱和热电偶接线柱，所述电热片接线柱和所述热电偶接线柱通过导线与所述微电子控制器及所述电源连接。

8.如权利要求7所述的研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：所述伸缩弹簧设置在所述电热片上方，所述热电偶固定在所述伸缩弹簧上，所述电热片底部与所述热电偶底部位于同一水平面上。

9.如权利要求1所述的研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，其特征在于：所述降温部件包括水冷铜管、陶瓷试样平台和出水电磁阀，所述陶瓷试样平台固定在所述水冷铜管上，所述水冷铜管前后设有铜制进水管和铜制出水管，所述铜制出水管口设有所述出水电磁阀。

技术总结
本技术公开了一种研究焊点发生电迁移条件的温度控制装置，包括底座、电源、温度控制单元和试样固定单元，所述温度控制单元和所述试样固定单元设置于所述底座上，所述温度控制单元包括微电子控制器、升温部件和降温部件，所述升温部件和降温部件均与所述微电子控制器相互传递信号，所述试样固定单元包括导轨、升降机构、伸缩机构，所述升降机构设置于导轨上，所述伸缩机构固定在所述升降机构上。本技术能够使所述锡基钎料两端保持稳定的温度梯度，散热性能好，确保了研究温度对电迁移影响过程中数据的可靠性，所述升降机构与所述伸缩机构相互配合，可以适配不同尺寸的待测钎料，所述冷却铜管采用方形结构，确保了锡基钎料散热的速度。

技术研发人员：陈伟明,张柯柯,范玉春,侯瑞卿,张超,张海洲,吴金娜,高岩
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：20230320
技术公布日：2024/1/15