微組裝組件振動試驗夾具和微組裝組件振動試驗模型的製作方法

2023-07-24 18:23:51

微組裝組件振動試驗夾具和微組裝組件振動試驗模型的製作方法
【專利摘要】一種微組裝組件振動試驗夾具和微組裝組件振動試驗模型，微組裝組件振動試驗夾具包括固定底座、支架和彈性約束裝置。固定底座與振動臺剛性固定，支架與固定底座剛性連接且剛性固定彈性約束裝置的兩端，確保振動試驗夾具與振動臺剛性連接，保證振動臺的振動能量有效傳遞給振動夾具。利用彈性約束裝置的固定通孔固定微組裝組件的固定螺絲，利用彈性約束裝置的焊接通孔焊接微組裝件的外引腳，當彈性約束裝置在振動臺激勵下發生諧振時，保證微組裝組件在振動試驗中相對振動臺處於彈性約束條件，有助於在振動試驗和約束模態試驗中準確模擬微組裝組件的實際安裝工作條件、有效暴露薄弱環節，提高了振動測試結果的準確性。
【專利說明】微組裝組件振動試驗夾具和微組裝組件振動試驗模型

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電子器件試驗【技術領域】，特別是涉及一種微組裝組件振動試驗夾具。

【背景技術】
[0002] 隨著科學發展和社會進步，對電子產品的集成度要求越來越高。微組裝組件是指 將電子元器件用金屬等材料進行封裝而成的高密度集成的功能器件，可保護其中的電子元 器件避免大氣水汽腐蝕。
[0003] 由於微組裝組件在實際應用中通常需要安裝在如PCB(Printed Circuit Board， 印刷電路板）板等固定件上，而固定件為非剛性材料且尺寸較大，可能會因固定件諧振引 起微組裝組件的同步諧振，使得微組裝組件的密封薄弱環節產生材料疲勞，可能導致結構 受損開裂，因此需要對安裝於固定件上的金屬封裝的微組裝組件抗振性能進行測試。具體 可利用振動試驗夾具固定微組裝組件模擬其工作條件，然後進行振動測試。
[0004] 傳統的微組裝組件振動試驗夾具通常是剛性約束的夾具，包括對應微組裝組件外 周而固定至振動機臺的四個固定杆、以及連接該固定杆而對應設於微組裝組件表面的相對 兩側的二個固定夾具，固定夾具底部具有一嵌卡槽以壓制微組裝組件表面的一側。利用固 定夾具壓制微組裝組件表面，然後通過固定杆固定在振動機臺上，以固定微組裝組件。由於 對微組裝組件進行剛性連接固定，與安裝在PCB板上微組裝組件彈性約束的實際工作條件 存在差異，利用傳統的微組裝組件振動試驗夾具進行振動測試存在測試準確性低的缺點。


【發明內容】

[0005] 基於此，有必要針對上述問題，提供一種提高測試準確性的微組裝組件振動試驗 夾具和微組裝組件振動試驗模型。
[0006] -種微組裝組件振動試驗夾具，包括固定底座、支架和彈性約束裝置，
[0007] 所述固定底座剛性連接用作對微組裝組件進行振動測試的振動臺；
[0008] 所述支架與所述固定底座剛性連接，所述彈性約束裝置的兩端與所述支架剛性連 接；
[0009] 所述彈性約束裝置開設有與所述微組裝組件的固定螺絲對應的固定通孔和與外 引腳對應的焊接通孔，所述固定通孔用於供所述微組裝組件的固定螺絲穿過並擰緊，所述 焊接通孔用於供所述微組裝組件的外引腳穿過並焊料焊接。
[0010] 一種微組裝組件振動試驗模型，包括微組裝組件，還包括上述微組裝組件振動試 驗夾具，所述微組裝組件的固定螺絲和外引腳穿過所述彈性約束裝置開設的所述固定通孔 和焊接通孔後，分別採用螺絲擰緊和焊料焊接的方式相對所述彈性約束裝置固定。
[0011] 上述微組裝組件振動試驗夾具和微組裝組件振動試驗模型，固定底座與振動臺剛 性固定，支架與固定底座剛性連接且剛性固定彈性約束裝置的兩端，確保振動試驗夾具與 振動臺剛性連接，以使振動臺與振動試驗夾具之間的振動能量有效傳遞。利用彈性約束裝 置的固定通孔固定微組裝組件的固定螺絲，利用彈性約束裝置的焊接通孔焊接微組裝組件 的外引腳，以保證微組裝組件相對于振動臺處於彈性約束條件。當彈性約束裝置在振動臺 激勵下發生諧振時，固定在彈性約束裝置上的微組裝組件隨彈性約束裝置發生同步振動， 而微組裝組件封裝腔體亦發生彈性約束條件下的局部諧振。這種保證微組裝組件在振動試 驗中的彈性約束邊界條件，有助於在振動試驗和約束模態試驗中準確模擬微組裝組件實際 安裝的工作條件、有效暴露薄弱環節。與傳統的微組裝組件剛性振動試驗夾具相比，彈性約 束的振動試驗夾具提高了微組裝組件試驗中模擬實際工作條件的振動試驗結果的準確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為一實施例中微組裝組件振動試驗夾具的結構圖；
[0013] 圖2為一實施例中固定底座和支架的結構圖；
[0014] 圖3為圖2中固定底座和支架沿A-A線的剖面示意圖；
[0015] 圖4為一實施例中金屬散熱片的結構圖；
[0016] 圖5為一實施例中彈性約束板的結構圖；
[0017] 圖6為另一實施例中微組裝組件振動試驗夾具的結構圖。

【具體實施方式】
[0018] 為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發 明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不 違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0019] 需要說明的是，當元件被稱為"固定於"另一個元件，它可以直接在另一個元件上 或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是"連接"另一個元件，它可以是直接連接 到另一個元件或者可能同時存在居中元件。
[0020] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的【技術領域】的 技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語"及/或"包括一個或多個 相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0021] 一種微組裝組件振動試驗夾具，用於模擬工程應用工況條件開展微組裝組件在對 應約束條件下的模態參數和振動響應特性參數測試。如圖1所示，微組裝組件振動試驗夾 具包括固定底座100、支架200和彈性約束裝置300。
[0022] 固定底座100用於剛性連接用作對微組裝組件400進行振動測試的振動臺。支架 200與固定底座100剛性連接，彈性約束裝置300的兩端與支架200剛性連接。彈性約束裝 置300開設有與微組裝組件400的螺絲柱對應的固定通孔以及與微組裝組件400的外引腳 對應的焊接通孔，固定通孔用於供微組裝組件400的螺絲柱穿過並擰緊，焊接通孔用於供 微組裝組件400的外引腳穿過並焊接。微組裝組件400具體可以是金屬微組裝組件或灌封 式帶外引腳的電子模塊等。
[0023] 固定底座100與振動臺、支架200與固定底座100、彈性約束裝置300與支架200 之間的剛性連接固定可以是螺紋固定、卡合固定或焊接固定等。本實施例中，以上固定方式 均採用螺紋連接，固定效果好且便於拆卸。
[0024] 在其中一個實施例中，如圖1和圖2所示，固定底座100開設有固定孔102,可通過 將螺釘穿過固定孔102以實現固定底座100與振動臺的固定。
[0025] 支架200包括設置於固定底座100的第一支架條220和第二支架條240,用於分別 固定彈性約束裝置300的相對兩端。具體地，第一支架條220和第二支架條240相互平行 間隔設置。只需將彈性約束裝置300的相對兩端分別進行固定，在保證固定效果的同時降 低了生產成本，且便於操作。
[0026] 進一步地，第一支架條220和第二支架條240上分別開設有螺紋通孔222和螺紋 通孔242,固定底座100和彈性約束裝置300均開設有與第一支架條220和第二支架條240 的螺紋通孔222、螺紋通孔242對應匹配的螺紋通孔，固定底座100、第一支架條220、第二支 架條240和彈性約束裝置300通過將螺釘穿過彈性約束裝置300、第一支架條220 (或第二 支架條240)和固定底座100的螺紋通孔進行連接固定。以第二支架條240為例，如圖3所 示，固定底座100開設有螺紋通孔104。將螺釘穿過彈性約束裝置300的螺紋通孔、第二支 架條240的螺紋通孔242和固定底座100的螺紋通孔104,將彈性約束裝置300、第二支架 條240和固定底座100剛性連接固定。
[0027] 第一支架條220開設的螺紋通孔222,與第二支架條240開設的螺紋通孔242的數 量可相同也可不同，本實施例中第一支架條220和第二支架條240均開設有3個螺紋通孔。 固定底座100和彈性約束裝置300開設的螺紋通孔的數量與支架200開設的螺紋通孔的數 量可相同也可不同，只需可與第一支架條220和第二支架條240的螺紋通孔至少部分對應 以便通過螺釘固定即可。
[0028] 固定底座100具體可以是錯合金材質的固定底座，可提1?與振動臺的固定效果及 振動臺的振動能量傳遞效果。固定底座100的尺寸可設計為長110毫米、寬120毫米，厚度 可以是15毫米至25毫米，避免厚度過薄易損壞而影響固定效果，本實施例中，固定底座100 的厚度為20毫米。可以理解，固定底座100的材質及尺寸並不是唯一的。
[0029] 第一支架條220和第二支架條240具體可為金屬材質的支架條，具有較好的硬度， 同樣提高固定效果及振動臺的振動能量傳遞效果。本實施例中第一支架條220和第二支架 條240為矩形支架條，尺寸均為長110毫米、寬10毫米，厚度可為8毫米至12毫米，同樣可 避免過薄易損壞而影響固定效果，本實施例中第一支架條220和第二支架條240的厚度均 為10毫米。可以理解，第一支架條220和第二支架條240的材質、具體形狀及尺寸並不是 唯一的。
[0030] 在其中一個實施例中，固定底座100包括第一固定區和第二固定區。第一固定區 開設有多排螺紋通孔103,且均與第一支架條220的螺紋通孔222對應匹配。第二固定區開 設有多排螺紋通孔104,且均與第二支架條240的螺紋通孔242對應匹配。
[0031] 可以在固定底座100均開設多排螺紋通孔，以便利用螺釘將第一支架條220和第 二支架條240固定在固定底座100的不同位置，使得第一支架條220和第二支架條240的 相對距離可調。工作人員可根據待測試的微組裝組件的尺寸選擇第一支架條220和第二支 架條240在固定底座100的固定位置。本實施例中微組裝組件振動試驗夾具適用於固定不 同尺寸的微組裝組件進行振動測試，提高了適用性。
[0032] 上述微組裝組件振動試驗夾具，固定底座100與振動臺剛性固定，支架200與固定 底座100剛性連接且剛性固定彈性約束裝置300的兩端，確保振動試驗夾具與振動臺剛性 連接，保證振動臺與振動試驗夾具之間的振動能量有效傳遞。利用彈性約束裝置300的固 定通孔固定微組裝組件400的固定螺絲，利用彈性約束裝置300的焊接通孔焊接微組裝組 件的外引腳，以保證微組裝組件400相對于振動臺處於彈性約束條件。當彈性約束裝置300 在振動臺激勵下發生諧振時，固定在彈性約束裝置300上的微組裝組件400隨彈性約束裝 置300發生同步振動，而微組裝組件封裝腔體亦發生彈性約束條件下的局部諧振。這種保 證微組裝組件400在振動試驗中的彈性約束邊界條件，有助於在振動試驗和約束模態試驗 中準確模擬微組裝組件400實際安裝的工作條件、有效暴露薄弱環節。與傳統的微組裝組 件剛性振動試驗夾具相比，彈性約束的振動試驗夾具提高了微組裝組件試驗中模擬實際工 作條件的振動試驗結果的準確性。
[0033] 在其中一個實施例中，如圖4和圖5所示，彈性約束裝置300包括金屬散熱片320 和彈性約束板340,金屬散熱片320和彈性約束板340均開設有與微組裝組件400的螺絲柱 和外引腳對應的固定通孔及焊接通孔，彈性約束板340位於支架200和金屬散熱片320之 間。通過金屬散熱片320對微組裝組件400進行散熱，使微組裝組件振動試驗夾具同樣適 用於帶金屬散熱片大功率電子組件的振動測試，同樣提高了微組裝組件振動試驗夾具的適 用性。可以理解，在其他實施例中，彈性約束裝置300也可不包括金屬散熱片320。
[0034] 金屬散熱片320可採用鋁合金材質的金屬散熱片，提高散熱效果。金屬散熱片320 的厚度可為1毫米至3毫米，避免過厚影響散熱效果，本實施例中，金屬散熱片320的厚度 為2毫米。彈性約束板340可以是有機材料PCB (Printed Circuit Board,印刷電路板）板 等，其厚度可為1毫米至3毫米，本實施例中彈性約束板340厚度為2毫米。可以理解，金屬 散熱片320和彈性約束板340的具體類型和尺寸可根據測試的微組裝組件對應進行調整。
[0035] 同樣以固定底座100、支架200和彈性約束裝置300通過螺釘剛性連接固定為例， 金屬散熱片320開設有螺紋通孔322,彈性約束板340開設有螺紋通孔342。將螺釘穿過金 屬散熱片320的螺紋通孔322、彈性約束板340的螺紋通孔342、第二支架條240的螺紋通 孔242和固定底座100的螺紋通孔104以進行固定。
[0036] 以金屬散熱片320開設有與微組裝組件400的外引腳對應的焊接通孔324,彈性約 束板340開設有與微組裝組件400的外引腳對應的焊接通孔344為例。在利用彈性約束裝 置300固定微組裝組件400時，可將微組裝組件400的外引腳依次穿過金屬散熱片320的 焊接通孔324和彈性約束板340的焊接通孔344後將外引腳的末端焊接固定到彈性約束裝 置300上，實現對微組裝組件400的彈性約束。
[0037] 金屬散熱片320還可開設有散熱孔326,彈性約束板340同樣也可開設有散熱孔 346,彈性約束板340的散熱孔346與金屬散熱片320的散熱孔326對應。通過散熱孔散熱 可增強散熱效果，進一步提高振動測試的準確性。
[0038] 在其中一個實施例中，如圖6所示，微組裝組件振動試驗夾具還包括設置於彈性 約束裝置300的第一固定條510和第二固定條520,彈性約束裝置300位於第一固定條510 與第一支架條220之間，以及位於第二固定條520和第二支架條240之間。第一固定條510 開設有與第一支架條220的螺紋通孔對應匹配的通孔；第一固定條510和第一支架條220 通過將螺釘穿過第一固定條510的通孔，以及第一支架條220的螺紋通孔222進行連接固 定。第二固定條520和第二支架條240通過將螺釘穿過第二固定條520的通孔，以及第二 支架條240的螺紋通孔242進行連接固定。
[0039] 本實施例中在彈性約束裝置300遠離支架200的一側還增加了第一固定條510和 第二固定條520,利用螺釘固定彈性約束裝置300、支架200和固定底座100時，增加彈性約 束裝置300的支撐面積以減小接觸處的壓強，還可避免擰緊螺釘使擦傷彈性約束裝置300 的表面。
[0040] 為更好地理解本發明的技術方案及其帶來的有益效果，下面結合微組裝組件振動 試驗夾具的使用步驟進行詳細的說明。
[0041] 步驟一：將彈性約束裝置300中的金屬散熱片320和彈性約束板340上下疊放，將 微組裝組件400的螺絲柱和外引腳穿過金屬散熱片320和彈性約束板340,螺絲柱採用螺絲 擰緊方式固定，外引腳採用焊接方式固定，使微組裝組件400固定於彈性約束裝置300上。
[0042] 步驟二：將支架200放置在固定底座100上，再將安裝了微組裝組件400的彈性約 束裝置300放置在支架200上，使彈性約束裝置300兩側邊緣、支架200和固定底座100三 者的螺紋通孔對準並用螺紋上緊，保證三者剛性連接。
[0043] 步驟三：將安裝了微組裝組件400的振動試驗夾具固定在振動臺上，即可開始振 動試驗。若進行的是模態試驗，可直接進行約束模態試驗。
[0044] 以測試HIC (hybrid integrated circuit,混合集成電路）在PCB板和金屬散熱片 約束條件下的模態振型和固有頻率為例，固有頻率測試結果見表1。然後將安裝了 HIC的夾 具固定在振動臺上，進行隨機振動試驗，測試HIC在PCB板和金屬散熱片約束條件下蓋板關 鍵點的均方根加速度響應值，測試結果見表2。

【權利要求】
1. 一種微組裝組件振動試驗夾具，其特徵在於，包括固定底座、支架和彈性約束裝置， 所述固定底座剛性連接用作對微組裝組件進行振動測試的振動臺； 所述支架與所述固定底座剛性連接，所述彈性約束裝置的兩端與所述支架剛性連接； 所述彈性約束裝置開設有與所述微組裝組件的螺絲柱對應的固定通孔以及與所述微 組裝組件的外引腳對應的焊接通孔，所述固定通孔用於供所述微組裝組件的螺絲柱穿過並 擰緊，所述焊接通孔用於供所述微組裝組件的外引腳穿過並焊接。
2. 根據權利要求1所述的微組裝組件振動試驗夾具，其特徵在於，所述彈性約束裝置 包括彈性約束板和金屬散熱片，所述彈性約束板和金屬散熱片均開設有與所述微組裝組件 的螺絲柱和外引腳對應的所述固定通孔及焊接通孔；所述彈性約束板位於所述支架和所述 金屬散熱片之間。
3. 根據權利要求2所述的微組裝組件振動試驗夾具，其特徵在於，所述金屬散熱片為 鋁合金材質和/或所述金屬散熱片的厚度為1毫米至3毫米；所述彈性約束板為有機材料 印刷電路板和/或所述彈性約束板的厚度為1毫米至3毫米。
4. 根據權利要求1所述的微組裝組件振動試驗夾具，其特徵在於，所述支架包括設置 於所述固定底座的第一支架條和第二支架條，用於分別固定所述彈性約束裝置的相對兩 端。
5. 根據權利要求4所述的微組裝組件振動試驗夾具，其特徵在於，所述第一支架條和 第二支架條開設有螺紋通孔；所述固定底座和彈性約束裝置均開設有與所述第一支架條和 第二支架條的螺紋通孔對應匹配的螺紋通孔；所述固定底座、第一支架條、第二支架條和彈 性約束裝置通過將螺釘穿過所述彈性約束裝置、第一支架條、第二支架條和固定底座的對 應螺紋通孔進行連接固定。
6. 根據權利要求5所述的微組裝組件振動試驗夾具，其特徵在於，所述固定底座包括 第一固定區和第二固定區；所述第一固定區開設有多排螺紋通孔，且均與所述第一支架條 的螺紋通孔對應匹配；所述第二固定區開設有多排螺紋通孔，且均與所述第二支架條的螺 紋通孔對應匹配。
7. 根據權利要求5所述的微組裝組件振動試驗夾具，其特徵在於，還包括設置於所述 彈性約束裝置的第一固定條和第二固定條，所述彈性約束裝置位於所述第一固定條與第一 支架條之間，以及位於所述第二固定條和第二支架條之間；所述第一固定條開設有與所述 第一支架條的螺紋通孔對應匹配的通孔；所述第一固定條和第一支架條通過將螺釘穿過所 述第一固定條的所述通孔，以及所述第一支架條的所述螺紋通孔進行連接固定；所述第二 固定條和第二支架條通過將螺釘穿過所述第二固定條的所述通孔，以及所述第二支架條的 所述螺紋通孔進行連接固定。
8. 根據權利要求4所述的微組裝組件振動試驗夾具，其特徵在於，所述第一支架條和 第二支架條為金屬材質和/或所述第一支架條和第二支架條的厚度為8毫米至12毫米。
9. 一種微組裝組件振動試驗模型，其特徵在於，包括微組裝組件，還包括如權利要求1 至8任意一項所述的微組裝組件振動試驗夾具，所述微組裝組件的固定螺絲和外引腳穿過 所述彈性約束裝置開設的所述固定通孔和焊接通孔後，分別採用螺絲擰緊和焊料焊接的方 式相對所述彈性約束裝置固定。
【文檔編號】G01M7/02GK104236832SQ201410492027
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】何小琦, 周斌, 李勳平, 宋芳芳, 劉玉清 申請人:工業和信息化部電子第五研究所