专利名称：一种预成型焊片润湿性测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及熔体物性测量技术领域，尤其涉及一种预成型焊片润湿性测试装置。
背景技术：
润湿性是固体界面由固-气界面转变为固-液界面的现象。润湿性是材料表面与界面的重要指标之一，焊料合金的设计必须考虑合金与基体的润湿性、流动性和可焊性，从而保证可靠的焊接性能和产品质量。目前对焊料润湿性的检测方法包括铺展面积法、展宽法、接触角法、浸渍法和表面张力法。铺展面积法的原理是将一定质量的焊料(通常为0. 5^1g)和助焊剂放在被焊接材料表面加热，焊料熔化后会在基板表面形成一定面积大小的图形，使用面积测试仪可以得到其铺展面积。铺展面积法的评价参数为最后焊料的铺展面积，即相同质量的焊料润湿性越好，其铺展面积越大；相反，面积越小，则表明该焊料的润湿性越差。铺展面积法在工业上使用的最多，因为该方法实行起来方便，对焊料的润湿性具有很好的指导性。展宽法的过程是加热熔化直径为D的球形焊料，通过检测该焊料的展宽系数的大小来评判其润湿性。假设球形熔化后的表面高度下降为H，那么展宽系数可以定义为展宽系数=(D-H) /DX 100%，焊料的润湿性越好，其熔化后的焊料高度H越小，展宽系数越大。接触角法原理是通过测试焊料熔化与引线的夹角来评价其润湿性的。该夹角越小，说明其润湿性越好。浸渍法的原理是实验样品悬挂在梁上，然后随着下降系统下降到熔化的焊料中， 此时焊料在表面张力作用下会沿着样品表面粘附。该方法就是通过粘附焊料的面积来评价焊料在样品上的润湿性。表面张力法的过程是使用升降装置将样品放入熔化后的焊料中，这时样品分别受到方向向下的润湿力Fm和方向向上的浮力1 作用，那么其合力F=Fm-Fa。而焊料的接触角与样品所受到的合力具有一定的数学关系。通常使用力学传感器可以测出样品所受到的合力F，通过合力反推出接触角，进而判断焊料的润湿性。如法国MENISC0公司的ST60型可焊性测试仪，该仪器使用微处理器进行全程自动化控制，操作比较简便，测试人员只需装夹好样品和设定好参数后，系统便能够自动完成整个测试过程，并输出润湿曲线和相关结果。上述展宽法、接触角法、浸渍法和表面张力法均为当前常见的使用形式，但是，这些方法对预成型焊片润湿性的检测都有很大的局限性，操作不便，无法得到较有价值的评价参数，而且可重复性也比较差。上述方法一般均无法动态观察焊片熔化的铺展情况，不能直观反映焊片熔化时可能具有的特征变化。具体来说，展宽法一般要求焊料的形状为球形，在工业中使用具有一定的局限性。接触角法的使用局限也较大，要求焊料的形状和试样都为线状，而且该种方法测量精度比较差，数据处理比较困难。浸渍法一方面是一个主观的行为，比如样品在上升下降过程中可能不在垂直方向上，而是出现某个倾斜就有可能会误认为是一个不润湿过程，另外一个问题是放大问题，无法观察焊料内部和焊料接触面的缺陷和细节，同时这种方法对使用者要求非常高，要求使用者的经过专门的训练，测试重复性差。表面张力法则不能在保持预成型焊片原始形状尺寸的前提下测试其润湿性，熔化时能否最大限度地保持原始形状尺寸也是预成型焊片一个重要的质量指标。另外，中国专利申请号CN200810115050. 9、公开号为CN101308077A的一种测量中低温熔体表面张力、密度和润湿性的装置和方法，在该专利文献中，公开了一种测量润湿性的装置，该装置包括加热设备、透明石英炉管、光源、数码照相机和计算机，其原理是利用静滴法测量表面张力，即熔体液滴受重力作用在水平基板上呈椭球状，根据液滴轮廓和事先测量的样品质量，可以计算出熔滴的体积和密度，并测量出与基板的接触角，进而根据 Young-Laplace方程(Young-Laplace方程为拉普拉斯方程的一种)计算出熔体的表面张力。其测量方法如下将样品放于基板表面并一起放于石英炉管中，调节炉管使基板处于水平，将炉管密封，通过外置垂线水平仪结合计算机上的图像再次调节基板至完全水平。根据样品类型选择不同气氛环境，通过照相机和计算机显示器在线观测熔滴轮廓动态变化， 在设定的温度和保温时间拍照，得到熔体表面张力、密度和接触角等数据，可通过接触角来评价其润湿性。该专利提供的装置操作时非常不便，基板水平调节操作繁琐、需依靠主观行为、精确度难以控制、测量精确度较低，实用性不佳。该装置虽然可以动态观察记录，但不具备即时测量功能。而且，在文献中可得出该装置的气体保护部分结构比较复杂、操作步骤
^^ ο

实用新型内容本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供一种既可动态观察记录又具备即时测量功能的预成型焊片润湿性的测试装置，为预成型焊片的工业生产和检测提供一个方法和评价参考。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种预成型焊片润湿性测试装置，其包括导轨、滑块、加热台、底座、摄像头、计算机和温控装置，所述加热台设于底座上，摄像头设于滑块上，所述摄像头与加热台位于同一中轴线，所述摄像头与计算机电路连接，加热台与温控装置电路连接。作为一种优选方式，在滑块的外壁固定一通气导管固定片。更进一步地，所述通气导管固定片为三段弯折式结构，第一段为垂直段且一端与滑块的外壁固定，第一段的下端设有一圆孔；第二段为水平段，其一端与第一段的另一端固定；第三段为倾斜段，其一端与第二段的另一端固定。作为一种优选方式，滑块上设有套筒，摄像头卡接于套筒中。作为一种优选方式，加热台的内部设有发热芯，外部设有铜套。作为一种优选方式，滑块上设有微调旋钮和粗调旋钮。本实用新型具有如下有益技术效果(1)、采用动态观测方法采集预成型焊片的熔化过程，可以得到铺展面积的某些特殊的变化特征，直观性好，并能随时进行图像和视频采集；(2)、采用摄像技术实时动态观测和记录焊片熔化的轮廓变化，并能配合软件进行即时精确测量，通过摄像头配合计算机和相应软件能将焊片熔化的轮廓变化动态显示和记录下来，还可对每一时刻的铺展面积进行精确测量，从而获得最大铺展面积，润湿时间、平均润湿速度、瞬时润湿速度等参数，然后通过这些参数的具体数值或者符号获得预成型焊片的润湿性能；(3)、整体结构和操作方法都很简单，便于拆装运输；(4)、可针对不同焊料合金选择是否采取气体保护，且气体保护部分特别设计、结构简单、调节灵活、无需密封环境、操作简易，同时还能保证对焊料合金的保护。终上所述，该实用新型可动态观察焊片熔化的铺展情况，直观性好，并能随时进行图像和视频采集，还可即时精确测量，从而获得最大铺展面积、润湿时间、平均润湿速度、瞬时润湿速度等参数，然后通过这些参数的具体数值或者符号获得预成型焊片的润湿性能。

图1为本实用新型预成型焊片润湿性测试装置的结构示意图；图2为本实用新型预成型焊片润湿性测试装置的侧面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施方式进行详细说明。如图1、图2所示，本实用新型预成型焊片润湿性测试装置包括导轨1、滑块3、加热台7、底座8、摄像头2、计算机10和温控装置9，所述加热台7设于底座8上，摄像头2设于滑块3上，所述摄像头2与加热台7位于同一中轴线，所述摄像头2与计算机10电路连接， 加热台7与温控装置9电路连接。具体来说，滑块3上设有套筒11，摄像头2卡接于套筒11中。滑块3上还设有微调旋钮5和粗调旋钮4，用以调节摄像头2的位置。摄像头2用于图像采集和观察记录焊片的熔化过程，摄像头2需与加热台7位于同一中轴线，垂直安装在加热台7的正上方，这样才能准确地动态记录预成型焊片在基板上的润湿全过程。将摄像头2与计算机10连接后即可进行拍照、录像、测量等操作，由此可实现本实用新型预成型焊片润湿性测试装置的动态观测。加热台7用于承载基板和预成型焊片并对其加热，加热台7的内部设有发热芯12， 外部设有铜套13。当通电后，启动温控装置9的电源开关，设定温度值，热量通过物理接触由内部陶瓷发热芯12传至外部固定铜套13，再由铜套13顶端传至上方载物台，使载物台达到所需温度，进而加热载物台上放置的基板和预成型焊片达到所设定的温度。由此，本实用新型的预成型焊片润湿性测试装置可实现对预成型焊片的快速加热和准确控温。在所述滑块3的外壁固定一通气导管固定片6，具体来说，所述通气导管固定片6 为三段弯折式结构，第一段为垂直段且一端与滑块3的外壁固定，第一段的下端设有一圆孔14以便导管接入；第二段为水平段，其一端与第一段的另一端固定，水平段起过渡导向作用；第三段为倾斜段，其一端与第二段的另一端固定，倾斜段对导管固定和导向。所述通气导管固定片6的作用在于固定通气导管以便为预成型焊片提供保护气氛。通气导管从第一段的圆孔14接入，经过第二段水平过渡，固定于第三段且能随意伸缩长短，而且在第三段可以任意改变倾斜角度，方便地根据载物台上试样的位置进行调整。将导管与外部气瓶，如高纯氩气氢气等相接，即可引入保护气氛。下面结合具体工作过程对本实用新型作进一步的说明首先在计算机10上打开相应软件，用镊子取一基板和预成型焊片，用酒精清洗并烘干，用棉签在预成型焊片上均勻涂一薄层助焊剂，然后放置于基板中间位置，再夹取整个基板置于加热台7，调节摄像头2 的焦距使其聚焦在预成型焊片上，调节软件使图像清晰可见，利用软件测量预成型焊片的原始面积。根据预成型焊片的焊料合金类型和实际使用环境选择是否通入保护气体，启动温控装置9的电源开关，设定好加热温度，开始对预成型焊片加热。焊片熔化后在基板表面快速铺展，摄像头2和计算机10显示器可在线观测其轮廓的动态变化过程，利用软件可控制该过程的拍照和录制。熔化过程结束后将试样清洗干净并再次测量预成型焊片熔化后面积，从而可得到预成型焊片熔化的铺展率，做为其润湿性评价参数之一。通过视频可得到预成型焊片从开始熔化到熔化结束这段过程的时间，即为其润湿时间，这是评价其润湿性的又一特征参数。对图像和视频进行处理，可得到某一温度下该预成型焊片在特定基板上的铺展面积随时间的变化曲线，从该曲线可得出其润湿性的变化规律。终上所述，该实用新型可动态观察焊片熔化的铺展情况，直观性好，并能随时进行图像和视频采集，结合了预成型焊片的特点，克服了其他润湿性测试方法的局限性。整体结构和操作方法都很简单，便于拆装运输。而且气体保护部分经过特殊设计显得简单灵活，方便调节。本装置可即时精确测量从而获得最大铺展面积、润湿时间、平均润湿速度、瞬时润湿速度等参数，然后通过这些参数的具体数值或者符号获得预成型焊片的润湿性能。总之，采用摄像技术实时动态观测和记录焊片熔化的轮廓变化，并能配合软件进行即时精确测量，通过摄像头配合计算机和相应软件能将焊片熔化的轮廓变化动态显示和记录下来，还可对每一时刻的铺展面积进行精确测量。展宽法、接触角法、浸渍法和表面张力法无法对焊料熔化的特征变化进行实时观察和记录；同时，可针对不同焊料合金选择是否采取气体保护，且气体保护部分特别设计、结构简单、调节灵活，还能保证对焊料合金的保护。最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，而不是对本实用新型技术方案的限定，任何对本实用新型技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.预成型焊片润湿性测试装置，包括导轨、滑块、加热台和底座，所述加热台设于底座上，其特征在于，还包括摄像头、计算机和温控装置，摄像头设于滑块上，所述摄像头与加热台位于同一中轴线，所述摄像头与计算机电路连接，加热台与温控装置电路连接。
2.如权利要求1所述的预成型焊片润湿性测试装置，其特征在于，在滑块的外壁固定一通气导管固定片。
3.如权利要求2所述的预成型焊片润湿性测试装置，其特征在于，所述通气导管固定片为三段弯折式结构，第一段为垂直段且一端与滑块的外壁固定，第一段的下端设有一圆孔；第二段为水平段，其一端与第一段的另一端固定；第三段为倾斜段，其一端与第二段的另一端固定。
4.如权利要求1所述的预成型焊片润湿性测试装置，其特征在于，滑块上设有套筒，摄像头卡接于套筒中。
5.如权利要求1所述的预成型焊片润湿性测试装置，其特征在于，加热台的内部设有发热芯，外部设有铜套。
6.如权利要求1所述的预成型焊片润湿性测试装置，其特征在于，滑块上设有微调旋钮和粗调旋钮。
专利摘要本实用新型提供一种预成型焊片润湿性测试装置，包括导轨、滑块、加热台、底座、摄像头、计算机和温控装置，摄像头设于滑块上，所述摄像头与加热台位于同一中轴线，所述摄像头与计算机电路连接，加热台与温控装置电路连接。该实用新型可动态观察焊片熔化的铺展情况，直观性好，并能随时进行图像和视频采集，还可即时精确测量，从而获得最大铺展面积、润湿时间、平均润湿速度、瞬时润湿速度等参数，然后通过这些参数的具体数值或者符号获得预成型焊片的润湿性能。
文档编号G01N13/00GK202188999SQ201120249920
公开日2012年4月11日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者陈卫民 申请人:广州先艺电子科技有限公司