CN104236832A - 微组装组件振动试验夹具和微组装组件振动试验模型 - Google Patents

Abstract

一种微组装组件振动试验夹具和微组装组件振动试验模型，微组装组件振动试验夹具包括固定底座、支架和弹性约束装置。固定底座与振动台刚性固定，支架与固定底座刚性连接且刚性固定弹性约束装置的两端，确保振动试验夹具与振动台刚性连接，保证振动台的振动能量有效传递给振动夹具。利用弹性约束装置的固定通孔固定微组装组件的固定螺丝，利用弹性约束装置的焊接通孔焊接微组装件的外引脚，当弹性约束装置在振动台激励下发生谐振时，保证微组装组件在振动试验中相对振动台处于弹性约束条件，有助于在振动试验和约束模态试验中准确模拟微组装组件的实际安装工作条件、有效暴露薄弱环节，提高了振动测试结果的准确性。

Description

微组装组件振动试验夹具和微组装组件振动试验模型

技术领域

本发明涉及电子器件试验技术领域，特别是涉及一种微组装组件振动试验夹具。

背景技术

随着科学发展和社会进步，对电子产品的集成度要求越来越高。微组装组件是指将电子元器件用金属等材料进行封装而成的高密度集成的功能器件，可保护其中的电子元器件避免大气水汽腐蚀。

由于微组装组件在实际应用中通常需要安装在如PCB(Printed CircuitBoard，印刷电路板)板等固定件上，而固定件为非刚性材料且尺寸较大，可能会因固定件谐振引起微组装组件的同步谐振，使得微组装组件的密封薄弱环节产生材料疲劳，可能导致结构受损开裂，因此需要对安装于固定件上的金属封装的微组装组件抗振性能进行测试。具体可利用振动试验夹具固定微组装组件模拟其工作条件，然后进行振动测试。

传统的微组装组件振动试验夹具通常是刚性约束的夹具，包括对应微组装组件外周而固定至振动机台的四个固定杆、以及连接该固定杆而对应设于微组装组件表面的相对两侧的二个固定夹具，固定夹具底部具有一嵌卡槽以压制微组装组件表面的一侧。利用固定夹具压制微组装组件表面，然后通过固定杆固定在振动机台上，以固定微组装组件。由于对微组装组件进行刚性连接固定，与安装在PCB板上微组装组件弹性约束的实际工作条件存在差异，利用传统的微组装组件振动试验夹具进行振动测试存在测试准确性低的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种提高测试准确性的微组装组件振动试验夹具和微组装组件振动试验模型。

一种微组装组件振动试验夹具，包括固定底座、支架和弹性约束装置，

所述固定底座刚性连接用作对微组装组件进行振动测试的振动台；

所述支架与所述固定底座刚性连接，所述弹性约束装置的两端与所述支架刚性连接；

所述弹性约束装置开设有与所述微组装组件的固定螺丝对应的固定通孔和与外引脚对应的焊接通孔，所述固定通孔用于供所述微组装组件的固定螺丝穿过并拧紧，所述焊接通孔用于供所述微组装组件的外引脚穿过并焊料焊接。

一种微组装组件振动试验模型，包括微组装组件，还包括上述微组装组件振动试验夹具，所述微组装组件的固定螺丝和外引脚穿过所述弹性约束装置开设的所述固定通孔和焊接通孔后，分别采用螺丝拧紧和焊料焊接的方式相对所述弹性约束装置固定。

上述微组装组件振动试验夹具和微组装组件振动试验模型，固定底座与振动台刚性固定，支架与固定底座刚性连接且刚性固定弹性约束装置的两端，确保振动试验夹具与振动台刚性连接，以使振动台与振动试验夹具之间的振动能量有效传递。利用弹性约束装置的固定通孔固定微组装组件的固定螺丝，利用弹性约束装置的焊接通孔焊接微组装组件的外引脚，以保证微组装组件相对于振动台处于弹性约束条件。当弹性约束装置在振动台激励下发生谐振时，固定在弹性约束装置上的微组装组件随弹性约束装置发生同步振动，而微组装组件封装腔体亦发生弹性约束条件下的局部谐振。这种保证微组装组件在振动试验中的弹性约束边界条件，有助于在振动试验和约束模态试验中准确模拟微组装组件实际安装的工作条件、有效暴露薄弱环节。与传统的微组装组件刚性振动试验夹具相比，弹性约束的振动试验夹具提高了微组装组件试验中模拟实际工作条件的振动试验结果的准确性。

附图说明

图1为一实施例中微组装组件振动试验夹具的结构图；

图2为一实施例中固定底座和支架的结构图；

图3为图2中固定底座和支架沿A-A线的剖面示意图；

图4为一实施例中金属散热片的结构图；

图5为一实施例中弹性约束板的结构图；

图6为另一实施例中微组装组件振动试验夹具的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种微组装组件振动试验夹具，用于模拟工程应用工况条件开展微组装组件在对应约束条件下的模态参数和振动响应特性参数测试。如图1所示，微组装组件振动试验夹具包括固定底座100、支架200和弹性约束装置300。

固定底座100用于刚性连接用作对微组装组件400进行振动测试的振动台。支架200与固定底座100刚性连接，弹性约束装置300的两端与支架200刚性连接。弹性约束装置300开设有与微组装组件400的螺丝柱对应的固定通孔以及与微组装组件400的外引脚对应的焊接通孔，固定通孔用于供微组装组件400的螺丝柱穿过并拧紧，焊接通孔用于供微组装组件400的外引脚穿过并焊接。微组装组件400具体可以是金属微组装组件或灌封式带外引脚的电子模块等。

固定底座100与振动台、支架200与固定底座100、弹性约束装置300与支架200之间的刚性连接固定可以是螺纹固定、卡合固定或焊接固定等。本实施例中，以上固定方式均采用螺纹连接，固定效果好且便于拆卸。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，固定底座100开设有固定孔102，可通过将螺钉穿过固定孔102以实现固定底座100与振动台的固定。

支架200包括设置于固定底座100的第一支架条220和第二支架条240，用于分别固定弹性约束装置300的相对两端。具体地，第一支架条220和第二支架条240相互平行间隔设置。只需将弹性约束装置300的相对两端分别进行固定，在保证固定效果的同时降低了生产成本，且便于操作。

进一步地，第一支架条220和第二支架条240上分别开设有螺纹通孔222和螺纹通孔242，固定底座100和弹性约束装置300均开设有与第一支架条220和第二支架条240的螺纹通孔222、螺纹通孔242对应匹配的螺纹通孔，固定底座100、第一支架条220、第二支架条240和弹性约束装置300通过将螺钉穿过弹性约束装置300、第一支架条220(或第二支架条240)和固定底座100的螺纹通孔进行连接固定。以第二支架条240为例，如图3所示，固定底座100开设有螺纹通孔104。将螺钉穿过弹性约束装置300的螺纹通孔、第二支架条240的螺纹通孔242和固定底座100的螺纹通孔104，将弹性约束装置300、第二支架条240和固定底座100刚性连接固定。

第一支架条220开设的螺纹通孔222，与第二支架条240开设的螺纹通孔242的数量可相同也可不同，本实施例中第一支架条220和第二支架条240均开设有3个螺纹通孔。固定底座100和弹性约束装置300开设的螺纹通孔的数量与支架200开设的螺纹通孔的数量可相同也可不同，只需可与第一支架条220和第二支架条240的螺纹通孔至少部分对应以便通过螺钉固定即可。

固定底座100具体可以是铝合金材质的固定底座，可提高与振动台的固定效果及振动台的振动能量传递效果。固定底座100的尺寸可设计为长110毫米、宽120毫米，厚度可以是15毫米至25毫米，避免厚度过薄易损坏而影响固定效果，本实施例中，固定底座100的厚度为20毫米。可以理解，固定底座100的材质及尺寸并不是唯一的。

第一支架条220和第二支架条240具体可为金属材质的支架条，具有较好的硬度，同样提高固定效果及振动台的振动能量传递效果。本实施例中第一支架条220和第二支架条240为矩形支架条，尺寸均为长110毫米、宽10毫米，厚度可为8毫米至12毫米，同样可避免过薄易损坏而影响固定效果，本实施例中第一支架条220和第二支架条240的厚度均为10毫米。可以理解，第一支架条220和第二支架条240的材质、具体形状及尺寸并不是唯一的。

在其中一个实施例中，固定底座100包括第一固定区和第二固定区。第一固定区开设有多排螺纹通孔103，且均与第一支架条220的螺纹通孔222对应匹配。第二固定区开设有多排螺纹通孔104，且均与第二支架条240的螺纹通孔242对应匹配。

可以在固定底座100均开设多排螺纹通孔，以便利用螺钉将第一支架条220和第二支架条240固定在固定底座100的不同位置，使得第一支架条220和第二支架条240的相对距离可调。工作人员可根据待测试的微组装组件的尺寸选择第一支架条220和第二支架条240在固定底座100的固定位置。本实施例中微组装组件振动试验夹具适用于固定不同尺寸的微组装组件进行振动测试，提高了适用性。

上述微组装组件振动试验夹具，固定底座100与振动台刚性固定，支架200与固定底座100刚性连接且刚性固定弹性约束装置300的两端，确保振动试验夹具与振动台刚性连接，保证振动台与振动试验夹具之间的振动能量有效传递。利用弹性约束装置300的固定通孔固定微组装组件400的固定螺丝，利用弹性约束装置300的焊接通孔焊接微组装组件的外引脚，以保证微组装组件400相对于振动台处于弹性约束条件。当弹性约束装置300在振动台激励下发生谐振时，固定在弹性约束装置300上的微组装组件400随弹性约束装置300发生同步振动，而微组装组件封装腔体亦发生弹性约束条件下的局部谐振。这种保证微组装组件400在振动试验中的弹性约束边界条件，有助于在振动试验和约束模态试验中准确模拟微组装组件400实际安装的工作条件、有效暴露薄弱环节。与传统的微组装组件刚性振动试验夹具相比，弹性约束的振动试验夹具提高了微组装组件试验中模拟实际工作条件的振动试验结果的准确性。

在其中一个实施例中，如图4和图5所示，弹性约束装置300包括金属散热片320和弹性约束板340，金属散热片320和弹性约束板340均开设有与微组装组件400的螺丝柱和外引脚对应的固定通孔及焊接通孔，弹性约束板340位于支架200和金属散热片320之间。通过金属散热片320对微组装组件400进行散热，使微组装组件振动试验夹具同样适用于带金属散热片大功率电子组件的振动测试，同样提高了微组装组件振动试验夹具的适用性。可以理解，在其他实施例中，弹性约束装置300也可不包括金属散热片320。

金属散热片320可采用铝合金材质的金属散热片，提高散热效果。金属散热片320的厚度可为1毫米至3毫米，避免过厚影响散热效果，本实施例中，金属散热片320的厚度为2毫米。弹性约束板340可以是有机材料PCB(PrintedCircuit Board，印刷电路板)板等，其厚度可为1毫米至3毫米，本实施例中弹性约束板340厚度为2毫米。可以理解，金属散热片320和弹性约束板340的具体类型和尺寸可根据测试的微组装组件对应进行调整。

同样以固定底座100、支架200和弹性约束装置300通过螺钉刚性连接固定为例，金属散热片320开设有螺纹通孔322，弹性约束板340开设有螺纹通孔342。将螺钉穿过金属散热片320的螺纹通孔322、弹性约束板340的螺纹通孔342、第二支架条240的螺纹通孔242和固定底座100的螺纹通孔104以进行固定。

以金属散热片320开设有与微组装组件400的外引脚对应的焊接通孔324，弹性约束板340开设有与微组装组件400的外引脚对应的焊接通孔344为例。在利用弹性约束装置300固定微组装组件400时，可将微组装组件400的外引脚依次穿过金属散热片320的焊接通孔324和弹性约束板340的焊接通孔344后将外引脚的末端焊接固定到弹性约束装置300上，实现对微组装组件400的弹性约束。

金属散热片320还可开设有散热孔326，弹性约束板340同样也可开设有散热孔346，弹性约束板340的散热孔346与金属散热片320的散热孔326对应。通过散热孔散热可增强散热效果，进一步提高振动测试的准确性。

在其中一个实施例中，如图6所示，微组装组件振动试验夹具还包括设置于弹性约束装置300的第一固定条510和第二固定条520，弹性约束装置300位于第一固定条510与第一支架条220之间，以及位于第二固定条520和第二支架条240之间。第一固定条510开设有与第一支架条220的螺纹通孔对应匹配的通孔；第一固定条510和第一支架条220通过将螺钉穿过第一固定条510的通孔，以及第一支架条220的螺纹通孔222进行连接固定。第二固定条520和第二支架条240通过将螺钉穿过第二固定条520的通孔，以及第二支架条240的螺纹通孔242进行连接固定。

本实施例中在弹性约束装置300远离支架200的一侧还增加了第一固定条510和第二固定条520，利用螺钉固定弹性约束装置300、支架200和固定底座100时，增加弹性约束装置300的支撑面积以减小接触处的压强，还可避免拧紧螺钉使擦伤弹性约束装置300的表面。

为更好地理解本发明的技术方案及其带来的有益效果，下面结合微组装组件振动试验夹具的使用步骤进行详细的说明。

步骤一：将弹性约束装置300中的金属散热片320和弹性约束板340上下叠放，将微组装组件400的螺丝柱和外引脚穿过金属散热片320和弹性约束板340，螺丝柱采用螺丝拧紧方式固定，外引脚采用焊接方式固定，使微组装组件400固定于弹性约束装置300上。

步骤二：将支架200放置在固定底座100上，再将安装了微组装组件400的弹性约束装置300放置在支架200上，使弹性约束装置300两侧边缘、支架200和固定底座100三者的螺纹通孔对准并用螺纹上紧，保证三者刚性连接。

步骤三：将安装了微组装组件400的振动试验夹具固定在振动台上，即可开始振动试验。若进行的是模态试验，可直接进行约束模态试验。

以测试HIC(hybrid integrated circuit，混合集成电路)在PCB板和金属散热片约束条件下的模态振型和固有频率为例，固有频率测试结果见表1。然后将安装了HIC的夹具固定在振动台上，进行随机振动试验，测试HIC在PCB板和金属散热片约束条件下盖板关键点的均方根加速度响应值，测试结果见表2。

表1

表2

本发明提供的微组装组件振动试验夹具解决了带金属散热片功率混合集成电路安装于PCB板后的模态测试和随机振动试验难题，准确测试获得HIC的约束模态振型和固有频率，以及随机振动载荷下的HIC盖板关键点的均方根响应值，为HIC振动疲劳寿命的预测提供了科学的依据。

本发明还提供了一种微组装组件振动试验模型，包括微组装组件和上述微组装组件振动试验夹具，微组装组件的固定螺丝和外引脚穿过弹性约束装置开设的固定通孔和焊接通孔后，分别采用螺丝拧紧和焊料焊接的方式相对所述弹性约束装置固定。

上述微组装组件振动试验模型，微组装组件振动试验夹具的固定底座与振动台刚性固定，支架与固定底座刚性连接且刚性固定弹性约束装置的两端，确保微组装组件振动试验夹具与振动台刚性连接，以使振动台与振动试验夹具之间的振动能量有效传递。利用弹性约束装置的固定通孔固定微组装组件的固定螺丝，利用弹性约束装置的焊接通孔焊接微组装组件的外引脚，以保证微组装组件相对于振动台处于弹性约束条件。当弹性约束装置在振动台激励下发生谐振时，固定在弹性约束装置上的微组装组件随弹性约束装置发生同步振动，而微组装组件封装腔体亦发生弹性约束条件下的局部谐振。这种保证微组装组件在振动试验中的弹性约束边界条件，有助于在振动试验和约束模态试验中准确模拟微组装组件实际安装的工作条件、有效暴露薄弱环节。弹性约束的振动试验夹具提高了微组装组件试验中模拟实际工作条件的振动试验结果的准确性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种微组装组件振动试验夹具，其特征在于，包括固定底座、支架和弹性约束装置，

所述固定底座刚性连接用作对微组装组件进行振动测试的振动台；

所述支架与所述固定底座刚性连接，所述弹性约束装置的两端与所述支架刚性连接；

所述弹性约束装置开设有与所述微组装组件的螺丝柱对应的固定通孔以及与所述微组装组件的外引脚对应的焊接通孔，所述固定通孔用于供所述微组装组件的螺丝柱穿过并拧紧，所述焊接通孔用于供所述微组装组件的外引脚穿过并焊接。

2.根据权利要求1所述的微组装组件振动试验夹具，其特征在于，所述弹性约束装置包括弹性约束板和金属散热片，所述弹性约束板和金属散热片均开设有与所述微组装组件的螺丝柱和外引脚对应的所述固定通孔及焊接通孔；所述弹性约束板位于所述支架和所述金属散热片之间。

3.根据权利要求2所述的微组装组件振动试验夹具，其特征在于，所述金属散热片为铝合金材质和/或所述金属散热片的厚度为1毫米至3毫米；所述弹性约束板为有机材料印刷电路板和/或所述弹性约束板的厚度为1毫米至3毫米。

4.根据权利要求1所述的微组装组件振动试验夹具，其特征在于，所述支架包括设置于所述固定底座的第一支架条和第二支架条，用于分别固定所述弹性约束装置的相对两端。

5.根据权利要求4所述的微组装组件振动试验夹具，其特征在于，所述第一支架条和第二支架条开设有螺纹通孔；所述固定底座和弹性约束装置均开设有与所述第一支架条和第二支架条的螺纹通孔对应匹配的螺纹通孔；所述固定底座、第一支架条、第二支架条和弹性约束装置通过将螺钉穿过所述弹性约束装置、第一支架条、第二支架条和固定底座的对应螺纹通孔进行连接固定。

6.根据权利要求5所述的微组装组件振动试验夹具，其特征在于，所述固定底座包括第一固定区和第二固定区；所述第一固定区开设有多排螺纹通孔，且均与所述第一支架条的螺纹通孔对应匹配；所述第二固定区开设有多排螺纹通孔，且均与所述第二支架条的螺纹通孔对应匹配。

7.根据权利要求5所述的微组装组件振动试验夹具，其特征在于，还包括设置于所述弹性约束装置的第一固定条和第二固定条，所述弹性约束装置位于所述第一固定条与第一支架条之间，以及位于所述第二固定条和第二支架条之间；所述第一固定条开设有与所述第一支架条的螺纹通孔对应匹配的通孔；所述第一固定条和第一支架条通过将螺钉穿过所述第一固定条的所述通孔，以及所述第一支架条的所述螺纹通孔进行连接固定；所述第二固定条和第二支架条通过将螺钉穿过所述第二固定条的所述通孔，以及所述第二支架条的所述螺纹通孔进行连接固定。

8.根据权利要求4所述的微组装组件振动试验夹具，其特征在于，所述第一支架条和第二支架条为金属材质和/或所述第一支架条和第二支架条的厚度为8毫米至12毫米。

9.一种微组装组件振动试验模型，其特征在于，包括微组装组件，还包括如权利要求1至8任意一项所述的微组装组件振动试验夹具，所述微组装组件的固定螺丝和外引脚穿过所述弹性约束装置开设的所述固定通孔和焊接通孔后，分别采用螺丝拧紧和焊料焊接的方式相对所述弹性约束装置固定。