CN114543682A - 一种压接式igbt功率循环中微动位移测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置及方法,包括:支架;滑杆,滑动安装在支架上,且沿支架周向方向设置至少四个;传感器,分别滑动安装在支架和滑杆上;功率循环实验装置,设置在支架的内部,采用非接触式原位测量,在测量过程中不对功率循环实验产生影响,且功率循环实验中的电热变化不会损坏测量设备,具有较高测量精度及较快的动态响应;本发明设计了在支架上的两个零位传感器用于测量实验中的实时位移零位,可以规避由实验中水箱振动等问题产生的大位移带来的影响,本发明设计了滑杆上的四个位移传感器对射观测原位微动位移,可以通过微动位移计算方法有效区分微滑动及热膨胀变形的数值和角度。
Description
技术领域
本发明涉及压接型IGBT器件微动磨损测试领域,具体而言,涉及一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置及方法。
背景技术
所谓微动,是指名义上静止接触的两个连接件,由于外界振动、温度变化、磁致伸缩等外界因素导致两个接触表面发生一定频率的微小幅度(通常只有10~200μm)的相对运动。微动磨损是—种复合型式的磨损,是两表面之间由很小的振幅引起的相对振动产生的磨损。微动磨损引起破坏的表现形式为擦伤、金属粘附、凹坑或麻点(通常由粉末状的腐蚀产物所填满)、局部磨损条纹或沟槽以及表面微裂纹。微动磨损不仅改变零件的形状、恶化表面层质量,而且使尺寸精度降低、紧配合件变松,还会引起应力集中,形成微观裂纹,导致零件疲劳断裂。
压接型IGBT(绝缘栅双极型晶体管)器件具备高功率密度,高可靠性等特点,是理想的大功率半导体开关器件。现已广泛应用到轻型交直流输电、大型工业驱动、能源等高端装备行业。功率循环实验是一种模拟压接IGBT模块失效过程的实验,实验会加速芯片老化,得到IGBT失效原因,对压接式IGBT可靠性研究有较大推动作用。
微动磨损是公认的一种压接式IGBT主要失效形式,主要产生位置是钼片与芯片之间,两个接触副分别为钼片和芯片上焊接的铝金属化层。在IGBT服役期间温度变化会导致钼片发生热膨胀变形,产生相对位移,而外界的振动干扰会导致钼片与芯片之间产生微小滑动,也会产生相对位移。而微动磨损会导致接触副表面粗糙度变化,并产生擦伤和微裂纹,从而使接触电阻和接触热阻上升,结温升高发生失效。而目前对压接式IGBT微动磨损的研究较少,缺少原位测量微动位移的实验装置分析微动磨损机理。因此设计一种专用于原位测量压接IGBT模块功率循环中微动位移的实验系统是很有意义的。
发明内容
根据本发明的实施例旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
根据本发明的实施例的第一方面在于提供一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置。
本发明的实施例的第二方面在于提供一种专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移原位测量方法。
本发明第一方面的实施例提供了一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,包括:支架;滑杆,滑动安装在所述支架上,且沿所述支架周向方向设置至少四个;传感器,分别滑动安装在所述支架和所述滑杆上;功率循环实验装置,设置在所述支架的内部,所述功率循环实验装置包括:IGBT芯片层,所述IGBT芯片层横向对应所述滑杆上的传感器;其中,所述支架上的传感器设置至少两个,且纵向对应相邻的所述滑杆上的传感器,所述滑杆和所述传感器的移动方向相互垂直设置。
根据本发明提供的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,通过滑杆在支架上的滑动以及传感器在滑杆上的滑动,且二者之间的移动方向具有垂直特性,使得传动器能够进行纵向竖直面内任意位置移动,传感器选用皮米级激光位移传感器,本发明专用于压接 IGBT模块功率循环实验中微动位移的原位测量,采用非接触式原位测量,在测量过程中不对功率循环实验产生影响,且功率循环实验中的电热变化不会损坏测量设备,并且不改变结构特征,具有较高测量精度及较快的动态响应;
本发明设计了在支架上的两个零位传感器用于测量实验中的实时位移零位,可以规避由实验中水箱振动等问题产生的大位移带来的影响。
本发明设计了滑杆上的四个位移传感器对射观测原位微动位移,可以通过微动位移计算方法有效区分微滑动及热膨胀变形的数值和角度。
另外,根据本发明的实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征:
上述任一技术方案中,所述支架包括:底框,所述功率循环实验装置设置在所述底框中部,所述传感器滑动安装在所述底框上表面;支杆,安装在所述底框上,所述支杆沿所述底框的周向方向设置至少四个,且分别与相邻的所述滑杆滑动连接。
在该技术方案中,通过底框的设置能够将临时放置的功率循环实验装置直接放置在中部,在通过加设支杆,使得传感器和滑杆采用对功率循环实验装置包围的方式设置,一方面方便了功率循环实验装置能够快速安放和拾取,另一方面你能够对功率循环实验装置的IGBT 芯片层进行周向全面的监测。
上述任一技术方案中,一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置还包括:滑槽,所述滑槽分别开设在所述滑杆上表面、所述支杆侧壁和所述底框上表面;导向部,设置在所述滑槽内部,所述导向部分别设置在所述滑杆端壁和所述传感器下表面。
在该技术方案中,通过滑槽和导向部的配合设置,使得滑杆在支杆上以及传感器在滑杆和底框上能够进行快速的滑动的调节,有助于对安放后的功率循环实验装置的IGBT芯片层进行快速的对接和设置,操作方便设置简单。
上述任一技术方案中,所述导向部包括:滑块,所述滑块侧壁贴合所述滑槽内壁,所述滑块分别侧壁固定连接所述滑杆端壁和所述传感器。
在该技术方案中,采用滑块与滑槽贴合滑动的方式,且将滑块设置成凸字形,以便在滑块与滑槽滑动时,不会对滑块上安装的传动杆造成损伤,也使得传感器能够更加方便了暴露再滑槽外部,以便对 IGBT芯片层进行直接的监测。
上述任一技术方案中,所述导向部还包括:电机,安装在所述滑块上,用于带动所述滑块和所述传感器沿所述滑槽移动;电磁开关,安装在所述滑块上,所述电磁开关用于与所述滑槽内壁相配合,以将所述滑块在所述滑槽内固定。
在该技术方案中,通过电机且在电机的输出端安装驱动轮与滑杆上表面和底框上表面进行滚动,使得滑块能够自动的带动传感器进行移动,通过电磁开关伸出的活动铁芯,抵接滑槽内部,可对滑块起到移动限制的作用保证了在实验进行中传感器不会随意的移动,降低了测量的偏差,电磁开关和电机通过PLC控制器进行编程控制。
上述任一技术方案中,所述滑块和传感器的连接处插接有插销。
在该技术方案中,通过插销能够保证在滑块的移动中,传感器不会与滑块产生偏移,造成在位置调节后的传感器测量位置不准确,插接插销能够保证传感器在滑块上的姿态稳定。
上述任一技术方案中,所述功率循环实验装置还包括:水冷散热组件,所述水冷散热组件夹持固定所述IGBT芯片层;功率循环实验支架,所述功率循环实验支架设置在所述底框中部,所述水冷散热组件固定在所述功率循环实验支架内部。
在该技术方案中,水冷散热组件可保证在实验进行中IGBT芯片层的散热,通过功率循环实验支架可对IGBT芯片层进行保护和移动,使得在反复的试验中IGBT芯片层能够正常的工作,以便实验测量。
本发明的实施例的第二方面在于提供一种专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移原位测量方法,包括如下步骤:S1,通过电机控制传感器到需要测量微动位移的芯片层位置,并通过电磁开关固定住传感器;S2,当芯片层发生微动时,传感器的反射光也会发生变化,通过光电转换后,通过采集卡将电信号传输至电脑中;S3,通过六个传感器接收到的电信号计算热膨胀率、微滑动量及微滑动角度;其中,所述一种专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移原位测量方法通过第一方面任一技术方案所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,进行测量。
根据本发明的技术方案提供的,因包括第一方面技术方案任一项所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,因而具有上述任一技术方案具有的一切有益效果,在此不在赘述。
上述任一技术方案中,通过六个传感器接收到的电信号,微滑动量按照下述公式计算:
S5=X0
S6=Y0
其中a1为芯片在X方向上的热膨胀率,a2为芯片在Y方向上的热膨胀率,l为芯片初始边长,X0为芯片在X方向上的零位,Y0为芯片在Y方向上的零位,Xt为芯片在X方向上的微滑动位移,Yt为芯片在Y方向上的微滑动位移,S1-S6分别为六个传感器测量到的位移变化量。
在该技术方案中,通过四个滑杆上的传感器和两个底框上的传感器,传感器距离被测物体为20-50mm,且传感器的测量结果由转换为电信号传输至采集卡中,转换电压为0-5v,借助初始的各项参数并通过测量的各个数值进行微滑动量的计算。
上述任一技术方案中,通过六个传感器接收到的电信号,热膨胀率和微滑动角度按照下述公式计算:
其中,θ为微滑动夹角。
在该技术方案中,通过上述公式以及各项测量的参数可以得出最终的热膨胀率和微滑动角度。
根据本发明的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过根据本发明的实施例的实践了解到。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图;
图2为本发明的滑块结构示意图;
图3为本发明的滑竿结构示意图;
图4为本发明的滑竿局部剖切后结构示意图;
图5为本发明的功率循环实验装置及IGBT芯片结构示意图;
图6为本发明的功率循环实验装置及IGBT芯片主视图。
其中,图1至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为:
1支架、101底框、102支杆、2滑杆、3传感器、4功率循环实验装置、401 IGBT芯片层、402水冷散热组件、403功率循环实验支架、5滑槽、6滑块、7电机、8电磁开关、9插销。
具体实施方式
为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请参阅图1-6,本发明第一方面的实施例提供了一种压接式IGBT 功率循环中微动位移测量装置,包括:支架1;滑杆2,滑动安装在支架1上,且沿支架1周向方向设置至少四个;传感器3,分别滑动安装在支架1和滑杆2上;功率循环实验装置4,设置在支架1的内部,功率循环实验装置4包括:IGBT芯片层401,IGBT芯片层401 横向对应滑杆2上的传感器3;其中,支架1上的传感器3设置至少两个,且纵向对应相邻的滑杆2上的传感器3,滑杆2和传感器3的移动方向相互垂直设置。
根据本发明提供的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,通过滑杆2在支架1上的滑动以及传感器3在滑杆2上的滑动,且二者之间的移动方向具有垂直特性,使得传动器能够进行纵向竖直面内任意位置移动,传感器3选用皮米级激光位移传感器3,本发明专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移的原位测量,采用非接触式原位测量,在测量过程中不对功率循环实验产生影响,且功率循环实验中的电热变化不会损坏测量设备,并且不改变结构特征,具有较高测量精度及较快的动态响应;
本发明设计了在支架1上的两个零位传感器3用于测量实验中的实时位移零位,可以规避由实验中水箱振动等问题产生的大位移带来的影响。
本发明设计了滑杆2上的四个位移传感器3对射观测原位微动位移,可以通过微动位移计算方法有效区分微滑动及热膨胀变形的数值和角度。
具体地,支架1和滑滑杆2均采用铸铁材料,传感器3采用皮米级激光位移传感器3,由德国attocube system AG公司的三轴皮米精度激光干涉位移传感器3IDS3010,可以精确测量位移和振动,分辨率高达0.25pm,响应频率0-500kHz,量程为20-50mm。传感器3 上还是设置有采集卡采用PCI-1800H多功能采集卡。可以实现 Windows系统下330kHz的连续平滑数据采集。
上述任一实施例中,如图1-6所示,支架1包括:底框101,功率循环实验装置4设置在底框101中部,传感器3滑动安装在底框 101上表面;支杆102,安装在底框101上,支杆102沿底框101的周向方向设置至少四个,且分别与相邻的滑杆2滑动连接。
在该实施例中,通过底框101的设置能够将临时放置的功率循环实验装置4直接放置在中部,在通过加设支杆102,使得传感器3和滑杆2采用对功率循环实验装置4包围的方式设置,一方面方便了功率循环实验装置4能够快速安放和拾取,另一方面你能够对功率循环实验装置4的IGBT芯片层401进行周向全面的监测。
具体地,底框101呈长方体框架形状整体尺寸为200mm×200mm ×15mm,中空部分为150mm×150mm×15mm,为放置两个皮米级激光位移传感器3在X及Y方向底框101上,支杆102竖直安装在底框 101的四角,高70mm,四个支架1完全相同,向内呈中心对称。
上述任一实施例中,如图1-6所示,一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置还包括:滑槽5,滑槽5分别开设在滑杆2上表面、支杆102侧壁和底框101上表面;导向部,设置在滑槽5内部,导向部分别设置在滑杆2端壁和传感器3下表面。
在该实施例中,通过滑槽5和导向部的配合设置,使得滑杆2在支杆102上以及传感器3在滑杆2和底框101上能够进行快速的滑动的调节,有助于对安放后的功率循环实验装置4的IGBT芯片层401 进行快速的对接和设置,操作方便设置简单。
上述任一实施例中,如图1-6所示,导向部包括:滑块6,滑块 6侧壁贴合滑槽5内壁,滑块6分别侧壁固定连接滑杆2端壁和传感器3。
在该实施例中,采用滑块6与滑槽5贴合滑动的方式,且将滑块 6设置成凸字形,以便在滑块6与滑槽5滑动时,不会对滑块6上安装的传动杆造成损伤,也使得传感器3能够更加方便了暴露再滑槽5 外部,以便对IGBT芯片层401进行直接的监测。
具体地,在X及Y方向各有一滑槽5在底框101上,滑槽5长 120mm,内部形状为轴对称形状,全宽15mm,高7.5mm,与滑块6的尺寸相同,使两者可以进行装配。支杆102竖直安装在底座的四角,高70mm,四个支架1完全相同,向内呈中心对称,支杆102上开有滑槽5,滑槽5尺寸与大底座相同,,滑杆2中的滑槽5与底框101 中滑槽5尺寸相同,滑杆2上的竖直滑块6与水平滑块6相比减少了传感器3固定端。
进一步地,皮米级激光位移传感器3共有六个,其中四个用于测量X,Y方向上微动位移,分别为第一皮米级激光位移传感器3、第二皮米级激光位移传感器3、第三皮米级激光位移传感器3和第四皮米级激光位移传感器3,所述第一及第三皮米级激光位移传感器3安装在X方向的滑块6上,第二及第四皮米级激光位移传感器3安装在 Y方向的滑块6上。所述剩余两个皮米级激光位移传感器3用于测量 X,Y方向位移零位,分别为第五及第六皮米级激光位移传感器3,分别安装在底框101滑槽5上的滑块6上。
所述第一、第三皮米级激光位移传感器3在Y、Z方向上坐标相同,第二、第四皮米级激光位移传感器3在X、Z方向上坐标相同,第一、第五皮米级激光位移传感器3在Y方向上坐标相同,第二、第六皮米级激光位移传感器3在X方向上坐标相同。
上述任一实施例中,如图1-6所示,导向部还包括:电机7,安装在滑块6上,用于带动滑块6和传感器3沿滑槽5移动;电磁开关 8,安装在滑块6上,电磁开关8用于与滑槽5内壁相配合,以将滑块6在滑槽5内固定。
在该实施例中,通过电机7且在电机7的输出端安装驱动轮与滑杆2上表面和底框101上表面进行滚动,使得滑块6能够自动的带动传感器3进行移动,通过电磁开关8伸出的活动铁芯,抵接滑槽5内部,可对滑块6起到移动限制的作用保证了在实验进行中传感器3不会随意的移动,降低了测量的偏差,电磁开关8和电机7通过PLC控制器进行编程控制。
具体地,电机7选取德国贝尔12V微型直流电机7,长10mm,直径8mm,扭矩2Nm,耐温,低噪音。电磁开关8选用爱德克IDEC电磁开关8。
上述任一实施例中,如图1-6所示,滑块6和传感器3的连接处插接有插销9。
在该实施例中,通过插销9能够保证在滑块6的移动中,传感器 3不会与滑块6产生偏移,造成在位置调节后的传感器3测量位置不准确,插接插销9能够保证传感器3在滑块6上的姿态稳定。
上述任一实施例中,如图1-6所示,功率循环实验装置4还包括:水冷散热组件402,水冷散热组件402夹持固定IGBT芯片层401;功率循环实验支架403,功率循环实验支架403设置在底框101中部,水冷散热组件402固定在功率循环实验支架403内部。
在该实施例中,水冷散热组件402可保证在实验进行中IGBT芯片层401的散热,通过功率循环实验支架403可对IGBT芯片层401 进行保护和移动,使得在反复的试验中IGBT芯片层401能够正常的工作,以便实验测量。
请参阅图1-6,本发明的实施例的第二方面在于提供一种专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移原位测量方法,包括如下步骤:S1,通过电机7控制传感器3到需要测量微动位移的芯片层位置,并通过电磁开关8固定住传感器3;S2,当芯片层发生微动时,传感器3的反射光也会发生变化,通过光电转换后,通过采集卡将电信号传输至电脑中;S3,通过六个传感器3接收到的电信号计算热膨胀率、微滑动量及微滑动角度;其中,一种专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移原位测量方法通过第一方面任一实施例的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,进行测量。
根据本发明的实施例提供的,因包括第一方面实施例任一项的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,因而具有上述任一实施例具有的一切有益效果,在此不在赘述。
上述任一实施例中,通过六个传感器3接收到的电信号,微滑动量按照下述公式计算:
S5=X0
S6=Y0
其中a1为芯片在X方向上的热膨胀率,a2为芯片在Y方向上的热膨胀率,l为芯片初始边长,X0为芯片在X方向上的零位,Y0为芯片在Y方向上的零位,Xt为芯片在X方向上的微滑动位移,Yt为芯片在Y方向上的微滑动位移,S1-S6分别为六个传感器测量到的位移变化量。
在该实施例中,通过四个滑杆2上的传感器3和两个底框101上的传感器3,传感器3距离被测物体为20-50mm,且传感器3的测量结果由转换为电信号传输至采集卡中,转换电压为0-5v,借助初始的各项参数并通过测量的各个数值进行微滑动量的计算。
上述任一实施例中,通过六个传感器3接收到的电信号,热膨胀率和微滑动角度按照下述公式计算:
其中,θ为微滑动夹角。
在该实施例中,通过上述公式以及各项测量的参数可以得出最终的热膨胀率和微滑动角度。
工作原理:
功率循环实验开始前,选取目标测量位置,通过电机7驱动控制滑杆2与滑块6运动使六个皮米级激光位移传感器3到达预定位置,实验开始后,当目标位置IGBT芯片层401产生微动位移,传感器3 发出的激光信号产生变化,传感器3将光信号转化为电信号导入采集卡中,采集卡储存数据并导入电脑进行数据处理得到最终结果。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,其特征在于,包括:
支架(1);
滑杆(2),滑动安装在所述支架(1)上,且沿所述支架(1)周向方向设置至少四个;
传感器(3),分别滑动安装在所述支架(1)和所述滑杆(2)上;
功率循环实验装置(4),设置在所述支架(1)的内部,所述功率循环实验装置(4)包括:IGBT芯片层(401),所述IGBT芯片层(401)横向对应所述滑杆(2)上的传感器(3);
其中,所述支架(1)上的传感器(3)设置至少两个,且纵向对应相邻的所述滑杆(2)上的传感器(3),所述滑杆(2)和所述传感器(3)的移动方向相互垂直设置。
2.根据权利要求1所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,其特征在于,所述支架(1)包括:
底框(101),所述功率循环实验装置(4)设置在所述底框(101)中部,所述传感器(3)滑动安装在所述底框(101)上表面;
支杆(102),安装在所述底框(101)上,所述支杆(102)沿所述底框(101)的周向方向设置至少四个,且分别与相邻的所述滑杆(2)滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,其特征在于,还包括:
滑槽(5),所述滑槽(5)分别开设在所述滑杆(2)上表面、所述支杆(102)侧壁和所述底框(101)上表面;
导向部,设置在所述滑槽(5)内部,所述导向部分别设置在所述滑杆(2)端壁和所述传感器(3)下表面。
4.根据权利要求3所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,其特征在于,所述导向部包括:
滑块(6),所述滑块(6)侧壁贴合所述滑槽(5)内壁,所述滑块(6)分别侧壁固定连接所述滑杆(2)端壁和所述传感器(3)。
5.根据权利要求4所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,其特征在于,所述导向部还包括:
电机(7),安装在所述滑块(6)上,用于带动所述滑块(6)和所述传感器(3)沿所述滑槽(5)移动;
电磁开关(8),安装在所述滑块(6)上,所述电磁开关(8)用于与所述滑槽(5)内壁相配合,以将所述滑块(6)在所述滑槽(5)内固定。
6.根据权利要求4所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,其特征在于,所述滑块(6)和传感器(3)的连接处插接有插销(9)。
7.根据权利要求2所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,其特征在于,所述功率循环实验装置(4)还包括:
水冷散热组件(402),所述水冷散热组件(402)夹持固定所述IGBT芯片层(401);
功率循环实验支架(403),所述功率循环实验支架(403)设置在所述底框(101)中部,所述水冷散热组件(402)固定在所述功率循环实验支架(403)内部。
8.一种专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移原位测量方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,通过电机控制传感器到需要测量微动位移的芯片层位置,并通过电磁开关固定住皮米级激光位移传感器;
S2,当芯片层发生微动时,传感器的反射光也会发生变化,通过光电转换后,通过采集卡将电信号传输至电脑中;
S3,通过六个传感器接收到的电信号计算热膨胀率、微滑动量及微滑动角度;
其中,所述一种专用于压接IGBT模块功率循环实验中微动位移原位测量方法通过如权利要求1至7任一项所述的一种压接式IGBT功率循环中微动位移测量装置,进行测量。
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Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010276477A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体チップの試験装置および試験方法 |
CN102221601A (zh) * | 2011-06-08 | 2011-10-19 | 上海大学 | 温控式非饱和土固结仪 |
CN104392936A (zh) * | 2014-10-01 | 2015-03-04 | 河北华整实业有限公司 | 全压接式igbt芯片定位装置体 |
CN106483928A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-03-08 | 重庆大学 | 一种干切数控滚齿机床径向热变形误差在机实时补偿方法 |
CN106706440A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-24 | 吉林大学 | 高温双轴同步拉伸力学性能测试仪器及测试方法 |
WO2017107362A1 (zh) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | 吉林大学 | 复合载荷模式力电热磁耦合材料性能原位测试仪器与方法 |
CN107084677A (zh) * | 2016-02-15 | 2017-08-22 | 武汉理工大学 | 一种基于机器视觉的热处理钢带变形检测方法及装置 |
CN108183090A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-19 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种芯片独立成型的压接式igbt模块及其制备方法 |
CN109521347A (zh) * | 2018-10-28 | 2019-03-26 | 北京工业大学 | 多个汽车级igbt模块同步pwm功率循环实验装置 |
CN111288913A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-16 | 西北核技术研究院 | 内部爆炸作用下双层筒变形的非接触测量方法及系统 |
CN112525094A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-19 | 山东大学 | 一种三轴试验试样三维变形检测装置及其使用方法 |
CN112597678A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-02 | 重庆大学 | 一种压接型igbt器件微动磨损失效演化的数值模拟方法 |
WO2021179608A1 (zh) * | 2020-03-13 | 2021-09-16 | 浙江大学 | 微观力学检测装置及其方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110608963B (zh) * | 2019-10-16 | 2021-11-09 | 西南交通大学 | 可精确测量位移和摩擦力的自协调微动疲劳装置及试验方法 |
CN112880591A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-01 | 南京毛勒工程材料有限公司 | 一种球形支座竖向转角测量装置 |
CN112880565A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-01 | 南京毛勒工程材料有限公司 | 一种球形支座x-x方向位移测量装置 |
CN112880564A (zh) * | 2019-11-29 | 2021-06-01 | 南京毛勒工程材料有限公司 | 一种球形支座y-y方向位移测量装置 |
CN216695552U (zh) * | 2022-01-21 | 2022-06-07 | 皖能合肥发电有限公司 | 一种可调微动疲劳试验机 |
-
2022
- 2022-02-24 CN CN202210175234.4A patent/CN114543682B/zh active Active
- 2022-12-02 US US18/073,713 patent/US11698248B1/en active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010276477A (ja) * | 2009-05-28 | 2010-12-09 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 半導体チップの試験装置および試験方法 |
CN102221601A (zh) * | 2011-06-08 | 2011-10-19 | 上海大学 | 温控式非饱和土固结仪 |
CN104392936A (zh) * | 2014-10-01 | 2015-03-04 | 河北华整实业有限公司 | 全压接式igbt芯片定位装置体 |
WO2017107362A1 (zh) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | 吉林大学 | 复合载荷模式力电热磁耦合材料性能原位测试仪器与方法 |
CN107084677A (zh) * | 2016-02-15 | 2017-08-22 | 武汉理工大学 | 一种基于机器视觉的热处理钢带变形检测方法及装置 |
CN106706440A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-24 | 吉林大学 | 高温双轴同步拉伸力学性能测试仪器及测试方法 |
CN106483928A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-03-08 | 重庆大学 | 一种干切数控滚齿机床径向热变形误差在机实时补偿方法 |
CN108183090A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-19 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种芯片独立成型的压接式igbt模块及其制备方法 |
CN109521347A (zh) * | 2018-10-28 | 2019-03-26 | 北京工业大学 | 多个汽车级igbt模块同步pwm功率循环实验装置 |
WO2021179608A1 (zh) * | 2020-03-13 | 2021-09-16 | 浙江大学 | 微观力学检测装置及其方法 |
CN111288913A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-06-16 | 西北核技术研究院 | 内部爆炸作用下双层筒变形的非接触测量方法及系统 |
CN112525094A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-19 | 山东大学 | 一种三轴试验试样三维变形检测装置及其使用方法 |
CN112597678A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-02 | 重庆大学 | 一种压接型igbt器件微动磨损失效演化的数值模拟方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
李辉等: "压接型IGBT器件封装退化监测方法综述", 《电工技术学报》 * |
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---|---|
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