第四章_云纹干涉法
云纹干涉法实验报告
云纹干涉法实验时间: 2008.12.18 朱建国同组: 张军徽一、实验原理两束准直的激光束A和B以一定的角度2 在空间相交时（图1a）, 在其相交的重叠区域将产生一个稳定的具有一定空间频率f,栅距为p的空间虚栅, 虚栅的频率f与激光波长λ和两束激光的夹角2 有关, 并由下式决定λSinα=（1）f2将涂有感光乳胶的全息干板置于图1a所示的空间虚栅光场中, 经曝光后, 干板上将记录下频率为f的平行等距干涉条纹。
经过显影以后的底板,将形成图1b所示的波浪形表面, 这个波浪形表面便构成了频率为f的位相型全息光栅, 将这块光栅作为模板, 便可用它在试件上复制相同频率的位相型试件栅。
云纹干涉法采用的光栅频率f通常为1200线/mm, 也有采用600和2400线/mm的.通过使全息干板转动90O进行两次曝光可获得正交型光栅,则可用于二维面内位移场和应变场测量.图2 云纹干涉法原理图二、云纹干涉仪将已转移好试件栅的试件置于云纹干涉仪的光路系统中, 调整好光路, 便可对试件的位移场和变形进行测量。
云纹干涉仪的光路如图7所示, 所用激光器通常为氦氖激光器, 其波长λ＝0.633μm 。
为了能方便地测得U 和V 两组位移场, 仪器中包含用以测量X 方向水平位移场（U 场）的水平光路系统,和用以测量Y 方向垂直位移场（V 场）的垂直光路系统。
两组光路可分别独立使用.由激光器产生的激光束经分光器和光纤耦合器并经准直镜分成四束准直光, 分别投射到四图8 云纹干涉仪光路系统 P M 3M 1 M 4 O 3 O 2 ααO 1 O 4 YX Z CCD M 2L个反射镜M1.M2.M3.M4上。
调节反射镜M1和M2可使两束准直光O1和O2按方程（4）的要求投射到试件栅上, 并调节安装试件的多维调节架, 使试件栅的法线方向正好平分两束准直光O1和O2的夹角。
此时O1和O2的一级衍射波将沿试件栅的法线方向传播, 并经成像透镜L 将试件栅和两束衍射波的干涉条纹成像在CCD 摄像机的靶面上, 实时地在显示器上显示, 并由计算机存储和处理。
09-云纹测量技术
2
( x, y )
51
四、位移与条纹级数的关系
U
N x
2f
V
N y 2f
52
五、位移与栅线节距的关系
U
p 2
p 2
N x 0.417N x
μ
μ
m
V
N y 0.417N y
m
光栅频率通常为1200线 /mm, 或光栅节距为0.833μm, 当试件栅的频率f为1200 线/mm时,一级干涉条纹代表0.417μm 的位 移量。所以云纹干涉法的灵敏度通常为试件栅光栅节距的一半．
p Sin Sin m m Sin Sin m m f
0级 –1级
x
45 衍射光栅是由很多平行、等宽、等间距的狭缝组成的。
O x y z
衍射级次
32
1 0 -1
二、面内位移场实时 观测
S in f
fs
Δ
试件栅
1 0 -1 -2 -3
CCD
sin( ) sin
1
34
由云纹计算应变的方法:
•相邻云纹条纹的位移增量为一个栅距， y U场云纹
xy
xx
x x
N
N+1
yx
V场云纹
y
yy
35
云纹干涉法
36
云纹干涉法
应用高密度衍射光栅和激光干涉技术进行位移和变形 测量的一种现代光测力学实验方法。
37
云纹干涉法
16
光栅的特征
•光栅的栅距 p ：相邻栅线 中心线间的距离. x •光栅的频率:
云纹干涉法测定高温材料弹性模量及泊松比
云纹干涉法测定高温材料弹性模量及泊松比 MEASURING ELASTIC MO DULUS AND POISSON RATIO FORHIG H TEMPERATURE MATERIALS BY Moir INTERFEROMETRY李 禾 严超华 李仁增 江五贵 傅艳军(南昌航空工业学院实验力学研究室,南昌330034)何玉怀 刘绍伦(北京航空材料研究院,北京100095)LI H e YAN ChaoHua LI RenZeng JIANG WuGui FU YanJun(Experimental Mechanics Research Room,Nanchang Institute o f Aeronautical Technology,Nanchang330034,China)HE YuHuai LIU ShaoLun(Beijing Institute o f Aeronautical Materials,Beijing100095,China)摘要 运用云纹干涉法的波前干涉原理,分析激光云纹非接触测量高温材料弹性模量和泊松比的可行性,以及高温云纹干涉法试件光栅的类型,通过高温云纹干涉测试技术应用和大量的航空高温材料测试,解决了材料高温弹性模量和泊松比测试的难题,并总结出一套完整的测试方法。
关键词 云纹干涉法 高温材料 弹性模量 泊松比中图分类号 O348 12Abstract It is mainly about using the wave front interference principle of Moir interferometry analyzed the possibility of non contact measuring elastic modulus and Poisson ratio for high temperature materials by Moir interferometry and the types of gratin g specimers of Moir interferometry in high temperatures The means of elastic modulus and Poisson ratio of the materials measured in high temperatures,and application for a large number of aviation materials are completed A new perfect measuring way has been de veloped.Key words Moir interferometry;High tem perature materials;Elastic modulus;Poisson ratioCorrespon ding author:LI H e,E mail:lihe@niat jx cn,T e l:+86 791 8224643Manuscript received20030707,in revi sed form200309011 引言弹性模量和泊松比是表征材料力学行为的两个重要参数。
云纹干涉法的实验原理和发展现状
云纹干涉法 摘要：本文介绍了云纹干涉法的实验原理和发展现状，并介绍了与可分离贴片技术结合的贴片云纹法，然后介绍了云纹干涉法的应用，并对关于云纹干涉法的展望，提出了一点个人意见。
关键词：云纹干涉法；贴片云纹干涉法；干涉云纹法的应用1.云纹干涉法的原理和发展现状最常见的云纹干涉法光路是由Post 等人倡导的双光束对称入射试件栅光路, 如图1所示.Post 最早对云纹干涉法进行了解释【1】 ：对称于试件栅法向入射的两束相干准直光在试件表面的交汇区域内形成频率为试件栅两倍的空间虚栅, 当试件受载变形时, 刻制在试件表面的试件栅也随之变形, 变形后的试件栅与作为基准的空间虚栅相互作用形成云纹图, 该云纹图即为沿虚栅主方向的面内位移等值线, 并提出了类似于几何云纹的面内位移计算公式图1：最基本的云纹干涉法光路2x N U f = , 2y N V f= Post 的这种最初解释借助了几何云纹的基本思想, 给云纹干涉法以简单描述, 这对建立概念是有用的. 正像Post 所指出的一样, 云纹干涉法的本质在于从试件栅衍射出的翘曲波前相互干涉,产生代表位移等值线的干涉条纹【2】. 此后, 戴和Post 等人又从光的波前干涉理论出发对云纹干涉法进行了严格的理论推导和解释【3】当两束相干准直光A,B 以入射角θ= arcsin (λ f ) 对称入射试件栅时, 则将获得沿试件表面法向传播光波A 的正一级衍射光波A ’和B 的负一级衍射光波B ’. 当试件未受力时, A ’和B ’均为平面光波'exp[]'exp[]a b A a i B a i φφ=⎫⎬=⎭式中φ a ，φb 为常数。
当试件受力变形后, 平面光波A ’和B ’变为和试件表面位移有关的翘曲波前，其位相也将发生相应的变化，翘曲波前可表示为 11'exp[((,))]'exp[((,))]a a b b A a i x y B a i x y φϕφϕ=+⎫⎬=+⎭式中(,),(,)a b x y x y ϕϕ分别为变形引起的正负一级衍射光波的位相变化, 它们与试件表面x 方向的位移U 和z 方向的位移W 有如下关系[][]2(,)(1cos )sin 2(,)(1cos )sin a b x y W U x y W U πϕθθλπϕθθλ⎫=+-⎪⎪⎬⎪=++⎪⎭正负一级衍射光波在象平面上发生干涉, 其光强分布为 }{21111('')('')21cos[(,)]I A B A B a x y αδ=++=++式中a b a φφ=-为常数，4(,)(,)(,)sin a b x y x y x y U πδϕϕθλ=-=。
云纹
当 0 . 6 3 3 m p 1 / 6 0 0 m m 2 2 . 3
干涉云纹技术(Moire Interferometry)
试件变形前 反射光波复振幅：
O 1 A e ix 1 ;O p 2 A e ix 2 p
试件变形后 反射光波复振幅：
云纹技术 (Moiré Method )
两族条纹相重叠所产生的新的花样， 叫做云纹。中文曾翻译为莫尔条纹、莫阿条 纹等，后定名为云纹。为和另一种干涉云纹 相区别，这种云纹称为几何云纹。
出于测量的目的，一般地用两个规则的 等间隔平行线栅去构成云纹。一个栅随试件 的变形而变形，称试件栅(或变形栅)，另一 个栅保持不变，称参考栅(或基准栅)。它们 重叠在—起所产生的云纹，将给出试件变形 或形状的信息。
云纹技术(Moire Method)
条纹移动法:
阶数增减方向的确定 当参考栅向位移正
向移动时, 条纹由低阶 向高阶移动, 即条纹移 动方向是条纹(代数)级 数增加的方向.
小数阶条纹的读取 当参考栅移动1／k节距时，云纹条纹由N级 移动到Nห้องสมุดไป่ตู้(1/k)级。
云纹技术(Moire Method)
bdad-aNbp
h taα n taβ n Np
h ac＋ceh DNp Lh Lh Lh
h LNpN L p D-Np D
云纹技术(Moire Method)
影栅云纹应用实例：
栅线板沿主方向运动前
栅线板沿主方向运动后
云纹技术(Moire Method)
接收光强：I 4 A 2 c o s 2 2u x ,y ,ts in 4 A 2 c o s 2 2 p u x ,y ,t
第四章_云纹干涉法
试件重量和变形测试、对比
19
吸湿膨胀系数测量结果
室温环境置放的试件变形
实验开始
第四章：云纹干涉法及其应用
一个月后 两个月后 三个月后
湿应变: 282.6 湿应变: 347.5 湿应变: 382.3
Weight gain Vs storage time for samples in group A and B
15.2 mm 30 mm
flip chip PBGA 的结构
Step3
试件三个月室内环境 置放
Step4 3维吸湿变形的
测试
21
第四章：云纹干涉法及其应用
塑料电子封装件的吸湿变形测试结果
A
B
t =2 month; W=1.96275 g
t =3 month; W=1.96287 g
22
第四章：云纹干涉法及其应用
第四章：云纹干涉法及其应用
第四章：云纹干涉法
一、云纹干涉法原理
1. 相交平行光的干涉
满足干涉条件下，两相交平行光 干涉形成等间距干涉条纹
空间频率
fv
2 sin
1
2. 光栅衍射方程
位相型光栅的衍射
第四章：云纹干涉法及其应用
sin m sin mf
如果： 令 1 = 0.
sin f
如果 =632.8 nm (He-Ne laser) 且 f =1200 l/mm 则有 =49.4.
27
第四章：云纹干涉法及其应用
谢谢！
28
两衍射光发生干涉，产生均匀的、等间距平行条纹
5
• 光栅发生非均匀变形
第四章：云纹干涉法及其应用
两衍射光发生干涉，产生非均匀、非等间距的条纹，条 纹级数与分布形式与两个翘曲的波前间距直接相关：
物理光学报告：云纹干涉法
云纹干涉法1．1简介云纹干涉是近20年来产生的现代光测力学中的一部分。
由D. Post将高密度衍射光栅技术引入光测力学中，戴福隆利用波前理论科学解释了云纹干涉法原理，进一步完善了云纹干涉理论。
云纹干涉具有高灵敏度、大量程、极好的条纹质量、非接触、实时全场观测等优点，从其诞生之日起就受到高度重视。
目前云纹干涉的理论与方法研究已经基本完善，并在材料科学、无损检测、断裂力学、细观力学、微电子封装等许多领域应用广泛。
1．2 原理D. Post最早提出云纹干涉的解释，并概括为：云纹干涉发的本质在于从试件栅衍射出的翘曲波前相互干涉，产生代表位移等值线的干涉条纹。
当试件受载变形时刻制在试件表面的试件栅也随之变形，变形后的试件栅与作为基准的空间虚栅相互作用形成云纹图。
具体推导过程如下：最常用的云纹干涉法光路为双光束对称入射试件栅光路，如图：当两束相干准直光A、B对称以入射角θ入射且符合关系：f=sinθ/λ时，将获得沿试件表面法线方向的正一级衍射光波A’和负一级衍射光波B’，其中f为试件栅的频率。
试件不受力时，A’和B’均为平面光波：A’=a*exp(iφa)B’= a*exp(iφb)其中φa、φb为常数。
当试件受力变形后，衍射波由平面光波变为和表面位移有关的翘曲波前A’’和B’’，其位相也发生相应的变化，两束衍射波前经过成像系统以后在照片底片上发生干涉，翘曲波前可表示为：A’’=a*exp[i(φa+φa(x, y))]B’’=a*exp[i(φb+φb(x, y))]其中φa(x, y) 、φb(x, y)分别为变形引起的正负一级衍射光波的位相变化，它们与试件表面x方向的位移U和z方向的位移W有如下关系：φa(x, y)=2*π*[W(1+cosθ)-U*sinθ]/ λφb(x, y)=2*π*[W(1+cosθ)+U*sinθ]/ λ正负一级衍射光波在像平面上发生干涉，光强为：I=(A’’+B’’)*(A’’+B’’)=2*a*{1+cos[β+δ(x, y)]}其中β=φa-φb为常数，δ(x, y)=φa(x, y)-φb(x, y)=2πu(x, y)sinθ/λ，变形后发生变化的光程差为：Δ=λ*δ(x, y)/2π并由此可以推导出u场上条纹位移级数N与光栅频率的关系：u(x, y)=N/f1. 3 云纹干涉法的条纹分析条纹图通常可以表示为：f(x, y)=a(x, y){1+v(x, y) cos [δ(x, y)+ β]} f(x, y) 、a(x, y)、v(x, y) 、δ(x, y)分别为该点的灰度值、平均光强、可见度和位相角。
云纹干涉法测试技术在力学实验课中的应用
关 键 词 ：开 放性 实 验 ；云 纹 干 涉 法 ；教 学 改 革 中 图 分 类 号 ：４ ６ １ ０３． 文 献标 识 码 ： Ｂ ｄｉ１． ９９ ｊｉ ｎ １７ — ３５ ２ １ ．２０ １ ｏ：０ ３ ６／ ． ｓ．６ ２ ４ ０ ．０ １０ ．３ ｓ
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｉｅ ｉ ｔ ｆｅ ｏ ｔｙ ｉ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｏ ｒｅ ｐ ｉ ｔ ｆｍｏｒ ｎ ｅ ｒ ｍｅ ｒ ｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌｃ ｕ ｓ ｃ ｏ
随着 素质教 育 的推 进 ， 新 能 力 的 培 养 已成 为 创 素质教 育 的重 中之 重 ， 过 实 验 课 培 养 学 生 的创 新 通 意识与 创新 能力 ， 学 生 的素 质 得 以全 面 提 高 是机 使 械工程 专业 教 学 开 展 素质 教 育 的必 然 要 求 。 目前 ，
ｂａ ｅ ｎ ｍｏ ｒ ｎ ｅ ｆｒ ｍｅｒ ｓ ｄ ｏ ｉｅ ｉ ｔ ｒｅ ｏ ｔｙ， ｐ ｏ ｏ ｅ ｅ ａ ｐ ｏ ｃ ｆｔ ｎ ｏ ａ ｉｅ ｔａ ｈｉ ｇ ｐ ａ ｔｃ ｓ ａ ｄ ｃ ｉ ｒ ｐ ｓ ｓａ ｎ ｗ ｐ ｒ ａ ｈ ｏ ｈｅ ｉ ｎ ｖ ｔｖ ｅ ｃ ｎ ｒ ｃｉ ｅ ｎ ｕｈ — ｒ ｔｎ ｈ ｏ ｐ ｅ ｅ ｓｖ ｂ ｌ ｉ ｓｏ ｔ ｄ ｎｔ． Ｔｈ ｎ ｒｄｕ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅ ｔｓｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｓ ｒ ｖｄ ｓ ａｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｍ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ａ ｉｉ ｅ ｆｓｕ ｅ ｓ ｔ ｅ ｉ ｔｏ ｃｉ ｆｔ ｅ ｎ ｗ ｅ ｔｎ ｔ ｏ ｌｏ ｐ ｏ ｉ ｅ ｏ ａ ｐ ａｆ ｒ ｔ ｔｖ ｔ ｈ ｎ ｅ ｅ ｔａ ｄ ｅ ｔ ｕ ｉｓ ｆ ｒｓｕ ｙ ｏ ｔ ｄ ｎ ｓ ａ ｄ ｍｅ ｔｔ ｅ ｎ ｅ ｏ ｃ ｔｖ ｔ ｌ ｔｏ ｍ ｏ ｍｏ ｉａ ｅ ｔ ｅ ｉｔ ｒ ｓ ｎ ｎ ｈ ｓａ ｍ ｏ ｔ ｄ ｆｓｕ ｅ ｔ ｎ ｅ ｈ ｅ ｄ ｔ ｕｌ ａｅ ｉ ｔ ｅ ｉ ｎｏ ａｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｐ ｃ ｔ ｆｓｕ ｅ ｔ ｏ ｃ ｒｙ ｏ ｔｔ ｘ ｅ ｍ ｅ ｔｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｃ ｍ ｐ ｔｒ ｈ ｎ ｖ ｔｏ ｎ ｈ ａ ａ ｉ ｏ ｔ ｄ ｎ ｓ ｔ ａ ｒ ｕ ｈｅ ｅ ｐ ｒ ｙ ｉ ｎ ｈ ｏ ｇ ｈ ｏ ｕ ｅ ． Ｋ ｅ ｏ ｄｓ： ｏ ｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ； ｍｏｒ ｎ ｅ ｆｒ ｍ ｅｒ ； ｔａ ｈ ｎ ｅ ｏｍ ｙｗ ｒ ｐｅ ｘ ｅ ｉ ｎｔ ｉｅ ｉ ｔｒｅ ｏ ｔｙ ｅ ｃ ｉ ｇ ｒ ｆｒ
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Weight gain Vs storage time for samples in group A and B
If define CHE as the hygro-strain upon 1% weight gain under sutured & uniform moisture content:
4
第四章：云纹干涉法及其应用 • 光栅发生均匀变形
两衍射光发生干涉，产生均匀的、等间距平行条纹
5
第四章：云纹干涉法及其应用 • 光栅发生非均匀变形
两衍射光发生干涉，产生非均匀、非等间距的条纹，条 纹级数与分布形式与两个翘曲的波前间距直接相关： N (x, y)=S (x, y)/
6
第四章：云纹干涉法及其应用 5、1级衍射光干涉条纹的力学意义
在干涉条纹图上，P点所对应 的条纹级数Nx
Nx = S (x, y) /=[fU (x, y)-k] /
xz平面内双光束对称入射条件下，条纹图的含义：
• 与离面位移信息无关, 反映了试件在x方向的面内位移信息;
• 每一条纹代表了x方向的等位移线
U ( x, y) 1 f
习惯上，这样的干涉条纹图称为U场条纹
OPL1 =A1PB – A1* P' = CP + PB = (FB + BE) + PB
变形后P’点处的两根出射衍 射光线1、2可以表示为：
A1' ' a cos2 (t A2' ' a cos2 (t OPL1( x, y )
k
) )
OPL2( x, y )
U Exp. result Simulation result -1.00 m -1.04 m
V -1.40 m -1.04 m
W (Warpage) -8.50 m -10.50 m
The 3D FEM model and boundary conditions, totally 26842 Hex elements are used in this model.
Room temperature (25 o C)
70 50 30 10 -10 -30 -50 0 10 20 30 40 50 60 70
Time (min.)
Nm f p C
Coffin-Mansion Model for fatigue life prediction
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第四章：云纹干涉法及其应用
t =2 month; W=1.96275 g
A
B
t =3 month; W=1.96287 g
22
第四章：云纹干涉法及其应用
塑料电子封装件内部的湿应力与UBM Opening失效原因分析
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第四章：云纹干涉法及其应用
Flip Chip由于Underfill的使用造成的残余应力分析
分析方法：测试芯片的三维变形 ＋有限元分析，杂交法
如果 =632.8 nm (He-Ne laser)
位相型光栅的衍射
且
f =1200 l/mm
则有 =49.4.
2
第四章：云纹干涉法及其应用 3.波前(wavefront)及波前干涉
qm
Specimen Camera
• 平行光的波前为平面
• 如果衍射光栅没有畸变 或均匀畸变，平行光的各 级衍射光的波前为平面 • 如果衍射光栅有非均匀 畸变，平行光的各级衍射 光的波前为曲面，并且可 以看成多个不同衍射方向 的平面波前的组合
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第四章：云纹干涉法及其应用
电 迁 移 引 起 的 永 久 性 变 形
27
第四章：云纹干涉法及其应用
谢谢！
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6维可调架
非理想Null场及其带来的测试误差
15
第四章：云纹干涉法及其应用 9、几何云纹法与云纹干涉法的异同
• 条纹形成机制不同：几何光学干涉与物理光学干涉 • 测试分辨率相差很大 • 测试分辨率都决定于光栅的空间频率 • 云纹干涉法的条纹成因可借助云纹法的条纹成因理解 （交叉入 射光的干涉条纹可视为参考栅，但注意其频率问题）
两入射光线在P’点的光程差
S (x, y) = OPL1 – OPL2 – k = 2U(x, y) sin – k = f U (x, y) – k
这里的f ＝2sin/ ,是两入射光干涉形成的干涉条纹的空间频率
是物理光栅空间频率的2倍！
9
第四章：云纹干涉法及其应用
S (x, y) = f U (x, y) – k
云纹干涉法的测量原理
7
第四章：云纹干涉法及其应用
变形前P点处的两根出射衍 射光线1、2可以表示为：
A (t ) 1 a cos2
'
A2 a cos2 (t k / )
'
k是两入射光线在p点的光程差，
P移至P’后，光线1的光程改变量 OPL1 =A1PB – A1* P' = CP + PB = (FB + BE) + PB
CHE=1902.8 (ppm/1% weight gain).
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第四章：云纹干涉法及其应用
塑料电子封装件的吸湿变形测试及湿应力分析
0.7 mm 0.095 mm 1.3 mm 10.1 mm
A B
24 mm
0.3 mm
Moulding compound Underfill Chip Solder bump BT Substrate
24
第四章：云纹干涉法及其应用
三维变形的实验测试结果
Chemical shrinkage induced deformation Thermal deformation
U
V
W
t = 0 min t = 10 min
130C
t = 20 min
100C 25C
25
第四章：云纹干涉法及其应用
三维有限元模拟结果
测量面内变形的云纹干涉法光路
11
第四章：云纹干涉法及其应用 6、试件栅的转移技术
光栅转移注意事项：
• 光栅基底材料的选择 • 试件表面的处理
• 环氧胶的选择（固化条件， 高温性能等）
• 胶厚度的控制（微米级）、 余胶去除等 • 试件的固定、压制与剥离
12
第四章：云纹干涉法及其应用
13
第四章：云纹干涉法及其应用 7. 云纹干涉法中的相移技术
Copper Pad Silicon Die A Solder Ball B –8 –7 –6 –5 –4 –3 –2 –1 1 2 3 4 5 6 7 8 BT
Overmold
PCB
A
B
o
130 110 90
B A C E F G H I J K L M N O P
D
Temperature ( C)
q m,i
Specimen
Camera
Fourier 波前模型
sin q m,i sin mf i
3
第四章：云纹干涉法及其应用 4、对称入射光的1级衍射光的干涉 • 两束光以特定角对称入射在无畸变的光栅上，使其 1级衍射光沿光栅法向方向。
两衍射光不产生干涉，记录不到条纹 (Null 场）
•变形的正负都可用相同方法判断（转动参考栅）
• 条纹处理方法相同 • 实现相移方法相同（试件栅与参考栅之间的相对移动）
16
第四章：云纹干涉法及其应用 10、云纹干涉法的应用
• 在断裂力学中的应用－裂尖位移场/应变场的测量，塑性区 的确定， 断裂力学理论的验证
17
第四章：云纹干涉法及其应用
• 在电子器件热－机械可靠性评价方面的应用 焊球热变形及疲劳寿命的确定
实验设计
Step1 Step2 光栅 在150 C时转移 、 冷却
在125 C环境下 12小 时 除湿
Step3
Y 15.2 mm Z X 30 mm
Step4
3维吸湿变形的 测试
试件三个月室内环境 置放
flip chip PBGA 的结构
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第四章：云纹干涉法及其应用
塑料电子封装件的吸湿变形测试结果
根本方法在于改变两路光的光程差，相移/2, 光程差 需改变/4, 一般采用压电陶瓷控制，但方式有多种
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第四章：云纹干涉法及其应用 8、云纹干涉法的测试一般步骤和技术要点
• 试件固定在加载架上 （方位最好六维可调） • 精确对试件表面成像，尽量使用大光圈 （思考：为什么？）
• 试件加载前进行光路调节（标定），得到NULL场。真正的NULL 场是优质光学系统的体现和消除系统误差的保障。 • 机械或热加载，记录条纹，切换U、V场
第四章：云纹干涉法及其应用
第四章：云纹干涉法
一、云纹干涉法原理
1. 相交平行光的干涉
满足干涉条件下，两相交平行 光干涉形成等间距干涉条纹 2 sin 空间频率 fv
1
第四章：云纹干涉法及其应用 2. 光栅衍射方程
sin m sin mf
如果： 令 1 = 0.
sin f
塑料封装材料吸湿膨胀系数的测量
试件准备
在125 C环境下 12小时 除湿
光栅25 C转移
部分试件置于室温环境 下三个月
部分试件置于干燥 箱三个月做对比
试件重量和变形测试、对比
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第四：云纹干涉法及其应用
吸湿膨胀系数测量结果
室温环境置放的试件变形
实验开始
一个月后 湿应变: 282.6
两个月后
k N x
同样可以理解V场条纹图的含义