Устройство для неразрушающего контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпусу

 

Изобретение относится к электронной технике. Цель изобретения - повышение точности контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпусу - достигается благодаря контролю параметра, непосредст-, венно характеризующего качество посадки кристалла - теплового сопротивления кристалл - корпус. Кроме того, достигается расширение класса контролируемых приборов благодаря наличию возможности оперативного изменения параметров испытательного процесса. Устройство содержит управляемый источник греющего тока, управляемый источник измерительного тока, первый аналогоцифровой преобразователь, блок выборки - хранения, разностный усилитель, цифроанапоговый преобразователь, микро-ЭВМ , контактное устройство, программу работы, которая управляет устройством при измерении теплового сопротивления . 3 ил. (Л

ÄÄSUÄÄ164947 ($g)$ <: 01 R 3 1 /26

СС10З СОВЕТСКИХ

NW

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4711127/25 (2?) 10.05.89 (46) 15.05.91. Бюп. 1» 18 (72) В. Н. Рабодзей, В.R.Äoëãîâ, А,.È.Моторин и П.М.Сычев (53) 658.562 (088.8) (56) Годов АЛ. и др. Конструкция корпусов и тепловые свойства полупро- водниковых приборов. И.: Энергия, 19 72, с . 39-42.

Авторское свидетельство СССР !

» 1049755, кл. G 01 К 31/26, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУБАЮЩЕГО

КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО КРИСТАЛЛА К КОРПУСУ (57) Изобретение относится к электронной технике. Цель изобретения — повышение точности контроля качества присоединения полупроводникового крисИзобретение отновится к электронной технике, в частности к устройствам контроля качества полупроводниковых приборов, и может быть использовано для отбраковки мощных транзисторов и диодов с дефектами присоединения кристалла к корпусу (держателю) ..

Цель изобретения — повьппение точности контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпусу.

Па фиг. 1 изображена функциональная схема устройства на фиг. 2 — эпюры хока и напряжения на р-п переходе; на, фиг. 3 — выполнение блока микроЭВМ, Устройство содержит управляемый источник 1 греющего тока, управляемый

2 талла к корпусу — достигается благодаря контролю параметра, непосредст-,. венно характеризующего качество посадки кристалла. — теплового сопротивления кристалл — корпус. Кроме того, достигается расаирение класса контролируемых приборов благодаря наличию возможности оперативного изменения параметров испытательного процесса. Устройство содержит управляемьпЪ источник греющего тока, управпяемый источник измерительного тока, первый аналогоцифровой преобразователь, блок выборки — хранения, разностный усилитель, цифроаналоговый преобразователь, микро-ЭВМ, контактное устройство, программу работы, которая управляет уст- 9 ройством при измерении теплового сопротивления. 3 ил. источник 2 измерительного тока, первью аналого-цифровой преобразователь

3 (AUG) усилитель 4, второй аналогоцифровой преобразователь 5, блок 6 выборки — хранения, разностный усилитель 7, цифроаналоговьпЪ преобразователь ;8, микроЭВМ 9, контактное устройство 10, а также центральный процессор 11, постоянное запоминающее устройство 12, оперативное запоминающее устройство 13, устройство вводавывода 14, программируемый таймер 15, магистраль 16.

Для работы устройства в микроЭВМ вводятся необходимые исходные данные:

?„зщ — значение измерительного тока, при котором производится измере16494 73 ние термочувствительного параметра (прямого падения напряжения на р-и переходе), 1 „ — значение греющего тока, Т вЂ” длительность импульса греющего тока, С вЂ” время задержки, отсчитанное от конца импульса греющего тока до момента измерения термочувствительного параметра и необходимое для окончания электрических переходных процессов в измерительной цепи, ТКН вЂ” температурный коэффициент напряжения на р-и переходе (определя- > ется током через р-и переход, типом полупроводника: германий или.кремний, и при фиксированном токе в достаточно широком диапазоне температур является. константой), 20

R — норма теплового сопротивлетц ния для данного типа приборов, по которой устройство производит раэбраковку испытуемых транзисторов.

После ввода исходных данных произ-,:25 водится перевод устройства в режим автоматического выполнения испытания по программе, хранящейся в запоминающем устройстве микроЭВИ. г

В соответствии с введенным в микроЭВИ значением Т „,„ на р-и переход не подается измерйтельный ток. Получившееся на р-и переходе падение напряжения усиливается раэностным усилителем 7, запоминается в блоке 6 выборки-хранения и измеряется вторым аналого-цифровым преобразователем 5. ИикроЭВИ 9 анализирует получившуюся величину и, управляя цифроаналоговым преобразователем 8, смещает разностный усилитель 7 до тех пор, пока сиг- 40 нал на выходе блока 6 выборки-хранения не попадает в динамический диапазон второго аналого-цифрового преобразователя 5. В случае обрыва или пробоя р-и перехода на устройстве вы45 вода микроЭВИ 9 высвечивается информация о неисправности и ее типе (обрыв или короткое замыкание), а измерения прекращаются. Если неисправность не обнаружена, то.получившееся 50 падение напряжения запоминается и в соответствии с введенным в микроЗВМ

9 значением I на р-п переход пода1 p ется греющий ток. Усилитель 4 усиливает получившееся падение напряжения, а первый аналого- цифровой преобразователь 3 измеряет его N раз в течение заданного времени нагрева Т. После каждого измерения получившееся напряжение анализируется на наличие обрыва или короткого замыкания. Если неисправности нет, то значение запоминается, если обнаружена, то на устройство вывода микроЗВМ 9 выводится соответствующая информация, а измерения прекращаются. Через задаваемое время О после окончания греющего импульса тока, необходимое для окончания электрических переходных процессов, возникающих при переключении протекающего через р-и переход тока, процессор дает команду блоку 6 выборки-хранения запомнить мгновенное падение напряжения на р-и переходе, а аналого-цифровому преобразователю 5— измерить его величину. Благодаря малому изменению падения напряжения на р-и переходе б,П из-за нагрева последнего .(см. фиг. 2б), а также соответствующего выбора смещения разностного усилителя 7 и его коэффициента усиления напряжения на выходе блока

6 выборки-хранения находится в динамическом диапазоне второго. аналогоцифрового преобразователя 5, чем и обеспечивается нормальная работа последнего (на фиг. 2а представлена эпюра тока на р-и переходе). Измеренное значение падения напряжения на нагретом р-и переходе запоминается микроЭВМ 9. По измеренным значениям и введенным данным может быть вычислено значение теплового сопротивления по формуле

Ui — Ui

«ЙЗ»»

ТКН Г где U — падение напряжения на холод1 ном р-и переходе при протекании измерительного тока

Тимм

U — падение напряжения на горя l чем р-и переходе при нротекании того же измерительного тока ?„

ТКН вЂ” температурный коэффициент напряжения, который для данного измерительного тока в достаточно широком интерва-, ле температур является константой, Р rp гр p- и (Т rp ) где Up = (I ) — падение напряжения на р-и переходе при протекании греющего тока.

16494

На фиг. 2 представлена зависимость падения напряжения на р-и переходе от времени. Видно, что падение напряжения на р-и переходе по ме5 ре прогрева кристалла уменьшается (участок нагрева) . Это происходит благодаря наличию ТНК 4 О, т,е.

Up-p (Тгр)

Очевидно, что ести Т достаточно велико или достаточно мало в сравнении. с тепловой постоянной времени кристалл — корпус, то с приемлемой точностью можно считать, что U q 4 т f (t) т.е. пренебречь изменением греющей мощности от времени.

Однако при временах нагрева, сравнимых с тепловой постоянной времени кристалл — корпус, пренебречь зависимостью U p<(I ) от вРемени, а эна- 20 чит, и зависимостью греющей мощности от времени без потери точности нельзя °

Влияние зависимости прямого напряжения на р-и переходе от времени при протекании измерительного тока можно исключить, дождавшись установления теплового равновесия системы на измерительном токе, т.е. прекращения изменения прямого падения напряжения под действием измерительной мощности (Ри ри = „"-п(Тимм) Т м), и Учитывая последнюю при расчете теплового сопротивления. Для повышения точности измерения теплового сопротивления необходимо 35 учитывать зависимость греющей мощности от времени, особенно при временах нагрева, сравнимых с тепловой постоянной времени системы кристалл — корпус.

В данном устройстве это осуществляется следующим образом. Измеряется зависимость U > „ (I„ ) от времени в Н точках (Б определяется быстродействи- 45 ем АЦП 5 и микроЭВМ 9), а потом численным методом (например, методом

Симсона) микроЭВМ 9 вычисляет среднюю греющую мощность за время нагрева по формуле

Т

Р = — — f Р (t)dt гр Т g p и тепловое сопротивление по формуле

Уъ-Б 55

ИЗМ

Использование изобретения позволяет повысить адекватность информации о

73 о качестве присоединения (посадки) кристалла (на корпус к держателю) благодаря измерению прямого информативного параметра — теплового сопротивления кристалл — корпуч., повысить точность измерения учетом зависимости греющей мощности от времени, расширить класс контролируемых приборов благодаря возможности оперативного измерения исходных данных в широких пределах, а также измерять тепловое сопротивление как для кремниевых, так и германиевых диодов, а также биполярных транзисторов р-п-р и п-р-и типа, и микросхем, имеющих внешние выводы хоть одного р-п перехода.

Формула изобретения

Ус тр ой ст в о для нера зр уша ющег о контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпусу, состоящее из управляемого источника греющего тока, управляемого источника измерительного тока, аналого-цифрового преобразователя, блока выборки-хранения, микроЭВМ, контактного устройства, о т-л и Ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпусу, дополнительно введены второй аналогоцифровой преобразователь, усилитель, разностный усилитель и цифроаналоговый преобразователь, причем первый зажим контактного устройства соединен с общей шиной, а второй — с выходами управляемого источника измерительного тока, управляемого источника. греющего тока, первым входом усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход — с входом первого аналого-цифрового преобразователя,, при этом второй зажим контактного устройства связан с первым входом разностного усилителя, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход разностного усилителя подключен через последовательно соединенные блок выборки-хранения и второй аналого-цифровой преобразователь к магистрали, причем цифровые входы управляемых источников измерительного и rpеющего тока, цифроаналогового преобразователя и выход первого аналого-цифрового преобразователя через магистраль соединены с микроЭВМ, содержащей центральный процессор, устройство ввода-вывода, запоминающее устройство.

1649473

16494 73

Составитель В.Скоробогатова

Редактор Н.Нвыдкая Техред М.Дидык Корректор М. Самборская

Тираж 439

Заказ 1520

Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ч

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, .ул. Гагарина, 101