Устройство для климатических испытаний изделий электронной техники в инертной среде

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для климатических испытаний бескорпусных интегральных микросхем в условиях воздействия повышенных и пониженных температур. Устройство может быть использовано для технологического контроля (зондового контроля) Электрических параметров бескорпусных БИС (больших интегральных схем). Цель изобретения - снижение расхода инертной среды и повышение достоверности результатов испытаний. Для этого в устройстве держатели испытуемых изделий выполнены в виде разъемных камер, в которых предусмотрена возможность разьединения подвижной и неподвижной Частей как для загрузки испытуемого изделия до ввода в теллоизолпорванный корпус, так и для проведения испытаний в среде корпуса. С помощью подпружиненных заслонок , установленных в окнах корпуса, устройство обеспечивает ввод и вывод камер из корпуса без нарушения герметичности внутренней среды корпуса. Держатели-камеры имеют собственные нагревательные и охлаждающие элементы в виде ТЭП (термоэлектрополупроводниковых преобразователей) и теплопроводящих пластин , а также датчики для задания и контроля температуры, соединенные с разъемами для подключения электрических цепей. Устройство позволяет с высокой точностью как поддерживать, так и контролировать температуру (±0,5°С). Результаты испытаний имеют высокую достоверность. Расход инертной среды определяется одноразовым заполнением корпуса. 1 п. ф-лы, 3 ил. И СО ю о со VI ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{я)з 6 05 0 23/30

ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4922763/24 (22) 18.0t.91 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт "Электронстандарт" (72) В.И.Демеников, А,А.Попов, А.Е.Кудрявцев, В.А.Черемисов и Е.И,Потемкин (56) 1. Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 790386, кл. Н 05 К 13/00, 1980. °

2. Стенд электротермотренировки

СЭТТ. ИМЭ-2400-040, 1987.

3. Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 881707, кл. G 05 О 23/30. 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ

ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ

ТЕХНИКИ В ИНЕРТНОЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для климатических испытаний бескорпусных интегральных микросхем в условиях воздействия повышенных и пониженных температур.

Устройство может быть использовано для технологического контроля (зондового контроля)

Электрических параметров бескорпусных

БИС (больших интегральных схем). Цель изоИзобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для климатических испытаний изделий электронной техники, например интегральных микросхем, в условиях воздействия повышенных и пониженных температур в инертной среде, и может быть использовано для технологического зондового контроля электрических параметров бескорпусных боль Ы 1820372 А1

2 бретения — снижение расхода инертной среды и повышение достоверности результатов испытаний. Для этого в устройстве держатели . испытуемых иэделий выполнены в виде разъемных камер, в которых предусмотрена возможность разьединения подвижной и неподвижной Частей как для загрузки испытуемого изделия до ввода в теплоизолированный корпус, так и для проведения испытаний в среде корпуса С помощью подпружиненных заслонок, установленных в окнах корпуса, устройство обеспечивает вводи вывод камер из корпуса без нарушения герметичности внутренней среды корпуса. Держательн амеры имеот собственные нагревательные и охлаждающие элементы в виде ТЭП (термоэлектрополупроводниковых преобразователей) и теплопроводящик пла- 3 стин, а также датчики для задания и контроля температуры, соединенные с разъемами для подключения электрических цепей. Устройство позволяет с высокой точностью как поддерживать, так и контролировать температуру (+0,5 С). Результаты испытаний имеют высокую достоверность. Расход инертной среды определяется одноразовым заполнений ем корпуса. 1 и. ф-лы, 3 ил.

ЬЭ ших интегральных схем (БИС) в таре-спутнике.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет снижения расхода инертной среды и повышения достоверности результатов испытаний.

На фиг. 1 представлена конструкция держателя-камеры в разрезе; на фиг, 2 .пред1820372 ставлена та же камера, вид справа, на фиг.

3 — теплоиэолированная стенка термокамеры:с окном для установки съемного держателя, Держатель выполнен в виде герметич- 5 ной камеры, которая состоит из двух частей — неподвижной и подвижной. Подвижная часть 1 позволяет герметично закрывать испытуемое иэделие 2, находящееся в контактном устройстве (КУ). В подвижной части 1 10 размещается датчик 4 для контроля температуры, закрепленный в теплопроводящей (например, медной) пластине 5,.которая в сомкнутом положении держателя-камеры поджимается к одной из двух плоскостей кристалла испытуемой схемы (бескорпусной БИС) 2. Установка и изъятие испытуемого изделия 2 иэ КУ 3 может осуществляться как при разомкнутом, так и в сомкнутом положении с помощью съемного элемента 6 20 и винтов 7, установленных на подвижной части 1. На неподвижной части 8 держателя-камеры кроме контактного устройства 3 с испытуемой БИС 2 установлена печатная плата 9, куда впаиваются выводы от КУ 3, 25 также установлена теплопроводящая (медная) пластина 10, в которой размещен датчик 11 для задания и контроля температуры.

К медной пластине 10 прижаты полупроводниковые термоэлектропреобразователи 30 (ТЭП) 12. В конкретном исполнении данного устройства используется каскадно-ступенчатая конструкция с электрически последовательным включением трех базовых элементов для того, чтобы упростить систе- 35 му регулирования и свести число источников тока к одному, а также обеспечить воэможность непосредственного контакта рабочей поверхности базового элемента с поверхностью кристалла БИС. 40

С наружной стороны ТЭП 12 может быть дополнительно установлен ребристый радиатор 13 для улучшения теплообмена между

ТЭП 12 и испытуемым изделием 2. в случае испытания изделий с большим (более 2 Вт) 45 тепловыделением.

Разъем 14 предназначен для подачи питания на ТЭП 12 и подключения датчиков 4 и 11, а разъемы 15 служат для установления электрического режима на испытуемом из- 50 делии 2.

Для обеспечения возможности перемещения одной части держателя-камеры относительно другой в неподвижной части 8 держателя имеются размещенные в пазах 55 подвижные штыри 16, которые снабжены рычагами (ручками) 17. Штыри 16 жестко соединены с подвижной частью 1. В термокамере 18 по краям окна 19. размеры которого соответствуют размерам неподвижной части 8 держателя-камеры, выполнены пазы

20, по которым перемещаются штыри 21 за счет пружин 22, На штырях 21 закреплена заслонка 23, которая при изъятии держателя-камеры из термокамеры 18 закроет окно

19, т.к. ее размеры превышают размеры окна 19 в термокамере 18. Штуцеры 24 и 25 с обратными клапанами обеспечивают воэможность подпитки инертной среды соответственно внутренний объем держателя-камеры (части 1 и 8) и объем термокамеры 18. Теплопроводящие пластины 5 установлены на подпружиненных кронштейнах 26 для обеспечения неразрушающего контакта с испытуемым изделием 2.

Устройство работает следующим образом. До начала испытаний испытуемое иэделие 2 загружается в контактное устройство

3. Для этого отвинчиваются винты 7 и снимается съемная часть 6 подвижной части 1 держателя-камеры, а изделие устанавливается в КУ 3. Затем съемная часть 6 устанавливается на прежнее место и поджимается винтами 7, В случае испытания БИС с малым числом выводов загрузка может происходить и в месте разъединения подвижной и неподвижной частей 1 и 8 держателя-камеры, Для этого с помощью штырей 16 и ручек

17 части 1 и 8 камеры раздвигаются. Затем сдвигают обе части камеры с помощью ручек 17 по направляющим штырям 16 до полной герметизации держателя-камеры.

Сомкнутую камеру (части 1 и 8) вводят до упора в окно 19 термокамеры 18, после чего, нажимая на ручки 17, подвижная часть 1 отодвигается от неподвижной части 8 штырями 16 на расстояние 30-40 мм. При этом заслонка 23 вместе со штырями 21, перемещающимися по пазам 20, отодвигается в объем термокамеры 18 на длину штырей 21.

Так отодвигаются все держатели-камеры в окнах 19 термокамеры 18. Все изделия обдуваются (омываются) горячей (холодной) инертной средой, которая предварительно была подана через штуцер 25 в объем термокамеры 18.

После выдержки испытуемых изделий в объеме термокамеры 18 через заданные интервалы времени держатели с испытуемыми изделиями изымаются для проведения измерений параметров. Для этого держателикамеры эа ручки 17 извлекаются из окон 19 за пределы термокамеры 18, По мере выдвижения заслонка 23 под действием пружин

22 приближается к окну 19 в термокамере 18 и закрывает его до момента полного выхода держателя-камеры из термокамеры 18. Таким образом, достигается герметизация и изоляция внутреннего объема термокамеры

18 от наружной среды.

1820372

Затем держатель-камера разъемами t 5 устанавливается на головку иэмерительного устройства (на чертеже не показано). Для поддержания температуры на время замеров параметров испытуемого изделия 2 к разъему 14 подключается кабель от регулятора температуры (на чертеже не показан).

Через внутренний монтаж разъем 14 подсоединен к ТЭП 12, которые передают заданную температуру (тепло-холод) через теплопроводящую (медную) пластину 10 к испытуемому изделию 2. Датчики 4 и 10 контролируют температуру и от них поступает сигнал управления на регулятор для поддержания заданной температуры. Регулятор осуществляет реверс температуры с (+) на.(-) и соответственно осуществляется реверс температуры на рабочей поверхности ТЭП 12, т.к. физика работы ТЭП 12 основана на эффекте Пельтье.

При необходимости подпитки держателя-камеры ийертной средой от центральной магистрали и штуцер 24 инертная среда подается во внутренний объем держателякамеры. Радиатор служит для отвода тепла от внешней поверхности ТЭП 12 q целью стабилизации.ее температуры относительно температуры окружающей среды.

Таким образом, в данной конструкции подвижная часть держателя внутри термокамеры отодвигается, а при изъятии держателя герметично смыкается с неподвижной частью. В разомкнутом положении держателя-камеры испытуемое изделие внутри термокамеры обдувается инертной средой, а при смыкании частей держателя-камеры инертная среда захватывается в микрообьем и удерживается на последующем измерении. Следовательно, и на измерении испытуемое изделие находится в той же среде, что и на испытании.

За счет того, что держатель-камера имеет собственные нагревательные и охлаждающие элементы в виде ТЭП, датчики температуры, и сохраняется испытательная инертная среда в малом объеме, параметры испытуемых изделий могут измеряться неограниченно долго. в температурных условиях (тепло или холод). Держатели-камеры могут по очереди или в любом произвольном порядке оперативно изыматься из устройства и устанавливаться в него без нарушения режима испытаний остальных изделий.

Данное устройство позволяет в условиях, когда в камере находятся десятки изделий, обеспечивать длительный режим испытаний, например, на безотказность (500 и более часов), А так как после испытания изделия поступают на измерение в тех же реальных условиях испытаний, достигается достоверная оценка параметров и их уход во времени под влиянием электрических и температурных факторов, В результате этого устройство позволяет дать достоверную оценку потенциальной надежности каждого испытуемого изделия. Высокая достоверность замеренной информации позволяет более тщательно отбраковывать иэделия по их возможностям. Особенно это важно для сверхбольших бескорпусных микросхем, дорогих в технологии изготовления и требующих "идеальных" окружающих условий. Время измерения таких схем составляет десятки минут. Это важно и для микросхем с большим тепловыделением (десятки Вт), когда на каждом изделии требуется с высокой точностью как поддерживать, так и контролировать температуру. . Испытания с помощью предлагаемого устройства довольно просты, технологичны в производственных условиях и позволяют оперативно осуществлять достоверную оценку надежности изделий, Что касается расхода инертной среды, то в данном устройстве требуется только одноразовое заполнение камеры инертной средой и только в случае необходимости дополнительной подпитки.

Следует также отметить, что устройство позволяет в случае использования ТЭП малых геометрических размеров испытывать устройства на высоких и сверхвысоких частотах (свыше 10 МГц).

Формула изобретения

Устройство для климатических испытаний изделий электронной техники в инертной среде, содержащее термокамеру, в сквозных окнах теплоизолированных стенок которой установлены съемные держатели, неподвижные части которых снабжены контактами для соединения с установленными на этих частях испытуемыми изделиями, а на подвижных частях установлены теплопроводящие пластины со встроенными датчиками температуры, причем подвижные части съемных держателей выполнены с возможностью поджатия теплопроводящих пластин к испытуемым изделиям, а также заслонки для перекрытия сквозных окон при снятых съемных держателях, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик устройства за счет уменьшения расхода инертной среды и повышения достоверности результатов испытаний, подвижная и неподвижные части съемных держателей в срл н;утом положении образуют герметичную камеру, причем на неподвижных частях установлены дополнительные теплопроводящие пластины со

1820372 встроенными в них дополнительными датчиками температуры, при этом дополнительные теплопроводящие пластины контактно связаны с испытуемыми изделиями и полупроводниковыми термоэлектропреобразователями, а заслонки размещены внутри термокамеры на подпружиненных штырях, установленных с возможностью продольного перемещения в пазах тепло5 изолированных стенок термокамеры.

1820372

23

Составитель Л. Осетинская

Редактор Т. Федотов Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор И. Шулла

Заказ 2030 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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