Устройство для контроля герметичности изделий Советский патент 1988 года по МПК G01M3/26 

11

г

5

И

/

- ff

/ / А

(pu-s.i

Изобретение относится к испытательной технике и может быть применено для контроля герметичности полых изделий, в частности микросхем, мик- росборок и приборов на основе бескор пусных элементов с общей герметизацией.

Целью изобретения является повышение достоверности путем исключения определения герметичйости неисправным устройством.

На фиг.1 изображена схема предпо- женного устройства; на фиг.2 - выпол нение топологической мембраны; на фиг.З - электрическая схема устройства.

Устройство для контроля герметичности изделий содержит лолупроводни- ковую мембрану 1, одна сторона кото- рой образует замембранную полость 2 с давлением Р( , Полость 2 герметизируется основанием 3. Мембрана 1 и основание 3 образуют корпус устройства На наружной поверхности мембраны 1 сформирована тензорезистивная схема 4 с герметизированными контактами 5, Устройство помещается в контролируемом изделий 6, внутри которого в по- лости 7 создано избыточное давление PJ по отношению к давлению Pj окружающей среда. На мембране 1 установлены тензорезисторы 8 и-9,

Нагревательные элементы 10 выполнены в виде резисторов и размещены в зоне максимальных радиальных напряжений на расстоянии от центра мембраны 1, равном 1-0,7 радиуса мембраны 1. Выбор радиального расположения и расстояния (1-0,7)R связан с тем, что в зоне заделки (R 1) радиальные напряжения максимальны и равны

PR 6- 0,75 ,

где Р - распределенное давпениа;

R - радиус мембраны 1;

h - толщина мембраны 1. При этом по мере приближения к центру, т.е. уменьшения радиуса R, напряжения убывают и достигают величины

G, 0,12 при R 0,7.

PR:

При меньшем расстоянии работа устройства неэффективна. На мембране 1 расположены тензорезисторы 8, 9, воспринимающие радиальные и танген

5

0 5 0

д

5

5

0

5

циальные напряжения. Нагревательные элементы в виде резисторов 10 размещены у края заделки мембраны 1 в зоне ее максимальных радиальных напряжений. Источник 11 питания соединен с тензорезисторами 8, 9, собранными в мостовую схему, а второй источник 12 питания соединен с резистором 10 через ключ 13.

Устройство работает следующим образом.

Устройство, например, с избыточным давлением Р в замембранной полости 2 помещается внутрь контролируемого изделия 6, где создано избыточное давление Р по отношению к давлению окружающей среды Pj . Выводы электросхемь устройства производятся через герметичные контакты 5. Так как давление Р в замембранной полости 2,больше давления Р , то мембрана 1 прогнется наружу, что приведет к появлению радиальных и тангенциальных механических напряжений. Распределение этих напряжений на мембране

1такого, что наиболее нагружены центр и края мембраны 1. Возникшие механические напряжения будут преоб- раэовакм в изменения сопротивлений тензорезисторов 8 и 9, что приведет к появлению сигнала на выходе мостовой Если замембранная полость

2герметизирована, ко не заполнена газом с давлением Р, , т.е. там ва- . куум то в этом случае мембрана 1 будет прогнута давлением Р вовнутрь, Для контроля состояния устройства перед измерением давления Р внутри изделия 6 на нагревательные элементы 10 подается питающее напряжение от источника 12 питания. Это приводит к локальному разогреву мембраны I в наиболее механически нагруженных областях. Вследствие теплового расширения материала мембраны 1, уменьше- ния ее жесткости происходит увеличение ее прогиба под действием давления Р( . В случае вакуумирования замембранной полости 2 под действием давления Р прогиб будет увеличиваться в обратную сторону. Это приведет

к увеличению механических напряжений в мембране 1 и выходного сигнала устройства, Источ1И1К 12 питания может быть импульсным. В этом случав во время -действия импульса будет обеспечиваться проверка устройства, а во время пауз - измерение негерматичнос . 1441221

ти. Если произойдет разгерметизациябольших давлениях Р возникает необзамембранной полости 2, т.е. давление ходимость увеличения толщины мембра- Р . станет равным Р, или в случае ва- ны 1, что ведет к уменьшению прогиба KyyNmpoBaHHH полость 2 заполнитсяот разогрева элементов 10. Для уменьгазом с давлением Р , то будет иметь место резкое уменьшение выходного сигнала устройства при подключении источника 12 питания, так как основная доля механических напряжений от ю разности давлений между Р, и Pj исчезнет, а доля напряжений от действия температуры имеет значительно меньшую величину. Кроме этого, возможно изменение полярности выходного сигнал а, 15 ,мента в зоне максимальных напряжений так как прогиб мембраны 1 в этом слу- позволяет максимально изменить про- чае возможен в ту или иную сторону,гиб мембраны при ее нагреве.

и определяется индивидуальными особенностями мембраны 1. Нагревательные элементы 10 могут быть ёьшолнены в 20 виде диффузионных или напыляемых резисторов на основе транзисторных или диодных структур.

Использование устройства имеет ограничения, связанные с геометрически- 25 резисторы, соединенные в мостовую ми размерами мембраны 1. Так как присхему и размещенные на мембране,

заполнегАш приборов используется дав- отличающееся тем, что, с ление азота или аргона величиной доцелью повышения достоверности, оно

1,3-10 Па, то мембрана 1 будет до-снабжено нагревательными элементами,

статочно тонкой, например при выпол- ЗО расположенными по периферии мембраны нении ее из кремния диаметром 3 ммв зоне ее максимальных радиальных

она имеет толщину 40 мкм. В этом слу- напряжений, и источником питания, .- чае использование нагревательных эле- соединенным через выключатель.с на- ментов 10 наиболее эффективно. При , гревательными элементами.

шения влияния температуры на тензо- резисторы 8 и 9 мостовая схема может содержать элементы температурной компенсации, выполненные по известным схемам.

Изобретение позволяет повысить достоверность, так как исключается работа с неисправным устройством, при этом размещение нагревательного элеФормула изобретения

Устройство для контроля герметичности изделий, содержащее герметичный корпус, одна из стенок которого выполнена в виде мембраны, и тензо,мента в зоне максимальных напряжений позволяет максимально изменить про- гиб мембраны при ее нагреве.

шения влияния температуры на тензо- резисторы 8 и 9 мостовая схема может содержать элементы температурной компенсации, выполненные по известным схемам.

Изобретение позволяет повысить достоверность, так как исключается работа с неисправным устройством, при этом размещение нагревательного элерезисторы, соединенные в мостовую схему и размещенные на мембране,

Формула изобретения

Устройство для контроля герметичности изделий, содержащее герметичный корпус, одна из стенок которого выполнена в виде мембраны, и тензо

Изобретение относится к контролю герметичности полых изделий и позволяет повысить достоверность путем исключения определения герметичности неисправным устройством. Устройство содержит герметичный корпус, одна из стенок которого выполнена в виде мембраны 1. Тензорезисторы схемы 4 соединены в мостовую схему и размещены на мембране 1. В зоне максимальных радиальных напряжений последней размещены нагревательные злементы. Источник питания соединен через выключатель с нагревательными элементами. После размещения устройства в изделии подают напряжение на нагревательные элементы, при зтом упругость мембраны 1 меняется и она изменяет своей прогиб, что и фиксируется тензорезис- тивной схемой 4, Если герметичность . мембраны 1 нарушена, то она не изм е- няет прогиба, что и фиксируется. 3 ил.

9иг. 2

Редактор М.Келемеш

Составитель Л.Вихляев Техред А.Кравчук

Заказ 6278/44

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

9иг.

Корректор В.Романенко

Подписное