Устройство для климатических испытаний изделий электронной техники в инертной среде Советский патент 1993 года по МПК G05D23/30 

Изобретение 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 больших 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 представлена та же камера, вид справа; на фиг. 3 - теплоизолированная стенка термокамеры с окном для установки съемного держателя. .

Держатель выполнен в виде герметичной камеры, которая состоит из двух частей - неподвижной и подвижной, Подвижная часть 1 позволяет герметично закрывать испытуемое изделие 2, находящееся въконтактном устройстве (КУ). В подвижной части 1 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 из КУ 3 может осуществляться как при разомкнутом, так и в сомкнутом положении с помощью съемного элемента 6 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, также установлена теплопроводящая (медная) пластина 10, в которой размещен датчик 11 для задания и контроля температуры. К медной пластине 10 прижаты полупроводниковые термоэлектропреобразователи (ТЭП) 12. В конкретном исполнении данного устройства используется каскадно-ступен- чатая конструкция с электрически последовательным включением трех базовых элементов для того, чтобы упростить систему регулирования и свести число источников тока к одному, а также обеспечить возможность непосредственного контакта рабочей поверхности базового элемента с поверхностью кристалла БИС.

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) 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 изделии 2.

Для обеспечения возможности перемещения одной части держателя-камеры относительно другой в неподвижной части 8 держателя имеются размещенные в пазах 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 возможность 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 изделие 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 0 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 держатели- камеры за ручки 17 извлекаются из окон 19 за пределы термокамеры 18. По мере выдвижения заслонка 23 под действием пружин 22 приближается кокну 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.

0

5

0

5

0

5

5

0

5

Затем держатель-камера разъемами 15 устанавливается на головку измерительного устройства (на чертеже не показано). Для поддержания температуры ча 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 поверхнр- стиТЭП 12, т.к. физика работы ТЭП основана на эффекте Пельтье.

При необходимости подпитки держателя-камеры инертной средой от центральной магистрали и штуцер 24 инертная среда подается во внутренний объем держателя- камеры. Радиатор служит для отвода тепла от внешней поверхности ТЭП 12 с 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 микрообъем 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 5 достоверную оценку потенциальной надежности каждого испытуемого изделия. Высокая достоверность замеренной информации позволяет более тщательно отбраковывать изделия по их возможностям. Особенно это

0 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

5 микросхем с большим тепловыделением (десятки Вт), когда на каждом изделии требуется с высокой точностью как поддерживать, так и контролировать температуру, Испытания с помощью предлагаемого

0 устройства довольно просты, технологичны в производственных условиях и позволяют оперативно осуществлять достоверную оценку надежности изделий.

Что касается расхода инертной среды,

5 то в данном устройстве требуется только одноразовое заполнение камеры инертной средой и только в случае необходимости дополнительной подпитки.

Следует также отметить, что устройство

0 позволяет в случае использования ТЭП малых геометрических размеров испытывать устройства на высоких и сверхвысоких частотах (свыше 10 МГц).

5 Формулаизобретения

Устройство для климатических испытаний изделий электронной техники в инертной среде, .содержащее термокамеру, в сквозных окнах теплоизолированных сте0 нок которой установлены съемные держатели, неподвижные части которых снабжены контактами для соединения с установленными на этих частях испытуемыми изделиями, а на подвижных частях установлены

5 теплопроводящие пластины со встроенными датчиками температуры, причем подвижные части съемных держателей выполнены с возможностью поджатия теплопроводящих пластин к испытуемым изделиям, а также

0 заслонки для перекрытия сквозных окон при снятых съемных держателях, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик устройства за счет уменьшения расхода инертной сре5 ды и повышения достоверности результатов испытаний, подвижная и неподвижные части съемных держателей в сомкнутом положении образуют герметичную камеру, причем на неподвижных частях установлены дополнительные теплопроводящие пластины со

встроенными в них дополнительными датчиками температуры, при этом дополнительные теплопроводящие пластины контактно связаны с испытуемыми изделиями и полупроводниковыми термоэлектрон-

реобразователями, а заслонки размещены внутри термокамеры на подпружиненных штырях, установленных с возможностью продольного перемещения в пазах тепло- изолированных стенок термокамеры.

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

7

8

16 3 Ю к Vud

/J

/7

i

Я

I

Г i и

Фиг. г

/

23

21 &

N,

ФигЗ