Устройство для испытаний полупроводниковых приборов Советский патент 1979 года по МПК G01R31/26 

вертикально расположенных тепловых трубок, в нижней части которых размещены регулируемые нагреватели, и верхняя (конденсационная) часть которых размещена в секционном коллекторе, снабженном переключателем потока, а каждый испытуемый прибор закреплен непосредственно на теплопередающей поверхности тепловой трубки, причем с целью уменьшения инерционности системы нагрева нагреватель может быть размещен внутри тепловой трубки. Кроме того, коллектор выполнен общим для всех тепловых труб в виде набора одинаковых секций, в которых предусмотрены вертикальные каналы для прохода тепловых трубок и пересекающиеся с ними горизонтальные каналы для прохода охлаждающей жидкости, а наружная поверхность тепловых трубок, размещенная внутри коллектора, может иметь оребрениё, например, в виде винтовой нарезки, для увеличения поверхности контакта с охлаждающей жидкостью и повышения интенсивности теплопередачи.

ia фиг. 1 изображена принципиальная конструкция предлагае.мого устройства с частичным разрезом; на фиг.2 - то же, разрез по А--А.

Устройство содержит систему нагрева, выполненную в виде вертикально расположенных тепловых труб 1, внутри которых размещены нагреватели 2 с системой терморегулирования (на чертеже условно не показана), испытуемый прибор 3, коллектор 4, СОСТОЯЦ-1ИЙ из секций 5, и переключатель 6 потока жидкости. Тепловая трубка 1 может иметь оребрениё, например, винтовую нарезку 7. В секциях 5 коллектора 4 выполнены каналы 8 для прохода охлаждающей жидкости. Контактирующие устройства 9 служат для подачи электрической нагрузки на испытуемые приборы 3.

Тепловая трубка 1 включает конденсационную зону 10 и испарительную зону, состоящую из патрубка 11 и полого корпуса 12, соединенных собой гермети1 но, например, пайкой в водородной среде и образующих общую внутреннюю полость тепловой трубки. Полый корпус 12 служит для установки испытуемого прибора 3, датчика температуры, например термопары (на чертеже условно не показана), и контактирующих устройств 9. Внутри патрубка 11 размещен электронагреватель 2, представляющий собой нагревостойкий кабель с минеральной изоляцией в стальной оболочке. Концы кабеля выведены через отверстия в дне патрубка 11 и герметично запаяны. Внутренняя полость трубки 1 подсоединяется через откачной штуцер к вакуумному насосу (на чертеже условно не показано), и из нее выкачивают воздух до разрежения 1 10 - 1 Ю- мм рт. ст., затем методом шлюзования заполняют испарительную зону рабочей жидкостью-теплоносителем, например, дистиллированной водой. этого откачной штуцер герметизируют.

Система терморегулирования представляет многоканальную систему регулирования, состоящую из датчиков температуры (термопар), коммутатора, усилителя и регуляторов мощности (на чертеже условно не показана). При регулировании коммутатор поочередно подключает термопары к усилителю, который управляет регул.яторами мощности.

Испытуемый прибор 3, например мощный транзистор в металлическом корпусе ТО-3, закрепляется на теплопередающей поверхности полого корпуса 12 тепловой трубки 1 с помощью устройства прижима.

Конденсационная зона нескольких трубок размещается в секционном коллекторе 4. Секции коллектора выполнены из теплоизолирующего материала, например из прессматериала АГ-4С, и собраны в коллектор. Для обеспечения герметичности между секциями имеются прокладки 13. Коллектор собирается с помощью двух пластин 14 и шпилек 15.

Переключатель б потока жидкости представляет собой известный многоходовой распределительный кран для последовательного включения секций 5 коллектора 4.

Устройство может обеспечивать режимы испытаний в диапазоне те.мператур от 70 до 150°С при тепловыделениях испытуе.мым 0 прибором от 150 Вт (при +70°С) до 1500 Вт (при +150°С) при точности поддержания температуры корпуса прибора ±1°С.

Устройство работает следующим образом.

При включении нагревателя 2 жидкость 30 внутренней полости тепловой трубки 1 начи.нает испаряться, поглощая тепло нагревателя 2. Пары жидкости под собственным давлением устремляются вверх, где конденсируются на холодильных участках 10 тепловой трубки I, отдавая и.м скрытую теплоту парообразования. Конденсат под действием д сил тяжести возвращается в нижнюю часть 11 тепловой трубки 1, где опять подвергается испарению. При установке полупроводникового прбора 3 на теплопередающую поверхность 12 тепловой трубки 1 тепло может как подводиться к прибору, так и отводиться J от него в завис1-1мости от заданного режима испытания. Для достижения заданной температуры на корпусе испытуемого прибора электронагреватель работает на максимальной мощности. Когда температура корпуса полупроводникового прибора достигает заданной величи Яз1. нагреватель работает в режиме компенсации тепловых потерь.

При испытании полупроводниковых приборов при определенных температурах и тепловыделениях (последние зависят от веJ личины электрической нагрузки) эффективную теплоотдающую поверхность можно определить согласно уравнению

С - -...f Ktej где F - теплоотдающая поверхность; Q - количество отводимого тепла (тепловыделения прибора); К- коэффициент теплопередачи t CJS - температурный напор. При увеличении температуры испытаний, например от +70 до +150С, температурный напор возрастает, поэтому для отвода того же количества тепла эффективная теплоотдающая поверхность должна быть уменьшена. Кроме того известно, что с увеличением допустимой температуры корпуса прибора уменьшается его электрическая нагрузка и, следовательно, тепловыделения прибора. Поэтому теплоотдаюшая поверхность конденсационной части тепловых трубок при испытании приборов при максимальной температуре должна быть минимальной, что достигается отключением секций коллектора. Размещение каждого испытуемого прибора на теплопередаю цей поверхности своей тепловой трубки обеспечивает поддержание температуры корпуса каждого прибора с точностью ±1°С, что повышает качество контроля полупроводниковых приборов и, как следствие, надежность аппаратуры, в которой он:; применяются. Устройство имеет упрощенную конструкцию. Оно не содержит традиционных для испытательного оборудования замкнутого испытательного объема и системы термоизоляции. Регулирование эффективной теплоотдающей поверхности путем изменения количества секций коллектора, в которые подведена вода, способствует уменьшению расхода охлаждающей воды примерно в 5 раз и электроэнергии примерно в два раза, что в целом, повышает экономичность установки. Выполнение наружной поверхности тепловых трубок, размещенных внутри секций коллектора с оребрением увеличивает позерхность контакта конденсационной зонь тепловых трубок с охлаждающей водой без увеличения габаритов устройства. Размещение нагревателя внутри тепловой трубки снижает расход электроэнергии в основном на 25-35% и уменьшает инерционность системы нагрева, что в целом повышает экономичность установки и качество контроля испытуемых приборов. Формула изобретения 1. Устройство для испытаний полупроводниковых приборов под тепловой и электроческой нагрузкой, содержащее систему нагрева с системой терморегулирования, отличающееся тем, что, с целью повышения качества контроля н упрощения конструкции, система нагрева выполнена в виде вертикально расположенных тепловых трубок, в нижней части которых размещены pervлируемые нагреватели и вер.хняя KO}i:ifi-:caционная часть которых размещена в секционном коллекторе, С 1абже1-:иом переклюа каждый исиытуег.ы; чателем потока бор закреплен непосредственно на теплопередающей поверхностя своей тепловой трубки. 2.Устройство по п. 1, отлпча1ащс(сл тем, что коллектор выполнен общим для всех тепловых трубок в виде набора одинаковых секций, в которых г|редусмотре 1ы вертикальные каналы для прохода тепловых трубок и пересекающиеся с нимн горизонтальные каналы для прохода охлаждающей жидкости 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличаю:.1{есся тем, что наружная поверх1-;ость те11лог4ых трубок, размещенная ви ри кол. ектора. cнaбжe a оребрением, например иинтовой нарезкой. Источники информации, 1ринятые во BHJ;манне при экспертизе . Патент Англии ,N1- 1382125. кл. F4 1972. 2. .Хвторское свидетсльстБо Ле 506086. кл. Н 01 L 21/66, 1976.