Способ управления процессом тепловойОбРАбОТКи Советский патент 1981 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковьт приборов и может быть использовано при электроконтактной пайке полупроводниковых диодов. Известны способы пайки и контактной сварки, при которых момент образования жидкой фазы определяют путем регистрации механических перемещ ний электродов или щупов во время плавления припоя }. Известен также метод регистрации, основанный на изг енении сопротивления металлов при фазовых переходах f2 Известен метод, основанный на регистрации скачка напряжения на сваро .ных контактах з. Однако известные способы характеризуются сложностью механического оборудования, инерционностью его сра батывания или сложностью электронных схем и относительной ненадежностью регистрации плавления, связанной с малыми уровнями (порядка десятков ми- кроом регистрируемого сигнала). Известен также способ управления процессом тепловой обработки, преимущественно микросварки, при котором осуществляют измерение одного из параметроврежима с последующим регулированием мощности, вьщеляемой в зоне соединения, заключающийся в том, что измеряют контактную разность потенциалов между соединяемыми элементами вычисляют ее производную и по величи-. не полученных данных прЮизводят регулирование мощности и дополнительной длительности процесса сварки . Недостатки этого способа заключаются в низком уровне регистрируемого сигнала (микроомы) и в .сложности электронного оборудования. Низкий уровень си нала обуславливает высокую помехочувствнтельность, что снижает надежность управления процессом микросваркй в помещениях с высоким уровнем помех. Цель изобретения - повьшение надежности регулирования и одновременно помехоустойчивости процесса пайки, Поставленная цель достигается тем, что в качестве измеряемого параметра используют падение напряжения в прймом направлении на полупроводниковом кристалле, а в качестве регулирующего параметра - изменение знака производной по времени указанного падения напряжения. Прохождение электрического тока через полупроводниковый кристалл вызывает нагрев последнего. Каждой температуре соответствует определённое для данного полупровбдникового кристалла падение напряжения в прямом направлении Во время плавления припоя резко увеличивает.ся площадь контакта кристалла с выводом, что вызЬтает интенсив отбор тепла от крис алла в выводы. Температура кристалла (наиболее нагретой детали сборки) кратковре- менно .снижается, что приводит к изменению знака производной по времени прямого падения напряжения, Момент изменения знака производной может быть вьщелен- из обще-. го сигнала и использован для регулирования тока нагрева (напряжения источника тока нагрева), Уровни сигнала при измерений прямого падения напряжения на полупроводщковом кристалле составляют десятки и сотни милливольт (на тричетыре порядка больше, чем в аналогах) . Такой сигнал легче вьзделить, а это повышает помехоустойчивость схемы и надежность регулирования . процесса, упрощается регистрирующее оборудойа гие .На фиг. Г представлена блок-схема, реализующая предлагаемый способ управления процессом электроконтакт ной пайки полупроводниковых диодов; на фиг,, 2,- эторы напряжений в контрольных точках. Нагреваемая сборка (полупроводни ковый кристалл с припаиваемыми мета лическими выводами) подкхЕочается к выходу схемы и нагружается выпрямленньм электрическим током черезтрансформатор 1 и вьтрямители 2 и 3 на время, задаваемое мультивибратором 4, который включается кнопкой Пуск 5, В точку 6 выхода от отдельного источника тока через сопро тивление 7 подключенопостоянное на пряжение, обеспечивающее протекание измерительного тока через полупроводниковый кристалл (в приведенной схеме ,6 В, 3,.1 мА). Диаграмма напряжений в точке 6 приведена на фиг. 2. Усиленный и ограниченный по уровшо сигнал (точка 8) поступа ет на вход электронного ключа 9, с выхода которого снимается сигнал. пропорциональный величине измеряемого падения напряжения на полупроводниковом кристалле, и синхронизированный с частотой питающей сети (точка 0), Этот сигнал заряжает конденсатор П (точка 12) дифференци- руется цепочкой 13 и 14. Продифференцированный сигнал (точка 15) подается на триггер 16, устанавливаемый в одно из состояний положительными импульсами и перебрасьшаемый в другое состояние отрицательными (входы 17 и 18). Переброс триггера 16 отключает мультивибратор 4. Точка 19 показьшает изменение напряжения на выходе триггера 16, точки 20 и 21 - изменение напряжения на входе мультивибратора 4, точка 22 - изменение напряжения на выходе мультивибратора 4, Пример, Способ испытан при первой напайке диодов типов КД-105, КД-209, Одновременно с током нагрева (8А) в прямоц направлении пропускают измерительный ток (l мА). Падение напряжения в прямом направлении при комнатной температуре кристалла составляет 0,4-0,43 В, При температуре плавления припоя С183 с)прямое падение напряжения составляет около 0,1 В, Охлаждение структуры в момент, плавле1-юя вызывает рост прямого падения напряжения до 0,18-0,2 В. Момент изменения знака производной по времени . падения напряжения фиксируется при помощи дифференциальной цепочки, сигнал которой используется для от-Ключения тока нагрева с задержкой 0,1с. Формула изобретения Способ управления процессом тепловой обработки,преимущественно электроконтактной пайки полупроводниковых дАодов, при котором измеряют один из параметров режима, вычисляют его производную и по полученным данным регулируют мощность, выделяемую в зоне соединения, отличающийся