Устройство для контроля и испытания полупроводниковых приборов Советский патент 1982 года по МПК H05K13/08 H01L21/66 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ИСПЫТАНИЯ 1

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов и может найти широкое применение в радиотехнической и электронной промьплленности, при конструировании технологического оборудования для контроля электрических параметров силовых полупроводниковых приборов.

Известно контактное устройство, сосодержащее транспортный ротор с контактными зажимами, каждый из которых выполнен в виде двух размещенных в корпусе подвижных рычагов,причем одно плечо рычага снабжено диэлектрической перегородкой, а другое соединено зубчатой передачей со подвижным рычагом, и приводной механизм. Кроме того, каждый контактный зажим снабжен размещенным в корпусе штоком, в средней части которого на его поверхности закреплена подвижно в осевом направлении зубчатая рейка, взаимодействующая с первым рычагом, и собачка, жестко закрепленная прижимными подпружиненными элементами, размещенными на втором рычаге по обеим сторонам диэлектрической перегородки первого рычага, и закрепленным на втором рычаге роликом, взаимодействующим с собачкой штока, а приводной ПРИБОРОВ

механизм снабжен толкателем, перемещающим второй ричаг 1.

Однако данное устройство не обеспечивает одновременного нагрева испытуемого прибора и его структуры до рабочей температуры, например 125.5, и испытание прибора при указанной температуре за одну установку (загрузку) его в посадочном гнезде уст10ройства, в результате чего снижается производительность процесса испытаний при массовом выпуске прибора.

Кроме того, недостатком известного устройства является недостаточно вы15сокая надежность контактирования выводов испытуемого полупроводникового прибора с контактными элементами устройства при коммутации силовых токов и напряжений, например от 10 до 100 А

20 при напряжении 250-2500 В.При необес печении коммутации указанных токов и напряжений на выводах испытуемого прибора появляются прижоги, снижающие качество выпускаемой продукции.

25

Известно устройство для контроля выводов полупроводниковых приборов, содержащее транспортирующий ротор, корпус с подпружиненными контактами, прижимной механизм с приводом, под30вижным кулачком с двуплечими рычагаПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ2 МИ, одни концы которых соединены через шаровые опоры с кулачком, механизм регулирования усилия сжатия выводов (2 . Это устройство также не обеспечив ет Испытания полупроводниковых приборов с нагревом за одну установку в посадочном гнезде, а также надежное контактирование с аноднымконтактом испытуемого прибора. Цель изобретения - расширение фун кциональных возможностей и повышение надежности контактирования. Цель достигается тем, что устройство для контроля и испытания полуп Х5Всвдниковьах приборов, содержащее транспортирукяций ротор, подпружиненные контакты, прижимной механизм с приводом, подвижным кулачком и двуплечими ручагами, одни концы которых соединены через шаровые опоры с кулачками , оно снабжено климатической камерой с гибким нагревателем и подвижным теплоносителем в виде Шариков а прижимной механизм - фрикционной муфтой, на наружной полумуфте которо закреплены двуплечие аачаги,на вторых плечах которых , снабженных уплотняющими прокладками,закреплен гибкий на греватель, а внутренняя полумуфта соединена через торцовую пружину с полой направляющей, в которой выполнен продольный сквозной паз, и внутр которой размещен контакт для подключения анодного вывода полупроводнико вого прибора, соединенный с подвижным кулачком, размешенным на полой направляющей. На фиг. 1 показано устройство, общий вид, прюдольный разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - внутренняя полумуфта с торцо вой пружиной. Устройство содержит транспортирующий ротор 1 с вертикальной осью вра щения и с прижимом 2, приводной вал которого связан с приводом возвратно поступательного движения (не показано) . Соосно под прижимом 2 транспортирующего ротора 1 на неподвижном столе 3 установлен прижимной механиз 4 на опорах вращения в корпусе 5. Пр жимной механизм 4 выполнен в виде фрикционной муфты 6. К наружной полу муфте 7, выполненной из изоляционног материала, фрикционной муфты 6 на пе риферии равномерно по окружности на осях 8 вращения укреплены двуплечие рычаги 9. ( К наружной муфте 7 также укрепЛен корпус 10, который имеет окна 11 для прохода одних плеч двуплечих рычагов 9. Нижняя часть корпуса 10 заканчивается шестерней 12, которая связана с приводом 13 вращения. Двуплечие рычаги 9 выполнены изогнутой формы, например бочкообразной од ни плечи которых находятся в корпусе 5 прижимного механизма 4, а вторые лечи указанных рычагов расположены вне корпуса 5. К одним из плеч концов двуплечих рычагов 9 закреплены шаровые опоры 14, взаимодействующие с наружной боковой поверхностью обратного конуса 15 подвижного кулачка 16, а к вторым плечам их концов закреплены уплотняющие элементы 17, выполненные из термостойкой резины. Причем взаимодействующая поверхность уплотняющих элементов повторяет наружную форму испытуемого прибора 18. На внутренней поверхности вторых плеч двуплечих рычагов и на верхней торцовой поверхности наружной полумуфты 7 укреплен гибкий нагреватель 19, например, из графитированной углеродной ткани ЛВГ-250, образующий совместно с наружной поверхностью испытуемого прибора 18 рабочую полость 20,в которой размещен подвижный теплоноситель 21 с активной поверхностью нагрева, выполненный в виде шариков диаметром 0,8-1,5 мм из материала повышенной теплопроводности например из меди. Подвижный теплоноситель,21 имеет возможность контактировать с гибким нагревателем 19 и с наружной поверхностью испытуемого прибора 18. Внутренняя полумуфта 22 размещена внутри наружной полумуфты 7. Гибкий нагреватель 19 через подвижные 23 и неподЬижные контакты 24 электрически соединен с источником питания и с пускорегулирующей аппаратурой (не показано) . Подвижные контакты 23 выполнены в виде колец, установленных на наружной полумуфте 7, а неподвижные контакты 24 - щеточные закреплены на неподвижном столе 3. Внутренняя полумуфта 22 фрикционной муфты б выполнена за одно целое с торцовой пружиной 25, продолжением которой .является полая направляющая 26. Внутри полой направляющей 26 установлен подпружиненный анодный контакт 27, служающий для подключения анодного вывода испытуемого прибора 18, который сквозь продольной сквозной паз 28, исполненный в полой направляаощей, посредством штифта 29 соединен с подвижным кулачком 16, установленным через изолятор на полой направляющей 26. Подвижный кулачок 16 имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение вверхвниз по полой направляющей 26 и вращаться совместно с другими элементами устройства. Полая направляющая 26 в верхней части, со стороны расположения внутренней полумуфты 7, установлена на опоре вращения в наружной полумуфте 7 фрикционной муфты 6, а в нижней части установлен через изоляционную прокладку 30 подпятник 31 на опорах 32 качения. Опоры 32 качения установлены в обойме 33 и изолированы от корпуса 10 прокладкой 34. Изоляционные прокладки 30 и 34 выполнены в виде втулок. В подпятнике 31 и в обойме 33 выполнены также сквозные отверстия для прохода электрического проводника; Анодный контакт 27 в своей торцовой части имеет посадочную полость 35 под испытуемый прибор 18 и электрически соединен с разрезньлм пружинящим контактом 36, который закреплен на изоляционной прокладке 34 Анодный контакт 27 выполнен таким образом, что длина цилиндрической части СИ. больше высоты, образованной рабочей полости 20. В результате этого когда испытуемый прибор 18 не находится в рабочей полости 20 (в своем посадочном гнезде), цилиндрическая часть О анодного контакта выступает из-за рабочайполости,тем самым предотвращается выпадание(утечка)подвижного теплоносителя 211медных шариков) из рабочей полости 20. Разрезной пружинящий контакт 36 соответственно электрически соединен с измерительной аппаратурой.

Таким образом, внутренняя полумуфта 22 совместно с торцовой пружиной 25 и полой направляющей 26, подвижным кулачком 16, анодным контактом 27, изоляционной прокладкой 30, подпятником 31 имеют возможность самостоятельно совершать вращательное движение относительно наружной полумуфты 7 (или находится в покое вращении наружной полумуфты 7) в момент выхода из фрикционного зацепления внутренней полумуфты 22 от наружной полумуфты 7.

Устройство работает следующим образом.

Включают блок питания нагревателей 19. Реостатом блока питания устанавливают нужную величину тока и напряжения нагрева (не показано). Затем включают привод 13 вргицения прижимного механизма 4. При включении привода 13 вращения обе полумуфты-наружная 7 и внутренняя 22 вращаются совместно с укрепленными к ним элементами, так как внутренняя полумуфта 22 находится в зацеплении с наружной полумуфтой 7. При этом анодный контакт 27 не утоплен в полости направлякяцей 26,а Нс1ходится в крайнем верхнем положении и выступает на 25 мм Biaue р абочей полости 20. Подвижная втулка 16 также находится в крайнем верхнем положении. При вращении прижимного механизма 4 под действием центробежной силы подзижный теплоноситель 21 отбрасывается от центра прижимного мехсшизма 4 к периферии полумуфты 7 (рабочей полости) и происхрдит контактирование указанного теплоносителя с нагретой повер5сностью гибкого нагревателя 19. Подвижный теплоноситель (медные шарики) 21 контактирует с гибким нагревателе 19, как при вращении наружной полумуфты 7 совместно с двуплечими рычагами 9 и гибким нагревателем 19, так и в момент, когда внутренняя полумуфта 22 выходит- из фрикционного ззацепления с наружной полумуфтой 7, т.е. когда загружаемый испытуемый прибор 18 выжимает внутреннюю полумуфту 22 вниз. Контактирование подвижного теплоносителя 21 с гибким нагревателем 19 в момент вращения наружной полумуфты 7 обеспечивает за счет центробежных сил, т.е. медные шарики прижимаются к внутренней поверхности гибкого нагревателя 19. Контактирование подвижного теплоно сителя 21 с поверхностью испытуемого прибора 18 происходит в момент, когд прибор погружается в образовавшуюся рабочую полость 20. При контактировании теплоносителя (медных шариков) 21 с поверхностью нагревателя происходит их нагрев до нужной температуры а именно до температурил 125+5с. Указанная температура подвижного теплоносителя 21 постоянно поддерживается и контролируется термопарой с приборами. При вращении прижимного механизма 4 двуплечие рычаги 9 также поворачивсиотся и их плечи с шаровыми опорами 14 приближаются к вертикальной оси прижимного механизма 4, а плечи с укрепленным нагревателем 19 занимают противоположное положение, т.е. удаляются от вертикальной оси прижимного механизма 4. На позиции загрузки подключаемый полупроводниковый прибор 18 загружается в посадоч г ное гнездо прижима 2, где управляющий и катодные выводы его обжимаются, обеспечивая тем самым подключение указанных выводов поибооа к соответствукидим контактам Прижима 2. При этом прижим 2 находится в покое, в Крайнем верхнем положении, после чего транспортируклций ротор 1 перемещается вместе с зажатым прибором 18 на позицию одного из электрических параметров. На пизиции замера электрических параметров, когда оси прижимов 2 и. прижимаемого механизма 4 совпали, прижим 2 из верхнего положения перемещается в крайнее нижнее положение. В результате перемедения прижима 2 с прибором 18 в крайнее нижнее положение происходит подключение анодного контакта 27 к анодному выводу прибора 18, т.е. корпус прибора 18, его штыревая часть входит в посадочную полость 35 и одновременно анодный контакт 27 перемещается в полости полой направляющей 26. Вместе с анодным контактом 27 в крайнее нижнее положение перемещается и подвижный кулачок 16. При этом корпус прибора 18 входит в рабочую полость 20, привод вращения 13 прижимного механизма 4выключается, а двуплечие рычаги 9, плечи которых, расположенные в корпусе 5, взаимодействуя через шаровые опоры 14 с наружной боковой поверхностью обратного конуса подвижно го Кулачка 16, начинают принудительно проворачиваться вокруг своих осей 8. При принудительном провороте двуплечих рычагов 9 вокруг осей 8 их плечи, которые расположены вне корпуса 5, с закрепленным к ним нагрева телем 19 и уплотняющими элементами 17, приближаются к вертикальной оси прижимного механизма 4 и уплотняющие элементы 17 упруго охватывают корпус прибора 18. Одновременно находящийс подвижный теплоноситель 21 в рабочей полости 20 также приближается к вертикальной оси прижимного механизма и уплотняясь, обхватывает корпус полупроводникового прибора 18. Испытуе «лй полупроводниковый прибор 18, перемещаясь в крайнее нижнее положение в рабочей полости 20, своим выступом упирается и давит в верхний торец внутренней полумуфты 22. Этим самым обеспечивается дополнительный надежный электрический контакт анодного вывода прибора 18 с анодным кон тактом 27 прижимного механизма 4. По действием вертикальной силы давления создаваемого прижимом 2, торцовая пружина 25 внутренней полумуфты 22 деформируется (сжимается) и внутренняя полумуфта 22 перемещается на 25мм вниз, выходя из зацепления с наружной полумуфтой 7, после чего привод возвратно-поступательного перемещения прижима 2 выключается. Одновременно происходит принудитель ное дополнительное уплотнение и активное контактирование теплоносител 21 с наружной поверхностью находящегося в рабочей полости 20 испытуемого прибора 18 и с поверхностью гибкого нагревателя 19. Уплотнение теплоносителя 21 вокруг поверхности испытуемого прибора 18, находящегося в рабочей полости 20, обеспечивается поверхностью гибкого нагревателя 19, который укреплен к внутренней поверхности вторых плеч двуплечих рычагов 9,расположенных вне корпуса 5.При взаимном контактировании тепло носителя 21 с разогретой поверхность нагревателя 19 и с поверхностью испытуемого прибора 18 теплоноситель (медные шарики) 21 разогрет до 125 , раз огревают за 0,3-1,2 мин (в ависимости от массы прибора) до указанной температуры и испытуемый прибор 18. Затем производят испытани полупроводникового прибора 18. Посл испытания прибора 18 включают привод возвратно-поступательного перемещен прижима 2 и привод 13 вращения прижимного механизма 4, При включении привода 13 вращения прижимного механизма 4 начинает вращаться наружная полумуфта 7 с укрепленными к ней элементами, а внутренняя полумуфта 22 совместно с торцовой пружиной 25, полой направляющей 26 и анодным контактом 27, подвих ным кулачком 16 еще не вращается, так как она не вошла в зацепление с наружной полумуфтой 7. Как только прижим 2 переместится вверх (в крайнее верхнее положение) на 2 5 мм, внутренняя полумуфта 22 входит в зацепление с наружной полумуфтой 7 и начинает вращаться совместно, с, закрепленными к ней элементами и с полумуфтой 7, При дальнейшем движении прижима 2 в крайнее верхнее положение анодный контакт 27 совместно с подвижным кулачком 16 также перемещается в крайнее верхнее положение, вторые плечи двуплечих рычагов 9 и теплоноситель 21 под действием центробежных сил перемещаются от вертикальной оси прижимного механизма 4 к периферии полумуфты 7. При достижении прижимом 2 крайнего верхнего положения транспор ный ротор 1 вместе с прибором 18 перемещаются на позицию разгрузки. Испытуемый прибор 18 извлекается с прижима 2 и цикл работы устройства повторяется. Предлагаемое техническое решение по сравнению с известными дает возможность повысить производительность процесса испытаний полупроводниковых приборов, обеспечить высокую надежность контактирования вывода прибора с контактом устройства. Производительность процесса испытаний полупроводниковых приборов достигается тем, что устройство дает возможность за одну загрузку подключаемого прибора производить нагрев его полупроводниковой структуры до рабочей температуры и одновременно производить его испытание. Надежность контакта обеспечивается за счет дополнительного силового контактирования торца корпуса испытуемого прибора с контактными элементами устройства. Это дает возможность при испытании прибора коммутировать силовые токи от 10 до 100 А при напряжении от 250 до 2500 В, исключая прижоги на подсоединяемом выводе прибора. Формула изобретения Устройство для контроля и испытания полупроводниковых приборов , содержащее транспортирующий ротор, подпружиненные контакты, прижимной механизм с приводом, подвижным кулачком и двуплечими рычагами, одни концы которых соединены через шаровые опоры с кулачком, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности контактирования, оно снабжено климатической К 1мерой с гибким нагревателем и подвижным теплоносителем в виде шариков, а прижимной механизмфрикционной муфтой, на наружной полумуфте которой закреплены двуплечие рычаги, на вторых плечах которых, снабженных уплотняющими прокладками, закреплен гибкий нагреватель, а внутренняя полумуфта соединена через торцовую пружину с папой направляющей, в которой выполнен продольный сквоз ной паз и внутри которой размещен контакт для подключения анодного вывода полупроводникового прибора, соединенный с подвижным кулачком, размещенным на полой направляющей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 427408, кл. Н 05 К 13/08, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2967044/18-21, кл. Н 01 L 21/66, 28.07.80 (прототип) .

22

3

г

гг

27

2S