Устройство для контроля герметичности изделий

 

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 тензорезистивной схемой 4, Если герметичность . мембраны 1 нарушена, то она не изм еняет прогиба, что и фиксируется. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д114 G 01 М 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4181088/25-2 8 (22) 12. 01. 87 (46) 36. 11.88. Вюп. У 44 (72) А. В. Саблин (53) 620.165.29 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1224640, кл. G 01 М 3/04, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ (57) 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 вице мембраны 1. Тензорезисторы схемы 4 соединены в мостовую схему и размещены на мембране 1. В зоне максимальных радиальных напряжений последней размеще м нагревательные элементы. Источник питания соединен через выключатель с нагревательными элементами.

После размещения устройства в изделии подают напряжение на нагревательные элементы, при этом упругость мембраны 1 меняется и она изменяет своей прогиб, что и фиксируется тензорезистивной схемой 4. Если герметичность, мембраны 1 нарушена, то она не изменяет прогиба, что и фиксируется.

3 ил.

1441221

Изобретение относится к испытательной технике и может быть применено для контроля герметичности полых иэделий, в частности микросхем, микросборок и приборов на основе бескорпусных элементов с общей герметизацией.

Целью изобретения является повышение достоверности путем исключения 10 определения герметичйости неисправным устройством.

На фиг.l изображена схема предложенного устройства; на фиг.2 — выполнение топологической мембраны; на !5 фиг.3 — электрическая схема устройства.

Устройство для контроля герметичности изделий содержит полупроводниковую мембрану 1, одна сторона кото- 20 рой образует замембранную полость 2 с давлением P< . Полость 2 герметизируется основанием 3. Мембрана 1 и основание 3 образуют корпус устройства.

На наружной поверхности мембраны 1 25 сформирована тензорезистивная схема

4 с герметизированными контактами 5 .

Устройство помещается в контролируемом изделии 6, внутри которого в по-, лости 7 создано избыточное давление 30

Р по отношению к давлению Р окружающей среды. 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 l. Выбор радиального расположения и расстояния (1-0,7)R связан с тем, что в зоне заделки (R 1) радиальные напряжения максимальны и равны

PR

G=075

2 где Р— распределенное давление; 45

R — радиус мембраны 1;

h — - толщина мембраны 1.

При этом по мере приближения к центру, т.е. уменьшения радиуса R, напряжения убывают и достигают вели50 чины

PR

G-=012

h" при К 0,7.

При меньшем расстоянии работа устройства неэффективна. На мембране 1 расположены тенэорезисторы 8, 9, воспринимающие радиальные и тангеяциальные напряжения. Нагревательные элементы в виде резисторов 10 размещены у края заделки мембраны 1 в зоне ее максимальных радиальных напряжений. Источник !1 питания соединен с тензорезисторами 8, 9, собранными в мостовую схему, а второй источник

l2 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 б, где создано избыточное давление Р по отношению к давлению окружающей среды Р . Выводы электросхемы 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

1 таково, что наиболее нагружены центр и края мембраны 1. Возникшие механические напряжения будут преобразован"-.. в изменения сопротивлений тензорез:-..сторов 8 и 9, что приведет к появлению сигнала на выходе мостовой схемы. Если замембранная полость

2 герметизирована, яо яе заполнена газом с. давлением Р,, т.е. там ва- . куум, то в этом случае мембрана 1 будет прогнута давлением Рд вовнутрь.

Дпя контроля состоянчя устройства перед измерением давления Р внутри из2 делия 6 яа нагревательные элементы 10 подается питающее напряжение от источника 12 питания. Это приводит к локальному разогреву мембраны 1 в наиболее механически нагруженных областях. Вследствие теплового расширения материала мембраны 1, уменьшения ее жесткости происходит увеличение ее прогиба под действием давления Р . В случае вакуумироваяич 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. Источник 12 питания может быть импульсным. В этом случае во время действия импульса-будет обеспечиваться проверка устройства, а во время пауз — измерение негерметичнос з !

44!2 ти. Если произойдет разгерметизация замембранной полости 2, т.е. давление

P станет равным P или в случае ва1 куумирования полость 2 заполнится

5 газом с давлением Р то будет иметь место резкое уменьшение выходного сигнала устройства при подкпючении источника 12 питания, так как основная доля механических напряжений от разности давлений между Р, и Р исчезнет, а доля напряжений от действия. температуры имеет значич ельно меньшую величину. Кроме этого, возможно изменение полярности выходного сигнала, 16 так как прогиб мембраны 1 в этом случае возможен в ту или иную сторону, и определяется индивидуальными осо- бенностями мембраны 1. Нагревательные элементы 10 могут быть выполнены в 2р виде диффузионных или напыляемых резисторов на основе транзисторных или диодных структур.

Использование устройства имеет ограничения, связанные с геометрически- 25 ми размерами мембраны 1. Так как при заполнении приборов используетСя давление азота или аргона величиной до

1,3 10 Па, то мембрана 1 будет достаточно тонкой, например при выпол- Зр ненни ее иэ кремния диаметром Э мм она имеет толщину 40 мкм. В этом случае использование нагревательных элементов 10 наиболее эффективно. При

2!

Д больших давлениях P возникает необз ходимость увеличения толщины мембраны 1, что ведет к уменьшению прогиба от разогрева элементов 10. Для уменьшения влияния температуры на тензорезисторы 8 и 9 мостовая схема может содержать элементы температурной компенсации, выполненные по извесгным схемам.

Изобретение позволяет повысить достоверность, так как исключается работа с неисправным устройством, при этом размещение нагревательного эле,мента в зоне максимальных напряжений позволяет максимально изменить прогиб мембраны при ее нагреве.

Фо р мул а и з о б р е т е ни я

Устройство для контроля герметичности изделий, содержащее герметичный корпус, одна из стенок которого выполнена в виде мембраны, и тензорезисторы, соединенные в мостовую схему и размещенные на мембране, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности, оно снабжено нагревательными элементами, расположенными по периферии мембраны в зоне ее максимальных радиальных напряжений, и источником питания, соединенным через выключатель. с нагревательными элементами.

Фиг. 2

1441221

Составитель Л,Вихляев

Техред А.Кравчук Корректор В.Романенко

Редактор И.Келемеш

Заказ 6278/44

Тираж 847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4