Способ испытания сохраняемости ик многоэлементного фотоприемного устройства

Изобретение относится к испытаниям сохраняемости инфракрасного (ИК) многоэлементного фотоприемного устройства (МФПУ), содержащего клеевые соединения в вакуумированной полости, с рабочей температурой фоточувствительных элементов ниже температуры окружающей среды, предназначенного для регистрации ИК-излучения. Сущность изобретения: для проведения испытания задают количество циклов хранения, включающих выдержку выключенного устройства в течение заданного промежутка времени. Длительность одного цикла (tцикла) задают как сумму первого (t1) и второго (t2) промежутков времени. В течение t1 выдерживают устройство при первой температуре (T1). В течение t2 выдерживают устройство в условиях термоциклирования между второй (Т2) и третьей (Т3) температурами. При этом T1 и T2 превышают заданную температуру внешней среды (Тo), но не превышают повышенную рабочую температуру среды (Тпов.раб.ср). Т3 не ниже пониженной рабочей температуры среды (Тпов.раб.ср). Проводят геттерирование вакуумированной полости. Измеряют при нормальных климатических условиях (НКУ) теплоприток включенного устройства или время выхода его на режим и, по крайней мере, один фотоэлектрический параметр. Заявленный способ позволяет сократить время испытания МФПУ. 5 ил.

 

ИК МФПУ (инфракрасные многоэлементные фотоприемные устройства) - приборы, играющие важную роль в современной жизни. Они эффективно работают в медицине, в строительстве, в металлургии, в нефтяной и газовой отраслях промышленности, в космической, военной технике и других отраслях.

Предлагаемое изобретение относится к способам испытания сохраняемости ИК МФПУ, содержащего клеевые соединения в вакуумированной полости, с рабочей температурой фоточувствительных элементов ниже температуры окружающей среды, предназначенного для обнаружения и регистрации инфракрасного излучения. Клеевые соединения скрепляют между собой, например, растр с холодным пальцем криогенной системы и/или мультиплексор с растром и т.д.

Сохраняемость ИК МФПУ - одна из их важнейших характеристик. Она описывает свойство приемников сохранять при заданных условиях в течение заданного времени хранения и восстанавливать во времени с помощью технического обслуживания значения параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции.

Средним сроком сохраняемости устройства называется средняя продолжительность хранения МФПУ до снижения параметров устройства ниже заданной величины и невозможности их восстановления.

Заявляемый способ предназначен для испытания сохраняемости ИК МФПУ, содержащих клеевые соединения в вакуумированной полости, с рабочей температурой фоточувствительных элементов Траб ниже температуры окружающей среды Токр.ср.

Прототипом заявляемого способа является способ испытания на сохраняемость охлаждаемого МФПУ, содержащего клеевые соединения в вакуумированной полости, заключающийся в проведении 12,5 циклов хранения в условиях отапливаемого хранилища, т.е. при НКУ (нормальных климатических условиях), в измерении теплопритока, в проведении геттерирования полости МФПУ и в измерении, по крайней мере, одного фотоэлектрического параметра при НКУ после каждого цикла хранения (Технические условия БУТИ.432234.047ТУ, Устройство фотоприемное матричное охлаждаемое, Приложение Д, 2006 г.).

При хранении вышеуказанных МФПУ возникает ухудшение такого параметра, как теплоприток. Обусловлено это ухудшение тем, что во время хранения устройства при НКУ происходит слабое газоотделение от боковой поверхности клеевого соединения, расположенного между растром и охлаждаемым пальцем корпуса устройства. Этот процесс приводит к снижению вакуума внутри корпуса МФПУ и, как следствие, к увеличению теплопритока от боковой поверхности корпуса к МФЧЭ. В течение первого цикла хранения (около одного года) теплоприток увеличивается не менее чем на 10%.

Недостатком способа является слишком большая продолжительность испытания. Так, в случае одновременного испытания четырех МФПУ средняя продолжительность цикла хранения tцикла составляет от 1,0 до 1,2 лет. Если снижать количество испытуемых устройств, то продолжительность цикла, соответственно время испытания, будет повышаться. Такая длительность испытания тормозит выпуск и сдачу готовых устройств. Следовательно, возникает задача существенного сокращения продолжительности испытания при сохранении фотоэлектрических параметров, величины изменения отдельных параметров устройства (теплоприток, время выхода на режим) и возможности их восстановления.

Задачей изобретения в сравнении с прототипом является сокращение времени испытания МФПУ при эквивалентном изменении теплопритока или времени выхода на режим после проведения каждого цикла хранения, их восстановления и сохранения фотоэлектрических параметров.

Технический результат достигается тем, что в известном способе испытания сохраняемости МФПУ, заключающемся в проведении заданного количества циклов хранения, включающих выдержку выключенного устройства при заданной температуре внешней среды в течение заданного промежутка времени, проведение геттерирования вакуумированной полости устройства, измерение при НКУ теплопритока включенного устройства или времени выхода его на режим и, по крайней мере, одного фотоэлектрического параметра, длительность цикла хранения задают как сумму первого и второго промежутков времени, в течение первого промежутка времени выдерживают устройство при первой температуре, в течение второго промежутка времени выдерживают устройство в условиях термоциклирования между второй температурой и третьей температурой, первая и вторая температуры превышают заданную температуру внешней среды, но не превышают повышенную рабочую температуру среды, третья температура не ниже пониженной рабочей температуры среды, сумма первого и второго промежутков времени соответствует повышению теплопритока или времени выхода на режим при НКУ не менее чем на 10% после проведения первого цикла хранения.

Заявленный способ испытания иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлена одна из возможных конструкций охлаждаемого МФПУ, содержащего клеевые соединения в вакуумированной полости.

На фиг.2 представлена температурная диаграмма одного цикла хранения в известном испытании (прототипе).

На фиг.3 представлена диаграмма изменения теплопритока или времени выхода на режим в известном испытании (прототипе).

На фиг.4 представлена одна из возможных температурных диаграмм одного цикла хранения в заявленном испытании.

На фиг.5 представлена диаграмма изменения теплопритока или времени выхода на режим в заявляемом испытании.

ИК МФПУ включает вакуумированный корпус 1 с оптическим окном, расположенную внутри корпуса матрицу фоточувствительных элементов (МФЧЭ) 2, скоммутированную с кремниевым мультиплексором 3. Сборка МФЧЭ-мультиплексор окружена охлаждаемым экраном 4 с диафрагмой и приклеена к сапфировому или кремниевому растру 5, который, в свою очередь, приклеен к охлаждаемому пальцу корпуса 6. Таким образом, имеются два клеевых соединения 7, расположенных внутри корпуса устройства. Клеевых соединений может быть и больше.

Внутри корпуса также расположен геттер 8, необходимый для восстановления вакуума в полости корпуса. Вакуум необходим для снижения теплопритока к сборке и охлаждаемому пальцу, что позволяет существенно снизить мощность, потребляемую системой охлаждения МФПУ и обеспечить заданное время выхода на режим. Толщина клеевых соединений 7, в зависимости от типа используемого клея, может составлять величину от нескольких микрон до нескольких десятков микрон.

В реальных условиях хранения устройство выключено, а температура окружающей среды Токр.ср лежит в диапазоне от -10 до 30°С.

В известном способе (прототипе) испытания устанавливают ту же температуру окружающей среды Токр.ср0, и устройство выдерживают около одного года в каждом цикле испытания. При хранении происходит газовыделение из боковой поверхности клеевых соединений 7 в полость корпуса МФПУ, увеличивающее время выхода на режим (теплоприток), что показано на фиг.2, участок 1. После окончания каждого цикла хранения проводят геттерирование полости устройства, улучшающее вакуум в полости корпуса МФПУ и снижающее время выхода на режим (теплоприток), участок 2. Затем проводят контроль времени выхода на режим (теплоприток) хотя бы одного фотоэлектрического параметра устройства.

Исследования вакуумных клеев показали, что их газовыделение зависит от температуры практически экспоненциально. Это означает, что, повышая температуру клеевого соединения, можно получить интегральное газовыделение, эквивалентное годовому, за существенно более короткое время.

В заявляемом способе выдержку в каждом цикле проводят в два этапа.

Первый имеет продолжительность t1 и проводится при первой температуре Т1, которая выше, чем температура хранения Т0 в известном способе, но не больше, чем повышенная рабочая температура среды Тпов.раб.ср. Второй имеет продолжительность t2 и проводится в условиях термоциклирования от второй температуры внешней среды Т2, которая также выше, чем температура хранения Т0 в известном способе, но не больше, чем повышенная рабочая температура среды Тпов.раб.ср, до третьей температуры внешней среды Т3, которая ниже температуры хранения Т0 в известном способе, но не ниже пониженной рабочей температуры среды Тпов.раб.ср, и обратно. Продолжительность цикла складывается из продолжительностей двух указанных этапов, и такова, что за время цикла теплоприток или время выхода на режим ухудшаются не менее чем на 10%. Примерный диапазон температур T1 и Т2 составляет 35-60°С, а температура Т3 может лежать в диапазоне от -10 до -50°С.

Два этапа необходимы по следующим причинам. Укороченная выдержка при повышенной температуре T1 создает жесткую боковую поверхность клеевого соединения, но не позволяет вывести все газы из его объема. Для этого необходим «массаж» клеевого соединения с помощью термоциклирования от температуры Т2 до температуры Т3. Времена t1 и t2 устанавливаются экспериментально и оказываются меньше, чем в способе-прототипе, по крайней мере, в несколько раз.

Таким образом, заявляемый способ испытания безотказности фотоприемных устройств, включающих корпус, внутри которого расположен охлаждаемый узел, содержащий матрицу фоточувствительных элементов, состыкованную поэлементно индиевыми столбиками с кремниевой БИС, обеспечивает сокращение времени испытания МФПУ при эквивалентном изменении теплопритока или времени выхода на режим после проведения каждого цикла хранения, их восстановления и сохранения фотоэлектрических параметров.

Способ испытания сохраняемости многоэлементного фотоприемного устройства, заключающийся в проведении заданного количества циклов хранения, включающих выдержку выключенного устройства при заданной температуре внешней среды в течение заданного промежутка времени, проведение геттерирования вакуумированной полости устройства, измерение при нормальных климатических условиях теплопритока включенного устройства или времени выхода его на режим и, по крайней мере, одного фотоэлектрического параметра, отличающийся тем, что длительность цикла задают как сумму первого и второго промежутков времени, в течение первого промежутка времени выдерживают устройство при первой температуре, в течение второго промежутка времени выдерживают устройство в условиях термоциклирования между второй температурой и третьей температурой, при этом первая и вторая температуры превышают заданную температуру внешней среды, но не превышают повышенную рабочую температуру среды, третья температура не ниже пониженной рабочей температуры среды, а сумма первого и второго промежутков времени соответствует повышению теплопритока или времени выхода на режим при нормальных климатических условиях не менее чем на 10% после проведения первого цикла хранения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, к способам оптико-физических измерений, базирующихся на эллипсометрии, и предназначено для контроля состава материала по толщине выращиваемых слоев с градиентом состава.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля профиля легирования в полупроводниках. .

Изобретение относится к области тестирования МОП мультиплексоров. .

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано в производстве оптоэлектронных и оптических компонентов на этапах проектирования изделий и тестирования заготовок.

Изобретение относится к микроэлектронике и служит для контроля качества металлизации электронных приборов в процессе их производства. .

Изобретение относится к микро- и нанотехнологии и может быть использовано при нанесении и исследовании тонкопленочных структур, в особенности в производстве и контроле полупроводниковых микросхем методом сухого травления.

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля параметров полупроводников и низкоразмерных полупроводниковых наноструктур. .

Изобретение относится к устройствам, используемым в полупроводниковом производстве для кинематических испытаний готовых полупроводниковых приборов. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения тепловых параметров полупроводниковых приборов после изготовления. .

Изобретение относится к технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых диодов при их производстве. .
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ИС как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.
Изобретение относится к области контроля и может быть использовано для ускоренного контроля качества изготовления полупроводниковых приборов химическим способом, в частности диэлектрических пленок резистивных компонентов гибридных интегральных схем.
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых приборов, и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых приборов как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к производству и эксплуатации полупроводниковых изделий (ППИ), и может быть использовано для отбраковки из партии полупроводниковых изделий, менее стойких к электростатическим разрядам.

Изобретение относится к области испытаний изделий электронной техники и может быть использовано для оценки качества и надежности изделий микро- и наноэлектроники, применяемых в аппаратуре с длительными сроками эксплуатации.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к производству и эксплуатации полупроводниковых изделий (диодов, транзисторов, интегральных схем), и может быть использовано для разделения изделий по надежности в процессе производства, а также на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к технике измерения тепловых параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на выходном и входном контроле качества изготовления полупроводниковых диодов и для оценки их температурных запасов
Наверх