Устройство для испытаний полупроводниковых приборов

 

яфтеит нQ - ах, ::..=.w. . 643

4ибяи01 ена:.. .."-+

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЛИСAНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (685991

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.05.77 (21) 2484785/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51 ) М. Кл .

G01 R3126

Государственный квинтет

СССР оо делам нзобретвннй н открытнй (53) УДК 536.581 (088.8) Опубликовано 15.09.79. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 25.09.79 (72) Авторы изобретения

А. С. Гончаров, В. П. Тарасов, А. В. Быковский, В. И Колобов и Ш. А. Абубекеров (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к области испытательного оборудования и предназначено для испытаний под электрической нагрузкой в условиях повышенных температур для обеспечения контроля качества и надежности изделий электронной техники (ИЭТ) на стадии их изготовления, в научно-исследовательских лабораториях при разработке ИЭТ, а также при входном контроле на предприятиях-потребителях.

Известны устройства на основе тепловых труб (1).

Эти устройства выполнены в виде печей, круглых в поперечном сечении, и образованы с помощью внутренней и внешней тепловых трубок, причем нагревательное устройство расположено вокруг внутренней трубы, а капиллярная система удерживается с помощью перемычек.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является камера тепла (2), состоящая из собственно камеры, системы нагрева с системой терморегулирования и теплоизоляции, причем система нагрева выполнена в виде замкнутой пароиспарительной системы, образованной двумя рядами изогнутых по форме камеры тепловых трубок, паровые каналы которых соединены верхним и нижним коллекторами, и на нижнем коллекторе размещен нагреватель.

Такие устройства не обеспечивают возможность тепловых испытаний мощных электронных приборов, потому что эти приборы под электрической нагрузкой сами выделяют сотни ватт и требуют интенсивного отвода тепла индивидуально от каждого прибора, так как температура корпусов приборов, 1П имеющих общий теплоотвод, могут отличаться друг от друга на 15 и более и зависят от фактической мощности рассеяния тепла прибором и теплового сопротивления между переходом и корпусом прибора, которое яв15 ляется функцией качества исполнения каждого прибора, а также состояния соприкасающихся поверхностей прибора и теплоотвода.

Целью изобретения является повышение р качества контроля и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве, имеющем систему нагрева с системой терморегулирования, система нагрева выполнена в виде

685991

2$ 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 оребрение, например, в виде винтовой нарезки, для увеличения поверхности ко»такта с охлаждающей жидкостью и повышения инпгснсивности теплопередачи.

На фиг. 1 изображена принципиальная конструкция предлагаемого устройства с частичным разрезом; на фиг. 2 — то же, разрез по A — -Л.

Устройство содержит систему нагрева, выполнен»ую в виде вертикально расположенных тепловых труб 1, внутри которых размер»сны нагреватели 2 с системой терморегулирования (на чертеже условно не»оказана), испытуемый прибор 3, коллектор 4, состоящий из секций 5, и переключатель 6 потока жидкости. Тепловая трубка 1 может иметь оребрение, например, винтовую нарезку 7. В секциях 5 коллектора 4 выполнены каналы 8 для»рîxîäà охлаждающей ?Kèëкости. Контактирующис устройства 9 служат для подачи электрической нагрузки»а испытуемые приборы 3.

Тепловая трубка 1 включает конде»сационную зону 10 и испарительную зону, состоящую из патрубка 11 и полого корпуса 12, соединенных между собой герметично, например, пайкой в водород»ой среде и образующих общую внутре»»юю»олость п.вдовой труоки. Полый корпус 12 служит для установки испь1туемого прибора 3, дат|ика 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 !

»а чертеже условно не показано), и из нее выкачивают воздух до разрежения l . 10 —

1. 10 мм рт. ст., затем методом шлюзования за»олняют испарительную зону рабочей жидкостью-теплоносителем, например, дистиллированной водой. 1!осле 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 регуляторами мощности.

Испьггуемый прибор 3, например мощный транзистор в металлическом корпусе ТО-З, 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 5.

Переключатель 6 потока жидкости представляет собой известный многоходовой распределительный кран для последовательного включения секций 5 коллектора 4.

Устройство может обеспечивать режимы испытаний в диапазо»е температур от 70 до 150 С при тепловыделениях испытуемым прибором от 150 Вт (при +70 С) до 1500 Вт (при + 150" С) при точности поддержания температуры корпус" прибора:1 С.

Устройство работает следующим образом.

При включении нагревателя 2 жидкость во внутренней полости тепловой трубки 1 начияает испаряться, поглощая тепло нагревателя 2. Пары жидкости под собственным давлением устремляются вверх. где конденсируются на холодильных участках 10 тепловой трубки 1, отдавая им скрытую теплоту парообразования. Конденсат под действием сил тяжести возвращается в нижнюю часть ! i тепловой трубки 1, где опять подвергается испарению. При установке полупроводникового прбора 3 на теплопередающую поверхность 12 тспловой трубки 1 тепло может как подводиться к прибору, так и отводиться от него в зависЪ|мости от заданного режима испытания. Для достижения заданной температуры»а корпусе испытуемого прибора электронагреватель работает на максимальной мощности. Когда температура корпуса полупроводникового прибора достигает заданной величины. нагреватель работает в режиме компенсации тепловых потерь.

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

@ к

685991 где F — теплоотдаю1цая поверхность;

Q — количество отводимого тепла (тепловыделения прибора); — коэффициент теплопередачи;

t ер — температурный напор.

При увеличении температуры испытаний, например от +70 до +150 С, 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 теплоотдаю1цая поверхность конденсационной части тепловых трубок при испытании приборов при максимальной температуре должна быть минимальной, что достигается отключением секций коллектора.

Размещение каждого испытуемого прибора на теплоперсдаюшей 110Bcрхности 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 ош. применяются.

Устройство имеет упрощенную конструкцию. Оно не содержит традиционных для испытательного оборудования замкнутого испытательного обьема и системы термоизоляции.

Регулирование эффективной теплоотдаюгцей поверхности путем изменения количества секций коллектора, в которые подведена вола., способствует уменьшению расхода охла1кдаюшсй воды примерно в 5 раз и электроэнергии примерно в два раза, что в целом, повышает экономичность установки.

Выполнение 1гаружной поверхности тепловых трубок, размещенных внутри секций коллектора с оребрением увеличивает позерхность контакта конденсационной зоны тепловых трубок с охлаждающей водой без увеличения габаритов устройства.

Размещение нагревателя внутри тепловой трубки снижает расход электроэнергии в основном на 25 — 350/„и уменьшает инер5 ционность 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 к упрощения конструкции, система нагрева вьшолнена в виде верп1ка.tlb!10 раc!!0.a0>KPHHblx ТР!! 10вhlx Tpх á01(.

В НИжНЕй ЧаСтИ I OTOPblX РаЗМгЩСНЫ РЕГм-лируе"1ые нагреватели и верхняя кок снса211 UHQHhaH часть которых разме;цена в секционном кол;lектор(., cн аб же н1нОм и(р(: к.: 1.)чате:1ем nnr0Ka, a Ixaa дый 1:с;. !s-cc:. h! É оор закреплен непосре,acT ьен:10 I..a Tpa,топередающей поверхности своей Tc!1ловой трубки.

2. Устройство 110 и. 1, от.1н а1ои10(с:-; тем, что коллектор выполнен об1цим д,lя всех тепловых трубок в виде наООра одинак(1вых

СЕКЦИЙ, В КОТОРЫ Х П()СД Сх10ТРЕ;1Ь ВЕРТККал1>ные каналы для npoxî 1а ",е:".ловых трубок и пересека101циеся с 1!!ii !11 Гop!13011Ta.1 ьны(ЬО каналы для проходa охлаждак: ц(й:кидко("1и

3. Устрой(тво i;0 ill!. 1 к 2 от.! iF(iixI;4P ".". тсм, что наружная новсрx!:0(ть тон,:ок::ix трчбок, размешскная вн —;. и коллен" ора. снабжена оребренii(xl. Hi! Ilриме:„ ii токой и нарезкой.

Источники информации, кр1 нятые НО вн1:— мание при экспертизе !. Патент Англии Х,, 1382!25, кл. Г 4 ), 1972.

2. Авторское свидетельство Л 5060 6 кл. Н 01 1. 2! )66 !976.

685991

1uz s

1uz.2

Составитель В. Гусева

Редактор И. Шубина Техред О. Луговая Корректор Н. Стен

Заказ 5453/46 Тираж 1090 Подлисное

ЦН И ИП И Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4