Способ управления процессом тепловойобработки

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистически кРеспублик и 841861(22)Заявлено 11,09,78 (21) 2660776/25-27с присоединением заявки М Гееудврстенвй кемитет СССР по деиам изобретения н открытий(53) УДК 621,791, .357(088.8) Дата опубликования описания 07 . 07,8 1 а электросварки им. Е. О. Патона и государственный университет им(7) Заяви евскии ордена Г, Иевченко 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТЕПЛОВООБРАБОТКИ ро ес егистрации, сопротивлепереходах 121. анный на Рения на сварочОризуюобор естные спос ожностью ме инерционноожностью ьной нен пения, с ако из ся сл ования обы характеханического стью его сраэлектронных адежностью вязанной с атывания или сл хем и относител егистрации план Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых 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 перемещений электродов или щупов во время плавления припоя 111.Известен такжеметод роснованный на измененииния металлов при фазовыхИзвестен метод, основгистрации скачка напряженьм контактах 31. малыми уровнями (порядка десятков микроом регистрируемого сигнала).Известен также способ управления п цессом тепловой обработки, преимущ твенно микросварки, при котором осуществляют измерение одного из параметров режима с последующим регулированием мощности, выделяемой в зоне соединения, заключающийся в том, что измеряют контактную разность потенциалов между соединяемыми элементами вычисляют ее производную и по величи-, не полученных данных производят регулирование мощности и дополнительной длительности процесса сварки 41.Недостатки этого способа заключаются в низком уровне регистрируемого сигнала (микроомы) и в,сложности электронного оборудования. Низкий уровень сигнала обуславливает высокую помехочувствительность, что снижает надежность управления процессом микросварки в помещениях с высоким .уровнем помех.3 84Цель изобретения - повьппение нацежнбсти регулирования и одновременнопомехоустойчивости процесса пайки.Поставленная цель достигается тем,что в качестве измеряемого параметраиспользуют падение напряжения в прямом направлении на полупроводниковомкристалле, 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 определенное дляданного полупроводникового кристаллападение напряжения в прямом направлении. Зо время плавления припоя резкоувеличивается площадь контакта кристалла с выводом, что вызЬвает интенсивныйотбор тепла от кристалла в выводы,Температура кристалла (наиболеенагретой детали сборки) кратковременно .снижается, что приводит к изменению знака производной по вре-.мени прямого падения напряжения.Мойент изменения знака производной может быть выделен: из общего сигнала и использован для регулирования тока нагрева (напряженияисточника тока нагрева) .Уровни сигнала при измерениипрямого падения напряжения на полупроводниковом кристалле составляютдесятки и сотни миллнвольт (на тричетыре порядка больше, чем в аналогах), Такой сигнал легче выделить,а это повышает помехоустойчивость "схемы и надежность регулирования,процесса, упрощается регистрирующееоборудование,На фиг, 1 представлена блок-схема, реализующая предлагаемый способуправления процессом электроконтактной пайки полупроводниковых диодов;на фиг 2, - эпюры напряжений в контрольных точках,Нагреваемая сборка (полупроводниковый кристалл с припаиваемыми металлическими выводами) подключается квыходу схемы и нагружается выпрямленным электрическим током черезтрансформатор 1 и выпрямители 2 и 3на время, задаваемое мультивибратором 4, который включается кнопкой"Пуск" 5. В точку б выхода от отдельного источника тока через сопротивление 7 подключено постоянное на 50 Формула изобретения Способ управления процессом тепловой обработки,преимущественно электро- контактной пайки полупроводниковых дйодов, при котором измеряют одни из параметров режима, вычисляют его производную и по полученным данным регулируют мощность, выделяемую в зоне соединения, о т л и ч а ю щ и й с я 1861 фпряжение, обеспечивающее протеканиеизмерительного тока через полупроводниковый кристалл (в приведеннойсхеме 0=12,6 В, 5,=1 мА). Диаграмманапряжений в точке 6 приведена нафиг, 2. Усиленный и ограниченныйпо уровню сигнал (точка 8) поступает на вход электронного ключа 9,с выхода которого снимается сигнал, 10 пропорциональный величине измеря"емого падения напряжения на полупроводниковом кристалле и синхронизированный с частотой пйтающей сети(точка 10). Этот сигнал заряжает кон денсатор 11 (точка 12) дифференцируется цепочкой 13 и 14. Продифференцированный сигнал (точка 15) подается на триггер 16, устанавливаемыйв одно из состояний положительными 20 импульсами и перебрасываемый в другое состояние отрицательными (входы17 и 18). Переброс триггера 16 отключает мультивибратор 4. Точка 19 показывает изменение напряжения на выходе .25 триггера 16, точки 20 и 21 в , изменение напряжения на входе мультивибратора 4, точка 22 - изменение напряжения на выходе мультивибратора 4,П р и м е р. Способ испытан при 30 первой напайке диодов типов КД,КД, Одновременно с током нагрева(8 А) в прямом направлении пропускают измерительный ток (1 мА), Падениенапряжения в прямом направлении при 35 комнатной температуре кристалла составляет 0,4-0,43 В, При температуреплавления припоя (183 СС)прямое падениенапряжения составляет около 0,1 В,Охлаждение структуры в момент плавле ния вызывает рост прямого падениянапряжения до 0,18-0,2 В, Момент изме-,нения знака производной по времени,падения напряжения фиксируется припомощи дифференциальной цепочки, 45 сигнал которой используется для от-ключения тока нагрева с задержкой 0,1 с.5 84186 тем, что, с целью повьппения надежности регулирования и одновременно помехоустойчивости процесса пайки, в качестве измеряемого параметра используют падение напряжения в прямом направлении на полупроводниковом кристалле а в качестве регулирующего па-. раметра используют изменение знака производной по времени указанного падения напряжения, 9Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 б, Аксельрод ф. А, и др. Контактная сварка. И., Профтехиздат, 1962, с. 317-319.2, Авторское свидетельство СССР460141, кл. В 23 К 11/1 О, 22.01,73.3. Авторское свидетельство СССР519300, кл. В 23 К 11/24, 24.02.73.4, Авторское свидетельство СССР 592544, кл, В 23 К 11/24, 01,08,76,