Устройство для испытаний полупроводниковых приборов

Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 16.05.77 (21) 2484 18-25 явки-присоединением Государственный квинте сссР оо делам нзобретвннй н открытнй.09,79. Бюл еньпубликован 79 та опубликования описания 25.09(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИС ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЫТАНИЙ РИБОРОВ Целью изобр 20 качества контро Указанная ц что в предлага систему нагрева вания, системаетения является и я и упрощение кон оь достигается за мом устройстве, с системой термо нагрева выполнен вышение струкции чет того, меющем егулиров виде Изобретение относится к области испытательного оборудования и предназначено для испытаний под электрической нагрузкой в условиях повышенных температур для обес печения контроля качества и надежности изделий электронной техники (ИЭТ) на стадии их изготовления, в научно-исследователь" ских 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, паровь 1 е 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, 10 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 является функцией качества исполнения каждого прибора, а также состояния соприкасающихся поверхностей прибора и теплоотвода.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 тепло- передающей 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 охлаждаюшей жидкости, а наружная поверхность тепловых трубок, размещенная внутри коллектора, может иметь оребрение, например, в виде винтовой нарезки, для увеличения поверхности контакта с охлаждаюгцей жидкостью и повышения инпгснсивности теплопередачи.На фиг. 1 изображена принципиальная конструкция предлагаемого устройства с частичным разрезом; на фиг. 2 - то же, разрез по А - -Л.Устройство содержит систему нагрева, выполненную в виде вертикально располо. женных тепловых труб 1, внутри которых размегцсны нагреватели 2 с системой терморегулирования (на чертеже условно не показана), 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 прохода охлаждаюгцей жидкости. Контактируюгцис устройства 9 служат для подачи электрической нагрузки на испытуемые приборы 3.Тепловая трубка 1 включает конденсационную зону 10 и испарительную зону, состоягцую из патрубка 11 и полого корпуса 12, соединенных между собой герметично, например, пайкой в водородной среде и образуюгцих общую внутреннкно полость гспловой труоки. Полый корпус 12 служит для установки испь 1 туемого прибора 3, датчика температуры, например термопары (на чертеже условно не показана), и контактируюгцих устройств 9. Внутри патрубка 11 размешен электронагреватель 2, представляюгций 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 (на чертеже условно не показано), и из нее выкачивают воздух до разрежения 1 10- 1 10мм рт. ст., затем методом шлюзования заполняют испарительную зону рабочей жидкостью-теплоносителем, например, дистиллированной водой. 1 осле этого откачнойштуцер герметизируют,Система терморегулирования представляет многоканальную систему регулирования,состоящую из датчиков температуры (термопар), коммутатора, усилителя и регуляторов мощности (на чертеже условно непоказана). При регулировании коммутаторпоочередно подключает термопары к усилителю, который управляет регуляторами мощности.Испьггуемый прибор 3, например мощныйтранзистор в металлическом корпусе ТО-З,закрепляется на теплопередающей поверхности полого корпуса 12 тепловой трубки 1с помошью устройства прижима.Конденсационная зона нескольких трубокразмещается в секционном коллекторе 4.Секции коллектора выполнены из теплоизолируюгцего материала, например из прессматериала АГС, и собраны в коллектор.Для обеспечения герметичности между секциями имеются прокладки 13. Коллекторсобирается с помощью двух пластин 14 ишпилек 15.Переключатель 6 потока жидкости представляет собой известный многоходовой распределительный кран для последовательноговключения секций 5 коллектора 4.Устройство может обеспечивать режимыиспытаний в диапазоне температур от 70до 150 С при тепловыделениях испытуемымприбором от 150 Вт (при +70 С) до 1 00 Вт(при +150"С) при точности поддержаниятемпературы корпуса прибора : 1 С.Устройство работает следующим образом.Г 1 ри включении нагревателя 2 жидкостьво внутренней полости тепловой трубки 1начияает испаряться, поглощая тепло нагревателя 2, Пары жидкости под собственнымдавлением устремляются вверх, где конденсируются на холодильных участках 10 тепловой трубки 1, отдавая им скрытую теплотупарообразования. Конденсат под действиемсил тяжести возвращается в нижнюю часть1 тепловой трубки 1, где опять подвергаетсяиспарению. При установке полупроводнико.вого прбора 3 на теплопередающую поверхность 12 тспловой трубки 1 тепло можеткак подводиться к прибору, так и отводитьсяот него в завис%мости от заданного режимаиспытания. Для достижения заданной температуры на корпусе испытуемого прибораэлектронагреватель работает на максимальной мошности. Когда температура корпусаполупроводникового прибора достигает заданной величины. нагреватель работает врежиме компенсации тепловых потерь.При испытании полупроводниковых приборов при определенных температурах итепловыделениях (последние зависят от величины электрической нагрузки) эффективную теплоотдаюгцую поверхность можноопределить согласно уравнениюйК Ьгде Г - теплоотдаюшая поверхность;О - количество отводимого тепла(тепловыделения прибора);- коэффициент теплопередачи;1 е - 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 теплоотдаюшая 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 поверхности своей тепловой трубки обеспечивает поддержание температуры корпуса каждого прибора с точностью +. 1 С, что повыш ает качестггю контроля полупроводниковых приборов и, как следствие, надежность аппаратуры, в которой оц. применяются.Устройство имеет упрощенгуго конструкцию. Оно нс содержит традиционных для испытательного оборудования замкнутого испытательного обьема и системы термоизоляции.Регулирование эффективной теплоотдаюшей поверхности путем изменения количества секций коллектора, в которые подведена вода., способствует уменьшению расхода охлакдаюшсй воды примерно в 5 раз и электроэнергии примерно в два раза, что в целом, повышает экономичность установки.Выполнение наружной поверхности тепловых трубок, размещенных внутри секций коллектора с оребрением увеличивает позерхность контакта кондесационной зоны тепловых трубок с охлаждающей водой без увеличения габаритов устройства.Размещение нагревателя внутри тепловой трубки снижает расход электроэнергии в основном на 25 - 350/Г и уменьшает инерционность системы нагрева, что в целом повышает экономичность установки и качество контроля испытуемых приборов.формула изобретения1. Устройство для испытаний полупроводниковых приборов под тепловой й электроческой нагрузкой, содержащее системунагрева с системой терморегулирования,отличаюи 1 ееся тем, что, с целью повышениякачества контроля и упрощения конструкци,система нагрева вьшолнеца в виде верп.кальцо расположенных тепловых трубок.В НИжНЕй ЧаСтИ КотОРЬ 1 Х РаЗМЕШСЦЫ РЕГТлирус" Гые нагреватслверхняя ког:дсса 2 ционьая часть которых размегцена в секционном кол;1 екторе, сабжсццом це 1 ск, 1- чате;ех потока, а кажды сгьгтГссхьгбор закреплен некос редстьсц ко ка тсгСгопередающей поверхности сгОс 1 теглавойтрубки.2. Устройство цо и. 1, от,г;г игпие,. Г:;тем, что коллектор выполнен обшм д,я всехтепловых трубок в виде наоора однакгвыхСЕКЦ 11, В КОТОРЬ 1 Х ЦРСДУсх 10 ТРСНЬ ВЕРТКал .ные каналы для прохода тсловых трубоки перссека 1 ошиеся с цг 1 ГорзоптггггьнысЬОканалы для прохода охлаждак;цс НГдкос Г3. Устройство по цп. 1 2, отли гггг;.,геее;тсм, что на 1 ужнзя 1 овсрхггость тс 11 ло 11 ьгхтрубок, размещеная вц грколса ора,снабжена оребренсм. н;1 р 1 мер к;Г токой31 нарезкой.Источники нформап, принятые но ни: -мание при экспертизе1 Патент Лпгли Л 1382 г 251972.2. Авторское свдетсггьстгю Л 5060 6кл. Н 01 1. 2 г 66,976,685991 фР 2. 2 Редактор Заказ 545 а И. Шуб3/46ЦНИИПпо113035,илиад П П И Госу деламМосква,П Пате витель В. ГусеваО. Луговая Корректор Н. Ст090 Подлисное СостаТехред Тираж 1 арственного изобретений Ж - 35, Рау т, г. Ужго комитета СССР и открытийшская наб д, 4/ Род ул Проектна