Способ контроля качества соединений элементов конструкции теплозащищенных полупроводниковых приборов

ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск изСоциалистическикРеспубликЬ 01 й 31/26 но делам нзоеретеннй н атерытнй(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОЗАЩИЩЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЪ 1 Х ПРИБОРОВ1Изобретение относится к электротехнике и электронной технике и может быть использовано для контроля ка-:. чества сборки теплозащищенных проборов.Известны способ тепловой защиты и конструкция теплозащищенного полупроводникового прибора, заключающие, ся в том, что, с целью исключения чрезмерного перегрева рабочей структу; ры полупроводникового прибора в тепловом контакте с ней устанавливают термочувствительные элементы 1,термисторы, имеющие положительный или отрицательный температурные коэФфициенты сопротивления, в сочетании с полупроводниковыми диодами, транзисторами и тиристорами), представляющие собой терморегулятор, который уменьшает величину тока через рабочую структу о ру, когда ее температура достигает заданного значения 1 1,Наиболее часто терморегуляторами снабжаются такие мощные полупровод 2никовые приборы, как силовые тиристоры.Известен также способ включающийнагрев испытуемого прибора заданнойпостоянной электрической мощностьюдо установившегося теплового состояния, измерение температуры структурынагретого прибора с помощью предвари"тельно калиброванного термочувствительного параметра,в качестве которого используют коэффициент усилия по току,определение теплового сопротивленияи сравнение его с эталонным значением,позволяет косвенным путем оценить качество соединений в конструкции транзистора 21,Однако он неприменим для контролясоединений в конструкциях тиристоров.Другой из известных способов, неотличающийся по последовательностиопераций от предыдущего, но использующий в качестве термочувствительного параметра прямое падение напряжения на одном из р-и переходов3 93821пытуемого прибора при малом измерительном токе, позволяет измерятьтепловое сопротивление, а по немукачество соединений практически всехтипов полупроводниковых приборов,5содержащих р-и переходы 31.Этот способ характеризуется высокой точностью, но для осуществлениятребует специальных устройств, в которых должна быть обеспечена коммута оция рабоцих и измерительных режимовиспытуемого прибора, что усложняетего использование в процессе изготовления приборов, особенно теплозащищенных,Наиболее близким техническим решением к данному является способ конт-,роля качества соединений элементовконструкции полупроводниковых приборов, вклюцающий разогрев полупроводниковой структуры путем подачи греющего тока, измерение параметра, характеризующегося качества соединений исравнение его с эталонным значением.В качестве параметра, характеризующего качество соединений, в этом способе принята скорость изменения во времени температурно-цувствительногопараметра, например, прямого падениянапряжения, а импульсы греющего токаустанавливают с длительностью большей, цем постоянная времени кристалла, но меньший,чем постоянная времени прибора. Способ является универсальным, применим практически длявсех типов полупроводниковых приборов 4.Недостатком известного способаявляется сложность его использованиядля теплозащищенных полупроводнико-овых приборов, поскольку в условияхработы терморегулятора изменения температуры прибора, а соответственнои изменения температурно;чувствительного параметра - невелик 1, поэтому. трудно оценить скорость измененияего во времени, а тем более измеритьее с высокой точностью.Цель изобретения - упрощение и по 1вышение точности контроля приборовв процессе их изготовления,Поставленная цель достигается тем,что в способе контроля качества соединений элементов конструкции теплозащищенных полупроводниковых приборов, снабженных терморегулятором, 5заключающемся в подаче греющего то"ка, измерении параметра, характеризующего качество соединений, и срав т тМтнР й -Е т +В ЕТ Т г 1Д.В т ПТ 6 Н Т Сейф и т Ь,.нение его с эталонным значением, подачу греющего тока прекращают и возобновляют при критической температуре перегрева терморегулятора, регулируют амплитуду греющего тока до установления максимальной частоты коле-. баний температуры испытуемого прибора и используют ее как параметр, характеризующий .качество соединений.На фиг. 1 изображена термоэквивалентная схема замещения теплозащищенного прибора; на фиг. 2 - пример зависимости периода колебаний температуры теплозащищенного полупроводникового, прибора от температуры перегрева терморегулятора при настройке его на критический перегрев Вп, =80 оС.Схема содержит резисторы 1 и 2, величина сопротивления каждого из ко. торых равна (1/2 Йп) - половине соб-. ственного теплового сопротивления терморегулятора, резистор 3 (Й) - контактное сопротивление терморегулятор-полупроводниковая структура, В.п - тепловое сопротивление, равное Йп, = 1/2 В., + В емкость 4, Сптеплоемкость термор.гуля 1 ора, резистор 5 и емкость 6 йт и Ст - тепловое сопротивление и теплоемкость полупроводниковой структуры, соответственно, Чт - мгновенный перегрев терморегулятора, Чп - мгновенный перегрев полупроводниковой структуры.1 В реальном теплозащищенном приборе выполняются следующие соотношения:й йт; СС,; "-т 1 где п - пк Сп а Тт = йт СтПусть в произвольный момент времени С = С; полупроводниковая структур ра имеет температуру перегрева От 1 а терморегулятор - 6 ПВ режиме нагрева структуры постоянной мощностью Р мгновенные перегревы полупроводниковой структуры и,терморегулятора описываются экспоненциальными функциями9382 ЧТОА:ЕТ. В3 плони чении нт вр При первоначальном вклозащищенного прибора в мо= С; = 0 перегревы отт.е. ОТ, = еп; = 0. Послеструктуру мощности нагревавремени й = Со мгновенныйтерморегулятора Чпн = поравным критическому 6 пР,ром те рморе гул я то р и рек ращшее выделение мощности в иковой структуре. В этот мони согласно выражениям (1)регревы полупроводниковойи терморегулятора будут иьния с ственно: ме су тв ода Р в мент 25в пер становит ней а луп ент и ( н е стр ач оответ ТР 1 т , (ф)Если в момент времени С = 1 выклюцить мощность нагрева Р, температуры перегрева в режиме охлаждения будут изменяться следующим образом:1013) 3 в ыраж ения (1 3 оянных значения од Т пропорцион ной времени терС ,а при пр видно, что при у т и дкяален тепловой пос морегулятора 7 п актически постоян и - пропорционален теп влению терморегуляторВдя структураажения на экст то ии й. Исремумимеет ме олупро водник ледование вы оказывает, ч о при услови о мин 19 6 будет равен Ото, определяемому по выражению (8). В момент включения прибора перегрев терморегулятора также будет равен ОкР, а перегрев по-лупроводниковой структуры составит согласно (6) ВтО ЕхР ( д ох"т )Таким образом, после включения в работу прибора терморегулятора его перегрев в любой момент времени будет равен критицескому 8 п,-ОдаИз анализа приведенных выше выражений с учетом того, что ССст, когда : 1, можно получить выражения для длительностей интервалов охлаждения и нагрева теплозащищенного полупроводникавого прибора и периода колебаний его температуры около установившегося значения:"Т времени 1 о будический пролючения теплоодникового приным: 1 О м ьность включенног и его нагрева по золяулято иям р а пеНачиная с моментадет происходить периоцесс выключения и вкзащищенного полупровбора с периодом, рав= дох + днгде дно - длительность выклюго состояния прибора, в которохлаждается;д 1- длителсостояния приборатоянной мощностью Р.В момент выключения теплоиционного ПП перегрев терморера будет рввен 6(по услоботы схемы тепловой защиты),регрев полупроводниковой стру" т - гда дох При это ы испыт мперако - дгни частоты колебаний те тур уемого теплозащищенного при бора максимальна, В области минимума Т зависимость (13) наименее критична к изменению параметров Р, й т и 6 и Р 1 поэтому контроль соединений элементов конструкции прибора (контроль В.) целесообразно производить путем йзменения мощности нагоева ао получения максимальной частоты колебаний температуры прибора (включений иливыключений терморегулятора), когда выполняется условие (15).Благодаря тому, что в качестве параметра, характеризующего качество сборки элементов теплозащищенного полупроводникового прибора, в предложенном способе использована . частота релаксаций терморегулятора, существенно упрощается процесс контроля, сборки и повышается точность контрол ля, так как о качестве сборки судятформула изобретения Заказ 4455/ НИИП Т 71 Подписное ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,7 93821 только по степени приближения измерений максимальной частоты колебаний температурыу испытуемого прибора к значению, установленному для эталон" ного образца. 5 Способ контроля качества соедине О ний элементов конструкции теплозащищенных полупроводниковых приборов, снабженных терморегулятором, заключающийся в подаче греющего .тока, измерении параметра, характеризующего .ка ю чество соединений, и сравнении его с эталонным значением, о т л и ч а ю -. щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения точности контроля, по- дачу греющего тока переключают и во- щ зобновляют при критической температуре перегрева терморегулятора, регулируют амплитуду греющего тока до ус-. 9 8тановления максимальной частоты колебаний температуры испытуемого прибора и используют ее как параметр, характеризующий качество соединений,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США й 3708720,кл. 317-13.С 19732. ЛайкБац 1. Ве 1 епп 3 пе 1 гяпызСог 1 Ьеппа 1 геяЫйапсе рйсЫу ап 0еаза. ЕОИ 1 ЕБЕ, 1973, Ч 18, Ю 21,р, 62-643, Оейй 3.поет Ргай Р. ей а 1. ТЬеппа 1 геяропяе щеазцгепепя Еог зепц.сопйцсгог Йеч 1 се Лце аИасйпепй еча 1 ца 11 оп, 1 пй. Е 1 есйгоп. ПечсеМеейдщ. Иазйпд 1 оп, 0.С., 1973, Тесака. Мд., Хеы Уог 1 с, ИЛ. р. 47- 50Авторское свидетельство СССР У 446854, кл, С 01 В 31/26, 1974 прототип).