Устройство для неразрушающего контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпусу

СОЮЗ СОВЕТСНИХшиаамапеРЕСПУБЛИК р) С 01 К 31/26 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВУ в, А.И,рукцияа полупрергия,СССР 1979. УЕИОЩЕГО ЕНИЯ ПОЛ КОРПУСУ к электтени чествавого кри фиг,ема уаин.1наяры хна, фу пряжения на р-п реходе;микроЭВМ емый выполнение блоко содержит упрареющеготока, уп г. 3- тройст авл ка,сточник ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ НЕРАЗРКОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРИСОЕДИПРОВОДНИКОВОГО КРИСТАЛЛА К(57) 11 зобретение относитсяронной технике. Цель изобревышение точности контроля кприсоединения полупроводник Изобретение отновится к электронной технике, в частности к устройствам контроля качества полупроводниковых приборов, и может быть использовано для отбраковки мощных транзисторов и диодов с дефектами присоединения кристалла к корпусу (держателю)Цель изобретения - повьппение точности контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпуизображена функциональройства на фиг. 2 - эпюталла к корпусу - достигается благодаря контролю параметра, непосредст-,венно характеризующего качество посадки кристалла. - теплового сопротивления кристалл - корпус, Кроме того,достигается расюирение класса контролируемых приборов благодаря наличиювозможности оперативного изменения па"раметров испытательного процесса. Устройство содержит управляемьп источникгреющего тока, управпяемый источникизмерительного тока, первый аналогоцифровой преобразователь, блок выборки - хранения, разностный усилитель,цифроаналоговый преобразователь, микро-ЭВМ, контактное устройство, программу работы, которая управйяет устройством при измерении теплового сопротивления. 3 ил. источник 2 измерительного тока, пер- вью аналого-пифровой преобразователь 3 (АЦП), усилитель 4, второй аналогоцифровой преобразователь 5, блок 6 выборки - хранения, разностный усилитель 7, цифроаналоговьпЪ преобразователь;8, микроЭВМ 9, контактное устройство 10, а также центральный процессор 11, постоянное запоминающее устройство 12, оперативное запоминающее устройство 13, устройство ввода- вывода 14, программируемый таймер 15, магистраль 16.Для работы устройства в микроЭВМ вводятся необходимые исходные данные:1 зщ - значение измерительного топри котором производится измере 1649473ние термочувствительного параметра(прямого падения напряжения на р-ипереходе) ,1 ГР - значение греющего тока,Т - длительность импульса греющего тока,С - время задержки, отсчитанное отконца импульса греющего тока до момента измерения термочувствительногопараметра и необходимое дляокончания электрических переходных процессов в измерительной цепи,ТКН - температурный коэффициентнапряжения на р-и переходе (определяется током через р-и переход, типомполупроводника: германийили.кремний,и при фиксированном токе в достаточно широком диапазоне температур является константой),20Н - норма теплового сопротивлетцния для данного типа приборов, по которой устройство производит раэбраковку испытуемых транзисторов.После ввода исходных данных произ-,:25водится перевод устройства в режимавтоматического выполнения испытанияпо программе, хранящейся в запоминающем устройстве микроЭВИ,В соответствии с введенным в микроЭВИ значением 1на р-и переходне подается измерйтельный ток. Получившееся на р-и переходе падение напряжения усиливается раэностным усилителем 7, запоминается в блоке 6 выборки-хранения и измеряется вторыманалого-циФровым преобразователем 5.ИикроЭВИ 9 анализирует получившуюсявеличину и, управляя цифроаналоговымпреобразователем 8, смещает разностный усилитель 7 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 6 выборки-хранения не попадает в динамический диапазон второго аналого-цифрового преобразователя 5. В случае обрыва илипробоя р-и перехода на устройстве вы 45вода микроЗВИ 9 высвечивается информация о неисправности и ее типе (обрыв или короткое замыкание), а измерения прекращаются, Если неисправность не обнаружена, то.получившеесяпадение напряжения запоминается и всоответствии с введенным в микроЭВМ9 значением 1 на р-и переход подагется греющий ток, Усилитель 4 усиливает получившееся падение напряжения,а первый аналого- цифровой преобразователь 3 измеряет его Н раз в течениезаданного времени нагрева Т. После каждого измерения получившееся напряжение анализируется на наличие обрыва или короткого замыкания. Если неисправности нет, то значение запоминается, если обнаружена, то на устройство вывода микроЭВМ 9 выводится соответствующая информация, а измерения прекращаются, Через задаваемое время 0 после окончания греющего импульса тока, необходимое для окончания электрических переходных процессов, возникающих при переключении протекающего через р-и переход тока, процессор дает команду блоку 6 выборки-хранения запомнить мгновенное па деиие напряжения на р-и переходе, а аналого-цифровому преобразователю 5 - измерить его величину, Благодаря малому изменению падения напряжения на р-и переходе б,Н из-за нагрева последнего,(см. Фиг. 2 б), а также соответствующего выбора смещения разностного усилителя 7 и его коэффициента усиления напряжения на выходе блока 6 выборки-хранения находится в динамическом диапазоне второго аналогоцифрового преобразователя 5, чем и обеспечивается нормальная работа последнего (на фиг. 2 а представлена эпюра тока на р-и переходе), Измеренное значение падения напряжения на нагретом р-и переходе запоминается микроЭВМ 9. По измеренным значениям и введенным данным может быть вычислено значение теплового сопротивления по формулеП д - %УНф фт ТКНРГРгде Н - падение напряжения на холодном р-и переходе при проте" кании измерительного тока 1 иэмН - падение напряжения на горячем р-и переходе при протекании того же измерительного тока 1 ямТКН - температурный коэффициентнапряжения, который для данного измерительного тока в достаточно широком интерва-, ле температур является константойР Гр 1 ГР Н-и( гр)где П П = (1 Г ) - падение напряженияна р-и переходепри протеканиигреющего тока.16494На фиг. 2 представлена зависимость падения напряжения на р-и переходе от времени. Видно, что падение напряжения на р-и переходе по ме 5ре прогрева кристалла уменьшается(участок нагрева) . Это происходитблагодаря наличию ТНК Ф О, т,е.р (1) = Е(с),Очевидно, что ести Т достаточновелико или достаточно мало в сравнении. с тепловой постоянной временикристалл - корпус, то с приемлемойточностью можно считать, что 0Фт Г(С), т.е. пренебречь изменениемгреющей мощности от времени,Однако при временах нагрева, сравнимых с тепловой постоянной временикристалл - корпус, пренебречь зависимостью Н .п(1 ) от времени, а эначит, и зависимостью греющей мощностиот времени без потери точности нельзяВлияние зависимости прямого напряжения на р-и переходе от времени при 25протекании измерительного тока можноисключить, дождавшись установлениятеплового равновесия системы на измерительном токе, т.е. прекращения изменения прямого падения напряженияпод действием измерительной мощности(Ри м = Н р-п(1 цм) 1 ,), и учитываяпоследнюю при расчете теплового сопротивления.Для повышения точности измерениятеплового сопротивления необходимо 35учитывать зависимость греющей мощности от времени, особенно при временахнагрева, сравнимых с тепловой постоянной времени системы кристалл - корпус.401В данном устройстве это осуществляется следующим образом. Измеряетсязависимость Н(1 ) от времени в Нточках (Б определяется быстродействием АЦП 5 и микроЭВМ 9), а потом численным методом (например, методомСимсона) микроЭВМ 9 вычисляет среднююгреющую мощность за время нагрева поформуле50Т1Р = --Р (й)дСгр Три тепловое сопротивление по формулеУъ-Б 1 55Риз)Использование изобретения позволяет повысить адекватность информации о 736качестве присоединения (посадки) кристалла (на корпус к держателю) благодаря измерению прямого информативного параметра - теплового сопротивления кристалл - корпус., повысить точность измерения учетом зависимости греющей мощности от времени, расширить класс контролируемых приборов благодаря возможности оперативного измерения исходных данных в широких пределах, а также измерять тепловое сопротивление как для кремниевых, так и германиевых диодов, а также биполярных транзисторов р-п-р и п-р-и типа, и микросхем, имеющих внешние выводы хоть одного р-п перехода.Формула изобретенияУстройство для нера зрушающего контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпусу, состоящее из управляемого источника греющего тока, управляемого источника измерительного тока, аналого-цифрового преобразователя, блока выборки-хранения, микроЭВМ, контактного устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля качества присоединения полупроводникового кристалла к корпусу, дополнительно введены второй аналогоцифровой преобразователь, усилитель, разностный усилитель и цифроаналоговый преобразователь, причем первый зажим контактного устройства соединен с общей шиной, а второй - с выходами управляемого источника измерительного тока, управляемого источника. греющего тока, первым входом усилителя, второй вход которого соединен с общейшиной, а выход - с входом первого аналого-цифрового преобразователя при этом второй зажим контактного устройства связан с первым входом разностного усилителя, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход разностного усилителя подключен через последовательно соединенные блок выборки-хранения и второй аналого-цифровой преобразователь к магистрали, причем цифровые входы управляемых источников измерительного и греющего тока, цифроаналогового преобразователя и выход первого аналого-цифрового преобразователя через магистраль соединены с микроЭВМ, содержащей центральный процессор, устройство ввода-вывода, запоминающее устройство.16494 73 оставитель В.Скоробогатоехред М.Дидык орректор М.Саиборс тор Н.Нвыдк Заказ 1520 Тираж 439 ВИИИПИ Государственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раушска чписное НТ СССР м и открытиямнаб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", и, Ужгород, ул. Гагарина, 101