Устройство для контроля и испытания полупроводниковых приборов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик930787(22) Заявлено 210880 (21) 2976441/18-21с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 2305.82. Бюллетень й 9 19Дата опубликования описания 230582 51)М.Кп З Н 05 К 13/08 Н 01 Ь 21/66 Государственный комитет СССР по делам и 3 обретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ИСПЫТАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХПРИБОРОВ1 2 Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов и мо" жет найти широкое применение в радиотехнической и электронной промышленности, при конструировании технологического оборудования для контроля электрических параметров силовых полупроводниковых приборов.Известно контактное устройство, со содержащее транспортный ротор с контактными зажимами, каждый из которых выполнен в виде двух размещенных в корпусе подвижных рычагов, причем одно плечо рычага снабжено диэлектрической перегородкой, а другое соединено зубчатой передачей со вторым подвижным рычагом, и приводной механизм. Кроме того, каждый контактный зажим снабжен размещенным в корпусе штоком, в средней части которого на его поверхности закреплена подвижно в осевом направлении зубчатая рейка, взаимодействующая с первым рычагом, и собачка, жестко закрепленная прижимными подпружиненными элементами, размещенными на втором рычаге по обеим сторонам диэлектрической перегородки первого рычага, и закрепленным на втором рычаге роликом, взаимодействующим с собачкой штока, а приводной 30 механизм снабжен толкателем, перемещающим второй рычаг 1 .Однако данное устройство не обеспечивает одновременного нагрева испытуемого прибора и его структуры до рабочей температуры, например 1255 С, и испытание прибора при указанной температуре за одну установку (загрузку) его в посадочном гнезде устройства, в результате чего снижается производительность процесса испытаний при массовом выпуске прибора.Кроме того, недостатком известного устройства является недостаточно высокая надежность контактирования выводов испытуемого полупроводникового прибора с контактными элементами устройства при коммутации силовых токов и напряжений, например от 10 до 100 А при напряжении 250-2500 В.При необеспечении коммутации указанных токов и напряжений на выводах испытуемого прибора появляются прижоги, снижающие качество выпускаемой продукции.Известно устройство для контроля выводов полупроводниковых приборов, содержащее транспортирующий ротор, корпус с подпружиненными контактами, прижимной механизм с приводом, подвижным кулачком с двуплечими рычага 930 787ми, одни концы которых соединены через щаровые опоры с кулачком, механизм регулирования усилия сжатия выводов2) .Это устройство также не обеспечинает Испытания полупроводниковых приборов с нагревом за одну установку в посадочном гнезде, а также надежное контактирование с анодным контактом испытуемого прибора.Цель изобретения - расширение фун О кциональных воэможностей и повышение надежности контактирования.Цель достигается тем, что устройстно для контроля и испытания полупроводниковых приборон, содержащее транспортирующий ротор, подпружиненные контакты, прижимной механизм с приводом, подвижным кулачком и двуплечими рычагами, одни концы которых соединены через шаровые опоры с кулачками, оно снабжено климатической камерой с гибким нагревателем и под-. вижным теплоносителем в виде Шариков, а прижимной механизм - Фрикционной муфтой, на наружной полумуфте которой закреплены двуплечие рычаги,на вторых 25 плечах которых, снабженных уплотняющими прокладками, закреплен гибкий нагреватель, а внутренняя полумуфта соединена через торцовую пружину с полой направляющей, в которой выпол нен продольный сквозной паз, и внутри которой размещен контакт для подключения анодного вывода полупроводникового прибора, соединенный с подвижным кулачком, размещенным на полой 35 направляющей.На Фиг. 1 показано устройство, общий нид, продольный разрез; на Фиг.2 - разрез А-А на фиг.11 на фиг.3 - внутренняя полумуфта с торцо О вой пружиной.Устройство содержит транспортирующий ротор 1 с вертикальной осью вращения и с прижимом 2, приводной вал которого связан с приводом воэвратнопоступательного движения (не показано) . Соосно под прижимом 2 транспортирующего ротора 1 на неподвижном столе 3 установлен прижимной механизм 4 на опорах вращения в корпусе 5. Прижимной механизм 4 выполнен н виде фрикционной муфты б. К наружной полу- муфте 7, выполненной из изоляционного материала, фрикционной муфты б на периферии равномерно ио окружности на осях 8 вращения укреплены днуплечие Ы рычаги 9.К наружной муфте 7 также укреплен корпус 10, который имеет окна 11 для прохода одних плеч днуплечихрычагов 9, Нижняя часть корпуса 10 6 Озаканчивается шестерней 12, которая связана с приводом 13 вращения. Днуплечие рычаги 9 выполнены изогну-той Формы, например бочкообразной одни плечи которых находятся в корпусе, 6 5 прижимного механизма 4, а вторые плечи указанных рычагов расположены вне корпуса 5.К одним иэ плеч концов днуплечих рычагов 9 закреплены шаровые опоры 14, взаимодействующие с наружной боковой поверхностью обратного конуса 15 подвижного кулачка 16, а к вторым плечам их концов эакреплены уплотняющие элементы 17, выполненные из термостойкой резины. Причем взаимодействующая поверхность уплотняющих элементов повторяет наружную форму испытуемого прибора 18.На внутренней поверхности вторых плеч двуплечих рычагов и на верхней торцовой поверхности наружной полу- муфты 7 укреплен гибкий нагренатель 19, например, из графитированной угле- родной ткани ЛВГ, образующий совместно с наружной поверхностью испытуемого прибора 18 рабочую полость 20,в которой размещен подвижный теплоноситель 21 с активной понерхностью нагрева, выполненный н виде шариков диаметром 0,8-1,5 мм из материала повышенной теплопронодности например иэ меди. Подвижный теплоноситель 21 имеет возможность контактировать с гибким нагревателем 19 и с наружной поверхностью испытуемого прибора 18.Внутренняя полумуфта 22 размещена внутри наружной полумуфты 7. Гибкий нагреватель 19 через подвижные 23 и неподвижные контакты 24 электрически соединен с источником питания и с пускарегулирующей аппаратурой (не показано). Подвижные контакты 23 выполнены в виде колец, установленных на наружной полумуфте 7, а неподвижные контакты 24 - щеточные закреплены на неподвижном столе 3.Внутренняя полумуфта 22 Фрикционной муфты б выполнена за одно целое с торцовой пружиной 25, продолжением которой является полая наиранляю - щая 26. Внутри полой направляющей 26 установлен подпружиненный анодный контакт 27, служающий для подключения анодного вывода испытуемого прибора 18, который сквозь продольной сквозной паз 28, выполненный в полой направляющей, посредством штифта 29 соединен с подвижным кулачком 16, установленным через изолятор на полой направляющей 26, Подвижный кулачок 16 имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение вверхвниз по полой направляющей 26 и вращаться совместно е другими элементами устройства. Полая направляющая 26 н верхней части, со стороны расположения внутренней полумуфты 7, установлена на опоре вращения н наружной полумуфте 7 Фрикционной муфты 6, а в нижнейчасти установлен через изоляционную прокладку 30 подпятник 31 на опорах 32 качения, Опоры 32 качения установлены в обойме 33 и изолированы от корпуса 10 прокладкой 34. Изоляционные прокладки 30 и 34 выполнены в виде втулок. В подпятнике 31 и в обойме 33 выполнены также сквозные отверстия для прохода электрического 5 проводника. Анодный контакт 27 в своей торцовой части имеет посадочную полость 35 под испытуемый прибор 18 и электрически соединен с разрезным пружинящим контактом 36, который закреплен на изоляционной прокладке 34. Анодный контакт 27 выполнен таким образом, что длина цилиндрической час" ти О больше высоты, образованной рабочей полости 20. В результате этого,15 когда испытуемый прибор 18 не находится в рабочей полости 20 (в своем посадочном гнезде), цилиндрическая часть С анодного контакта выступает из-за рабочзйполости,тем самым предотвращается выпадание (утечка) под вижного теплоносителя 211 медных шариков) из рабочей полости 20Разрез-. ной пружинящий контакт 36 соответственно электрически соединен с измерительной аппаратурой.25Таким образом, внутренняя полумуфта 22 совместно с торцовой пружиной 25 и полой направляющей 26, подвижным кулачком 16, анодным контактом 27, изоляционной прокладкой 30, под- ЗО пятником 31 имеют возможность самостоятельно совершать вращательное движение относительно наружной полу- муфты 7 (или находится в покое при вращении наружной полумуфты 7) в мо- Зз мент выхода из фрикционного зацепле- ния внутренней полумуфты 22 от наружной полумуфты 7.Устройство работает следующим образом. 46Включают блок питания нагревателей 19. Реостатом блока питания устанавливают нужную величину тока и напряжения нагрева (не показано). Затем включают привод 13 вращения 4 прижимного механизма 4. При включении привода 13 вращения обе полумуфты-наружная 7 и внутренняя 22 вращаются совместно с укрепленными к ним зле" ментами, так как внутренняя полумуфта 22 находится в зацеплении с наружной полумуфтой 7. При этом анодный контакт 27 не утоплен в полости направляющей 2 б,а находится в крайнем верхнем положении и выступает на 2- 5 мм выше рабочей полости 20, Подвижная втулка 16 также находится в крайнем верхнем положении. При вращении прижимного механизма 4 под действием центробежной силы подзижиый теплоноситель 21 отбрасывается от 6 О центра прижимного механизма 4 к пери" ферии полумуфты 7 (рабочей полости) и происходит контактирование указав" . ного теплоносителя с нагретой поверИ- ностью гибкого нагревателя 19. Под вижный теплоноситель (медные шарики) 21 контактирует с гибким нагревателем 19, как при вращении наружной полу- муфты 7 совместно с двуплечими рычагами 9 и гибким нагревателем 19, так и в момент, когда внутренняя полумуфта 22 выходит иэ фрикционного эазацепления с наружной полумуфтой 7, т.е. когда загружаемый испытуемый прибор 18 выжимает внутреннюю полу- муфту 22 вниз. Контактирование подвижного теплоносителя 21 с гибким нагревателем 19 в момент вращения наружной полумуфты 7 обеспечивает за счет центробежных сил, т.е. медные шарики прижимаются к внутренней поверхности гибкого нагревателя 19. Контактирование подвижного теплоносителя 21 с поверхностью испытуемого прибора 18 происходит в момент, когда прибор погружается в образовавшуюся рабочую полость 20. При контактиров анин теплоносителя (медных шариков) 21 с поверхностью нагревателя происходит их нагрев до нужной температуры, а именно до температуры 125+5 С.Указанная температура подвижного теплоносителя 21 постоянно поддерживается и контролируется термопарой с приборами. При вращении прижимного механизма 4.двуплечие рычаги 9 также поворачиваются и их плечи с шаровыми опорами 14 приближаются к вертикальной оси прижимного механизма 4, а плечи с укрепленным нагревателем 19 занимают противоположное положение, т.е. Удаляются от вертикальной оси прижимного механизма 4. На позиции загрузки подключаемый полупроводниковый прибор 18 загружается в посадоч иое гнездо прижима 2, где управляющий и катодные выводы его обжимаются, обеспечивая тем самым подключение указанных выводов поибооа к соответствующим контактам Прижима 2. При этом прижим 2 находится в покое, в крайнем верхнем положении, после чего транспортирующий ротор 1 перемещается вместе с зажатым прибором 18 на позицию одного из электрических параметров. На пиэиции замера электрических параметров, когда оси прижимов 2 и прижимаемого механизма 4 совпали, прижим 2 из верхнего положения перемеща 1 ется в крайнее нижнее положение. В результате перемещения прижима 2 с прибором 18 в крайнее нижнее положение происходит подключение анодного контакта 27 к анодному выводу прибора 18, т.е. корпус прибора 18, его штыревая часть входит в посадочную полость 35 и одновременно анодный контакт 27 перемещается в полости полой направляющей 26. Вместе с анодным контактом 27 в крайнее нижнее положение перемещается и подвижный кулачок 16. При этом корпус прибора 18 входит в рабочую полость 20, при 930787Формула изобретения вод вращения 13 прижимного механизма4 выключается, а двуплечие рычаги 9,плечи которых, расположенные в корпусе 5, взаимодействуя через шаро -вые опоры 14 с наружной боковой поверхностью обратного конуса подвижного кулачка 16, н ачин ают принуди тельно проворачиваться вокруг своих осей8. При принудительном провороте двуплечих рычагов 9 вокруг осей 8 ихплечи, которые расположены вне корпуса 5, с закрепленным к ним нагревателем 19 и уплотняющими элементами17, приближаются к вертикальной осиприжимного механизма 4 и уплотняющиеэлементы 17 упруго охватывают корпусприбора 18. Одновременно находящийсяподвижный теплоноситель 21 в рабочейполости 20 также приближается к вертикальной оси прижимного механизма 4н уплотняясь, обхватывает корпус полупроводникового прибора 18. Испытуемый полупроводниковый прибор 18,перемещаясь в крайнее нижнее положение в рабочей полости 20, своим выступом упирается и давит в верхнийторец внутренней полумуфты 22. Этим25самым обеспечивается дополнительныйнадежный электрический контакт анодного вывода прибора 18 с анодным контактом 27 прижимного механизма 4. Поддействием вертикальной силы давления, Зсоздаваемого прижимом 2, торцоваяпружина 25 внутренней полумуфты 22деформируется (сжимается) и внутренняя полумуфта 22 перемещается на 5 мм вниз, выходя из зацепления с 35наружной полумуфтой 7, после чего.привод возвратно-поступательного перемещения прижима 2 выключается.Одновременно происходит принудительное дополнительное уплотнение и активное контактирование теплоносителя21 с наружной поверхностью находящегося в рабочей полости 20 испытуемого прибора 18 и с поверхностьюгибкого нагревателя 19. Уплотнение 45теплоносителя 21 вокруг поверхностииспытуемого прибора 18, находящегося в рабочей полости 20, обеспечивается поверхностью гибкого нагревателя 19, который укреплен к внутренней р)поверхности вторых плеч двуплечихрычагов 9,расположенных вне корпуса5,При взаимном контактировании теплоносителя 21 с разогретой поверхностьюнагревателя 19 и с поверхностью испытуемого прибора 18 теплоноситель+5 С,разогревают за 0,3-1,2 мин (взависимости от массы прибора) доуказанной температуры и испытуемыйприбор 18. Затем производят испытание 60полупроводникового прибора 18. Послеиспытания прибора 18 включают приводвозвратно-поступательного перемещенияприжима 2 и привод 13 вращения прижимного механизма 4. При включении 65 привода 13 вращения прижимного механизма 4 начинает вращаться наружная полумуфта 7 с укрепленными к ней элементами, а внутренняя полумуфта 22 совместно с торцовой пружиной 25, полой направляющей 26 и анодным контактом 27, подвижным кулачком 16 еще не вращается, так как она не вошла в зацепление с наружной полумуфтой 7. Как только прижим 2 переместится вверх (в крайнее верхнее положение) на 2 5 мм, внутренняя полумуфта 22 входит в зацепление с наружной полумуфтой 7 и начинает вращаться совместно с закрепленными к ней элементами и с полу- муфтой 7, При дальнейшем движении прижима 2 в крайнее верхнее положение анодный контакт 27 совместно с подвижным кулачком 16 также перемещается в крайнее верхнее положение, вторые плечи двуплечих рычагов 9 и теплоноситель 21 под действием центробежных сил перемещаются от вертикальной оси прижимного механизма 4 к периферии полумуфты 7. При достижении прижимом 2 крайнего верхнего положения транспоргный ротор 1 вместе с прибором 18 перемещаются на позицию разгрузки . Испытуемый прибор 18 извлекается с прижима 2 и цикл работы устройства повторяется.Предлагаемое техническое решение по сравнению с известными дает возможность повысить производительность процесса испытаний полупроводниковых приборов, обеспечить высокую надежность контактирования вывода прибора с контактом устройства.Производительность процесса испытаний полупроводниковых приборов достигается тем, что устройство дает возможность за одну загрузку подключаемого прибора производить нагрев его полупроводниковой структуры до рабочей температуры и одновременно производить его испытание,Надежность контакта обеспечивается за счет дополнительного силового контактирования торца корпуса испытуемого прибора с контактными элементами устройства. Это дает возможность при испытании прибора коммутировать силовые токи от 10 до 100 А при напряжении от 250 до 2500 В, исключая прижоги на подсоединяемом выводе прибора. Устройство для контроля и испытания полупроводниковых приборов, содержащее транспортирующий ротор, подпружиненные контакты, прижимной механизм с приводом, подвижным кулачком и двуплечими рычагами, одни концы которых соединены через шаровые опоры с кулачком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чт о, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности контактирования, оно снабжено климатической камерой с гибким нагревателем и подвижным теплоносителемв виде шариков, а прижимной механизмфрикционной муфтой, на наружной полумуфте которой закреплены двуплечиерычаги, на вторых плечах которых,снабженных уплотняющими прокладками,закреплен гибкий нагреватель, а внутренняя полумуфта соединена через тор-)Оцовую пружину с полой направляющей,в которой выполнен продольный сквозной паз и внутри которой размещен контакт для подключения анодного выводаполупроводникового прибора, соединенный с подвижным кулачком, размещеннымна полой направляющей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 427408, кл. Н 05 К 13/08, 1971.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2967044/18-21,кл. Н 01 Ь 21/бб, 28.07.80 (прототип) ./89 Тираж 856ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и о113035, Москва, Ж, Рауш Подписноемитета СССРкрытийская наб д, 4/5