Контактное устройство

и 938349 Союз СоветскикСоцндпистическикРеспублик ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 28. 07. 80 (21) 2967044/18-21с присоединением заявки Рй -(5)М. Кд.Н 01 1. 21/66 Н 05 К 13/08 тееуяеротееиеый каиетет СССР ве делам изобретений н открытий(71) Заявитель 154) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к электротехнике, в цастности к технологии полупроводникового производства для испытания полупроводниковых приборов, а также может найти широкое применение в автоматизированных из"5 мерительных системах при производст-. ве полупроводниковых приборов в электротехнической и электронной промышленностях,Известно.контактное устройство для подключения .транзисторов, содержащее две пары контактных элементов, установленных на контактных головках, соединенных с подвижными упорами и подключенных к измерительной аппаратуре, и приводной механизм с приводным кулацком, на который опираются рычаги, шарнирно связанные с контактными головками. Причем одна 20 из контактных головок выполнена -в виде покрытой слоем диэлектрика Б- образной направляющей, изготовленной из упругого материала и раэме 2щенной в продольном пазу опорного стержня 1 1 1,Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает зачистку подсоединяемых выводов прибора в процессе замера .его электрических параметров. Этим самым снижается точность и надежность (достоверность) измерения параметров испытуемого полупроводникового прибора.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является контактное устройство для подключения полупроводниковых приборов измерительной аппаратуры, которая содержит корпус, в котором установлены подпружиненные катодные контакты и управляющие, прижимной механизм с. приводом содержащий кулачок поворотной защитной крышки и двуплечий рычаг. На одном конце двуплечего рычага закреплены контакты, а другой конец снабжен роликом, взаимодействующим с кулачком поворотной защит ной крышки. Причем двуплечий рычаг снабжен также механизмом регулирбвки усилия сжатия вывода 121.Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает очистку выводов полупроводниковых приборов от окисных пленок и других загрязнений, в результате чего на неочищенной контактной площадке образуется большое переходное 10 сопротивление, которое понижает точность и надежность (достоверность) ивмеряемых параметров испытуемого полупроводникового прибора. Кроме того, механизм регулировки сжатия 15 выводов не обеспечивает автоматичес-, кую регулировку усилия сжатия в процессе испытания полупроводникового прибора.Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения переходного сопротивления.Цель достигается тем, что в контактном устройстве, преимущественно для подключения полупроводниковых приборов с разновысокими выводами, содержащем корпус с подпружиненными катодными и управляющими контактами, прижимной механизм с приводом, кулачком и двуплечими рычагами, одни концы которых соединены через элемент качения с кулачком, и механизм регулировки усилия сжатия вывода прибора, последний выполнен в виде центробежного регулятора, размещенного на ва 35 лу привода вместе с кулачком, боковая поверхность которого выполнена по эвольвенте, а элемент качения- в виде шаровой опоры, при этом каж- дый рычаг прижимного механизма снабжен шарнирно закрепленным на другом его конце зубчатым сектором, кинематически связанным с контактной голов. кой управляющего контакта, и зубчатой рейкой, размещенной на контакт 45 ной головке катодного контакта, на, пьезоэлектрическом приводе которой жестко закреплен катодный контакт, выполненный в виде пяты с рифленой поверхностью.На Фиг, 1 представлено контактное50 устройство, продольный разрез; на Фиг 2 - то же, вид сбоку; наФиг. 3 .- крепление катодного контакта к пьезоэлектрическому приводу; нв Фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг., 5 - разрез Б-Б на Фиг. 1;на фиг. 6 - диаграмма прикладываемого напряжения и усилий; на фиг. 70 фэлектрическая блок-схема установки,в которой использовано контактноеустройство,Описываемое контактное устройствосодержит нижнее основание 1, в котором расположен анодный контакт, кине.матически связанный с приводом возвратно-поступательного движения. Надоснованием 1 соосно на кронштейне 2установлен выполненный из изоляционного материала корпус 3, которыйтакже связан с приводом возвратнопоступательного перемещения вверхвниз). В корпусе 3 на опорах вращения установлен механизм регулировки усилия сжатия вывода. прибора, выполненный в виде центробежно-инерционного регулятора 4, вал 5 которогосвязан с приводом 6 вращения. На валу 5 механизма регулировки усилиясжатия вывода установлен кулачок 7,который имеет возможность скользитьпо валу 5 и вращаться совместно стем жа валом. Кулачок 7 выполнен вформе тела вращения, наружная боковая поверхность 8 которого выполненапо эвольвенте. Кулачок 7 своей боковой поверхностью взаимодействует через шаровые опоры 9 элемента каченияс одним из концов двуплечих рычагов10, установленных на осях 11 враще-.ния. Второй конец каждого двуплечего рычага 10 шарнирно связан с контактной головкой 12 подпружиненногоуправляющего контакта 13, пара которых размещена в плоскости управляющего вывода подключаемого прибора 14.К каждому двуплечему рычагу 10,между его осью 11 вращения и вторымего концом, шарнирно связанным с контактной головкой 12, дополнительно укреплен зубчатый сектор 15, входящий в зацепление с зубчатой рейкой 16 каждой контактной головки 17 катодного кОнтакта 18. Контактные головки 17 также установлены в корпусе 3 напротив друг друга в плоскости ка. тодного вывода испытуемого прибора14. Контактная головка 17 с зубчатойрейкой 16 установлены в изоляционной втулке 19. К передней части изоляционной втулки 19 закреплен подпружиненный корпус 20, выполненный из изоляционного материала. В изоляционный корпус 20 встроен пьезоэлектрический привод 21, элементы которогоэлектрически связаны с блоком 22 ком.мутации. Ко входу блока коммутацииподсоединен генератор 23 электричес938340 5ких колебаний, К одному из элементов пьезоэлектрического привода 21, к сферическому элементу 24 через стержень 25 прикреплен катодный контакт 18, который выполнен в виде плоской пяты, установленной на сферической опоре стержня 25 с возможностью со-. вершать. реверсивное движение вокруг горизонтальной оси и возвратно-поступательное (сложное движение) отно сительно зачищаемой .поверхности катодного вывода подключаемого прибора. Указанное сложное движение катод- ного контакта 18 осуществляется пьезоэлектрическим. приводом 21. Стержень 15 25 жестко укреплен к сферическому элементу 24 пьезоэлектрического привода 21. На плоскости катодного контакта 18, взаимодействующей с плос костью очищаемого катодного вывода прибора, выполнена рифленая поверхность 26 высотой 0,08-0,35 мм.Контактные головки 17 и 12 совместно со своими катодными 18 и уп равляющими 13 контактами имеют воз"25 можность совершать возвратно-поступательное движение к центру корпуса 3 при подключении соответствующих выводов прибора. Пьезоэлектрический привод 21 состоит из сферического зв элемента 24, охваченного тремя стержнями 27, 28 и 29, расположенными взаимно параллельно и выполненными из пьезокерамического материала, например из титана бария. Стержни 27 и 28 жестко закреплены в корпусе 20, Стержень 29 подпружинен к сферическому элементу 24 и фиксирован в корпусе 20. Длина стержней 27, 28 и 29 подобрана таким образом, что при возбуждении резонансных колебаний в длине стержня укладываетея одна полная длина волнь 1, а частота продольнь 1 х колебаний стержней равна частоте коле баний сферического элемента 24. Анодный, катодный и управляющий контакты подключены соответственно к блок-схеме установки, которая состоит из источника 30 питания - формирова 50 теля испытательных импульсов, пере;ключателя 31 полярности испытательных импульсов, кнопки 32, запуска испытательных импульсов. К блок-схеме подключено устройство 33 для контактирования выводов с подключаемым55 полупроводниковым прибором 14, генератор 23 "электрических" колебаний с, блоком 22 коммутации. 6Как известно, точность и надеж,ность достоверность) измеряемых параметров зависит от переходного сопротивления фактического контакта между подсоединенными выводами испы. туемого прибора и соответствующими контактами устройства.Контактное устройство работает следующим образом.Прибор 14 для испытания с одно" временной. зачисткой его катодного вывода от пыли; окисных пленок и от других загрязнений, устанавливают анодным выводом в анодный контакт основания 1. Затем корпус 3 с подпру" жиненными контактными элементами опускают иэ верхнего положения в нижнее положение, и контактная головка 12 со своим управляющим контактом 13, контактная головка 17 со своим катодным контактом 18 располагаются против соответствующих выводов испытуемого полупроводникового прибора, после чего включают привод б вращения. Вра щение привода б передается центробеж" ному регулятору механизма регулировки усилия сжатия вывода, при вращении которого его кулачок 7 перемещается: ,по валу вверх, При этом двуплечие ры 1цаги 10 проворачиваются вокруг осей11, перемещают к центру две пары кон-. тактных головок 17 и 12, последние перемещаются вместе со своими контактами 18 и 13 соответственно, которые взаимодействуют с соответствующими выводами. подключаемого прибора 14. При этом одновременно происходит ориентация прибора относительно контак-, тов устройства.Поворот двуплечих рычагов 10 вокруг осей 11 осуществляется благодаря тому, что одни концы двуплечих рычагов опираются и взаимодействуют через шаровые опоры 9 с наружной боковой поверхностью 8 кулачка 7, выполненной по эвольвенте, Выполнение боковой наружной поверхности 8 по эвольвенте на кулачке 7 дает возмож ность повысить плавность и чувствительность перемещения: кулачка 7, двуплечего рычага 10 и контактных головок 12 и 17 с соответствующими контактами.После ориентации испытуемого прибора 14 осуществляют подключение его выводов. Катодный вывод прибора подключают при его двустороннем сжатии. Двухстороннее сжатие катодного вывода прибора производят в два этапа. Пер 7 93834 вый этап сжатия осуществляют автоматически с усилием, равным (0,5-0,9) 6 пт;, где Опт - предел текучести материала покрытия вывода прибора. Величина указанного усилия достигает 5 ся скоростью вращения привода 6, который связан смеханизмом регулировки усилия сжатия вывода центробежным регулятором 4, При вращении центробежного регулятора 4 его кулачок 7, 10 . йреодолевая усилие пружины, перемещается. по валу 5 вверх и одновременно, своей боковой поверхностью 8 взаимодействуя.через шаровые опоры 9, принудительно проворачивает двуплечие 15 рычаги 10 вокруг оси 11. Двуплечие рычаги, проворачиваясь вокруг оси 11вместе с зубчатым сектором 15, который взаимодействует с зубчатой рейкой 16 контактной головки 17, перемещает ее вместе с пьезоэлектрическим приводом 21 и катодным контак,том 18 к центру устройства, осущест.вляя этим двухстороннее сжатие катод- ного вывода прибора с заданным усилием.Затем через испытуемый прибор отисточника 30 питания при включениикнопки 32 запуска испытательных импульсов пропускают испытательные импульсы нужного параметра, например.однополупериодные импульсы синусои-фдального напряжения, В паузах длительностью не менее 210-235 мс междуиспытательными импульсами производятзачистку площади контакта катодноговывода прибора реверсивным сложнымдвижением катодных контактов 18, рифленная поверхность 26 которых взаимодействует с очищаемой поверхностью46указанного вывода.Дяя этого включают пьезоэлектрический привод 21, сферицеский элемент24 которого и стержни 27, 28 и 29электрически соединены через блок 22коммутации с генератором 23 электри- ф 5,ческих колебаний. При подаче питанияна эаементы пьезоэлектрического привода 21 с частотой 18-90 кГц они на-.чинают колебаться на резонансной частоте. Пьезоэлектрические стержни 27,28 и 29 совершают .продольные колеба-.ния, а сферический элемент 24 - радиальные колебания с амплитудой в пределах от 0,01-0,08 мм, Вследствиесимметричности системы пружина пьезоэлектрического привода обеспечиваетодинаковый натяг сферического элемен"та 24 с каждым из стержней 27, 28 и 0 829, В местах контакта стержней 27, 28 и 29 со сферическим элементом 24 происходят косые соударения с большой частотой (один удар за период колебаний стержней).Стержни 27, 28 и 29 в конечном счете и осуществляют сложное движение сферического элемента 24 и связанного с ним катодного контакта 18.Вращение сферического элемента 24, а следовательно катодного контакта 18 ;вокруг горизонтальной оси по часовой стрелке и поступательное движение катодного контакта 18 (от нас) достигается за счет соответствующего изменения направления колебаний стержней 27, 28 и 29 пьезоэлектрического привода, а именно:,колебания задаются таким образом, цто косые соударения в паре сферический. элемент 24 и стержни 27 и 29 направлены в сторону, противоположную направлению косых соударений в паре сферический элемент 24 и стержень 28. При этом катодные контакты 18, прижатые к плоскостям катодного вывода прибора, совершая сложное движение активно взаимодействуют своей рифленой поверхностью 26 с плоскостью указанного вывода, разрушают и удаляют имеющиеся окисные пленки с поверхности Фактического контакта. После прохождения каждого испытательного импульса сложное движение катодных контактов 18 реверсируют, т.е. изменяют их первоначальное сложное движение в обратном направлении (против часовой стрелки). Для этого изменяют направления колебаний стержней 27, 28 и 29 после чего пьезоэлектрический привод 21 выключают и осуществляют второй этап двухстороннего автоматического сжатия катодного вывода прибора с усилием, равным (1,1-1,3) брт , Для этого увеличивают скорость вращения привода 6, при этом кулачок 7 центробежного регулятора 4 перемещается вверх на большуюсвеличину, чем при усилии (0,5-0,9) Япт . В результате на больший угол проворачиваютсядвуплечие рычаги совместно с зубчатым .сектором 15, который поджимает к центру устройства и контактные головки 17 вместе с катод- ными контактами 18 с большим усилием равным (1,1-1,3) бпт . Указанное усилие выдерживают до полного определения параметров прибора.938340 формула изобретения После испытания прибора подачу- испытательных импульсов отключают,Отключают:привод 6 вращения и контактные головки 12 и 1.7 со своимисоответствующими контактами 13 и 18перемещаются от центра корпуса 3 кего периферии и занимают исходноеположение, т. е, управляющий и катодный выводы испытуемого прибора отключаются от контактов устройства. За- отем корпус 3 перемещают в верхнееисхоДное положение и испытуемый прибор 14 извлекают из посадочногогнезда (анодного контакта) основания 1.15Затем цикл работы повторяется.Предлагаемое изобретение повышаетточность и надежность ( достоверностьзамеряемых параметров полупроводниковых приборов. Это достигаетсяуменьшением переходного сопротивления фактической площади контактирования путем разрушения и удаленияокисных пленок с поверхности выводаиспытуемого полупроводникового прибора, т. е. подсоединенный вывод прибора очищают от имеющихся окисных пленок в процессе испытания полупроводникового прибора.Качественная механическая очисткаот загрязнений и окиснцх пленок подсоединяемого вывода прибора в процессе его испытания достигается тем,что плоскости вывода взаимодействуюти очищается рифленной плоскостью катодных контактов устройства, которыесовершают сложное реверсивное движение от пьезоэлектрического привода.Причем очистка вывода подсоединяемого прибора производится при усилии2. аосжатия вывода, равном 0,3-0,54 кгс/ммнеобходимого и достаточного для того,чтобы можно было произвести сложноедвижение катодного контакта (очищаемого органа) по плоскости катодного45вывода прибора.Усилие сжатия вывода величиной0,3-0,54 кгс/мм расчитано для очист 2.ки вывода полупроводникового прибора,покрытого материалом, например оловом,50Удаляя окисные пленки, уменьша ем переходное сопротивление на фактической площади контакта, тем самым, уменьшается падение напряжения наподсоединенном очищаемом выводе испытуемого прибора, которое снижает погрешность замера его электрическихпараметров. 10Устройство также позволяет автоматически регулировать усилие сжатиявыводов испытуемых приборов.В качестве регулятора усилия сжатия выводов прибора использован центробежный регулятор, обладающий повышенной чувствительностью к регулированию усилий. Этим самцм обеспечива;ется надежность электрического контакта, полностью исключаются повреждения поверхности выводов от темпера.турного прижога при коммутации силовых токов,Предлагаемое устройство, имеющеевозможность автоматически регулиро-вать усилие сжатия выводов прибора,полНостью исключает .скрытый брак порастрескиванию стеклянного изолятора,в котором жестко укреплены (впаянц)катодный и управляющий выводы прибора.Снижение погрешности замера электрических параметров, исключение скрытого брака по растрескиванию стеклянного изолятора прибора, устранениеприжогов на подсоединенных выводахприбора - все это дает возможностьповысить качество выпускаемых изделий. Контактное устройство. преимущественно для подключения. полупроводниковых приборов с разновысокими выводами, содержащее корпус с подпружиненными катодными и управляющими контактами, прижимной .механизм. с приводом, кулачком и двуплечими рычагами, одни концы. которых соединены через элемент качения с кулачком, и механизм регулировки усилия сжатия, выводов прибора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности измерения путем уменьшения переходного сопротивления, механизм регулировки усилия сжатия вывода при" бора выполнен в виде центробежного регулятора, размещенного на валу привода вместе с кулачком, боковая поверхность. которого выполнена по эволь венте, а элемент качения - в виде шаровой опоры, при этом каждый рычаг прижимного механизма снабжен шарнирно закрепленным на другом его конце . зубчатым сектором, кинематически связанным с контактной головкой управляющего контакта, и зубчатой рейкой, размещенной на контактной головке катодного контакта, на пьезоэлектри- .11 9383401 ческом приводе которой жестко закреп. Авторское лен катодный контакт, выполненный в Ю 326651, кл. Н виде пяты с рифленой поверхностью. 2, АвторскоеИсточники информации, У 386449, кл. Н примятые во внимание при экспертизе 5 прототип),12свидетельство СССРО Н 1/00, 1965,свидетельство СССР01 Н 1/58, 968Тираж 761 . Подлисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по .делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж., Рауаская наб., д. 4/