Файл: Минскер Ф.Е. Сборка полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.07.2024
Просмотров: 117
Скачиваний: 0
Глава VII
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
Полупроводниковые приборы применяют в электрических схемах, работающих в самых различных условиях: при повышен ной или пониженной температуре, в условиях повышенной влаж ности, резкого изменения температуры и т. п. Поэтому получен ные после сборочных операций приборы должны пройти ряд технологических испытаний с измерением основных электриче ских параметров. Это обусловлено тем, что отдельные приборы после сборки могут обладать скрытыми дефектами, образован ными вследствие несовершенной конструкции прибора, примене ния материалов несоответствующей чистоты, несоблюдения тех нологических режимов при сборке и герметизации. Они не вы держат длительной работы в схемах при специальных воз действиях, которые оговорены техническими условиями на дан ный прибор. В результате технологических испытаний такие приборы отбраковывают.
Технологические испытания можно разделить на три вида: климатические, электрические и механические.
§ 28. Климатические испытания
Для проверки способности приборов выдерживать высокие температуры в течение длительного промежутка времени их за гружают в специальные лотки (не более 1000 шт. в каждом) н выдерживают в камере тепла от нескольких часов до нескольких суток при температурах 120—150° С для кремниевых приборов и 70—90° С для германиевых.
Для проверки качества выполненных ранее различных внут ренних соединений прибора, прочности металло-стеклянных спаев, качества защиты служит термоциклирование (резкое из менение температуры). Испытание проводят в следующем поряд ке. Приборы помещают в камеру тепла, температура в которой доведена до предельно допустимой, указанной в технологической документации (в-зависимости от конструкции приборов). Для кремниевых приборов эта температура должна быть 120—150° С.
Приборы выдерживают в камере тепла в течение 20—30 мин, затем сразу же помещают в камеру холода. Температуру в ка мере также заранее доводят до заданной величины (обычно это —60°С). Приборы выдерживают там в течение 20—30 мин. Время переноса из камеры тепла в камеру холода и наоборот не должно превышать 1 мин. Выдержка приборов в камере тепла с последующей выдержкой в камере холода составляет один цикл испытаний. Обычно приборы подвергают испытаниям из трех или шести циклов. Циклическое изменение температуры вызывает из менения линейных размеров всех деталей прибора. Ненадежные
из
спаи дадут трещины, обрывы, плохое лаковое покрытие откроет р-п-переход, и воздушная среда может проникнуть к его поверх ности. Приборы с нарушениями обнаруживают путем внешнего осмотра и измерением основных электрических параметров.
Проверку герметичности полупроводниковых приборов мож но проводить несколькими методами: масс-спектрометрическим, радиоактивным, вакуумно-жидкостным, бомбовым, ацетоновым, влажностным. В серийном и массовом производствах наиболее широко используют бомбовый и влажностный методы.
Бомбовый метод основан на опрессовке готовых изделий в жидкой среде, которая, проникая внутрь негерметичного корпу са, изменяет электрические параметры полупроводникового при-
Рис. 77. Схема установки |
для |
проверки |
приборов |
па |
герметич |
ность бомбовым методом: |
|
|
|||
/ — камера с кассетой приборов, |
2 — камера |
с подкрашенной |
чернилами |
||
водой, 3 — баллон с сжатым |
воздухом, 4, 7, 8 — вентили, |
5 — |
форвакуум* |
||
ный насос, 6 — манометр, |
регистрирующий |
давление |
в камере / |
||
бора. На рис. 77 приведена схема установки для проверки диода на герметичность бомбовым методом. Установка состоит из двух камер, соединенных между собой (1— камера с кассетой диодов, 2 — камера с подкрашенной чернилами водой). Обе камеры плот но закрыты крышками.
Для образования в камере с приборами вакуума порядка 10-1 мм рт. ст. открывают вентиль 7 и включают форвакуумный насос 5. По достижении необходимого разрежения форвакуум ный насос отключают. Открывают вентиль 8, и подкрашенная во да из камеры 2 поступает в камеру 1. Вода должна покрыть все приборы. Затем открывают вентиль 4, соединяющий камеру с системой сжатого воздуха. Камера с приборами выдерживается под давлением 1—4 атм в течение 5—10 мин. Под давлением подкрашенная вода попадает через микротрещины и микроотвер стия (если таковые имеются) внутрь приборов.
По окончании испытаний подкрашенную воду перекачивают в камеру 2, прекращается подача сжатого воздуха, открывается крышка камеры и кассета с приборами вынимается. Приборы
после испытания подвергают промывке в спирте и 100%-ной раз браковке по внешнему виду.
Влажностный метод основан на выдержке готовых приборов в условиях повышенной влажности (порядка 95—98%). Камера влажности представляет собой довольно сложное устройство, обеспечивающее в испытательном объеме заданное значение тем пературы и влажности. Заданная температура создается спе циальными нагревателями, а заданная влажность — путем испа рения воды из увлажнителя. Приборы в специальной таре загру жают в камеру влажности и выдерживают в течение 2—4 суток. У негерметичных приборов влага попадает внутрь корпуса, что приводит к ухудшению их электрических характеристик.
Масс-спектрометрический метод основан на индикации ато мов гелия, которые вытекают через микротрещины и поры, имею щиеся в корпусах, для этого в корпус прибора при герметизации вводится гелий.
Радиоактивный метод заключается в индикации гамма-излу чения радиоактивного газа (ксенона-133), проникающего через течи внутри корпуса при предварительной опрессовке готового прибора в камере со сжатым радиоактивным газом.
Сущность вакуумно-жидкостного метода состоит в регистра ции пузырьков воздуха, выходящих через течи из корпуса при бора в жидкость, над которой создается вакуум.
Ацетоновый метод основан на выдержке готовых изделий в ацетоне, который, проникая внутрь негерметичного корпуса, из меняет электрические параметры прибора.
Теплоустойчивость и холодоустойчивость приборов проверяют соответственно в камере тепла и холода. Приборы выдерживают в предельном электрическом режиме и температуре в течение времени, достаточного для нагрева приборов по всему объему. По истечении этого времени, без извлечения приборов из камеры, измеряют их электрические параметры.
§ 29. Механические и электрические испытания
Испытания на устойчивость к механическим воздействиям служат для проверки механической прочности конструкции и ка чества выполненных ранее внутренних соединений (приварка вы водов, спаев керамики и стекла с металлами и пр.). С помощью этих испытаний устанавливают, не образуются ли кратковремен ные пли постоянные короткие замыкания или обрывы.
В технологии изготовления приборов обычно используют испытания на удар и виброустойчивость.
Для испытания на виброустойчивость приборы укрепляют на платформе вибростенда и подвергают вибрации в направлениях вдоль оси симметрии прибора и перпендикулярно ей. Частоты и ускорения, которым подвергают приборы, зависят от его типа и указываются в технологических картах. В процессе вибрации качественные приборы не должны иметь коротких замыканий
115
или обрывов в приборе как кратковременных, так и постоянных, которые определяют с помощью специальных фиксирующих схем. В настоящее время все большее распространение получают фик сирующие схемы, в которых в случае короткого замыкания или обрыва в приборе загорается сигнальная лампа, продолжающая гореть, даже если замыкание или обрыв были кратковремен ными.
Испытания на удар производят в тех же направлениях, что и на вибрацию. Приборы укрепляют на платформе ударного стен да и подвергают ударам, величина и частота которых зависят от типа прибора и указываются в технологических картах. Обыч но в процессе ударных испытаний параметры приборов не конт ролируют, а оценку их ударостойкости производят после испы таний.
К электрическим испытаниям относят проверку (измерение) электрических параметров, токовую тренировку, проверку при боров на стабильность.
Почти после каждого вида технологических испытаний про веряют основные электрические параметры приборов.
Токовая тренировка необходима для контроля работы в экс плуатационных схемах и для выявления скрытых производствен ных дефектов, которые проявляются при работе прибора под на пряжением. Приборы включают в электрическую схему, с по мощью которой подают на приборы режим переменного тока с максимально допустимыми значениями прямого тока и обратного напряжения (токовая тренировка в динамическом режиме) или постоянного обратного напряжения (токовая тренировка в ста тическом режиме). В таких режимах приборы выдерживают от нескольких часов до нескольких суток. Специальные устройства фиксируют выход из строя испытуемого прибора. По окончании тренировки измеряют основные электрические параметры. На отдельных типах приборов токовую тренировку проводят при по вышенной температуре (термоэлектрическая тренировка).
Контрольные вопросы
1.Каково назначение технологических испытаний?
2.Какие виды технологических испытаний существуют?
3.Что собой представляют климатические испытания?
4.Какие существуют методы проверки герметичности полупроводниковых приборов?
5.Для чего полупроводниковые приборы подвергают испытаниям на меха нические воздействия?
6.Каково назначение электрических испытаний?
7.Что такое токовая тренировка приборов?
8.Какие разновидности токовых тренировок существуют?
Глава VIII
ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ИПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ГИГИЕНЫ
§30. Техника безопасности в сборочных цехах
Общие, вопросы техники безопасности такие, как техника безопасности на территории предприятия, меры техники безопас ности при транспортировке, погрузочно-разгрузочных, операциях, требования к инструменту, защитным средствам, эксплуатация различного оборудования и др. подробно изложены в специаль ной литературе и производственных инструкциях. В данной главе мы рассмотрим основные правила по технике безопасности, обя зательные для рабочих сборочных участков, занятых непосредст венно на технологических операциях.
Практически выполнение всех технологических операций в сборочных цехах и участках в той или иной мере связано с при менением электроэнергии (применяемое оборудование для при соединения выводов, монтажа структур, герметизаций, стенды технологических испытаний, освещение рабочих мест и т. д.).
Человек, попадая под напряжение, поражается электрическим током. Электрический ток, проходя через организм человека, вы зывает сложные физиологические реакции. Поражается нервная система, которая управляет внутренними органами человека, наблюдаются судороги мышц, отек мозга, нарушение работы органов дыхания и кровообращения. Одним из факторов пора жения человека является величина электрического тока, завися щая от напряжения, под которым оказался пострадавший, и со противления тела человека току, проходящему в землю.
Воздействие электрического тока силой 0,05 а на организм человека опасно для его жизни; ток величиной 0,1 а вызывает паралич дыхания и даже сердца и является смертельным.
Сопротивление организма человека является величиной край не неустойчивой, зависящей не только от физического состояния организма в данный момент, но и от окружающей среды, условий поражения и т. п. Практически во всех случаях это сопротивле ние резко снижается, в том числе при увлажнении кожи, при увеличении времени воздействия тока, напряжения и т. д. Оно может изменяться от десятков ком до 600 ом. Определить зара нее ток, который может пройти через человека в момент несчаст ного случая, не представляется возможным. Поэтому при рас смотрении вопросов безопасности руководствуются не величиной тока, а величиной напряжения, под которым может оказаться пострадавший.
Все напряжения, применяемые в силовых и осветительных электроустановках, являются опасными для человека. Даже если
117