Файл: Курносов, А. И. Технология производства полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

испытаний в зависимости от типа приборов от 15 мин до 2 ч. Электрические параметры измеряют до и после испытания.

И с п ы т а н и я на у с т о й ч и в о с т ь к м о р с к о м у т у м а н у .

Благодаря этим испытаниям определяют антикоррозионную стойкость приборов, предназначенных для применения в тропиче­ ских условиях.

Испытуемые приборы помещают в камеру, температура в ко­ торой 27±2°С. В камеру впрыскивают путем пульверизации или центрифугирования в течение 15 мин каждого часа испытаний раствор солей, имитирующий среду с морским туманом. Раствор солей приготавливают на основе дистиллированной воды из сле­ дующих составных частей: хлористый натрий — 27 г/л, хлористый

(90% капель) и водностью 2—3 г/м3. После каждого цикла рабо­ ты распылителя включают подогрев, температура в камере за 5—10 мин повышается на 3—5°С, затем подогрев выключают.

После испытаний приборы контролируют по внешнему виду и электрическим параметрам. Внешний осмотр позволяет выявить коррозию на поверхности приборов.

И с п ы т а н и я на г р и б о у с т о й ч и в о с т ь

Испытания на грибоустойчивость проводят с целью определе­ ния способности приборов, материалов и покрытий противостоять развитию грибковой плесени в среде, зараженной плесневыми грибками.

Приборы помещают в камеру и после установления в ней тем­ пературы 60°С выдерживают в течение 4 ч, затем извлекают из камеры и, выдержав их в течение 1—б ч, подвергают осмотру и измерениям. Потом приборы устанавливают в камеру с кон­ трольными сосудами с питательной средой. Приборы и контроль­ ные сосуды опрыскивают из пульверизатора водной суспензией спор грибков из расчета 50 мл суспензии грибков на 1 см3 полез­ ного объема камеры. Приборы выдерживают в камере в течение

48 ч.

По окончании испытаний и контроля внешнего вида приборы подвергают дезинфекции или уничтожению.

И с п ы т а н и я на г е р м е т и ч н о с т ь .

Контроль герметичности производят в процессе изготовления полупроводниковых приборов различными методами.

Масс-спектрометрический метод основан на индикации атомов гелия, просачивающихся через микроотверстия в корпусе прибо­

360

ра. Этот метод применяют также для контроля отдельных узловконструкции корпуса с использованием специальных приспособ*

лений и устройств.

Герметичность проверяют масс-спектрометрическим методом на автомате с применением течеискателя. Для этого в прибор npir

3 ат. Загерметизированные в атмосфере гелия приборы подвер­ гают контролю на гелиевом течеискателе. Длительность измерениязагерметизированной партии приборов не должна превышать 1 ч. Негерметичность приборов определяют по отклонению стрелки:

течеискателя.

Радиоактивный метод основан на индикации гамма-излучения радиоактивного газа, проникающего через щели внутрь корпуса прибора. Неокрашенные, промытые в ацетоне приборы помещают'

0,1 мкюри/см3. Приборы выдерживают в этих условиях в течение нескольких часов.

Измерения радиоактивности приборов проводят на классифи­ каторе, который предварительно настраивают на определенную* степень негерметичности.

Вакуумно-жидкостный метод. Для проверки герметичности' этим методом приборы помещают в камеру (сосуд), наполненную уайт-спиритом, трансформаторным или вакуумным маслом, т. е. вакуумйрованной жидкостью, нагретой до температуры 70—120°С,. и выдерживают в ней при давлении 0,1 мм рт. ст. в течение не­ скольких минут. Негерметичность устанавливают по наличию пу­ зырьков воздуха, выходящих через отверстия из корпуса прибора в жидкость, над которой создается разрежение.

Бомбовый метод основан на опрессовке готовых приборов в жидкой среде, которая может проникнуть внутрь негерметичного, баллона корпуса.

Для проверки на герметичность этим методом используют уста­ новку, состоящую из двух камер: в одну камеру загружают испы­ туемые приборы, создавая в ней разрежение порядка 10 мм рт. ст.,. другую заполняют водой. После выдержки приборов при пони­ женном давлении в течение 2 ч их заполняют водой под давле­ нием 2,5 ат и выдерживают в течение 2 ч; затем, выдержав при­ боры в течение 2 ч в нормальных условиях, измеряют электриче­ ские параметры. Негерметичность определяют по изменению элек­ трических параметров полупроводникового прибора.

Ацетоновый метод. Для проверки герметичности готовые при­ боры помещают в сосуд с ацетоном таким образом, чтобы ацетон покрывал все испытуемые приборы, и выдерживают в этих усло­ виях в течение 2 ч. После выдержки в ацетоне приборы сушат в течение 15—20 мин и затем измеряют электрические параметры. Негерметичность определяют по ухудшению электрических пара­ метров приборов.

361

i§ 12 .4 . Н адеж ность приборов

t

И с п ы т а н и я на г а р а н т и й н у ю н а р а б о т к у

Полупроводниковые приборы, как уже отмечалось, подвергают испытаниям на гарантийную наработку в течение 10, 20 тыс. ч в электрическом и тепловом режимах. На основе этих испытаний производят оценку и расчет надежности приборов.

Под надежностью понимают способность приборов выполнять заданные функции и сохранять свои параметры в установленных пределах при работе в определенных условиях в течение задан­ ного времени t.

Для проведения испытаний на надежность из большой партии готовых приборов выбирают методом случайного отбора опреде­ ленное количество приборов (,/V).

Если задаться допустимым числом отказавших приборов С= 0-И0 и достоверностью оценки Р* = 0,9, то для различных зна­ чений вероятности безотказной работы (Р = 0,8ч-0,99) по табл. 12.2 можно определить минимальное количество приборов, которое не­

Если число отказавших приборов п. будет меньше выбранной величины С, то партия, из которой были взяты на испытания при­ боры, считается годной и принимается. Если п>С, то партия бра­ куется.

Для серийно выпускаемых приборов желательно сокращать шремя испытаний за счет увеличения размера выборки, а для до-

.362

рогостоящих приборов необходимо уменьшать размер выборки за счет увеличения продолжительности испытаний.

При неудовлетворительных результатах испытаний первой вы­ борки Mi осуществляют вторую (дополнительную выборку) Л'2 (вдвое больше первой). Окончательную оценку испытаний произ­ водят только по результатам испытаний второй выборки. При этом несмотря на то, что количество приборов выборки в два раза больше (N2 = %N1), величину С2 выбирают равной первоначальной

величине С\.

Обычно испытания проводят при нормальной и верхней пре­ дельной температурах окружающей среды и соответствующих им максимально допустимых значениях мощности рассеяния и на­ пряжения.

Рис. 12.19. Схема стенда для испытания диодов н а н а д е ж ­ ность

Результаты испытаний на надежность оценивают по нормам на параметры-критерии годности.

Для проведения испытаний на надежность (длительную нара­ ботку) используют электрические стенды. Некоторые из этих стен­ дов могут обеспечивать наряду с электрическими и тепловые ре­ жимы. Полупроводниковые приборы крепят на специальных клем­ мах. Коммутационные устройства дают возможность регулировать режим испытаний, контролировать параметры испытуемых прибо­ ров и предохранять эти приборы от возможных перегрузок.

На рис. 12.19 приведена рабочая схема стенда для испытания

° значениях токов эмиттера и коллектора. Сопротивление Rs обес­ печивает точный режим испытаний каждого транзистора. Сопро­ тивление /?4 обеспечивает режим генератора тока в цепи эмиттера. Сопротивление /?5 ограничивает величину коллекторного тока.

Клеммы а и б служат для подсоединения измерительных при­ боров.

363

О ц е н к а и р а с ч е т н а д е ж н о с т и

После испытаний производят обработку результатов для полу­ чения числовых значений показателей надежности приборов. В пе­ риод испытаний регистрируют электрические параметры приборов и фиксируют моменты их отказов. Кроме того, подсчитывают об­ щее количество отказавших приборов за определенный промежу­ ток времени.

Надежность оценивают по двум основным показателям: интен­ сивности отказов и вероятности безотказной работы

Интенсивность отказов полупроводниковых приборов в интер­

п— число приборов, отказавших к началу рассматриваемого периода, шт.;

Среднюю’ величину интенсивности отказов за время t — t o для случая n/,V<0,1 рассчитывают по упрощенной формуле:

п

Для случая 0,2<ri/W<0,8 среднюю величину интенсивности от­ казов за время to можно получить из выражения

X

N

N — n ’

364