Файл: Видершайн, М. Н. Производственный контроль параметров элементов цифровой автоматики.pdf

При определении устойчивости радиоэлектронной аппаратуры или ее элементов к воздействию морского тумана их необходимо помещать в камеру и испытывать в комплекте с защитным устрой­ ством, установленным соответствующим образом (например, кор­ пусом, крышкой, экраном и т. д.), с которыми они обычно исполь­ зуются. Для образования в камере соляного тумана устанавли­ вается состав раствора, состоящего из 50 гр хлористого натрия NaCl, растворенного в дистиллированной воде до получения 1 л раствора при температуре 20° С значение pH этого раствора должно находиться в пределах 6,5— 7,2. Допускается корректи­ ровка pH реактивом соляной кислоты при условии, что концентра­ ция раствора хлористого натрия останется в указанных пределах.

В камере создаются однородные и постоянные условия мор­ ского тумана. Ее конструкция исключает возможность непо­ средственного попадания распыляемой жидкости на испытуемые образцы, а также попадания на них капель жидкости, которые могут собираться на потолке, стенках или других частях камеры.

Температура раствора при создании морского тумана устанав­ ливается равной температуре в камере. При использовании для распыления раствора дополнительного источника воздуха его температура также равна температуре в камере, и в нем не должно быть примесей, оказывающих влияние на результаты испытаний.

Недопустимо вторичное использование распыленного раствора. Распыление соляного раствора производится в течение всего вре­ мени выдержки изделий. Температура в камере при испытании на воздействие морского тумана поддерживается равной 35 ± 2° С.

Важное значение для получения повторяемости результатов имеет положение образцов в испытательной камере относительно ее осей. При этом образцы не должны соприкасаться с металли­ ческими частями и между собой.

Перед испытанием образцы осматривают, измеряют их элек­ трические параметры и проверяют механические свойства. Дли-

95

сферных условиях в течение 1.—2 ч.

По окончании периода восстановления необходимо визуально осмотреть образцы на наличие коррозии, измерить их элек­ трические параметры и проверить механические свойства из­

делий.

Повышенное давление. Специальная камера [42 J обеспечивает проведение статических испытаний изделий при повышенном дав­ лении; циклических испытаний образцов, подвергающихся воз­ действию различных переменных давлений; динамических испыта­ ний, проводящихся путем быстрого увеличения или снижения дав­

ления и других испытаний.

Такие камеры имеют значительные габаритные размеры и пред­ назначены для испытаний достаточно большой аппаратуры. Вну­ тренний диаметр камеры равен 1,8 м, длина цилиндрической части —- 2,4 м. В камере можно создать давление, равное 200 кг/см. Камера имеет вводы для электрических и гидравлических систем, а также смотровые и осветительные окна. Толщина цилиндри­

ческой стенки равна 5,7 см.

Для создания необходимого давления внутри камеры исполь­ зуются два насоса, обеспечивающие давление до. 210 кг/см2 за

время менее чем 30 мин.

Схема системы, обеспечивающей создание необходимого дав­ ления, приведена на рис. 27. Давление, которое необходимо уста­ новить в камере 4, задается программным устройством 1. В устрой­ стве 2 производится сравнение заданного программным устрой­ ством 1 давления с данными, получаемыми от датчика давления 3, Если показания датчика менее установленного в программном устройстве, то клапан 5 остается открытым и давление в ка­ мере поднимается. При равенстве показаний датчика и програм­ много устройства клапан закрывается и насосы 6 отключаются.

Для снижения давления может быть использовано два спо­ соба: быстрого снижения давления за время не более 20 с с по­ мощью специального клапана 7; медленного снижения давления со скоростью 4 кг/см2 в 1 мин с помощью клапана 5.

96

5. Методы испытания на герметичность

Надежность и работоспособность радиоэлементов, в частности полупроводниковых приборов в значительной мере определяется состоянием их поверхности и может быть снижена при ее загряз­ ненности. Последнее возможно, в процессе изготовления элемен­ тов или в результате диффузии в его корпус пылинок различных веществ через небольшие отверстия и неплотности корпуса.

Таким образом, для обеспечения необходимого срока службы и надежной работы изделий необходимо разработать методы кон­ троля герметичности корпусов полупроводников элементов, в том числе и интегральных полупроводниковых микросхем. Одним из методов испытания корпусов на герметичность является [32 ] пузырьковый метод, который состоит в том, что испытуемый элемент предварительно помещают в атмосферу газа (воздуха или смесь воздуха и гелия), находящегося под высоким давлением. Газ проникает внутрь корпуса через зазоры и отверстия и создает внутри него избыточное давление. Далее элементы помещают

вжидкость (обычно силиконовое масло, вода, минеральное масло

ит. д.) и наблюдают выделение пузырьков. Для увеличения чув­ ствительности метода жидкость подогревают. Для увеличения пе­ репада давления и лучшего наблюдения пузырьков в камере, где проводят испытание, создается пониженное давление.

Пояснения к методу показаны на рис. 28, где обозначено: 1 — ванна; 2 — жидкость, 3 — корпус прибора, в котором создается повышенное давление; 4 — пузырьки, идущие из места утечки. Температура жидкости выбирается комнатной или несколько по­

вышенной.

При погружении испытуемого изделия в ванну верхняя часть его корпуса находится на расстоянии не менее чем 10 мм от по­ верхности жидкости. Темпера­ туру жидкости при применении вакуумирования следует поддер­ живать в интервале 15—30° С.

В случае, если испытания прово­ дятся при нормальном давлении, температура живости устанавли­ вается в зависимости от допусти­ мой повышенной температуры испытуемого элемента. Преиму­ ществом пузырькового метода определения герметичности по сравнению с другими методами (например, масс-спектрометриче- ским, радиоизотопным и др.) яв­ ляется его простота и возмож­ ность точного ' определения места утечки.

7 М. Н. Видершайн

При применении пузырькового метода необходимо учитывать, что существует некоторый критический размер отверстия (при использовании вакуумирования — до 2 микрон) для активного образования пузырьков при установленном перепаде давления и поверхностном натяжении жидкости. Поэтому даже при наличии отверстий пузырьки могут не образовываться. При относительно больших отверстиях возможны утечки газа в промежутках между его нагнетанием и испытанием изделия. При проведении испыта­ ний по указанному методу имеется опасность попадания внутрь элемента нагретых масел, что может не обнаружиться в процессе испытаний. Таким образом, этот метод целесообразно применять только в случае необходимости быстрого проведения испытаний. Для получения более достоверных данных необходимо пользо­ ваться другими методами.

6. Оборудование для проведения комбинированных испытаний

Применяемые в настоящее время методы испытания амплитуды на устойчивость по отношению к внешним воздействиям не обеспе­ чивают достаточно. достоверных сведений о действительных па­ раметрах аппаратуры еще и потому, что в этом случае отсутствует информация о последствиях одновременного воздействия ряда факторов. Создание испытательного оборудования, обеспечиваю­ щего проведение испытаний аппаратуры при совместном воздей­ ствии ряда факторов (температуры, вибрации, давления, влаж­ ности и т. д.) является довольно сложной задачей.

Совместное воздействие вибрационных и линейных (центро­ бежных ускорений на испытуемую аппаратуру обычно обеспечи­ вают или путем помещения вибрационной установки на центри­ фуге, или, что делается чаще и легче конструктивно выполняется, устанавливая центрифугу на вибрационный стол.

В работе [8] описывается установка (рис. 29), предназначен­ ная для испытаний небольших блоков весом 2,3 кг и меньше на воздействие случайной или синусоидальной вибрации, центро­ бежных ускорений от 0 до 30g; температуры в диапазоне от — 184° до +149° С; относительной влажности до 100% и пониженного давления, соответствующему высоте до 30 500 м над уровнем моря. Для испытаний на пониженную температуру камера помещается в холодильную установку. Повышенная температура создается с помощью электрических нагревательных спиралей. Центробеж­ ные ускорения создаются путем передачи на вал вращения от электродвигателя, работающего с различной скоростью вращения. К валу прикреплен стол с испытуемым изделием. Вибрационные нагрузки передаются на стол с помощью коромысла, преобразую­ щего аксиальные ускорения в радиальные, направленные вдоль оси стола. Имитация высотных условий осуществляется подклю­ чением камеры к вакуумному насосу, а повышенная влажность —

98

Рис. 29. Комбинированная испытательная установка

подачей влажного воздуха через соответствующий отвод. Приме­ нение такой установки обеспечивает проведение испытаний не­ больших по объему блоков на одновременное воздействие ряда влияющих факторов.

Конструкция камеры для проведения комбинированных испы­ таний аппаратуры на холодоустойчивость , теплоустойчивость и ударные нагрузки описаны в работе [43]. Наиболее целесообразно использование камеры при проведении испытаний на надежность различных радиоэлектронных и электротехнических устройств, а также для проведения ускоренного старения. Камера позволяет проводить циклические температурные испытания изделий, при­ чем продолжительность цикла испытаний может изменяться в пре­ делах от 90 с до 30 мин. Может быть использован цикл изменения температуры — от положительной температуры +130° С до отри­ цательной — 80° С с последующим повышением температуры вновь до +130° С. Этот цикл продолжается всего 30 с.

Испытательное устройство представляет собой отдельный шкаф. В шкафу помещается цилиндр, внутри которого перемещается камера с испытуемым,'изделием. Цилиндр заполняют силиконовым маслом, сохраняющим свое агрегатное состояние во всем диапа­ зоне температур от — 80 до +130° С. В верхней части цилиндра силиконовое масло нагревается до +130° С, а в нижней — охлаж­ дается с помощью двухступенчатого компрессора до температуры