Технологія випробування мікросхеми К155 ЛА7 за категорією К5

Ці методи засновані на контактній реєстрації абсолютної температури або її розподілу на поверхні виробу. При контактних методах контролю використовуються контактні датчики температури - термометри, термопари, термоопори та ін.; термоіндикатори - термолюмінофори, термопапір, термофарба та ін.; індикатори на рідких кристалах.

Дія термоелектричних термометрів ґрунтується на термоелектричному ефекті, що виникає в термопарі - кола з двох різнорідних електричних провідників (термоелектродів), кінці яких зазвичай з'єднані зваркою або пайкою. При наявності різниці температур в місцях з'єднання термоелектродів в колі генерується термоЕРС, яка залежить тільки від температури спаїв і матеріалів термоелектронів і не залежить від їх діаметру та розподілу температури по їх довжині. Якщо температура одного з кінців термопари постійна, то термоЕРС залежить тільки від її робочого кінця.

Термохімічні індикатори засновані на властивості хімічних компонентів змінювати колір при певних температурах. Діапазон зміни температури термохімічними індикаторами 318…1073К, точність вимірювання складає .

Рідкокристалічні термоіндикатори представляють собою багатокомпонентні композиції, що складаються з холестеричних рідких кристалів і мають термічну залежність області світла. Тонкий шар такої речовини при освітлені білим світлом приймає різне забарвлення. При цьому колір рідкокристалічного індикатора змінюється від червоного до фіолетового в залежності від температури. Рідкокристалічні термоіндикатори забезпечують точність вимірювання температури до десятих долей градуса при відносній похибці 0.1%. Для вимірювання температури і теплового опору використовують реєстрацію електричних параметрів виробу, які змінюються в залежності від температури. Наприклад, для якісної оцінки з'єднання кристалу з подложкою використовують метод контролю по перехідній тепловій характеристиці. Цей метод оснований на нагріві електричним імпульсом, тривалість якого перевищує теплову сталу кристала, але суттєво менше теплової сталої корпуса та зводиться до вимірювання температурної залежності прямого падіння напруги на -переході.

1.2.2 Безконтактні методи

До безконтактних належить один з найбільш розповсюджених методів, заснований на реєстрації власного інфрачервоного випромінювання контрольованого виробу.

Мікросхема при роботі розсіює електричну потужність, викликає розігрів елементів. Тому її поверхня завжди має температуру на кілька градусів вище температури оточуючого середовища. Таким чином, будь-яка ІМ є джерелом інфрачервоного випромінювання. Спектр, потужність та просторові характеристики випромінювання залежать головним чином від температури елементів ІМ та стану її поверхні. З підвищенням температури потужність випромінювання швидко зростає, причому максимум спектральної інтенсивності зсувається в короткохвильову область.

1.3 Радіаційні методи контролю

Радіаційні методи неруйнівного контролю ґрунтуються на використанні інформації, що отримана в результаті взаємозв'язку випромінювання з виробом, що контролюється. До числа радіаційних методів контролю відносяться: рентгенівські методи, метод фотоакустичної спектроскопії та ін.

1.3.1 Рентгенівські методи

Рентгенівські методи контролю і аналізу структури матеріалів та виробів використовуються в сучасній мікроелектроніці. Вони дозволяють отримати інформацію про орієнтації та структурну досконалість вихідних монокристалів, про величину деформації і параметри кристалічної решітки, про фазовий склад об'єктів, а також контролювати щільність і розподіл дефектів в кристалах та епітаксій них плівках без руйнування об'єктів дослідження, знаходити макровключення, геометричні відхилення правильності збирання ІМ та ін. Для аналізу відмов можуть бути використані наступні ти властивості рентгенівського випромінювання: поглинання, відхил в кристалічній решітці, власне випромінювання. В залежності від використання цих властивостей та способу перетворення і реєстрації інформації рентгенівські методи діляться на рентгенодифракційні, рентгеноструктурні, рентгеноспектральні, рентгенівські тіньові.

Методи рентгенівського аналізу основані на контролі виробу шляхом випромінювання рентгенівських дифракційних спектрів. Фізична сутність цих методів полягає в тому, що рентгенівські промені, проходячи через речовину, впливають на електрони його атомів. При цьому електронам передається коливальний рух, частота якого співпадає з частотою первинних електромагнітних коливань рентгенівського випромінювання. Промені, розсіяні електронами атомів, інтерференціюють між собою. Якщо первинне випромінювання складається з хвиль різної довжини, то отримуємо велику кількість інтерференційних максимумів від кожної родини площин з різними міжплощинними відстанями. Вимірювання цієї відстані дозволяє здійснити рентгеноструктурний аналіз. За способом реєстрації дифракційної картини методи рентгеноструктурного аналізу діляться на фотографічні і іонізаційні (за допомогою лічильників). За допомогою методів рентгеноструктурного аналізу визначається кристалічна структура і фізико-хімічна природа фаз, що утворюються в результаті технологічного процесу, старіння, вплив оточуючого середовища, а також порушення кристалічних структур.

1.3.2 Фотоакустична спектроскопія (ФАС)

Серед переваг цього методу аналізу хімічного складу матеріалів на першому місці стоять ширина і універсальність застосування і можливості отримання інформації не тільки про хімічний склад, але і про фізичні параметри матеріалів. Позитивна якість полягає також в тому, що він не потребує виготовлення спеціальних зразків та застосовується для дослідження кристалічних, аморфних і порошкоподібних матеріалів. Метод заснований на фото акустичному ефекті, що полягає в генерації акустичних коливань в газу, що оточує тверде тіло, при впливі на його поверхню імпульсного електромагнітного випромінювання (УФ-, видимого або ІЧ-діапазонів). Акустичні коливання, тобто періодичні коливання тиску газу, виникають за рахунок періодичного нагріву і охолодження поверхні (або об'єму) твердого тіла в результаті часткового поглинання ним випромінювання. Температурні зміни в газі зосереджені головним чином на прилеглому до поверхні шарі, товщина якого залежить від теплопровідності газу і частоти модуляції випромінювання. акустичні коливання реєструються мікрофоном. Вимірюючи інтенсивність акустичного сигналу від мікрофона як функцію довжини джерела випромінювання, отримують фотоакустичний спектр. На основі аналізу фотоакустичного спектру або величини фотоакустичного сигналу можна визначити коефіцієнт оптичного поглинання, теплопровідність та ін. параметри дослідних тіл. метод ФАС використовується також для вивчення адсорбції і хемосорбції.

II. ІНТЕГРАЛЬНА МІКРОСХЕМА К155 ЛА7

Мікросхема представляє собою два логічних елементи 4І-НІ з відкритим колектором і великим коефіцієнтом розгалуження по виходу. Корпус К155 ЛА7 типу 201.14-1, маса не більше 1г і у К155 ЛА7 типу 201.14-8, не більше 2.2г.

Рисунок 2.1 - Корпус К155 ЛА7

Умовне графічне зображення

1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 - входи Х1 - Х8;

6 - вихід У1;

7 - спільний;

8 - вихід У2;

14 - напруга живлення.

Електричні параметри

III. ВИПРОБУВАННЯ ІНТЕГРАЛЬНОЇ МІКРОСХЕМИ К155 ЛА7

Дослідження ІМ на кліматичний вплив проводять для перевірки спроможності виробів виконувати свої функції, зберігати параметри та/або зовнішній вигляд в межах встановлених норм під дією та після неї.

Кліматичні дослідження проводять не тільки на стадії проектування ІМ,але і в серійному виробництві для відбраківки потенційно не надійних виробів і для контролю стабільності виробництва. Режими і умови випробування ІМ встановлюють в залежності від ступеня жорсткості, яка, в свою чергу, визначається умовами подальшої експлуатації ІМ в складі системи. Вироби вважають такими, що витримали випробування, якщо вони під час та після його проведення задовольняють вимогам, заданим в технічних вказівках (ТВ) для даного виду випробувань.

Для підвищення інформативності та ефективності кліматичних досліджень при освоєні та виробництві виробів доцільно проводити їх в такій послідовності, при якій кожне наступне випробування підсилює дію попереднього, яке могло б залишитися не поміченим. Пропонується так звана нормалізована послідовність кліматичних випробувань, що включає випробування при підвищеній температурі, короткочасне випробування на вологостійкість в циклічному режимі (перший цикл), випробування на вплив знижених температур і атмосферного тиску, випробування на вологостійкість в циклічному режимі (решта циклів). При цьому між будь-якими вказаними випробуваннями допускається перерва не більше 3 діб, за виключенням інтервалу між випробуваннями на вологість і на вплив зниженої температури, який не повинен перевищувати 2 доби. Параметри виробів зазвичай вимірюють с початку і вкінці нормалізованої послідовності.

3.1 Вплив зміни температури середовища

3.1.1 Механізм дії температур

Випробування на вплив зміни температури середовища проводять для перевірки працездатності і збереження зовнішнього вигляду ІМ після вказаного впливу. В залежності від призначення і умов експлуатації, а також від конструктивних особливостей ІМ випробування проводять за методом або двох камер (для ІМ, які в умовах експлуатації підлягають швидкій зміні температур середовища), або однієї камери (при повільній зміні температури середовища). Для випробування встановлюють три цикли, якщо інше їх число не обумовлено в технічних вказівках (ТВ). Кожний цикл складається з двох етапів-випробувань: при зниженій і підвищеній температурі середовища.

При випробувані за методом двох камер ІМ виключеному стані поміщують в камеру холоду, а потім в камеру тепла, температуру в яких попередньо доводять до граничних значень. Вироби розміщують на спеціальному транспортному пристрої, який автоматично переміщує їх з однієї камери в іншу. Для виключення випадіння роси на поверхні виробів допускається розміщати їх в поліетиленових мішках, що повинно бути обумовлено в ТВ. Час переносу з камери холоду в камеру тепла і назад повинно бути мінімальним (не більше 5 хв.). При цьому рекомендується, щоб час досягнення заданого температурного режиму в камері після загрузки в неї виробів також не перевищував цього значення.

При випробуванні ІМ методом однієї камери вироби в виключеному стані розміщують в камері тепла і холоду КТХ-0.4-65/155 (рис.3.1). Температуру в камері спочатку знижують, а потім підвищують до граничного значення. Швидкість зміни температури при охолодженні рекомендується встановлювати не менше 10С/хв., а при нагріві - не менше 20С/хв. Для обох методів випробувань ІМ витримують при заданих температурах в продовж часу, що необхідний для досягнення виробами теплової рівноваги по всьому об'єму. Під час випробування електричне навантаження на ІМ не подають, а їх електричні параметри вимірюють до і після всіх циклів випробування, попередньо витримавши ІМ в нормальних кліматичних умовах. Одночасно з вимірюванням необхідних електричних параметрів виконують огляд ІМ.

3.1.2 Робота камери тепла і холоду

На рисунку 3.1 наведена схема камери тепла і холоду КТХ-0.4-65/155, призначеної для випробування малогабаритних ІМ на стійкість до підвищеної (до +1550С) та зниженої (до -650С) температур. Камера забезпечує підтримання температури в діапазонах -65…+100 і +100…+1550С з точністю не гірше 10С і 1%. Нерівноважність розподілу температури по об'єму камери складає 40С. При встановленні в камері заданого режиму середня швидкість змін температури в діапазонах +35…-650С і +35…+1550С відповідне не менше 0.5 і 1.50С/хв. Робочій об'єм камери 0.4 м3.

Для створення в камері позитивних температур служить нагрівач 1, а для покращення теплообміну між нагрівачем і повітрям в корисному об'ємі 3 камери і зменшення нерівноважного розподілу температури в об'ємі - вентилятор 5. Температури нижче 00С створюють за допомогою холодильної машини, яка може працювати в двох режимах: помірного (до -200С) і сильного (до -650С) холоду. При роботі в першому режимі хладагент (рідкий фреон-22) із конденсатора 12 через вентиль 11, теплообмінник 10, фільтр 9 і соленоїдний клапан 8 надходить в терморегулюючий вентиль 7 і через нього подається в випарник 6. На випарювання фреону потрібна велика кількість тепла, яка відбирається з повітря, що знаходить в об'ємі камери. В результаті температура в камері знижується, а фреон через теплообмінник 10 повертається в компресор 13 і стискається до тиску конденсації. Із компресора пари фреону поступають в конденсатор, де вони знову конденсуються, відаючи тепло водопровідній воді, що охолоджує конденсатор.

1 - нагрівач; 2 - двері; 3 - корисний об'єм; 4, 6 - випарники; 5 - вентилятор; 7 - терморегулюючий вентиль; 8 - соленоїдний клапан; 9, 20 - фільтри; 10, 14, 26 - теплообмінники; 11, 23 - вентилі; 12 - конденсатор теплотехнічний; 13, 22 - компресори; 15 - конденсатор-випарник; 16, 25 - термовентилі; 17, 19, 21, 24 - соленоїдні вентилі; 18 - дюза; 27 - ємність.

Рисунок 3.1 - Схема камери тепла і холоду КТХ-0.4-65/155

При роботі в другому режимі використовують другий хладагент - фреон-13, а фреон-22 служить для охолодження фреону-13. Соленоїдний клапан закривається, і рідкий фреон-22 через соленоїдний вентиль 17 і термовентиль 16 поступає в змійовик конденсатора-випарника 15. Забравши тепло у поступаючого сюди ж із компресора 22 через теплообмінник 14 газоподібного фреону-13, фреон-22 випаровується, а фреон-13 конденсується в міжтрубному просторі конденсатора-випарники. Випарюваний фреон-22 через теплообмінник 10 повертається в компресор 13, а рідкий фреон-13 із конденсатора-випарника через теплообмінник 26, соленоїдний вентиль 21 і фільтр 20 по двом паралельним віткам: соленоїдному вентилю 24 і термовентилю 25, з однієї сторони, і обвідної лінії - соленоїдному вентилю 19 в дюзі 18 - з другої, поступає в випарник 4 і охолоджує камеру. Обвідна лінію слугує для збільшення швидкості виходу на заданий режим (діапазон -30…-500С). В інших випадках соленоїдний вентиль 19 закритий. Із випарника 4 пари фреону-13 нагнітаються компресором 22 в теплообмінник 14, що охолоджується водою, звідки поступають в міжтрубний простір конденсатора-випарника, де в результаті охолодження рідким фреоном-22 знову відбувається їх конденсація. Для зберігання фреону-13 при ремонті холодильної машини (М2) служить ємність 27, яка пов'язана з усмоктуючою і нагрівальною сторонами компресора системою трубопроводів і вентилів 23.

Страницы: 1, 2, 3