ТЕРМОКАМЕРА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
HEAT CHAMBER FOR TESTING OF ELECTRONIC ITEMS

Изобретение относится к устройствам, используемым в полупроводниковом производстве, и может быть использовано для кинематических испытаний готовых полупроводниковых приборов при одновременном излучении их электрических параметров.
Известна термокамера для испытаний электронных изделий (см. патент РФ 2087050, Мкл. Н01L 21/66, 1997. Бюл. 22), содержащая кожух, в котором размещена рабочая камера, вентилятор, установленный в рабочей камере между вытяжным и нагнетательным патрубком, узел очистки рециркуляционного воздуха, установленный в нагнетательном патрубке и выполненный в виде соосно соединенного суживающегося диффузора с внутренними канавками, и расширяющегося сопла, осушивающего устройства, заполненного адсорбирующим веществом.
Недостатком данной термокамеры является то, что она в процессе длительного испытания электронных изделий снижает качество очистки рециркуляционного воздуха, обусловленного выпадением твердых и каплеобразных частиц по мере их укрепления с последующим образованием «пробок» из полостей внутренних канавок суживающегося диффузора, а это приводит к витанию их в потоке, поступающем к осушивающему устройству.
Известна термокамера для испытания электронных изделий (см. патент РФ 2201013, МПК Н01 21/66. 2003), содержащая кожух, в котором размещена рабочая камера, вентилятор, установленный в нагнетательном патрубке и выполненный в виде соосно соединенных суживающегося диффузора из биметалла с внутренними канавками, полости которых имеют профиль в виде ласточкина хвоста и расширяющегося сопла, осушивающего устройства, заполненного адсорбирующим веществом.
Недостатком является снижение надежности испытаний электронных изделий из-за ухудшения качества очистки рециркуляционнго воздуха в осушивающем устройстве, обусловленного неравномерностью распределения его площади поперечного сечения на выходе из осушивающего устройства, а так как порозность слоя адсорбента выше у стенок расширяющегося сопла, чем в центральной части между ними, то здесь проходит и большее количество осушивающего воздуха, в результате адсорбент у стенок суживающегося сопла больше насыщается влагой, чем в центре, что и приводит к ухудшению качества осушки.
Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение результатов испытания электронных изделий путем поддержания нормированного качества осушки рециркуляционного воздуха за счет выполнения в осушивающем устройстве горизонтально расположенных перфорированных зигзагообразных перегородок, которые образуют чередующиеся в шахматном порядке конфузоры и диффузоры.
Технический результат достигается тем, что термокамера для испытания электронных изделий содержит кожух, в котором размещена рабочая камера, вентилятор, установленный в рабочей камере между вытяжным и нагнетательным патрубками, узел очистки рециркуляционного воздуха, установленный в нагнетательном патрубке и выполненный в виде соосно соединенных осущивающегося диффузора из биметалла с внутренними канавками, полости которых имеют профиль в виде ласточкина хвоста, и расширяющегося сопла, осушивающего устройства, заполненного адсорбирующим веществом, при этом в осушивающем устройстве выполнены горизонтально расположенные перфорированные зигзагообразные перегородки, которые образуют чередующиеся в шахматном порядке конфузоры и диффузоры.
На фиг.1 представлена принципиальная схема термокамеры для испытаний электронных изделий, на фиг.2 - принципиальная схема узла очистки с осушивающим устройством, на фиг.3 - профиль внутренней канавки суживающегося диффузора в виде «ласточкина хвоста».
Термокамера для испытаний электронных изделий состоит из кожуха 1, в котором размещена рабочая камера 2, вентилятор 3, установленный в рабочей камере 2 между вытяжным 4 и нагнетательным 5 патрубками, узел очистки рециркуляционного воздуха 6, выполненный в виде соосно соединенных суживающегося диффузора 7, выполненного из биметалла с внутренними канавками 8, полость которых имеет профиль в виде ласточкина хвоста, и расширяющегося сопла 9 с осушивающим устройством 10, установленным в расширяющемся сопле 9, занимающим всю площадь его выходного сечения 11 и состоящим из внешней 12 и внутренней 13 решеток, при этом в осушивающем устройстве 19 выполнены горизонтально расположенные по направлению движения рециркуляционного воздуха перфорированные зигзагообразные перегородки 14, которые образуют чередующиеся в шахматном порядке конфузоры 15 и диффузоры 16.
Термокамера работает следующим образом. Рециркуляционный воздух от испытуемых электронных изделий, расположенных на полках рабочей камеры 2, с загрязнениями в виде мелкодисперсной пыли и водомасляной эмульсии через вытяжной патрубок 4 поступает в вентилятор 3 для закрутки воздушного потока. Загрязненный рециркуляционный воздух из тангенциального патрубка вентилятора 3 направляется по нагнетательному патрубку 5 в выполненный из биметалла диффузор 7 узла очистки 6, где завихряется по внутренним спиралеобразным канавкам 8, полости которых имеют вид ласточкина хвоста, в результате наблюдается винтообразное движение потока.
Взвешенные частицы загрязнений рециркуляционного воздуха центробежной силой отбрасываются к внутренней стенке выполненного из биметалла диффузора 7 и перемещаются в полостях, имеющих профиль в виде ласточкина хвоста, внутренних спиралеобразных канавок 8, где сталкиваются с другими частицами, укрупняются, становятся ядрами конденсации водомасляного пара.
Профиль полости в виде ласточкина хвоста у спиралеобразованных канавок предотвращает выпадение скапливаемых частиц загрязнений в движущийся рециркуляционный поток, предотвращая возможность бомбардировки внутренней решетки 13 осущивающего устройства 10. Температура периферийных слоев завихренного рециркуляционного потока внутри диффузора 7 отличается от температуры воздуха окружающей термокамеру среды. Поэтому корпус диффузора 7, выполненного из биметалла, постоянно, в процессе испытания электронных изделий, находится под воздействием температурного напора, приводящего к возникновению в биметаллической конструкции продольных колебаний термовибраций. В результате наблюдается разрушение образующихся «пробок» в полостях в виде ласточкина хвоста спиралеобразованных канавок и осуществляется бесперебойное поступление отделяемых от движущегося рециркуляционного потока загрязнений в круговую канавку, находящуюся у входного отверстия суживающегося диффузора 7. Под совместным действием гравитационных сил и термовибрации корпуса диффузора 7 твердые и каплеобразные частицы поступают в накопитель (не показан), из которого удаляются вручную или автоматически. Очищенный от твердых и каплеобразных частиц рециркуляционный воздух поступает в расширяющееся сопло 9. В результате внезапного расширения рециркуляционного воздуха резко падает его скорость и ламинарно движущийся поток контактирует с осушивающим устройством 10, последовательно проходя через внутреннюю 13 и внешнюю 12 решетки. Профиль скорости ламинарного потока при подходе к выходному сечению 11 расширяющегося сопла 9 характеризуется изменением скорости во всех точках сечения 11, причем максимум абсолютного значения приходится на осевую составляющую. Поэтому объем поглощения в осушивающем устройстве 10 выбирается таким образам, чтобы обеспечивалась эффективная осушка в зависимости от профиля скорости осевого потока. Это достигается осушивающим устройством 10, объемопрофиль которого изменяется в зависимости от профиля скорости осушаемого рециркуляционного потока и выполненного в виде емкости, предназначенной для заполнения адсорбирующим веществом и образованной внутренней 13 и внешней 12 решетками.
Равномерная эпюра скорости осушаемого воздушного потока в поперечном сечении осушивающего устройства 10 на входе в него поддерживается за счет «живого» (изменяющегося от центра к периферии концентрически расположенных пор внутренней решетки 13) сечения внутренней решетки 13, что особенно важно для периферийной зоны осушивающего устройства 10, где порозность слоя адсорбента выше, чем в его центральной части. Одновременно повышение расхода осушаемого воздуха через центральную часть осушивающего устройства 10 приводит к эжектированию воздуха из пристенной зоны, вследствие чего эффективность процесса осушки повышается как за счет равномерного насыщения слоя адсорбента по сечению осушивающего устройства 10, так и за счет повышения степени очистки воздуха. Осушаемый воздух с оптимальной эпюрой скоростей после входной внутренней решетки 13, обеспечивающей рациональный контакт с адсорбентом по поперечному сечению осушивающего устройства 10, проходит последовательно участки конфузора 15 и диффузоров 16, где непрерывно меняет свою скорость. Это приводит к турбулизации потока, повышению массобмена и перераспределению давления воздуха в связи с выполнением перегородок 14 перфорированными, т.е. наблюдается выравнивание аэродинамического сопротивления осушивающего устройства 10, в результате обеспечивается равномерное смывание осушаемым воздухом всего объема адсорбента. Осушенный воздух через внешнюю решетку 12, поддерживающую равномерность эпюры скоростей и предотвращающую захват зерен адсорбента, проходящим через осушивающее устройство 10, поступает на полки рабочей камеры 2.
Заполнение емкости осушивающего устройства 10 адсорбирующим веществом, например силикагелем КС М-5, осуществляется вне узла очистки 6. Масса адсорбирующего вещества выбирается из расчета полного цикла испытаний электронных изделий с учетом теоретически вероятного поступления парообразных загрязнений в рециркуляционный воздух. После испытаний электронных изделий осушивающее устройство 10 вынимается из узла очистки 6, демонтируется путем отсоединения внутренней 13 и внешней 12 решеток. Адсорбирующее вещество регенерируется и подготавливается к следующему циклу.
Оригинальность предлагаемого технического решения состоит в том, что при относительной простоте конструктивного исполнения горизонтально расположенных перфорированных зигзагообразных перегородок в осушивающем устройстве, образующих чередующиеся в шахматном порядке конфузоры и диффузоры, обеспечивается, не энергоемкая, но эффективная осушка рециркуляционного воздуха заданного качества за счет обеспечения равномерной эпюры скорости осушаемого воздуха в поперечном сечении осушивающего устройства и повышения массобмена за счет перераспределения давлений воздуха при преодолении аэродинамического сопротивления конфузоров и диффузоров.