ТЕРМОКАМЕРА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к устройствам, используемым в полупроводниковом производстве, и может быть применена для климатических испытаний готовых полупроводниковых приборов при одновременном измерении их электрических параметров.
Известна термокамера для испытания электронных изделий (а.с. 1721666 СССР кл. Н 01 L 21/66, 1992, БИ №11), содержащая 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 суживающегося диффузора с внутренними канавками и расширяющегося сопла.
Недостатком данной термокамеры является то, что она не обеспечивает необходимую степень очистки рециркуляционного воздуха, особенно по поддержанию заданной относительной влажности.
Известна термокамера для испытания электронных изделий (патент 2087050 РФ кл. Н 01 L 21/66, 1997, БИ №22), содержащая 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 суживающегося диффузора с внутренними канавками и расширяющегося сопла, в котором размещено устройство в виде емкости, предназначенной для заполнения адсорбирующим веществом.
Недостатком данной термокамеры является снижение надежности результатов испытания электронных изделий из-за изменения климатических параметров рециркуляционного воздуха, т.е. уменьшение его давления в
процессе прохождения через адсорбирующее вещество при длительном воздействии в термокамере на готовые полупроводниковые приборы, а также увеличении температуры воздуха по объему работы камеры в результате адсорбции.
В основу полезной модели поставлена техническая задача повышения надежности результатов испытания электронных изделий путем поддержания нормированных климатических характеристик рециркуляционного воздуха за счет осуществления контроля его давления и температуры при длительном воздействии на готовые полупроводниковые приборы в термокамере.
Технический результат достигается тем, что термокамера для испытания электронных изделий, содержащая 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 суживающегося диффузора с внутренними канавками и расширяющегося сопла, в котором размещено осушивающее устройство в виде емкости, заполненной адсорбирующим веществом, при этом вентилятор снабжен приводом с регулятором скорости в виде блока порошковых электромагнитных муфт, при этом вентилятор снабжен приводом с редуктором скорости, соединенным с выходами регулятора температуры и регулятора давления, и датчиком температуры и датчиком давления, подсоединенными соответственно к регулятору температуры и регулятору давления, каждый из которых содержит блок сравнения, блок задания, при этом блок сравнения соединен с входом электронного усилителя, оборудованного блоком нелинейной обратной связи, причем выход электронного усилителя соединен с входом магнитного усилителя с выпрямителем, который на выходе подключен к редуктору скорости в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода вентилятора.
На фиг.1 представлена принципиальная схема термокамеры для
испытания электронных изделий с системой автоматизированного контроля температуры и давления рециркуляционного воздуха.
Термокамера для испытания 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, установленный в нагнетательном патрубке и выполненный в виде соосно соединенных суживающегося диффузора 7 с внутренними канавками 8 и расширяющегося сопла 9 с осушивающим устройством 10, установленным в расширяющемся сопле 9, занимающим всю площадь его выходного сечения и представляющим собой емкость, предназначенную для заполнения адсорбирующим веществом.
Вентилятор 3 снабжен приводом 11 с регулятором скорости вращения 12 в виде блока порошковых электромагнитных муфт, а в рабочей камере 2 установлен датчик температуры 13, подключенный к регулятору температуры 14, который содержит блок сравнения 15 и блок задания 16, при этом блок сравнения 15 соединен с входом электронного усилителя 17, оборудованного блоком 18 нелинейной обратной связи, причем выход электронного усилителя 17 соединен с входом магнитного усилителя 19 с выпрямителем на выходе, подключенным к регулятору скорости 12 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 11 вентилятора 3.
В нагнетательном патрубке 5 перед выходным сечением осушивающего устройства 10 установлен датчик давления 20, подключенный к регулятору давления 21, который содержит блок сравнения 22 и блок задания 23, при этом блок сравнения 22 соединен с входом электронного усилителя 24, оборудованного блоком 25 нелинейной обратной связи, причем выход электронного усилителя 24 соединен с входом магнитного усилителя 26 с выпрямителем на выходе, подключенным к регулятору скорости 12 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 11 вентилятора 3.
Термокамера для испытания электронных изделий работает следующим образом.
Процесс адсорбционного поглощения влаги сопровождается выделением определенного количества тепла, повышающего, в конечном итоге, температуру рециркуляционного воздуха. Возникающее отношение градиента давления к градиенту температуры в узле очистки рециркуляционного воздуха 6 приводит к появлению эффекта Джоуля-Томсона (см., например, стр.199. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980. 472 с.), что особенно явно выражается при увеличении подачи вентилятора 3, т.к. в этом случае возрастает скорость движения воздуха в узле его очистки 6. Увеличение температуры рециркуляционного воздуха после осушивающего устройства 10 в нагнетательном 5 патрубке регулируется датчиком 13. При этом, сигнал, поступающий с датчика температуры 13 становится большим, чем сигнал блока задания 23, и на выходе блока сравнения 22 появится сигнал отрицательной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 24 одновременно с сигналом отрицательной нелинейной обратной связи блока 25. За счет этого в электронном усилителе 24 компенсируется нелинейность характеристики привода 11 вентилятора 3. Сигнал с выхода электронного усилителя 24 поступает на вход магнитного усилителя 26, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на обмотку электромагнитной муфты 12 вентилятора 3. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 24 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 26. В результате снижается передаваемый муфтой 12 момент от привода 11 вентилятора 3 и подача рециркуляционного воздуха уменьшается, достигая значений нормированно заданных для условий испытания электронных изделий.
По мере прохождения рециркуляционного воздуха, загрязненного парообразной влагой, через емкость осушивающего устройства 10, наблюдается насыщение адсорбирующего вещества влагой с последующим увеличением перепада давлений на входе и выходе узла очистки рециркуляционного воздуха 6 (см., например, стр.201-203. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Борисов Г.С. и др. М.: Химия. 1991. - 496 с, ил.) и, соответственно, падает давление в
рабочей камере 2, что регистрируется датчиком давления 20. При этом сигнал блока задания 16 регулятора давления 14 превышает сигнал датчика давления 20 и на выходе блока сравнения 15 появляется сигнал положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 17. Сюда поступает и сигнал с блока 18 нелинейной обратной связи, который вычитается из сигнала блока сравнения 15. За счет этого в электронном усилителе 17 компенсируется нелинейность характеристики вентилятора 3. Сигнал с выхода электронного усилителя 17 поступает на вход магнитного усилителя 19, где он усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на обмотку регулятора скорости 12 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 11 вентилятора 3.
Положительная полярность сигнала электронного усилителя 17 вызывается увеличением тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 19, тем самым увеличивая передаваемый регулятором скорости 12 момент от привода 11, за счет чего достигается увеличение подачи вентилятора 3 до тех пор, пока давление в рабочей камере 2 не станет равным заданной величине.
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 диффузор 7 узла очистки 6, где завихряется, перемещаясь по внутренним канавкам 8. В результате наблюдается винтообразное движение потока.
Взвешенные частицы загрязнений рециркуляционного воздуха центробежной силой отбрасываются к внутренней стенке диффузора 7 и перемещаются по внутренним канавкам 8, где сталкиваются с другими частицами, укрупняются, становятся ядрами конденсации водомаслянного пара. Данная смесь загрязнений собирается во внутренней круговой канавке и под
действием гравитационных сил поступает в накопитель загрязнений, находящийся в нижней части входного сечения диффузора 7 (на фиг. не показано).
Частично очищенный от загрязнений рециркуляционный воздух поступает в расширяющееся сопло 8. В результате внезапного расширения рециркуляционного воздуха резко падает его скорость, и ламинарно движущийся поток контактирует с осушивающим устройством 10, выполненным в виде емкости определенной конфигурации и заполненной адсорбирующим веществом. На выходе из осушивающего устройства 10 рециркуляционный воздух с заданными климатическими характеристиками по влажности, температуре и давлению поступает на полки рабочей камеры 2 для обеспечения условий испытаний готовых полупроводниковых приборов при одновременном измерении их электрических параметров.
Оригинальность предлагаемого устройства заключается в том, что снабжение вентилятора в термокамере для испытания электронных моделей приводом с регулятором скорости вращения и блоками температуры и давления, обеспечивает надежность результатов при длительных испытаниях электронных изделий путем поддержания энергосберегающего режима вращения привода вентилятора в 2-х уровневой подаче рециркуляционного воздуха заданного качества с оптимизацией параметров как по давлению, так и по температуре.