книги / Оборудование для производства полупроводниковых диодов и триодов

Измерение параметров проводится в среде, изолированной от окружающей атмосферы. Для этого на стол надет герметичный ска­ фандр, в котором происходит непрерывный об­ мен очищенного и осушенного инертного газа или воздуха. Пластины подаются через шлюз, который может устанавливаться на левой или правой стенке скафандра.

Установка универсальна, что обеспечивает­ ся возможностью контроля, пластин с шагом между структурами от 10 мкм до 10 мм и ши­ рокими диапазонами измерений параметров и регулирования смещений.

Для контроля параметров интегральных схем на пластине используются установки, отличающиеся от описанной выше большим количеством контактных и маркировочных го­ ловок. Ниже приведена краткая характеристи­ ка установки контроля параметров интеграль­ ных схем на пластине фирмы КиНске апд 8оНа, модель 323 [Л. 45]. В этой установке может быть установлено до 20 контактных и маркировочных головок (из них до восьми го­ ловок маркировочных). Контактные и марки­ ровочные головки отличаются друг от друга только наконечниками. Наконечник контакт­ ной головки — зонд из твердого металла, за­ точенный на конус, наконечник маркировоч­ ной головки—стеклянная ампула с капилля­ ром на конце. Головки удерживаются на осно­ вании блока головок с помощью всгроенных в них постоянных магнитов.

Подъем и опускание зондов, а также дви­ жение вперед и назад осуществляются с по­ мощью пневмоцилиндров; система воздухопро­ водов для подачи сжатого воздуха к головкам смонтирована под основанием блока головок. Положение зондов регулируется в трех взаим­ но перпендикулярных направлениях при помо­ щи винтов в пределах 1,6 мм. Усилие нажа­ тия зондов на пластину регулируется в преде­

с помощью шаговых двигателей; максималь­ ный ход столика 50,8 мм. Накопленная по­ грешность не превышает ±32 мкм. Возможен контроль пластин с шагом интегральных схем от 0,04 до 25,4 мм. Величина шага задается дискретно через 40 мкм. Имеется щуп, обеспе­ чивающий движение только по контуру пла­ стины, что повышает производительность уста­ новки. Возможна многоцветная маркировка, позволяющая классифицировать интегральные схемы.

В некоторых установках для контроля твердых схем на пластине приняты иные тех­

нические решения. Наиболее интересны следующие:

1. В системе перемещения используется не шаговый двигатель, а цифровая следящая си­ стема. В качестве датчика обратной связи по линейному перемещению применяют дифрак­ ционные решетки. Такая система перемещения может быть очень точной без жестких требо­ ваний к точности передачи винт-гайка. Недо­ статком такой системы является усложнение схемы управления.

2. Маркировка брака производится ферро­ лаком, что позволяет извлекать маркирован­ ные кристаллы при сортировке электромагни­ том или постоянным магнитом. В этом случае операция сортировки может быть автоматизи­ рована.

3. Маркировка структур не проводится не­ посредственно после измерений. Результат из­ мерений запоминается путем пробивания от­ верстий на специальной карте; эта карта за­ тем накладывается на пластину, и через про­ битые отверстия бракованные структуры за­ крашиваются. Преимущество такого способа в том, что исключается влияние паров марки­ рующей краски на структуру, расположенную рядом с маркированной; недостаток — сниже­ ние производительности контроля.

4. Для подсоединения к выводам структу­ ры осуществляется не опускание зондов кон­ тактных головок (они неподвижны в верти­ кальном направлении), а подъем предметного столика. Это позволяет сократить требуемое количество механизмов вертикального переме­ щения, которые должны быть достаточно точ­ ными. Однако применение этого метода дела­ ет установку менее универсальной, так как при этом невозможно программное управле­ ние зондами.

Оборудование для разбраковки готовых по­ лупроводниковых приборов. Оборудование этой группы применяется для контроля пара­ метров полупроводниковых приборов после не­ электрических испытаний: термоциклирования, на влагостойкость, механических испытаний и др. Получили распространение ручные одно­ позиционные установки, но в последние годы они вытесняются (особенно интенсивно в тех случаях, когда имеется много контролируемых параметров) автоматическим и полуавтомати­ ческим многопозиционным оборудованием.

Рассмотрим принцип действия полуавтома­ та разбраковки транзисторов по трем пара­ метрам. В полуавтомате принята следующая схема контроля параметров. Испытуемые тран­ зисторы загружаются (на посту загрузки) в подключающие устройства, установленные на карусели. Последняя совершает старт-

14-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Полупроводниковые приборы при эксплуа­ тации и транспортировке могут подвергаться воздействию механических нагрузок .в виде удара, вибрации или удара с вибрацией. Эти нагрузки могут вызывать в приборах постоян­ ные и кратковременные короткие замыкания и обрывы. Чтобы выявить потенциально нена­ дежные приборы, их в процессе производства испытывают на специальном оборудовании, позволяющем искусственно создавать условия, в которых в дальнейшем могут оказаться при­ боры. Методика испытаний приборов в зависи­ мости от их назначения определяется общими и частыми техническими условиями (ОТУ и ЧТУ).

Для проверки отсутствия обрывов в прибо­ рах их жестко закрепляют в специальных кас­ сетах и устанавливают на платформу ударных стендов. Приборы подвергаются при этом оп­ ределенному количеству ударов в двух взаим­ но перпендикулярных направлениях. Провер­ ка проводится в заданном электрическом ре­ жиме с регистрацией возникающих обрывов.

Для проверки отсутствия коротких замы­ каний (к. з.), как и для проверки на обрыв, приборы помещают в кассеты, которые уста­ навливают на платформу вибрационных стен­ дов. Иногда проверку отсутствия к. з. и обры­ вов проводят при одновременном воздействии вибрационных и ударных нагрузок. Для инди­ кации к. з. и обрывов созданы специальные чувствительные электрические схемы, которые срабатывают от импульсов амплитудой 0,3— 0,5 в и длительностью от 1 мксек и более.

Кроме проверки на отсутствие к. з. и об­ рывов, проводятся испытания на устойчивость к механическим воздействиям. Устойчивость приборов к длительной вибрации в диапазоне частот проверяется испытанием на вибростен­ де без подачи на приборы электрического ре­ жима. Результаты этих испытаний оценивают­

ся при дальнейшей проверке их на вибро­ устойчивость. Испытание проводится при плавном изменении частоты вибрации и при определенном ускорении. Время испытания со­ ставляет, как правило, десятки часов.

Виброустойчивость приборов в диапазоне частот проверяется с подачей электрического режима. Продолжительность испытаний обыч­ но не менее 15 мин. Диапазон частот такой же, как и при предыдущем испытании. Устой­ чивость приборов к длительной вибрации на фиксированной частоте проверяется испыта­ нием на вибростенде в течение десятков часов с определенным ускорением и подачей на при­ бор электрического режима. Устойчивость приборов к многократным ударам проверяется испытанием на ударном стенде с подачей электрического режима. При этом приборы подвергаются нескольким тысячам ударов в различных положениях с ускорением до 150 ц. Испытания приборов на устойчивость к оди­ ночным ударам проводятся с подачей элек­ трического режима на ударных стендах. При таких испытаниях приборы помещают в ме­ таллическую гильзу и заливают парафином или другим веществом с температурой плав­ ления меньше, чем предельно допустимая ра­ бочая температура прибора. Приборы подвер­ гаются обычно десяти ударам.

Все указанные испытания производятся при жестком креплении приборов к платфор­ мам испытательных стендов с тем, чтобы воз­ действие передавалось приборам с минималь­ ными потерями. Во время испытаний контро­ лируются к. з. и обрывы, а после испытаний — электрические параметры и внешний вид.

•Проверка отсутствия к. з. и обрывов дио­ дов и стабилитронов проводится по схеме, при­ веденной на рис. 14-1. Напряжение постоян­ ного тока подается на испытуемый диод ИД, в цепь которого включено нагрузочное сопро­ тивление (порядка 40 ком при проверке на

Рис. 14-2. Схема испытания транзисторов на отсутствие

к.з. и обрывов.

к.з. и 2 ком при проверке на обрыв), от ста­

билизированного источника питания СИП. С нагрузочного сопротивления снимается на­ пряжение, которое подается в индикаторное устройство ИУ, фиксирующее наличие к. з. и обрывов.

Проверка отсутствия к. з. и обрывов тран­ зисторов проводится по схеме, приведенной на рис. 14-2. Ток эмиттера и напряжение кол­ лектора задаются от стабилизированных ис­ точников питания СИП0 и СИПК. Сопротивле­ ние резистора в цепи эмиттера выбирается в зависимости от мощности испытуемых тран­ зисторов (150—500—1 500 ом). С сопротивле­ ния нагрузки Ян напряжение подается на ин­ дикаторное устройство ИУ, фиксирующее на­ личие к. з. и обрывов.

14-2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ УДАРНЫХ НАГРУЗОК

Для создания ударных нагрузок использу­ ются в основном стенды механического типа с максимальной грузоподъемностью до 50 кГ, обеспечивающие от 1 до 100 ударов в минуту при ускорении 150 ?. Кроме того, применяют­ ся электродинамические стенды грузоподъем­ ностью до 20 кГ и ускорением до 150 <7.

Механические стенды просты по конструк­ ции и надежны в работе. Механический стенд типа СУ-1 (рис. 14-3) представляет собой уст­ ройство, обеспечивающее строго рассчитанное свободное падение и резкое замедление укреп­

хода. На станине 16 имеются выступы для крепления траверс 14 и 17 и ленты с закреп­ ленными на них резиновыми буферами /, ко­ торые «поглощают часть энергии удара. В верх­ ней части станины есть две выемки для уста­ новки регулировочных прокладок 5 и упоров, воспринимающих удар стола. На траверсах 14 и 17 смонтирован приводной механизм, со­ стоящий из электродвигателя 2, клиноремен­ ной передачи, зубчатой передачи и кулачка 7. На валике приводного шкива 3 укреплено ве­ дущее зубчатое колесо 15, находящееся в за­ цеплении с зубчатым колесом 13 промежуточ­ ного вала. На промежуточном валу закрепле* но второе зубчатое колесо, находящееся в за­ цеплении с колесом 9, вращающим вал с ку­ лачком 7, при каждом обороте которого стол поднимается в крайнее положение. К нижней стороне стола прикреплены обойма 8 с под­ шипником, катящимся по рабочей поверхности кулачка 7, две ударные пластины 6, соединен­ ные со штоками 10, которые перемещаются во втулке 11 с фетровыми сальниками.

На лицевой стороне станины установлен счетчик числа оборотов 4, соединенный с вали­ ком кулачка муфтой. Из крайнего верхнего положения стол падает с ускорением, величи­ на которого может регулироваться при помо­ щи амортизационных прокладок из плоской резины.

14-3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВИБРАЦИОННЫХ И ЦЕНТРОБЕЖНЫХ

НАГРУЗОК

Для создания вибрационных нагрузок в ос­ новном испульзуются: I) стенды механическо­ го типа (грузоподъемность до 15 кГ, ускоре­ ние до 25*7, диапазон частот 10—5 000 гц); 2) стенды электродинамического типа (грузо­ подъемность до 20 кг, ускорение до 25?, диа­ пазон частот 5—10 000 гц).

Механический вибрационный стенд типа ВУ-15 (рис. 14-4) позволяет получать верти­ кально направленные вибрации синусоидаль­ ной формы. Вибрирующая часть стенда состо­ ит из рабочего стола 2, вертикального вала 3 и вибратора 4, шриводимого в движение от электродвигателя /, который смонтирован на подвижном кронштейне, что позволяет регули­ ровать натяжение приводного ремня.

Частота колебаний стола регулируется из­ менением скорости вращения электродвигате­ ля и должна соответствовать амплитуде коле­ бания, которая устанавливается изменением угла сдвига сектора 5.

Кинематическая схема стенда приведена на рис. 14-5. Вращение оси электродвигателя 1 через шестерни 7 передается на валики вибра­ тора с укрепленными на них секторами 6. По­ лученное колебательное движение передается на вертикальный вал 2 и, следовательно, на стол 4. Вся вибрирующая система подвешена на пружине 5. Амплитуда колебаний регули­ руется винтом 3.

Электрические цепи стенда (рис. 14-6) включаются в сеть переменного тока напря­ жением 220 в пакетным выключателем В. При включении схемы в цепь зажигается сигналь­ ная лампа Л. Число оборотов двигателя а следовательно, и частота колебаний вибрирую­ щей системы регулируются автотрансформа­ тором Тр. На валу вибратора установлен тахогенератор М2> входное напряжение которого пропорционально скорости вращения и изме­ ряется прибором ИП. Шкала последнего про­ градуирована в единицах частоты.

Кроме описанного механического стенда, в промышленности используются разнообраз­ ные электродинамические стенды и установки для проведения испытаний на воздействие ви­ брационных нагрузок типов УВЭ-5/5000, УВЭ-10/5000, УВЭ-5/10000 и т. д. Эти вибро­ стенды работают по принципу электродинами­ ческого вибратора. Колебания подвижной ка­ тушки, жестко связанной со столом вибро­ стенда, возбуждаются переменным током, подаваемым в катушку от генератора через электронный усилитель мощности. Управление стендом производится при помощи автомати­ ческой электронной системы с использованием пьезоэлектрического датчика ускорений.

(Помимо описанных стендов, ударные и ви­ брационные воздействия можно получать на простых приспособлениях в виде консольных реек, электромагнитных молоточков и т. п.

Для испытания изделий на воздействие центробежных нагрузок при постоянном уско­ рении применяются центрифуги общепромыш­ ленного назначения типа Ц-1/150 с ускорением до 150# и типа Ц-5/300 с ускорением до 300^.

14-4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ОБРЫВОВ ВО ВРЕМЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ

Обнаружение к. з. и обрывов проводится с помощью регистраторов, представляющих собой электронные устройства, обеспечиваю­ щие питание приборов и фиксацию результа­ тов испытаний. Принцип действия регистрато­ ра основан на запоминании индикаторными

15-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В процессе эксплуатации полупроводнико­ вые приборы могут подвергаться воздействиям повышенных и пониженных температур, давле­ ний, .повышенной влажности и т. д. Для вы­ явления потенциально ненадежных приборов их в процессе производства испытывают на специальном оборудовании, в котором искус­ ственно создается среда, близкая к естествен­ ной. Конкретная методика испытаний опреде­ ляется общими и частными техническими ус­ ловиями. Ниже рассмотрены основные виды климатических испытаний.

Для испытания на теплоустойчивость при­ боры помещают в специальные камеры теп­ ла, где их выдерживают в предельном тепло­ вом режиме, достаточном для прогрева но все­ му объему. Температура в камерах 70—120° С и выше в зависимости от конструкции и назна­ чения прибора. Затем измеряются электриче­ ские параметры приборов без извлечения их из камеры.

По окончании испытаний приборы извлека­ ются из камеры и выдерживаются в нормаль­ ных климатических условиях -в течение суток, после чего проводится их внешний осмотр и измерение электрических параметров. Выдер­

жавшими испытания считаются приборы, у ко­ торых отсутствуют дефекты, вызывающие по­ терю работоспособности, внешний вид соответ­ ствует общим техническим требованиям, а* электрические параметры сохраняются в пре­ делах норм.

Для испытания на холодоустойчивостьприборы помещают в камеру холода, где вы­ держивают в течение времени, достаточного* для охлаждения до температуры минус 60° С. По истечении этого времени измеряются элек­ трические параметры приборов, и они ставят­ ся в электрический режим. Условия проверкипосле испытания те же, что и после испыта­ ния на теплоустойчивость.

Для испытания на влагоустойчивость .при­ боры помещают в камеру влажности без по­ дачи напряжения в течение 2—30 суток. На­ пряжение подается на 5 мин только в концеиспытания. После испытания приборы выдер­ живаются в нормальных климатических усло­ виях в течение 2 ч, затем проводится внешний’ осмотр и измерение электрических парамет­ ров. Выдержавшими испытания считаются приборы, у которых при испытании отсутст­ вуют пробои (к. з.), а после испытания нет дефектов, вызывающих потерю их работоспо­ собности.