Spôsob hodnotenia kvality systémov výkonových polovodičových súčiastok

Číslo patentu: 242157

Dátum: 15.09.1987

Autori: Mikoláš Petr, Labohý Ivan, Novák Zdenik, Biheller Jan, Bor Jan

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

ÚRAD mo VVNALEZY (45) Vydané 15 09 37 A osnsvvAutor vynálezu VANĚK OLDŘICH doc. ing. CSC. KEMPNÝ MILAN ing HARMAN RUDOLF prof, ing. csc., BRATISLAVA ŠIMKO TIMOTEJ ing., PRAHA, PODEBRADSKÝ ARDSLAV ing.,BRATISLAVA54 Spôsob hodnotenia kvality systémov výkonnvých pulnvudičových súčiastok 1 2vynález sa týka spôsobu hodnotenia kvality systémov výkonových polovodlčových súčiastok pomocou elektrohydraulického pulzátora, ktorého podstatou je, že na systém výkonovej polovodičovej súčiastky sa 7 pôsobí kombinovanou silou pozostávajücou z M/,um-m prítlačnej sily a síly s voliteľnou amplitúdou, pričom na systém polovodičovej výkonovej súčiastky je pripojené vysoké jednosmerné napätie a meria sa záverné napätie aj blokovacie naptíe, ktoré je úmerné degradáoii systému.vynález sa týka spôsobu hodnotenia kvality systémov výkonových polovodičových súčiastok pomocou elektrohydraulického pulzátora.Na hodnotenie kvality výkonových polovodičových súčiastok ako aj na hodnotenie ich parametrov pri zmene konštrukcie slúžia dnes skúšky, kedy sú súčiastky vystavené teplotným zmenám - tepelnému cyklovaniu napr. teplotný interval od 50 C do 150 °C.Teplotný cyklus predstavuje ohrev súčiastky priamym prechodom prúdu, pričom sa stratovým výkonom zvýši jej teplota na napr. 150 °C a jej rýchle ochladenie na východziu teplotu. Tieto teplotné zmeny sú sprevádzané vznikom prídavného mechanického napätia v bimetalovej sústave kremík - molybden. Následkom rozdielnych koeficientov lineárnej rozťažnosti oboch partnerov systému kremík ~ molybden dochádza pri teplotných zmenách k vzniku prídavných napätí vo vrstve spájky systému kremík~molybden a po určitom počte teplotných Cyklov ktorý závisí od zvoleného teplotneho rozdielu pri cyklovaní a od ďalších parametrov systému dochádza k degradácii p-n priechodu v sytéme, ktorý sa nachádza v kremíkovej doske, je vytvorený napr. dltúziou prímesí do kremíka a zabezpečuje usmerňovacie vlastn-osti diody výkonovej polovodičovej súčiastky následkom elektrického a tepelného prierezu. Meraním citlivého fyzikálneho parametra systému napríklad záverného napätia p-n priechodu možno počas teplotného cyklovania zistiť degradáciu súčiastky. Počet teplotných cyklov do degradácie súčiastky býva 109 alebo vyšší, čo predstavuje časový úsek asi 103 až 104 hodín nepretržitej prevádzky, pri vysokých nárokoch na spotrebu energie a chladiacej vody potrebnej pri prudkom ochladzovani systému a aj na nepretržitú obsluhu.Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené spôsobom hodnotenia kvality systémov výkonových polovodičových súčiastok, ktorého podstatou je spôsob hodnotenia kvality systémov výkonových polovodičových súčiastok, vyznačujúci sa tým, že na systém výkonovej polovodičovej súčiastky sa pôsobí kombinovanou silou pozostávajúcou z prítlačnej sily o velkosti 102 až 104 N a z pulzujúcej sily s volitelnou amplitúdou j i- 10 až 104 N, pričom na systém polovodičovej výkonovej súčiastky je pripojené vysoké jednosmerné napätie 1 až 3,5 kV a meria sa záverué napätie a blokovanie napätie systému, ktorých zmena je úmerná degradácii systému výkonovej polovodičovej súčiastky.Vyšší účinok spôsobu hodnotenia kvality systémov výkonových polovodičových súčiastok podľa vynálezu oproti doteraz používanému postupu spočíva v znížení spotreby energie minimálne o 104 Kw/h oproti doteraz používaným teplotným cyklickýmskúškam, v skrátení času potrebného na skúšky 1 O 3 krát v šetrení pracovných sil v počte najmenej 1 000 hodin, v ušetrení chladiacej vody v množstve cca 200 m 5 a urýchlení prác vo výskume a vývoji výkonovýoh polovodičových súčiastok najmenej o 3 mesiace.vyznačený postup je novou diagnosticktou metódou pre hodnotenie vlastností výkonových polovodičových súčiastok, ktorá umožňuje nahradit doterajšie teplotné cyklické skúšky výkonových polovodičových súčiastok.Cyklické skúšky je možné vykonávať v elektrohydraulickom pulzátore, ktorý umožňuje cyklické namáhanie ťah . tlak s harrnonicým sínusovým priebehom zaiažovacej sily. Frevencia zatažovania je voliteľná, avšak obmedzená amplitúdou - frekvenčnou charakteristikou systému. Pre účely cyklických skúšok systém-ov výkonových polovodičových súčiastok je dostatočné sila s amplitúdou do j 10 000 N, maximálna hodnota statickej sily je tlež 10000 N. Druhá alternatíva je na vykonávanie cyklických skúšok systémov výkonových polovodičových súčiastok použitie rezonančného pulzátora,ktorý taktiež umožňuje statické a aj cyklické zatažovanie ťah - tlak.Na obrazku je znázornená časť držiaka pre súčasné cyklické namáhanie 5 kusov systémov kremík - molybden alebo kremík- wolfram s p-n priechodom s použitím zaťažovacej čeľuste a s podperným medzikružím. Horná čelust pulzátora dosadá na prítlačný texgumoidový tŕň 1, ktorý tlačí na zaťažovacíu čelust 2 s roznášacím krúžkom 3 a čelust prenáša silu s amplitúdou i Pa ako aj statickú prítlačnú silu Po na vlastný meraný systém 4 kremík - molybden alebo kremík - wolfram, ktorý je uložený na podpornom medzikrúžku 5. Dalšla zaťažovacía čelust E s ďalším medeným roznášacím krúžkom 7 prenáša cyklické namáhanie na ďalší meraný systém a posledný podperný medzlkrúžok piateho meraného systému leží v druhom pritlačnom texgumoidovom tŕne, ktorý dosadá na spodnú čelust pulzátora.Príklad konkrétneho spôsobu hodnotenia kvality systémov výkonových polovodičovýclt súčiastok podľa vynálezu pri použití elektrohydraulickeho pulzátora.Vyrobené systémy kremík - molybden o priemere 28 mm s hrúbkou molybdenu 1,2 mm a kremíka 0,3 mm boli uložené v držiaku podľa obrázku a mechanicky cyklované silou s amplitúdou j 1600 N a prítlačnou silou 2000 N. Súčasne sa meralo záverné napätie jednotlivých systémov a zaznamenáva sa tvar VA charakteristiky po určitom počte cyklov (napr. po každých 500 až 1000 cyklochl. U meraných systémov- došlo k prudkému zníženiu záverného napätia a zároveň k rapídnej zmene tvaru VA charakteristík. Tieto zmeny meraných parametrovodpovedajú zmenám, ktoré sa pozorujú pri degradacii systémov pri teplotných skús kach. U sledovaných systémov dochádzalo k uvedeným zmenám pri počte cyklov 1,2 až 1,5, 105, čo predstavuje 10 až 5 U hodín podľa zvolených parametrov skúšky. Nový postup mechanického namáhania sústavy Si - Mo sa dá použiť. na periodickú kontrolu kvality technolo~ gických operácii pri výrobe polovodičovýchvýkonových súčiastok pomocou cyklovacích skúšok na vybraných súboroch systemov so súčasným meraním ich parametrov, na kontrolu parametrov novovyvinutých súčiastok pri dlhodobom mechanickom namáhani, na hodnotenie vplyvu zmeny konštrukcie alebo technologickej operácie na parametre súčiastok pri mechanickom cyklovaní.Spôsob hodnotenia kvality systémov výkonových polovodičových súčiastok vyznačujúci sa tým, že na systém výkonovej polovodičovej súčiastky sa pôsobí kombinovanou silou pozostávajúcou z prítlačnej sily o Veľkosti 102 až 104 N a z pulzujúcej sily svoliteľnou amplitúdou j 103 až 104 N, pri čom na systém polovodičovej výkonovej súčiastky je pripojené vysoké jednosmerné napätie 1 až 3,5 kV a meria sa záverné napätie a blokovacie napätie systému, ktoré je úmerne degradácii systému.

MPK / Značky

MPK: H01L 21/66

Značky: súčiastok, hodnotenia, kvality, výkonových, polovodičových, spôsob, systémov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-242157-sposob-hodnotenia-kvality-systemov-vykonovych-polovodicovych-suciastok.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob hodnotenia kvality systémov výkonových polovodičových súčiastok</a>

Podobne patenty