Określenie przy pomocy wykrywacza granicznych wartości nieszczelności w obudowach do układów scalonych

Podobne dokumenty
Teoria błędów. Wszystkie wartości wielkości fizycznych obarczone są pewnym błędem.

Dr inż. Zenon Spik POLITECHNIKA WARSZAWSKA KS-INSTAL sp. z o.o.

Tomasz Skowron XIII LO w Szczecinie. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą spadku swobodnego

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

Analiza korelacyjna i regresyjna

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

Laboratorium Podstaw Pomiarów

LXVIII OLIMPIADA FIZYCZNA

Laboratorium Metrologii

Analiza śladów. Składnik śladowy stężenie poniżej 100ppm. poniżej 0.1% AŚ ok. 20% publikacji analitycznych

BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

BADANIE PARAMETRÓW PROCESU SUSZENIA

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

Pomiar rezystancji metodą techniczną

POLITECHNIKA RZESZOWSKA

Sprawdzenie narzędzi pomiarowych i wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach pośrednich

Wykład 4 Przebieg zmienności funkcji. Badanie dziedziny oraz wyznaczanie granic funkcji poznaliśmy na poprzednich wykładach.

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

dn dt C= d ( pv ) = d dt dt (nrt )= kt Przepływ gazu Pompowanie przez przewód o przewodności G zbiornik przewód pompa C A , p 1 , S , p 2 , S E C B

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

FMDRU. Przepustnica z miernikiem przepływu. Wymiary. Opis. Przykładowe zamówienie. Ød i. Ød 1

Spektrometr XRF THICK 800A

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

THICK 800A DO POMIARU GRUBOŚCI POWŁOK. THICK 800A spektrometr XRF do szybkich, nieniszczących pomiarów grubości powłok i ich składu.

Doświadczenie B O Y L E

ĆWICZENIE WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK POMPY WIROWEJ

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Ćwiczenie nr 2. Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 121: Termometr oporowy i termopara

MATERIAŁ ELWOM 25. Mikrostruktura kompozytu W-Cu25: ciemne obszary miedzi na tle jasnego szkieletu wolframowego; pow. 250x.

09 - Dobór siłownika i zaworu. - Opór przepływu w przewodzie - Dobór rozmiaru zaworu - Dobór rozmiaru siłownika

Zjawiska powierzchniowe

Walidacja metod wykrywania, identyfikacji i ilościowego oznaczania GMO. Magdalena Żurawska-Zajfert Laboratorium Kontroli GMO IHAR-PIB

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Zworka amp. C 1 470uF. C2 100pF. Masa. R pom Rysunek 1. Schemat połączenia diod LED. Rysunek 2. Widok płytki drukowanej z diodami LED.

INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN. POCZTA PNEUMATYCZNA The pneumatic post

4. SPRZĘGŁA HYDRAULICZNE

JAK WYZNACZA SIĘ PARAMETRY WALIDACYJNE

WYZNACZANIE ZAWARTOŚCI POTASU

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Rozkład normalny, niepewność standardowa typu A

Sprawozdanie z ćwiczenia na temat. Badanie dokładności multimetru cyfrowego dla funkcji pomiaru napięcia zmiennego

Wyznaczanie sił działających na przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Szczegóły budowy kolektora próżniowego typu HeatPipe. Część 1.

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

CECHOWANIE TERMOELEMENTU Fe-Mo I WYZNACZANIE PUNKTU INWERSJI

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH LABORATORIUM INŻYNIERII CHEMICZNEJ, PROCESOWEJ I BIOPROCESOWEJ

Ćwiczenie LP1. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 22 listopada 2009

PL B1. INSTYTUT MASZYN PRZEPŁYWOWYCH PAN, Gdańsk, PL JASIŃSKI MARIUSZ, Wągrowiec, PL GOCH MARCIN, Braniewo, PL MIZERACZYK JERZY, Rotmanka, PL

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

KONSPEKT FUNKCJE cz. 1.

Zapoznanie się ze zjawiskiem Seebecka i Peltiera. Zastosowanie elementu Peltiera do chłodzenia i zamiany energii cieplnej w energię elektryczną.

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYKI ANTYKAWITACYJNEJ NADWYŻKI WYSOKOŚCI CIŚNIENIA METODĄ DŁAWIENIOWĄ

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

Ciśnienie definiujemy jako stosunek siły parcia działającej na jednostkę powierzchni do wielkości tej powierzchni.

Prawa gazowe- Tomasz Żabierek

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

Autor. Adrian Prusko ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Zakład Ochrony Środowiska

SPEKTROMETRIA IRMS. (Isotope Ratio Mass Spectrometry) Pomiar stosunków izotopowych (R) pierwiastków lekkich (H, C, O, N, S)

Walidacja metod analitycznych Raport z walidacji

Nazwy pierwiastków: ...

Deuterowa korekcja tła w praktyce

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz.13

Katedra Technik Wytwarzania i Automatyzacji STATYSTYCZNA KONTROLA PROCESU

pętla nastrzykowa gaz nośny

Laboratorium odnawialnych źródeł energii. Ćwiczenie nr 5

Komentarz technik technologii chemicznej 311[31]-01 Czerwiec 2009

Metrologia cieplna i przepływowa

URZĄDZENIA STYKOWO - DŹWIGNIOWE EZ / EM

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Temperaturowa charakterystyka termistora typu NTC

Zakład Podstaw Konstrukcji i Maszyn Przepływowych. Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych. Politechnika Wrocławska

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

Akademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do rachunku błędów pomiarowych

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

ĆWICZENIE 6 POMIARY REZYSTANCJI

Ćwiczenie nr 31: Modelowanie pola elektrycznego

K02 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Cel główny: Uczeń posiada umiejętność czytania tekstów kultury ze zrozumieniem

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

Problemy przemysłowej kontroli szczelności obudów elementów półprzewodnikowych za pomocą wykrywacza helowego*)

Urządzenia stykowo-dźwigniowe EZ/EM

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 5 POMIAR WZGLĘDNEJ LEPKOŚCI CIECZY PRZY UŻYCIU

Odwracalność przemiany chemicznej

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 4

1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym

LABORATORIUM Z FIZYKI

Ćwiczenie nr 1 Wyznaczanie charakterystyki statycznej termostatycznego zaworu rozprężnego

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

ABSORPCYJNA SPEKTROMETRIA ATOMOWA

WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA ELEKTRONÓW Z LAMPY KATODOWEJ

KLASYFIKACJI I BUDOWY STATKÓW MORSKICH

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

EFEKT SOLNY BRÖNSTEDA

Transkrypt:

Andrzej TACZANOWSKI ONPMP Określenie przy pomocy wykrywacza granicznych wartości nieszczelności w obudowach do układów scalonych helowego WSTfP Hermetyzacja podzespołów elektronicznych ma na celu zabezpieczenia ich przed njekorzystnym wpływem środowiska, w którym pracują. W praktyce realizuje się to w ten sposób, że element czynny podzespołu umieszcza się w odpowiedniej obudowie, którą następnie zamyka się w celu uzyskania hermetyczności. Parametrem charakteryzującym hermetyczność obudowy jest graniczne/maksymalne/ natężenie nieszczelności najczęściej powietrza, poniżej którego element może spełniać zadowalająco swoją funkcję. Zwykle graniczne natężenie nieszczelności /'naciek/ dla hermetyzowanych podzespołów elektronicznych wynosi - - lo-ótri/s. Z technicznie dostępnych metod wykrywania nieszczelności tak małe wartości nacieków są wykrywane i mierzone przede wszystkim za pomocą spektrometrycznych wykrywaczy nieszczelności [l] z zastosowaniem helu jako gazu próbnego. W procesie wytwarzania podzespołu wykonuje się dwukrotnie kontrolę szczelności: - po wykonaniu samej obudowy /u producenta obudów/; - po hermetyzacji podzespołu /wykonuje producent gotowych podzespołów/. Mimo że każde z tych badań jest wykonywane za pomocą nieszczelności, to jednak technika wykrywania jest różna. helowego wykrywacza W pierwszym przypadku obudowa jest podłączona do wykrywacza w ten sposób, że z jednej strony panuje wysokie /zwykle atmosferyczne/ ciśnienie helu, druga natomiast strona znajduje się w kontakcie z układem próżniowym wykrywacza. Hel przepływa przez ewentualne nieszczelności, dając określoną wartość sygnału wprost proporcjonalną do natężenia nieszczelności. Pomimo że praktyczna realizacja tej metody, szczególnie w warunkach przemysłowych, może nasuwać pewne trudnęści [2], to zawsze wielkość sygnału daje jednoznaczną odpowiedź o szczelności badanej obudowy. Dla kontroli podzespołu po jego hermetyzacji stosuje się natomiast technikę jego nasycania helem. Po nasyceniu bada się, czy nie wydziela się hel. Interpretacja uzyskanych w tym przypadku wyników pomiarów nie jest już jednoznaczna bez znajomości pewnych pardynetrów całego procesu kontroli. Niniejszy artykuł poświęcony jest rozważaniom nad wpływem parametrów nasycenia i kontroli na granice wykrywania nieszczelności, za pomocą helowego wykrywacza, hermetycznych obudów podzespołów elektronicznych. oo

PRZEBIEG KONTROLI SZCZELNOŚCI ELEMENTÓW HERMETYCZNYCH Przebieg kontroli szczelności skłacła się z trzech operacji: - nasycenie helem/napływ helu cjo ewentualnie nieszczelnych elementów/, - leżakowanie /aeryzacjc/ - w czasie tej operacii następuje desorpcja z pow -rzchni badanych elementów, ale także wypływ helu z ewentualnie nieszczelnych obudów, - umieszczanie elementów w próżniowej komorze wykrywacza helowego i wła'"iwa kontrola szczelności. Dla danego elementu i wykrywacza nieszczelnoici rozróżnia się dwie granice wyznaczające możliwości skutecznej kontroli. Pierwsza - to najmniejsza wartość wykrywanego nacieku. Druga - to największa wartość wykrywanego nacieku. Granica najmniejszego wykrywanego nacieku określona jest przez: - minimalne natężenie nieszczelności oznaczone przez wykrywacz helowy, - poziom tła helowego, który pochodzi z desorpcji helu z zewnętrznej powierzchni elementu badanego. W praktyce minimalna wykrywalność spektrometrycznego wykrywocza jest rzędu " TrI/s, podczas gdy tło helowe może symulować naciek o kilka rzędów wyższy. Drugo granica -największego wykrywanego nacieku - zależy od szybkości ubytku helu z uprzednio nasyconego, nieszczelnego elementu, tzn. od wielkości nacieku i czasu upływającego pomiędzy wyjęciem elementu z komory a wykrywaniem /jest to tzw.czas aeryzacji/. Może więc zaistnieć taki przypadek, że dla określonej wielkości sygnału wykrywacza istnieje alternatywa: element jest szczelny, lub naciek jest tak duży, że w okresie aeryzacji nastąpił całkowity wypływ helu ćo atmosfery. Z tego powodu kontrola szczelności za pomocą wykrywacza helowego elementów zamkniętych jest operacją konieczną, ale nie wystarczającą. Dla wykrycia bowiem dużych nacieków trzeba stosować drugi stopień kontroli tzw. metodami pęcherzykowymi. Jest to jednak poza ramami niniejszych rozważań. TŁO HELOWE OBUDOW Sorpcja helu przez materiał obudowy w czasie procesu nasycania stanowi istotny czynnik ograniczający najmniejszy wykrywalny naciek. Sorpcja ta jest wywołana adsorpcją i absorpcją. Hel zaadsorbowany jest na ogół łatwy do usunięcia. Znacznie groźniejsza est absorpcja helu wynikająca z rozpuszczenia w niektórych materiałach. Wydzielanie zaabsorbowanego helu jest procesem stosunkowo powolnym, wywołane zaś tą desorpcją tło helowe ogranicza wykrywalność nacieków.. Spośród materiałów stosowanych na obudowy hermetycznych elementów elektronicznych najgroźniejsze są szkła o dużej zawartości Si02, czyli na ogół szkła twarde [3, 4]. W szkłach tych hel rozpuszcza się i przenika je w sposób nieporównywalny z metalami. Dla wyznaczenia więc t^helowego konieczna jest znajomość przebiegu d< rpcji helu z uprzednio nasycanych materiałów. Na rys. 1 i 2 przedstawiono przykłady desorpcji helu z różnych obudów eiof.. )w elektronicznych. Elementy te przepływały w atmosferze helu pod ciśnienier,m przez czas średnio 4 godz. Po wyjęciu z atmosfery helu obudowy przebywały powietrzu i co pewien czas mierzono tło, 40

Do tego celu stosowano wykrywacz nieszczelności ASM4-A /Alcatel/ z wyposażeniem do badań szczelności obudów. Wykrywacz ten posiada 5 zakresów pomiarowych /oraz 5 podzakresów/ i odczyt wielkości sygnału helu dokonuje się w Atm, cmvs. Wskazania wykrywacza były systematycznie kontrolowane za pomocą nacieku wzorcowego. Trl/s 5 ^ k 3 -^ 6 5 4 3-9 \ ^ Si r 20 30 40 50 60 min l 1 Trl/s -'' 6 5 A 3 '^ 6 5 4 3 W -9 20 30 40 50 60 min Rys. 1. Desorpcja helu z obudów, 1 - Rys. 2. Desorpcja helu z obudów. 1 - Obudowa TO 5, 2 - Obudowa TO 116 pl, obudowa miniaturowego rezonatora kwarcowego, 2 - zestyk hermetyczny -szkło 3 -Obudowa TO 116 f twarde, 3 - obudowa szklana foto-tranzystora Obudowy mierzono pojedynczo lub po kilka sztuk. Sygnał tła helowego jest proporcjonalny do ilości jednocześnie badanych obudów. Wykresy na rys. 1 i 2 podają wartości dla pojedynczych obudów. Przyjęta metoda określania tła helowego ma przebieg podobny do okresu aeryzacji elementów w toku zwykłej kontroli szczelności. Z rysunku 1 można określić minimalny czas aeryzacji elementu dla założonej granicy ^cieku. Jeżeli założymy największy dopuszczalny sygnał helu na poziomie 1 - Trl/s, co jest wartością mniejszą niż przewiduje to dla elementów półprzewodnikowych norma MIL[5], to czas aeryzacji dla obudowy ceramicznej TO 116 pl wyniesie około 20 min, dla obudowy TO 116 F zaś około 15 min. Dla obudowy TO 5 sygnał helu już po 5 min. jest niższy od założonej granicy. Jeśli założy się podobną granicę np. dla zestyku hermetycznego wykonanego ze szkła twardego, to konieczny czas aeryzacji wyniesie ponad 24 godziny /!/ Określenie czasu aeryzacji z krzywych desorpcji jest zabiegiem koniecznym, ale niewystarczającym dla ustalenia możliwej najniższej granicy dopuszczalnego nacieku. Istnieją bowiem jeszcze dwa czynniki mające wpływ na ustalenie czasu aeryzacji. Jeden wynika z nieuniknionego wypływu helu z nieszczelnej obudowy w czasie aeryzacji, drugi z wydajności urządzeń kontrolnych. Oba te czynniki zostaną kolejno rozważone. 41

ROZWAŻANIA TEORETYCZNE NAD WYZNACZENIEM GRANIC WYKRYWANIA NIESZCZELNOŚCI Załóżmy, że nas/cono obudowę przez pozostawienie jej w ał-mosferze helu pod zwiększonym ciśnieniem. Jeili obudowa jest nieszczelna, nasł'qpi ndpływ helu do jej wnętrza, a w zależnofci od wielkości nieszczelności i czasu ciśnienie helu wewnątrz obudowy może osiqgnqć wartość ciśnienia nasycania. Po wyjęciu obudowy z komory nasycania następuje wypływ helu na zewnątrz. Wypływ ten może mieć w zależności od wielkości nacieku i jego geometrii różny charakter. Dlatego opis teoretyczny zjawiska może być tylko przybliżony. Opis taki podali HowI i Mann [ó]. Dla wypływu helu w warunkach przepływu molekularnego podali oni równanie Po \ M / J/2 1 - exp _ LT ^ MA /2- exp MA^ 1/2 L VPo ( M i 1 VP gdzie: R L P T -wielkość sygnału helowego wykrywacza /frl/s/, -wielkość nacieku dla powietrza /Trl/s/, -ciśnienie helu w czasie nasycania/tr/, -czas nasycania/s/, -czas aeryzacji/s/, V - objętość obudowy / ^ /, P -ciśnienie atmosferyczne/tr/, M -ciężar molekularny helu, M^ - ciężar molekularny powietrza /przyjęto wartość 30/. Na rys. 3 przedstawiono krzywą obiiczoną za pomocą równania /!/ Jla obudowy TO 116 przy założeniu warunków nasycania: T=7,2* ^ S /2 godziny/, P^20 Tr /3 atm/dla różnych czasów aeryzacji < =300 s., 600 s., 1200 s., 2400 s. Jak widać z równania 1 i z rys. 3, przy danym nacieku L czas aeryzacji wpływa na położenie granicy największego wykrywalnego nacieku/prawa gałąź krzywej/, natopiiast na przesuwanie się lewej gałęzi krzywej wpływają warunki nasycania - PT. Dla nacieków mniejszych od "^ Trl/s można równanie/l/uprościć. Otrzyma się wówczas R = L^PT VPo2 MA M /2/ Jeśli przez R^^ oznaczymy minimalną wartość sygnału powyżej tła helowego, przez L^ zaś najmniejszy wykrywalny naciek, to równanie/2/można przekształcić do postaci: l2 PT JL. MA 42

Trl/s -3 E/? 5 E / Pozio, /I m tła \ V w \ \ i i L 1 1 llllll 1 iiiiiii 1 1 llllll 1 1 llllll 1.1 IIIIIII III 1 li 2 5 W'2 5 '"^Ź 5 '^Z 5 '^2 5 5 W^Z 5 '^ 2 Trl/s Rys. 3. Zależność pomiędzy wielkoicią sygnału helowego R wykrywacza a wielkością nacieku L dla obudowy TO 116.Warunki nasycania PT =6 atm.godz. 1 - 't = 300 s, 2-t=600s, 3 - t =1200s, 4 - T =2400 s. Na rys. 4 przedstawiono zależność L^^ od PT opisaną równaniem /3/ dla wartości 1-- Trl/s. Jeżeli założymy wiec, że czos aery^acji wynosi 20 min, co jest niezbędne dla uzyskania R^ = 1 -lo"" Trl/s/rys. 1/, to sygnałowi temu odpowiada naciek L=3'~ Trl/s /rys. 3/. Aby ten naciek mógł być wykryty, konieczna jest wartość iloczynu PT = atm-godz. /rys. 4/. Jednocześnie czas 20-minutowej aeryzacji prowadzi w konsekwencji do ustalenia granicy największego wykrywalnego nacieku na poziomie 2--4 Trl/s. Na rys. 5 przedstawiono wykres pozwalający odczytać maksymalny czas aeryzacji przy danym rwcieku, zakłada ąc,^że minimalny sygnał powyżej tła helowego wynosi 1-- Trl/s. Gdyby należało obniżyć granicę najmniejszego wykrywalnego nacieku do wartości 1 -- Trl/s, konieczne byłoby wydłużenie czasu nasycania względnie podniesienie ciśnienia helu tak, aby ' - " ^ czas jednak poziom tła musiałby być obniżony do./ut.ar opatrywanych obudów pociągnęłoby to za sobą^rzesunięcie giori-, wykrywairwści największego nacieku do wartości rzędu Trl/s. Tak wytworzona sytuacja byłaby niekorzystna z dwóch powodów. Pierwszy - to trudności przemysłowego wykrywania nieszczel- 43

nośc! txi tak niskim poziomie tła, ujawniające się przede wszystkim spadkiem wydajności wykrywaczy. Drugi powód to fakt, że granica łatwego wykrywania nieszczelności za pomocą pęcherzyków wynosi 1--4 Tri/s. W opisywanym przykładzie zakres wykrywania helowego wykrywacza nieszczelności zaledwie stykałby się z zakresem wykrywania za pomocą testu pęcherzykowego. Tymczasem należy dążyć, aby zakresy obu kolejno stosowanych metod zachodziły na siebie. Trl/s TS W f 3 N -' 3 - ' 5 PT atm godz -5 - f 5 Trl/s Rys. 4. Zależność najmniejszego wykrywalnego nacieku L od warunków nasycania /PT/ dla R^=l OO-B Trl/s, Obudowa TO 116 Rys. 5. Zależność pomiędzy wielkością nacieku L a maksymalnym czasem oeryzacji przy założeniu, że najmniejszy sygnał R^ powyżej tła helowego wynosi 1.- Trl/s. Obudowa TO 116 Przedstawiona wyżej teoria i za jej pomocą wykonane obliczenia mogą liczbowo odbiegać od przebiegów rzeczywistych ze względu na uproszczające założenia, które przyjęto przy wprowadzaniu wzorów. Jednak kierunki przebiegów teoria odzwierciedla prawidłowo i stąd stanowi wygodne narzędzie przy doborze warunków kontroli szczelności obudów zamkniętych. PRAKTYKA PRZEMYSŁOWEGO WYKRYWANIA NIESZCZELNOŚCI OBUDOW Znając kierunki przebiegów i wzajemne zależności parametrów kontroli szczelności obudów spróbujmy powiązać je z praktyką wykrywania nieszczelności. Wykrywanie nieszczelności obudów tzw. hermetycznych przestało być zabiegiem laboratoryjnym, a stało się operacją przemysłową. Kontrolę wykonuje się za pomocą wykrywaczy, najczęściej helowych. Wykrywacze te są półautomatami względnie pełnymi automatami. W pierwszych bada się uprzednio nasycone obudowy w partiach po kilkanaście sztuk umieszczonych w osobnych pojemnikach. Pojemników, które kolejno łączy się U

Po wyjęciu z komory nasycania umieszczono obudowy co pewien czas w pojemnikach wykrywacza nieszczelności ASM4-A /Alcatel/ i mierzono sygnał helu. W okresach pomiędzy pomiarami, obudowy leżały na powietrzu. Przykładowe wyniki przedstawiono na rys. 6 i 7. Krzywe na rys. 6 sugerować mogą, że obudowy sq szczelne /sygnał po 20 min. poniżej lub mają bardzo duże nacieki. W istocie mamy do czynienia z tym drugim przypadkiem, co stwierdzono w badaniu na pęcherzyki. Na rys. 6 pokazano też linią przerywaną przebieg desorpcji helu z obudowy. Wyniki przedstawione na rys. 6 są przykładem przekroczenia maksymalnego czasu aeryzacji, który w tym przypadku jest bardzo krótki. Dla takich więc nacieków nawet szybki wykrywacz automatyczny da wynik dwuznaczny. Ale dla takich nacieków badanie na pęcherzyki daje odpowiedź jednoznaczną. Na rys. 7 zgrupowano inne przykłady krzywych. Nacieki leżą przypuszczalnie w zakresie nieco powyżej "^ Trl/s/patrz rys. 5/ i są łatwo wykrywalne za pomocą wykrywacza helowego. Jednocześnie widać, że dla czasu aeryzacji równego 40 min. sygnał yt żadnym z pokazanych przypadków nie jest niższy niż ~ Trl/s. Jest oczywistym, że mogą ponadto istnieć takie wartości nieszczelności, dla których czas osiągnięcia sygnału 1 -łó- Tri/s będzie krótszy niż założone uprzednio 40 min. Przykładów takich w naszych badaniach nie spotkano, ale są one zupełnie możliwe. Ponieważ będą one jednak leżały w zakresie "^ Trl/s,będą łatwo wykrywalne metodą pęcherzykową. Wyżej podane przykłady świadczą, że dobrane w sposób wyżej omówiony parametry procesu kontroli powinny zapewnić prawidłowe sprawdzenie szczelności dla nacieków leżących w zakresie ~ -"^ Trl/s. Jeżeli jednak naciek jest większy niż -4 Trl/s, to istnieje duża możliwość popełnienia błędu w selekcji obudów. W tym przypadku test pęcherzykowy staje się niezbędny. ZAKOt^CZENIE Na przykładzie hermetycznej obudowy TO 116 pokazano, jaki wpływ na przebieg badania szczelności za pomocą helowego wykrywacza mają parametry nasycania PT i aeryzaciwlt. Dobór granicy dopuszczalnego nacieku dla obudowy musi być kompromisem pomiędzy wymaganiami niezbędnymi dla prawidłowej pracy elementu elektronicznego a możliwościami niezawodnej kontroli tej granicy. Możliwości kontroli są określone przez warunki nasycania, a przede wszystkim przez szybkość desorpcji helu z materiału obudowy oraz wydajność urządzeń wykrywających. Dobór zbyt nisko położonej granicy dopuszczalnego nacieku obudowy zwiększa gwałtownie trudności kontroli i przez ograniczenie wydajności procesu sprawdzania zwiększa jej koszty. Na podstawie obliczeń i pr^kładów praktycznych wydaje się, że dla ceramicznej obudowy TO 116 naciek 5-"" Trl/s stanowi granicę,* powyżej której ryzyko popełnienia błędi^ w wykrywaniu nieszczelności metodami przemysłowymi jest niewielkie, a sam proces kontroli może być prowadzony racjonalnie. Panu doc. drowi J. Marksowi z Ośrodka Badawczo-Rozwojowego Elektroniki Próżniowej dziękuję za cenne uwagi i dyskusje w czasie wykonywania niniejszej pracy.

'W- 2 3 4 56 ^ 2 3 4 5 6 ^ s. Rys. 6. Zmiany sygnału helowego nasyconych obudów TO 116 w funkcji czasu aeryza- 'iii. Linia przerywana oznacza przebieg desorpcji helu z szczelnej obudowy Trl/s -^r 3 4 SB 0000 s Rys. 7. Zmiany sygnału helowego nasyconych nieszczelnych obudów TO 116 w funkcji czasu aeryzacji

Po wyjęciu z komory nasycania umieszczono obudowy co pewien czas w pojemnikach wykrywacza nieszczelności ASM4-A /Alcatel/ i mierzono sygnał helu. W okresach pomiędzy pomiarami, obudowy leżały na powietrzu. Przykładowe wyniki przedstawiono na rys. 6 i 7. Krzywe na rys. 6 sugerować mogą, że obudowy są szczelne /sygnał po 20 min. poniżej MO-Sjrl/s/, lub mają bardzo duże nacieki. W istocie mamy do czynienia z tym drugim przypadkiem, co stwierdzono w badaniu na pęcherzyki. Na rys. ó pokazano też linią przerywaną przebieg desorpcji helu z obudowy. Wyniki przedstawione na rys. 6 są przykładem przekroczenia maksymalnego czasu aeryzacji, który w tym przypadku jest bardzo krótki. Dla takich więc nacieków nawet szybki wykrywacz automatyczny da wynik dwuznaczny. Ale dla takich nacieków badanie na pęcherzyki daje odpowiedź jednoznaczną. Na rys. 7 zgrupowano inne przykłady krzywych. Nacieki leżą przypuszczalnie w zakresie nieco powyżej "^ TrI/s/patrz rys. 5/ i są łatwo wykrywalne za pomocą wykrywacza helowego. Jednocześnie widać, że dla czasu aeryzacji równego 40 min. sygnał yi żadnym z pokazanych przypadków nie jest niższy niż "» TrI/s. Jest oczywistym, że mogą ponadto istnieć takie wartości nieszczelności, dla których czas osiągnięcia sygnału 1 -lo" TrI/s będzie krótszy niż założone uprzednio 40 min. Przykładów takich w naszych badaniach nie spotkano, ale są one zupełnie możliwe. Ponieważ będą one jednak leżały w zakresie " Trl/s,będą łatwo wykrywalne metodą pęcherzykową. Wyżej podane przykłady świadczą, że dobrane w sposób wyżej omówiony parametry procesu kontroli powinny zapewnić prawidłowe sprawdzenie szczelności dla nacieków leżących w zakresie " -lo'^ TrI/s. Jeżeli jednak naciek jest większy niż "^ TrI/s, to istnieje duża możliwość popełnienia błędu w selekcji obudów. W tym przypadku test pęcherzykowy staje się niezbędny. ZAKOr<lCZENIE Na przykładzie hermetycznej.obudowy TO 116 pokazano, jaki wpływ na przebieg badania szczelności za pomocą helowego wykrywacza mają parametry nasycania PT i aeryzacjwt". Dobór granicy dopuszczalnego nacieku dla obudowy musi być kompromisem pomiędzy wymaganiami niezbędnymi dla prawidłowej pracy elementu elektronicznego a możliwościami niezawodnej kontroli tej granicy. Możliwości kontroli są określone przez warunki nasycania, a przede wszystkim przez szybkość desorpcji helu z materiału obudowy oraz wydajność urządzeń wykrywających. Dobór zbyt nisko położonej granicy dopuszczalnego nacieku obudowy zwiększa gwałtownie trudności kontroli i przez ograniczenie wydajności procesu sprawdzania zwiększa jej koszty. Na podstawie obliczeń i pr:^kładów praktycznych wydaje się, że dla ceramicznej obudowy TO 116 naciek 5'~" Tri/s stanowi granicę,* powyżej której ryzyko popełnienia błędi^ w wykrywaniu nieszczelności metodami przemysłowymi jest niewielkie, a sam proces kontroli może być prowadzony racjonalnie. Panu doc. drowi J. Marksowi z Ośrodka Badawczo-Rozwojowego Elektroniki Próżniowej dziękuję za cenne uwagi i dyskusje w czasie wykonywania niniejszej pracy. 47

Literatura 1. Duval P.: La syntłiese du contrôle d'rftanchéite des transistors et composants scelles, EMI, 173/15-5-1973. 2. Taczanowski A.: Problemy przemysłowej kontroli szczelności obudów elementów półprzewodnikowych za pomocq wykrywacza helowego. Materiały Elektroniczne 3, 31, 1973. 3. Groszkowski J.: Technika Wysokiej Próżni, WNT, Warîzowa 1972. 4. Redhead P.A., Hobson J.P., Kornelsen E.V.: The Physical Basis of Ultrahigh Vacuum, Chapmann-Hall, London 196. 5. MIL Standort 3, Method 14 - Seal 196. 6. Howl D.A., Mann C.A.: The Back-Pressuring technique of Leak Testing, Vacuum 15, 347, 1965. 7. Talion J.: Contrôle a grande cadence de l'etanchéite'des semiconducteurs. Le Vide - AVISEM, 1971. Wanda SOKOŁOWSKA ONPMP Spektrograficzna metoda oznaczania zanieczyszczeń metalicznych w tellurze o wysokiej czystości Tellur jest często stosowany w technice półprzewodnikowej jako składnik wielu stopów o własnościach termoelektrycznych. W literaturze jest niewiele opracowań dotyczących analizy telluru, Pol jakowa i Fedorowa [ l] oznaczają w nim: Cu, Bi, Sb, Pb, Ag, Au, As w zakresie stężeń "^ -"^%. Metal mieszają z proszkiem grafitowym w stosunku 5:1. Jak^iródło wzbudzenia stosują łuk prądu zmiennego o natężeniu 3,5 A. Błąd ozrwczenia - 20%. Podobnie arwlizują tellur Judelewicz i Kowalewa[2]. 2 4 W pracy [4] oznaczano miedź i srebro w zakresie stężeń 4- -7- % po przeprowadzeniu próbki do roztworu. Błąd oznaczenia -13%. Ustimow i Czalkow /3/ analizują tellur bezpośrednio i po wstępnym chemicznym wzbogacaniu stosując w obydwu przypadkach wzorce na podłożu dwutlenku telluru. W koncentracie zanieczyszczeń otrzymanym po oddzieleniu telluru oznacza ją szereg pierwiastków z wykrywalnością "^ - /w metodzie bezpośredniej wykrywalności -"^%/ przy błędzie oznoczenia 15-30%. Odwożka 2 g. W pracy niniejszej podano spektrograficzną metodę równoczesnego oznaczania 13 pierwiastków /Cu, Fe, Al, Mg, Pb, Ag, Sb, Bi, Ni,Mn, Cr, Sn, Ti/w tellurze wysokiej czystości z wykrywalnością 1-3'"5% bez wstępnego zagęszczania zanieczyszczeń iłodowych. 4