Laboratornaya_rabota_6


Лабораторная работа №6
Организация испытаний на воздействие изменения температуры среды
Цель работы:
Изучить воздействие термоциклирования на микросхему.
Освоить методы термоциклирования. ознакомиться с испытательным оборудованием.
Теоретические сведения
Испытания на циклическое воздействие смены температур проводят для определения способности изделий противостоять быстрой смене температуры, т.е. способности изделий сохранять свой внешний вид и параметры после воздействия изменения температуры среды в пределах значений, установленных в стандартах для данного изделия.
Испытания проводят одним из следующих методов:
- метод 205-1 – быстрое изменение температуры (метод двух камер) для испытания изделий, которые в условиях эксплуатации подвергаются быстрому изменению температуры;
- метод 205-3 – резкое изменение температуры (метод двух жидкостных ванн) для проверки способности изделий выдерживать резкое изменение температуры.
Метод 205-1 проводят в камере тепла и холода, изделие подвергают воздействию следующих друг за другом циклов. Каждый цикл состоит из следующих этапов:
- изделия помещают в камеру холода, температуру в которой заранее доводят до пониженной предельной или пониженной рабочей температуры в зависимости от того, которая из температур ниже, и выдерживают при этой температуре до достижения теплового равновесия в течение 10 мин;
- после выдержки в камере холода изделия переносят в камеру тепла, температуру в которой заранее доводят до повышенной рабочей или повышенной предельной температуры в зависимости от того, которая из температур выше, и выдерживают при этой температуре до достижения теплового равновесия в течение 10 мин. Совокупность этих операций составляет один испытательный цикл, график которого приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Испытательный цикл
- Для ИМС в сварных корпусах проводят 1000 циклов в диапазоне температур от -60°С до +150°С.
- Для ИМС в паяных корпусах проводят 10 циклов в диапазоне температур от -60°С до +125°С.
- Для ИМС в пластмассовых корпусах проводят 20 циклов в диапазоне температур от -60°С до +125°С.
На рисунке 2 приведена схема камеры тепла и холода КТХ-0,4-65/155, предназначенная для испытаний устройств на устойчивость к повышенной (до +155°С) и пониженной (до -65°) температурам. Камера обеспечивает поддержание температуры в диапазонах от -65 до 100°С и от -100 до +155°С с точностью соответственно не хуже ±1°С и ±1%. Неравномерность распределения температуры по объему камеры составляет ±4°С. При установлении в камере заданного режима средняя скорость изменения температуры в диапазонах от +35 до -65°С и от 35 до 155°Сс соответственно не менее 0,5 и 1,5°С/мин. Рабочий объем камеры 0,45м2.
Для создания в камере положительных температур служит нагреватель l а для улучшения теплообмена между нагревателем и воздухом в полезном объеме 3 камеры и уменьшения равномерности распределения температуры по объему (подобно камере тепла) – вентилятор 5. Отрицательные температуры создают с помощью холодильной машины, которая может работать в двух режимах: умеренного (до -20°С) и большого (до -65°С) холода. При работе в первом режиме хладагент (жидкий фреон-22) из конденсатора 12 через вентиль 11, теплообменник 10, фильтр 9 и соленоидный клапан 8 поступает в терморегулирующий вентиль 7 и через него подается в испаритель 6. На испарение фреона требуется большое количество теплоты, котораяотбирается у воздуха, находящегося в объеме камеры. В результате температура в камере понижается, а фреон через теплообменник 10 возвращается в компрессор 13 и сжимается до давления конденсации. Из компрессора пары фреона поступают в конденсатор, где они вновь конденсируются, отданая тепло водопроводной воде, охлаждающей конденсатор.
При работе во втором режиме используется другой хладагент, фреон-13, а фреон-22 служит для охлаждения фреона-13. Происходит это следующим образом. Соленоидный клапан закрывается и жидкий фреон-22 через соленоидный вентиль 17 и термовентиль 16 поступает в змеевик конденсатора-испарителя 15. Забрав тепло у поступающего сюда же из компрессора 22 через теплообменник 14 газообразного фреона-13, фреон-22 испаряется, а фреон-13 конденсируется в межтрубном пространстве конденсатора-испарителя. Испарившийся фреон-22 через теплообменник 10 возвращается в компрессоре 13, а жидкий фреон-13 из конденсатора-испарителя, через теплообменник 26, соленоидный вентиль 21 и фильтр 20 по двум параллельным ветвям: соленоидному вентилю 24 и термовентилю 25, с одной стороны, и обводной линии соленоидному вентилю 19 и дюзе 18 с другой, поступает в испаритель 4 и охлаждает камеру. Обводная линия служит для увеличения скорости выхода на заданный режим (диапазон температур от -30 до -50°С). В других случаях соленоидный вентиль, 19 закрыт. Из испарителя 4 пары фреона-13 нагреваются компрессором 22 в теплообменник 14, охлаждаемый водой, откуда поступают в межтрубное пространство конденсатора-испарителя, где в результате охлаждения жидким фреоном-22 вновь происходит их конденсация.

1 – нагреватель; 2 – дверь; 3 – полезный объем; 4, 6 – испарители; 5 – вентилятор; 7 – терморегулирующий вентиль; 8 – соленоидный клапан; 9, 20 – фильтры; 10, 14, 26 – теплообменники; 11, 23 – вентили; 12 – конденсатор теплотехнический; 13, 22 – компрессоры; 15 – конденсатор-испаритель; 16, 25 – термовентили; 17, 19, 21, 24 – соленоидные вентили; 18 – дюза; 27 – емкость.
Рисунок 2 – Схема камеры тепла и холода КТХ-0,4-65/155
Метод 205-3, метод двух жидкосных ванн, заключается в следующем. В качестве испытательной среды для -196°С используется жидкий азот, для -60°С – смесь этилового спирта с сухим льдом, для 0°С – тающий лед, для +100°С – кипящая вода, до +200°С – глицерии марки чистый. Для испытания ИМС помещают в кассеты или держатели. Осуществляют 10 циклов. Каждый цикл включает: ИМС опускают в ванну с жидкостью при пониженной предельной температуре, выдерживают 5 мин и в течение 10с переносят в ванну с жидкостью при повышенной предельной температуре, в которой выдерживают 5 мин. После последнего цикла ИМС промывают в дистиллированной, воде при (50-60)°С и сушат в нормальных климатических условиях в течении 2 часов.
Порядок выполнения лабораторной работы
3.1. изучить основные принципы термоциклирования и его температурные параметры.
3.2. изучить методы испытаний изделий на цикличность температур в соответствии с вариантом.
Номер варианта Метод испытания Вариант конструкции корпуса МЭУ
1,2 205-3 Сварной
3,4 205-3 Паяный
5,6 205-1 Пластмассовый
7,8 205-1 Паяный
9,10 205-1 Сварной
3.3. изучить состав и принцип действия камеры тепла и холода.
4. Содержание отчета
4.1. Цель работы: Изучить воздействие термоциклирования на микросхему.
Освоить методы термоциклирования. ознакомиться с испытательным оборудованием.
4.2. Краткое изложение метода испытания заданного варианта.
4.3. График испытательного цикла при термоциклировании.
4.4. Перечень вероятных дефектов, которые могут быть выявлены методом термоциклирования.
5. Контрольные вопросы
5.1. Что такое циклическое воздействие температур?
Циклическое воздействие температур при малых перерывах между воздействием высоких и низких температур, так называемые термоудары, могут привести транзистор к выходу из строя из-за больших механических напряжений, связанных с различными коэффициентами температурного расширения материалов, входящих в элемент и корпус. Сравнительно медленные колебания температур транзисторы обычно хорошо выдерживают многократно.
5.2. Какие операции составляют один испытательный цикл?
Каждый цикл состоит из следующих этапов:
- изделия помещают в камеру холода, температуру в которой заранее доводят до пониженной предельной или пониженной рабочей температуры в зависимости от того, которая из температур ниже, и выдерживают при этой температуре до достижения теплового равновесия в течение 10 мин;
- после выдержки в камере холода изделия переносят в камеру тепла, температуру в которой заранее доводят до повышенной рабочей или повышенной предельной температуры в зависимости от того, которая из температур выше, и выдерживают при этой температуре до достижения теплового равновесия в течение 10 мин.
Во время испытания электрическая нагрузка на изделие не подается, а электрические параметры измеряют до и после испытаний, предварительно выдержав изделие в нормальных климатических условиях.
5.3. Какие существуют методы испытания микросхемы на термоциклирование?
Испытания состоят из следующих этапов:
• предварительная выдержка, первоначальные измерения параметров и
внешний осмотр изделий;
• установка изделий в камере, выдержка их в условиях испытательногорежима и извлечение изделий из камеры, восстановление;
• заключительные измерения параметров и визуальный осмотр изделий.
5.4. Каким образом происходит нагрев в камере тепла и холода?
С помощью жидкого азота устанавливается температура -196°С, – смесь этилового спирта с сухим льдом для -60°С, для 0 С – тающий лед в камерах холода , для +100°С – кипящая вода, до +200°С – глицерии марки чистый для камер тепла.5.5. Каким образом происходит охлаждение в камере тепла и холода?
Охлаждение в камерах происходит так же как и нагревание но в обратном порядке.

Приложенные файлы

  • docx 17991286
    Размер файла: 136 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий