本發(fā)明涉及一種用于總劑量輻射試驗的電路板，尤其涉及一種用于宇航用元器件總劑量輻射試驗的通用偏置電路板，屬于宇航半導(dǎo)體器件總劑量輻射試驗領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在目前空間環(huán)境中，存在一種總劑量輻射效應(yīng)，而航天器為了能夠在復(fù)雜的空間環(huán)境中正常工作，需要對航天器進(jìn)行抗輻射效應(yīng)的加固設(shè)計。而在加固設(shè)計過程中，需要給出半導(dǎo)體器件抗輻射能力指標(biāo)，所以首先需要對宇航用半導(dǎo)體器件進(jìn)行抗輻射能力評估，對宇航用元器件進(jìn)行地面總劑量模擬實驗，獲得宇航用半導(dǎo)體器件的抗總劑量輻照能力指標(biāo)。而目前地面總劑量模擬實驗主要是采用鈷源產(chǎn)生的γ射線進(jìn)行總劑量效應(yīng)模擬實驗。而鈷源總劑量模擬試驗中，為了模擬器件在空間飛行器內(nèi)的使用狀態(tài)和可能出現(xiàn)的最惡劣情況，試驗器件通常是在加電的狀態(tài)下進(jìn)行輻照，這樣就需要設(shè)計制作加電偏置電路，保證器件在被輻照時，器件處于靜態(tài)加電狀態(tài)。因此，目前地面模擬的半導(dǎo)體器件總劑量試驗幾乎均需要設(shè)計輻照試驗偏置電路板。

面對未來的發(fā)展趨勢，宇航用半導(dǎo)體器件的總劑量試驗，需要設(shè)計一種低成本、高效率、可重復(fù)使用、通用性強(qiáng)、有效輻射面積大的偏置電路板。

然而，目前國內(nèi)外對于總劑量試驗所用的偏置電路板，大多都是根據(jù)不同器件靜態(tài)偏置加電狀態(tài)所單獨(dú)設(shè)計的試驗電路板，不同器件由于有不同的管腳定義與不同的加電狀態(tài)，致使不同器件的輻照偏置電路板不能互相使用，一種偏置電路板只能用于一種器件的總劑量試驗，造成偏置電路板的利用率不高，試驗成本較高；另外，每款器件都要單獨(dú)設(shè)計制作偏置電路板，造成總劑量試驗周期較長，嚴(yán)重制約了器件抗輻射能力的評估速度，對于快速發(fā)展的航天事業(yè)來說，這種情況是急需改善的。此外，目前國內(nèi)外所制作的偏置電路板上，除了需要被輻射的器件及夾具之外，還有一些偏置電路所需的電阻、電容，這些阻容元件占據(jù)偏置電路板的大量空間，使得這個電路板的有效輻射面積不大，而由于鈷源輻射場的均勻性限制，具有相同劑量率的輻照面積有限，如果電路板的有效輻射面積不大，就可能使得一次試驗不能加上所有試驗器件，在目前輻照源有限的機(jī)時情況下，這些都是非常不利的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡單、成本低、通用性強(qiáng)、有效輻射面積大的宇航用半導(dǎo)體器件總劑量輻射試驗通用偏置電路板。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種宇航用半導(dǎo)體器件總劑量輻射試驗通用偏置電路板，其特征在于包括母板、多塊通用子板和多個試驗器件夾具，其中，

母板，用于為輻照器件提供多路相互獨(dú)立的電源，包含電源接口和N個互不相連的母板卡槽，母板卡槽上包含電源連接點和器件連接點，電源接口中的連線點均并聯(lián)接入到母板卡槽中相應(yīng)的電源連接點；

試驗器件夾具，用于插裝被輻照器件，形狀和管腳排列與被輻照器件相匹配，使用時，各管腳焊接在母板卡槽器件連接點上；

通用子板，用于為被輻照器件配置電壓與偏置負(fù)載，由電源連接點、器件管腳連接點和阻容元件連接處組成，其電源連接點和器件管腳連接點與母板卡槽的電源連接點和器件連接點一一對應(yīng)，通過在阻容元件連接處選擇不同的阻容元件及電源電壓完成不同器件的配置；

對于封裝形式相同，管腳定義與配置電壓與偏置負(fù)載不同的器件，通過配置不同的通用子板，即可使用同一塊母板完成總劑量輻射試驗；

對于封裝形式不同，管腳定義與配置電壓與偏置負(fù)載相同的器件，通過焊接不同的試驗器件夾具，即可使用同一塊母板完成總劑量輻射試驗。

所述通用子板的阻容元件連接處由縱橫二維焊接點陣列組成，每列縱向焊接點對應(yīng)連接一個電源連接點，每行橫向焊接點對應(yīng)連接一個器件管腳連接點，將縱向焊接點和橫向焊接點直接相連，能夠使電源電壓與器件管腳直接相連；在縱向焊接點和橫向焊接點之間焊接不同的阻容元件，為不同器件配置電壓與偏置負(fù)載。

所述母板卡槽內(nèi)每個電源連接點和器件連接點處對應(yīng)安裝一對金屬彈片，通用子板插入到母板卡槽中，通過金屬彈片使通用子板垂直固定在母板卡槽中，實現(xiàn)子母板快速靈活插接。

所述試驗器件夾具集中平鋪安置在母板正面。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明采用立體式子母板插接的方式，可以減小電路板面積，相同面積大小的電路板上可以放置更多的待輻照器件，提高電路板的有效利用率；

(2)本發(fā)明的通用電路板上可以同時進(jìn)行多款器件的試驗，對于不同的器件，只需配備不同的通用子板，無需更換母板，且通用子板可以批量化生產(chǎn)，只需根據(jù)器件不同的加電偏置，焊上不同的電阻電容，選通不同的電源電壓即可，極大提高了電路板的可重復(fù)使用率，減少開發(fā)制作電路板的周期和成本。

(3)本發(fā)明采用在母版卡槽內(nèi)設(shè)置金屬彈片來垂直固定通用子板，整個偏置電路板拆分靈活、通用性強(qiáng)、操作簡單、成本低、具有推廣應(yīng)用價值。

(4)本發(fā)明采用不同的試驗器件夾具適應(yīng)不同的器件封裝形式，即對于封裝形式不同，管腳定義與加電偏置不同的器件，通過焊接不同的試驗器件夾具，即可使用同一塊母板完成總劑量輻射試驗。

(5)本發(fā)明試驗器件夾具集中平鋪安置在母版正面，有效輻照面積大，單位面積內(nèi)的輻照效率高。

附圖說明

圖1為通用偏置電路板外形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為通用偏置電路板母板正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為通用偏置電路板通用子板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為通用子板與母板卡槽插接側(cè)視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1-4和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述：

通用偏置電路板的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示，該宇航用半導(dǎo)體器件總劑量輻射試驗通用偏置電路板主要由母板1、通用子板2和試驗器件夾具3三部分組成，母板1和通用子板2均是PCB板(印刷電路板)，母板1上有N個互不相連的母板卡槽5，通用子板垂直插裝在母板卡槽上。

通用偏置電路板的母板正面結(jié)構(gòu)如圖2所示，母板1用于為輻照器件提供多路相互獨(dú)立的電源。母板卡槽5上包含電源連接點和器件連接點，電源接口中的連線點均并聯(lián)接入到每個母板卡槽中的相應(yīng)的電源連接點；試驗器件夾具3用于插裝被輻照器件，形狀和管腳排列與被輻照器件相匹配，使用時，各管腳焊接在母板卡槽5器件連接點上。每一個試驗器件夾具3分別對應(yīng)一個母板卡槽5，不同的試驗器件夾具之間不互相連通。這樣，每個器件之間相互獨(dú)立，不互相影響，提高電路板的可靠性。母板電源接口配置多路電源配置資源，試驗器件各管腳與多路電源通過母板卡槽與通用子板相連。

通用偏置電路板的通用子板結(jié)構(gòu)如圖3所示，器件試驗偏置配置由通用子板提供，通用子板按管位單獨(dú)配置偏置狀態(tài)。通用子板2中有電源連接點6、器件管腳連接點7和阻容元件連接處8，電源連接點6和器件管腳連接點7與母板卡槽5的電源連接點和器件連接點一一對應(yīng)，阻容元件連接處8由縱橫二維焊接點陣列組成，每列縱向焊接點對應(yīng)連接一個電源或地連接點，每行橫向焊接點對應(yīng)連接同一個器件管腳連接點，將縱向焊接點和橫向焊接點直接相連，可使電源電壓與器件管腳直接相連；在縱向焊接點和橫向焊接點之間焊接不同的阻容元件，可進(jìn)行器件外圍電路的配置和偏置電壓配置。所以，電源連接點6、器件管腳連接點7通過在通用子板2上阻容元件連接處8選擇不同的阻容元件及電源電壓完成整個器件的外圍電路配置和加電偏置，阻容元件連接處8也可以不加電阻電容，使部分管腳與電源端直接相連，完成偏置加電的設(shè)計。

對于封裝形式一樣但種類不同、加電狀態(tài)不同的半導(dǎo)體器件就可以使用同一塊母板1，只要根據(jù)不同的偏置加電狀態(tài)，制作不同的通用子板2即可。而通用子板2可以批量制作模板，對于不同的通用子板2只要在阻容元件連接處8焊上不同的阻容元件，選擇不同的電源連接即可。這樣即可實現(xiàn)通用子板的快速制作和母板的相互通用，通用偏置電路板的正面有效輻照面積增大，提高了試驗效率，降低了試驗成本。

每塊通用子板對應(yīng)一系列封裝相同的器件，同一試驗電路板可同時進(jìn)行多款器件的總劑量試驗。這樣，對于封裝形式一樣，但器件種類不同，加電偏置不一樣的半導(dǎo)體器件只要制作不同的通用子板，即可在同一塊母板上完成總劑量試驗，實現(xiàn)母板的重復(fù)使用。

通用子板2與母板卡槽5插接側(cè)視圖如圖4所示，通用子板的電源連接點6和器件管腳連接點7插接到母板卡槽5中，使通用子板2的連接點與母板PCB板的金屬導(dǎo)線相接觸，從而使子母板相連。母板卡槽5內(nèi)含若干金屬彈片，每路電源與器件的各個管腳分別對應(yīng)一對金屬彈片9，通用子板插入到母板卡槽5中，通過金屬彈片使通用子板垂直固定在母板卡槽5中，從而實現(xiàn)子母板快速靈活插接。通用子板2和母板1接通后的電路原理圖，如圖4所示。

制作母板1時，要求試驗器件夾具3集中布局，并平鋪于母版的正面。盡量增加母板1正面可輻照半導(dǎo)體器件的數(shù)量，提高電路板的有效輻照面積，提高單位面積內(nèi)的輻照效率。并安裝不同封裝形式、不同管腳數(shù)量的試驗器件夾具3，使得母板1的通用性更強(qiáng)。母板1和通用子板2，通過母板卡槽5立體式垂直插裝。

宇航用半導(dǎo)體器件總劑量輻射試驗通用偏置電路板的試驗器件夾具3主要包括DIP類、FP類、LCC類等常用的中小規(guī)模集成電路夾具，一塊母板1上包括若干數(shù)量試驗器件夾具3，DIP類夾具選取DIP-48的夾具，F(xiàn)P類夾具選取FP-48的夾具，這兩種夾具適合管腳數(shù)量小于等于48的各類常規(guī)DIP和FP類器件，LCC類夾具則選取5種不同管腳數(shù)量的夾具，一塊母板1上的試驗器件夾具3安裝有DIP、FP、LCC等不同封裝形式的夾具，且每種形式的夾具有不同的管腳數(shù)量，以滿足不同封裝形式、不同管腳數(shù)量的試驗器件的需要，最終實現(xiàn)通用電路板覆蓋大部分常規(guī)封裝形式的器件，使得母板的通用性更強(qiáng)。

對于總劑量輻照試驗，輻照器件需要配置偏置負(fù)載，而這些負(fù)載會占據(jù)輻照偏置電路板空間，減少電路板上有效輻射面積電路板上一些被測器件的偏置負(fù)載會占據(jù)一些輻射空間，利用本發(fā)明制作的通用偏置電路板，可以增加母板的有效輻照面積。如AD公司生產(chǎn)的OP07器件的總劑量試驗，該器件封裝形式為DIP-8，需要在正相輸入端和反相輸入端分別接10Ω電阻和0.1μF電容并以及正負(fù)15V電源，利用本發(fā)明可以將電阻、電容以及其它電源走線布置到通用子板2上，從而減少負(fù)載在母板1上的占據(jù)空間，使得以前相同大小面積的輻照板可以輻照的器件數(shù)量增加一倍。

此外，該母板1還適合其它所有DIP-8封裝形式的器件，輻照其它DIP-8器件只需配置不同的通用子板2即可，有效減少母板1開發(fā)的費(fèi)用，大大提高母板1的重復(fù)使用率，而通用子板2可大批量投產(chǎn)，制作簡單，通用子板2與母板1插裝靈活簡單，大大提高制作輻照板的速度。

本發(fā)明將一塊普通的總劑量偏置電路板折分為一塊母板1、若干數(shù)量的通用子板2、若干數(shù)量的試驗器件夾具3，對于封裝形式相同，管腳定義與加電偏置不同的器件，通過配置不同的通用子板，即可使用同一塊母板完成總劑量輻射試驗；對于封裝形式不同，管腳定義與加電偏置不同的器件，通過焊接不同的試驗器件夾具3，即可使用同一塊母板完成總劑量輻射試驗。母板1可重復(fù)使用，通用子板2制作簡單，子母板拆分靈活、通用性強(qiáng)。

以上所述為本發(fā)明的一種具體實施方式，而絕非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)描述，在不脫離權(quán)利要求及其限定范圍的本發(fā)明總體構(gòu)思的原則下，可以對實例做出改變。

本發(fā)明未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。