專利名稱：溫控可充氣真空輻射設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路等電子元器件的輻射實驗技術，更具體地涉及一種溫控可充氣真空輻射設備。
背景技術：
隨著航天技術、核能技術等的迅速發(fā)展，各種電子元器件越來越多地應用在不同的核輻射、空間輻射環(huán)境中。輻射環(huán)境對電子元器件造成的總劑量效應會嚴重影響電子設備的可靠性和使用壽命。多年來，世界主要國家均在積極開展電子元器件輻射總劑量效應以及相應加固技術的研究工作。電子元器件的總劑量效應加固水平是抗輻射電子元器件的重要指標之一。近來研究表明，電子元器件在受到輻射時所具有的溫度、封裝氣體成分對電子元器件的總劑量效應防護能力影響非常明顯。然而，在現(xiàn)有的電子元器件輻射實驗技術中，并沒有合適的設備能夠為電子元器件的輻射實驗同時準確地提供不同成分氣體氛圍和溫度環(huán)境。因此，為了準確研究、測試電子元器件在不同環(huán)境溫度、不同氣體成分環(huán)境下輻射、退火時的總劑量效應，需要開發(fā)一種能夠準確提供不同成分氣體氛圍和不同溫度環(huán)境的新型輻射設備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是要針對上述需求，開發(fā)一種在電子元器件的輻射實驗研究中使用的輻射設備，以便準確研究、測試不同氣體成分、不同溫度下電子元器件輻射、退火后的總劑量效應，滿足電子元器件的總劑量效應研究需求。本發(fā)明的一個進一步目的是要使得本發(fā)明的輻射設備還可用在單粒子效應、中子效應、劑量率效應、激光脈沖等其它輻射效應研究領域，滿足電子元器件在不同氣體成分和不同溫度下其它輻射效應的研究需求。具體地，本發(fā)明提供了一種在電子元器件輻射實驗中使用的溫控可充氣真空輻射設備，包括一端開口的罩體，其內(nèi)限定了輻照腔；用于攜載所述電子元器件的器件盤，其可取出地容裝在所述輻照腔內(nèi)；可開閉的封蓋結構，其連接于所述罩體的開口端，以在所述封蓋結構閉合時氣密密封所述輻照腔；線纜接頭，其固定在所述封蓋結構上并穿過所述封蓋結構通入所述輻照腔內(nèi)；溫控系統(tǒng)，其包括設置在所述輻照腔內(nèi)的溫控板以及穿過所述封蓋結構的冷媒輸入管路和冷媒排出管路，其中所述溫控板帶有冷媒腔室和電加熱裝置， 所述冷媒腔室經(jīng)由所述冷媒輸入管路接收冷媒，經(jīng)由所述冷媒排出管路排出冷媒，所述電加熱裝置電連接到所述線纜接頭，以可控地通電加熱；以及抽空充氣系統(tǒng)，其包括穿過所述封蓋結構與所述輻照腔流體連通的至少一個抽空充氣管路以及在所述輻照腔外連接于每個所述抽空充氣管路的第一閥門裝置，以經(jīng)由所述第一閥門裝置和所述抽空充氣管路對所述輻照腔抽空或充入所需的氣體成分。優(yōu)選地，所述封蓋結構為法蘭密封結構，其由法蘭環(huán)和法蘭蓋構成，其中所述法蘭環(huán)固定在所述罩體的開口端，所述法蘭蓋可拆卸地連接于所述法蘭環(huán)。
優(yōu)選地，所述冷媒輸入管路和所述冷媒排出管路為具有外層管和內(nèi)層管的復層管，其中所述外層管固定在所述法蘭蓋上，所述內(nèi)層管連接到所述溫控板的冷媒腔室，從而使得所述內(nèi)層管內(nèi)形成的流體流路用于將冷媒輸入或排出所述冷媒腔室，而且所述內(nèi)層管和所述外層管之間形成的環(huán)形隔熱腔與所述輻照腔連通，用于將所述冷媒與所述法蘭蓋隔熱。優(yōu)選地，所述復層管還具有中間管，所述內(nèi)層管與所述中間管之間形成隔離的環(huán)
形真空腔室。優(yōu)選地，所述溫控系統(tǒng)還包括設置在所述輻照腔外的冷媒源和溫控電源，其中所述冷媒源經(jīng)由所述冷媒輸入管路與所述冷媒腔室流體連通，所述溫控電源經(jīng)由所述線纜接頭電連接到所述電加熱裝置，以控制所述電加熱裝置通電加熱。優(yōu)選地，所述抽空充氣系統(tǒng)還包括設置在所述輻照腔外的至少一個抽空裝置和至少一個充氣裝置，所述第一閥門裝置在所述輻照腔外進一步連接于相應的抽空裝置和/或充氣裝置，其中每個所述抽空裝置包括第二閥門裝置和至少一個真空泵，所述第二閥門裝置串聯(lián)地連接在所述真空泵與相應的所述第一閥門裝置之間；每個所述充氣裝置包括充氣氣源和至少一個微調閥，所述微調閥串聯(lián)地連接在所述充氣氣源與相應的所述第一閥門裝置之間，以便通過調節(jié)所述微調閥的漏率來控制充氣速度；而且每個所述充氣裝置還包括至少一個真空計，每個所述真空計工作于一個所述微調閥下游的氣流管路，以測量該處氣流管路的氣體壓強，從而判斷充入所述輻照腔中的氣體成分是否滿足要求。優(yōu)選地，所述抽空充氣系統(tǒng)還包括一個烘烤系統(tǒng)，用于對所述罩體進行控溫烘烤， 以利于抽空所述輻照腔時獲得超高真空。優(yōu)選地，所述至少一個微調閥和所述至少一個真空計的數(shù)量均為1個，在所述真空計下游至所述第一閥門裝置之間的氣流管路上還連接有一個第三閥門裝置。優(yōu)選地，所述第一閥門裝置為一個手動式真空閥或者由兩個手動式真空閥串聯(lián)形成；而且所述第二閥門裝置和所述第三閥門裝置皆為一個電動式真空閥。優(yōu)選地，所述溫控可充氣真空輻射設備還包括設置在所述輻照腔外的電路控制裝置，其經(jīng)由所述線纜接頭電連接到所述電子元器件，以在實驗時對所述電子元器件進行電學偏置。由于在本發(fā)明的輻射設備中，同時設置有特別設計的溫控系統(tǒng)和抽空充氣系統(tǒng)， 因而可為電子元器件的輻射實驗準確提供各種溫度、氣體成分實驗環(huán)境，滿足電子元器件總劑量效應、單粒子效應、中子效應、劑量率效應、激光脈沖等輻射效應的研究需求。進一步地，由于在本發(fā)明的輻射設備中使用了特別設計的輸入和排出冷媒管路， 對封蓋結構和冷媒進行了有效的隔熱，因而可防止封蓋結構受冷媒影響溫度變化過大而出現(xiàn)漏氣、損壞等問題，可防止輻射設備在低溫下嚴重結霜等問題，有利于獲得良好的實驗效^ ο根據(jù)下文結合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例所作的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。


后文將會參照附圖并以示例性而非限制性的方式對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分，而且這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的溫控可充氣真空輻射設備的示意性透視圖； 圖2是圖1所示溫控可充氣真空輻射設備的示意性局部剖視圖，其中示出了用作冷媒輸入和排出管路的復層管的外層管被連接到法蘭密封結構的法蘭蓋，而內(nèi)層管在輻照腔內(nèi)被連接到的溫控板的冷媒腔室；
圖3是沿圖2中的剖切線A-A截取的用作冷媒輸入和排出管路的復層管的示意性橫截面視圖，其中該復層管為雙層管；
圖4是可在本發(fā)明的溫控可充氣真空輻射設備中用作冷媒輸入和排出管路的另一種復層管的示意性局部剖視圖，其中該復層管為三層管；
圖5是圖1所示溫控可充氣真空輻射設備在進行抽空充氣時的連接示意圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的溫控可充氣真空輻射設備的示意性透視圖，其中使用了另一種第一閥門裝置，該第一閥門裝置由兩個的手動真空閥串聯(lián)形成；
圖7示意性地示出了用于本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備的一種抽空充氣系統(tǒng)； 圖8示意性地示出了用于本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備的另一種抽空充氣系統(tǒng)； 圖9示意性地示出了用于本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備的又一種抽空充氣系統(tǒng)； 圖10是圖1所示溫控可充氣真空輻射設備應用于輻射現(xiàn)場時的連接示意圖； 圖11示出了用于本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備的一種支架； 圖12示出了用于本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備的另一種支架； 圖13示出了圖11或圖12所示支架中的設備安裝構件的一種實現(xiàn)方式； 圖14示出了圖11或圖12所示支架中的設備安裝構件的另一種實現(xiàn)方式； 圖15示出了圖11或圖12所示支架中的設備安裝構件的又一種實現(xiàn)方式。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的溫控可充氣真空輻射設備100，其用于為電子元器件輻射實驗準確提供所需的溫度和氣體成分環(huán)境。在輻射設備100中，輻照腔112由一端開口的罩體110限定而成。用于攜載待測電子元器件(圖中未示出)的器件盤114可取出地容裝在輻照腔112內(nèi)?？砷_閉的封蓋結構 120連接于罩體110的開口端，以在封蓋結構閉合時氣密密封輻照腔112。固定在封蓋結構 120上的線纜接頭125可包括一個或多個直流接頭和/或射頻接頭，其穿過封蓋結構通入輻照腔112內(nèi)，以便實現(xiàn)輻照腔內(nèi)各裝置和待測電子元器件所需的電力和信號連接。輻射設備100的溫控系統(tǒng)包括設置在輻照腔內(nèi)的溫控板130以及穿過封蓋結構的冷媒輸入管路131和冷媒排出管路132。溫控板130帶有冷媒腔室和電加熱裝置。所述冷媒腔室經(jīng)由冷媒輸入管路131接收冷媒，經(jīng)由冷媒排出管路132排出冷媒。所述電加熱裝置電連接到線纜接頭125，以可控地通電加熱。溫控板130的電加熱裝置可由加熱絲和/或者帕爾貼元件來實現(xiàn)。溫控板130和器件盤114在輻照腔112內(nèi)優(yōu)選相鄰地或相接觸地安裝在一起，以便溫控板130有效地控制器件盤114上電子元器件實驗時的溫度。輻射設備100的抽空充氣系統(tǒng)包括穿過封蓋結構120與輻照腔112流體連通的至少一個抽空充氣管路160以及在輻照腔112外連接于每個抽空充氣管路伸出端的第一閥門
6裝置165。經(jīng)由第一閥門裝置165和抽空充氣管路160可對輻照腔112進行抽空或充入所需的氣體成分。罩體110優(yōu)選可由玻璃、金屬或者陶瓷中的一種或多種制成。由于Y射線、中子、 高能粒子等輻射源具有強穿透能力，因此可將本發(fā)明的輻射設備放置到Y射線、中子、高能粒子等輻射環(huán)境中進行實驗。當罩體110由玻璃(含石英玻璃)等透光材料制成或設置有透光材料制成的透光窗口時，本發(fā)明的輻射設備還可放置到激光輻射環(huán)境下進行實驗。封蓋結構120優(yōu)選為法蘭密封結構，其由法蘭環(huán)122和法蘭蓋IM構成，其中法蘭環(huán)122固定在罩體110的開口端，而法蘭蓋IM可拆卸地或可打開地連接于法蘭環(huán)122(例如，通過螺栓連接)。優(yōu)選地，法蘭環(huán)122和法蘭蓋IM之間還可設置一個密封圈126，以提供良好的氣密密封性能。在一個實施例中，如圖1所示，本發(fā)明中的第一閥門裝置165可為一個手動式真空閥。不過，為了進一步提高溫控可充氣真空輻射設備的氣密密封性能，如圖6所示，本發(fā)明中的第一閥門裝置165優(yōu)選也可由兩個(甚至更多個)串聯(lián)的手動真空閥連接而成。對于由兩個或更多個真空閥串聯(lián)形成的第一閥門裝置而言，抽空充氣過程與使用單個真空閥時基本一致，不同的是，在抽空充氣前要全部打開所有串聯(lián)的真空閥，而在抽空充氣完成后，則要全部管壁所有串聯(lián)的真空閥。圖2示出了用作冷媒輸入管路131和冷媒排出管路132的復層管的連接情況。該復層管的外層管133被連接到法蘭密封結構的法蘭蓋IM上，而內(nèi)層管134在輻照腔112 內(nèi)被連接到溫控板130的冷媒腔室。內(nèi)層管134內(nèi)形成的流體流路135可將冷媒輸入或排出溫控板130的冷媒腔室。如本領域技術人員可意識到的，本發(fā)明中的冷媒輸入管路和冷媒排出管路總體上可以是筆直的，也可以是彎曲的。圖3是沿圖2中的剖切線A-A截取的用作冷媒輸入和排出管路的復層管的示意性橫截面視圖。從圖中可以清楚地看出，該復層管為雙層管。外層管133和內(nèi)層管134之間形成的環(huán)形隔熱腔136與輻照腔112連通，用于將冷媒與法蘭蓋124隔熱。在向外遠離法蘭蓋1 的一距離處，外層管133和內(nèi)層管134通過焊接方式或適當?shù)姆忾]方式閉合，以使環(huán)形隔熱腔136與外界環(huán)境隔離。這種復層管充分利用了真空及氣體的隔熱能力，并且通過加大了冷媒輸入和排出管路外部接頭到封蓋結構120的距離，大幅增加了冷媒到封蓋結構120的熱阻，非常有利地防止了封蓋結構120受冷媒影響溫度過高或過低而出現(xiàn)漏氣、損壞等問題。考慮到本發(fā)明中的輻照腔還可能充入高壓氣體，而在這種情況中，圖3所示雙層管形式的復層管的環(huán)形隔熱腔136在實驗時將會通入高壓氣體，此時冷媒輸入和排出管路與封蓋結構120之間的熱阻會有所降低，冷媒對法蘭密封結構的熱影響將會增加。為了進一步提高溫控可充氣真空輻射設備法蘭密封結構的可靠性，如圖4所示， 本發(fā)明優(yōu)選可使用一種三層管形式的復層管作為冷媒輸入和排出管路。除了外層管133和內(nèi)層管134之外，圖4所示的復層管還具有一層中間管137。在內(nèi)層管134與中間管137之間形成有隔離的環(huán)形真空腔室138。形成的環(huán)形真空腔室138 —端沿內(nèi)層管在向外遠離法蘭蓋124的方向上深入到環(huán)形隔熱腔136中，而另一端沿內(nèi)層管向內(nèi)延伸到輻照腔112中。 也就是說，在距離法蘭蓋1 兩側較遠距離處，在內(nèi)層管134的外管壁與中間管137的兩末端之間還形成了兩個密封接頭或密閉連接，以封閉出環(huán)形真空腔室138。實驗時，冷媒經(jīng)內(nèi)層管134中的流體流路135輸入或排出溫控板130的冷媒腔室，以便控制溫度。對于這種三層管形式的復層管而言，盡管環(huán)形隔熱腔136與輻照腔112連通有高壓氣體，但是由于環(huán)形真空腔室138的隔熱作用，使得冷媒與封蓋結構120之間仍然有較大熱阻，可防止法蘭密封結構受冷媒影響溫度過高或過低而出現(xiàn)漏氣、損壞等問題。圖5是圖1所示溫控可充氣真空輻射設備100進行抽空充氣時的連接示意圖。從圖中可以看出，本發(fā)明中的溫控系統(tǒng)還可包括設置在輻照腔112外的冷媒源140和溫控電源145，其中所述冷媒源經(jīng)由冷媒輸入管路131與溫控板130的冷媒腔室流體連通。溫控電源145經(jīng)由線纜接頭125上的適當端子電連接到溫控板130的電加熱裝置，以控制溫控板的通電加熱。在本發(fā)明中，冷媒源140優(yōu)選可以是液氦、液氮等低溫冷媒源。不過，冷媒源140也可以是常溫空氣源，例如以便在抽空烘烤步驟中用來適當冷卻電子元器件，以免電子元器件溫度過高，出現(xiàn)不應有的損壞或退變；或者例如用于控制電子元器件在某一較高的溫度范圍。此外，如本領域技術人員可以意識到的，在本發(fā)明中，在抽空充氣過程中使用的冷媒源和進行輻射實驗時使用的冷媒源是可根據(jù)需要替換的，不必始終僅使用一種冷媒源。從圖5中還可看出，本發(fā)明中的抽空充氣系統(tǒng)還可包括設置在輻照腔112外的至少一個抽空裝置170和至少一個充氣裝置180。第一閥門裝置165在輻照腔112外連接于相應的抽空裝置170和/或充氣裝置180，從而使得抽空裝置170和/或充氣裝置180能夠經(jīng)由相應的第一閥門裝置165和抽空充氣管路160對輻照腔112抽空或充入所需的氣體成分。而且，本發(fā)明中的抽空充氣系統(tǒng)優(yōu)選還可包括一個烘烤系統(tǒng)190，用于在對輻照腔112 抽空時，對罩體110內(nèi)的輻照腔112進行控溫烘烤，以利于獲得超高真空。在一個實施例中， 烘烤系統(tǒng)190通過向纏繞在罩體110外圍的加熱線圈192可控通電來實現(xiàn)對輻照腔112的控溫烘烤；將加熱線圈192繞在抽空充氣管路160、抽空裝置170等與輻照腔112有流路連接的超高真空部件上，可進一步有益于獲得超高真空。圖7 —圖9示意性地示出了可用于本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備的三種抽空充氣系統(tǒng)。在這三種優(yōu)選的抽空充氣系統(tǒng)中，每個抽空裝置170優(yōu)選皆包括一個第二閥門裝置172和至少一個真空泵174。第二閥門裝置172優(yōu)選為一個電動式真空閥，其串聯(lián)地連接在真空泵174與第一閥門裝置165之間。每個充氣裝置180優(yōu)選包括一個充氣氣源182和至少一個微調閥184。微調閥184 串聯(lián)地連接在充氣氣源182與相應的第一閥門裝置165之間，以便通過調節(jié)各個微調閥182 的漏率來控制充氣速度(如本領域技術人員可理解的，當微調閥184的數(shù)量為一個時，這里所謂“串聯(lián)地連接”即該微調閥184本身串聯(lián)地連接在充氣氣源182與相應的第一閥門裝置 165之間，而當微調閥184的數(shù)量為多個時，這里所謂“串聯(lián)地連接”即這些微調閥184本身通過氣流管路彼此串聯(lián)連接后，又串聯(lián)連接在充氣氣源182與相應的第一閥門裝置165之間)。此外，每個充氣裝置180優(yōu)選還可包括至少一個真空計186，每個真空計186工作于一個相應微調閥184下游的氣流管路，以測量該處氣流管路的氣體壓強，從而判斷充入輻照腔112中的氣體成分是否滿足要求。具體地，在圖7 —圖8中，微調閥184和真空計 186的數(shù)量均僅為1個，而在圖9中，微調閥184和真空計186的數(shù)量均為2個。此外，在圖8所示的充氣裝置中，在真空計186下游至第一閥門裝置165之間的氣流管路上還連接
8有一個第三閥門裝置188。第三閥門裝置188優(yōu)選為一個電動式真空閥。圖10是圖1所示溫控可充氣真空輻射設備應用于輻射現(xiàn)場時的連接示意圖。此時，除了將溫控可充氣真空輻射設備100的冷媒輸入管路131可控地連接到冷媒源140，溫控板130可控地電連接到溫控電源145外，根據(jù)需要，還可將器件盤114上待測電子元器件的引腳相應地經(jīng)由線纜接頭125連接到輻照腔112外的電路控制裝置195，以在實驗時對電子元器件進行電學偏置和測試相應的輸出信號。在本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備的一個示例性應用中，在對電子元器件進行輻射前，首先可通過打開封蓋結構120，將器件盤114從輻照腔112內(nèi)拉出，將待測電子元器件安裝在器件盤114上；并且根據(jù)需要，可將待測電子元器件的引腳連接到線纜接頭125，以備實驗時連接到外部電源或電路控制裝置195上，對待測電子元器件進行電學偏置和測試相應的輸出信號；必要時，還可將溫控板130的電源接頭連接到線纜接頭125上，以便進行溫度控制。待測電子元器件安裝好后，通過閉合封蓋結構120將溫控可充氣真空輻射設備氣密密封地鎖緊，從而使得輻照腔112與外界環(huán)境隔離。之后，如圖5所示，可進一步連接好溫控可充氣真空輻射設備的抽空充氣系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)。打開第一閥門裝置165，通過抽空裝置170對輻照腔112進行抽空。此時，如果需要，可以利用烘烤系統(tǒng)190對設備罩體110及其它超高真空部件進行適當烘烤，并且可利用溫控系統(tǒng)對溫控板130進行適當溫度的控制，以便在輻照腔112內(nèi)獲得超高真空環(huán)境，并保證待測電子元器件處于適當溫度。之后，例如通過充氣裝置180向輻照腔112按要求充入適當成分的氣體，即可獲得所需的氣體成分和壓強(包括高壓氣體)。隨后，關閉第一閥門裝置165，溫控可充氣真空輻射設備的輻照腔112內(nèi)即保留了輻射實驗所需的氣體成分、壓強。溫控可充氣真空輻射設備的輻照腔112內(nèi)充入、密封住需要的氣體成分后，可將其放置到實驗現(xiàn)場進行輻射實驗。如圖10所示，實驗時可將溫控可充氣真空輻射設備100 安裝在實驗支架200上，通過支架200調節(jié)溫控可充氣真空輻射設備與輻射源(圖中未示出)之間的位置和角度；將溫控可充氣真空輻射設備的線纜接頭125通過電源纜線連接到溫控電源145、通過控制線纜連接到電路控制裝置195 ；將冷媒輸入管路131連接到冷媒源 140上。根據(jù)具體情況，可將冷媒排出管路132連接到冷媒源140上或者直接排放到大氣或其他廢氣處理裝置中。按圖10所示設置好溫控可充氣真空輻射設備后，可將冷媒源140中的冷媒通入到溫控可充氣真空輻射設備的溫控板130中，例如通過調節(jié)冷媒源的溫度，可獲得需要的實驗溫度；或者例如從冷媒源140通入一定溫度的冷媒到溫控板130中，并通過溫控電源145 調節(jié)溫控板130溫度；或者例如還可直接通過溫控電源145來調節(jié)溫控板130溫度，獲得需要的實驗溫度。實驗時，可通過電路控制裝置195對待測電子元器件進行電壓、信號(包括電信號、光信號等)偏置，使待測電子元器件在特定的電學偏置環(huán)境下實驗。通過在實驗過程中或實驗后測試待測電子元器件特性，即可獲得待測電子元器件在特定溫度、特定封裝氣體成分下抗輻射能力的評估指標。輻射后進一步向輻照腔112通入不同成分氣體、調節(jié)溫控板溫度進行退火，還可測試出待測電子元器件輻射后在不同成分氣體、不同溫度下的退火情況。利用圖7所示的充氣裝置可實現(xiàn)本發(fā)明中一種基礎的充氣方式。圖7中微調閥 184的一端通過氣流管路與氣源182相連接，另一端通過另一氣流管路與溫控可充氣真空輻射設備的第一閥門裝置165相連。在第一閥門裝置165和微調閥184之間的氣流管路上安裝有真空計186。在抽空裝置170的真空泵174將輻照腔112通入純化氣體純化并且抽到足夠高真空后，關閉抽空裝置170的第二閥門裝置172，調節(jié)微調閥184的出氣速度，由真空計186讀出輻照腔112中獲得的氣體壓強。當氣體壓強達到所需壓強時，關閉溫控可充氣真空輻射設備的第一閥門裝置165，關閉微調閥184，這樣，即可在溫控可充氣真空輻射設備的輻照腔112內(nèi)獲得所需的氣體成分。利用圖7所示的充氣裝置可實現(xiàn)本發(fā)明中另一種較精確的充氣方式。與圖7不同， 圖8所示充氣裝置在真空計186下游至第一閥門裝置165之間的氣流管路上還串聯(lián)有一個第三閥門裝置188。在抽空裝置170的真空泵174將輻照腔112通入純化氣體純化并且抽到足夠高真空后，關閉抽空裝置170的第二閥門裝置172，調節(jié)微調閥184的出氣速度，由微調閥184控制、從真空計186讀出微調閥184與第三閥門裝置188之間氣流管路內(nèi)獲得的初步充氣量。在抽空裝置170的真空泵174將輻照腔112抽到足夠高真空后，將抽空裝置170的第二閥門裝置172關閉，停止對輻照腔抽空。打開第三閥門裝置188將微調閥184 與第三閥門裝置188之間氣流管路內(nèi)的氣體充入輻照腔112內(nèi)。然后，關閉第三閥門裝置 188，打開抽空裝置170的第二閥門裝置172繼續(xù)進行抽空，之后再將第二閥門裝置172關閉，將第三閥門裝置188打開，將微調閥184與第三閥門裝置188之間氣流管路內(nèi)氣體充到輻照腔112內(nèi)，達到更低的充氣量要求；通過第三閥門裝置188與第二閥門裝置172切換開關來重復上述過程，最終實現(xiàn)在輻照腔112內(nèi)獲得期望充氣成分的目的。此外，還可利用圖9所示的充氣裝置來實現(xiàn)本發(fā)明中另一種較精確的充氣方式。 由于在圖7所示的充氣裝置中，唯一一個微調閥184兩邊的壓力差通常可達5個數(shù)量級以上，較難勝任精確充氣的要求。為了解決此問題，除了圖8所述的方案外，還可采用圖9所示的方案，即在充氣氣源182到第一閥門裝置165之間的氣流路徑上串聯(lián)使用兩個微調閥 184，而且在每個微調閥184的下游管路上優(yōu)選設置一個真空計186。為描述方便，在此將處于氣流路徑較上游位置處的微調閥184和真空計186稱為第一微調閥和第一真空計，將處于氣流路徑較下游位置處的184和真空計186稱為第二微調閥和第二真空計。在抽空裝置 170的真空泵174將輻照腔112通入純化氣體純化并且抽到足夠高真空后，關閉抽空裝置 170的第二閥門裝置172，調節(jié)第一微調閥184的出氣速度，由第一微調閥184控制、從第一真空計186讀出在第一微調閥184與第二微調閥184之間氣流管路內(nèi)獲得的初步充氣量， 關閉第一微調閥，其中在第一微調閥184與第二微調閥184之間氣流管路內(nèi)獲得初步的充氣量壓強遠小于氣源壓力，越接近輻照腔所需氣體量越好。打開第二微調閥184，將第一微調閥184與第二微調閥184之間氣流管路內(nèi)獲得的初步充氣量充入到輻照腔112內(nèi)，由第二真空計186讀出壓強值，當該壓強值達到所需壓強后，關閉第二微調閥184 ；通過重復上述過程，最終實現(xiàn)在輻照腔112內(nèi)獲得期望充氣成分的目的。圖11和圖12分別示出了用于本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備的兩種支架結構。 在圖11中，溫控可充氣真空輻射設備的安裝板199安裝在支架200的設備安裝構件210上， 必要時通過緊固件進一步固定。設備安裝構件210通過適當?shù)木o固結構215可調地固定在支架的支撐立柱220上。通過緊固結構215可在支撐立柱220上調節(jié)溫控可充氣真空輻射設備的高度和角度。在圖11所示的結構中，支撐立柱220安裝在底板230上，底板230中間開有調節(jié)槽232，通過將調節(jié)槽232與底座240上合適的安裝孔242對齊緊固，可調節(jié)溫控可充氣真空輻射設備與輻射源之間的距離和角度。在圖12所示的結構中，底板230安裝在位移臺250上，通過位移臺250的移動、旋轉可調節(jié)溫控可充氣真空輻射設備與輻射源之間的距離與角度。圖13 —圖15分別示出了用于本發(fā)明溫控可充氣真空輻射設備支架的設備安裝構件210的三種實現(xiàn)方式。這些設備安裝構件210皆由一個連接板212和一個與所述連接板固定在一起的安裝橫梁214構成。在圖13和圖14中，連接板212采用螺栓固定方式將溫控可充氣真空輻射設備的安裝板199固定在設備安裝構件210上。在圖15中，設備安裝構件210的連接板212上制作有卡槽213，溫控可充氣真空輻射設備通過將其安裝板199直接插入卡槽213內(nèi)安裝就位?？ú?13內(nèi)還可設置一些螺紋結構，以便進一步通過螺栓等螺紋緊固件將溫控可充氣真空輻射設備100更加牢固地固定到設備安裝構件210上。用于將安裝橫梁214可調地固定到支撐立柱220上的緊固結構215優(yōu)選可為圖13 中所示的兩件式夾板結構，也可為圖14和圖15中所示的槽隙結構。這些緊固結構本身是本領域技術人員熟知的或易于實現(xiàn)的，在此不予贅述。雖然本文示出和描述了多個示例性的優(yōu)選實施例，但本領域技術人員均可意識到，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可根據(jù)本申請公開的內(nèi)容直接確定或推導出符合這些實施例的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應被理解成覆蓋了所有這些其他變型或修改。
權利要求
1.一種在電子元器件輻射實驗中使用的溫控可充氣真空輻射設備，包括 一端開口的罩體，其內(nèi)限定了輻照腔；用于攜載所述電子元器件的器件盤，其可取出地容裝在所述輻照腔內(nèi)； 可開閉的封蓋結構，其連接于所述罩體的開口端，以在所述封蓋結構閉合時氣密密封所述輻照腔；線纜接頭，其固定在所述封蓋結構上并穿過所述封蓋結構通入所述輻照腔內(nèi)； 溫控系統(tǒng)，其包括設置在所述輻照腔內(nèi)的溫控板以及穿過所述封蓋結構的冷媒輸入管路和冷媒排出管路，其中所述溫控板帶有冷媒腔室和電加熱裝置，所述冷媒腔室經(jīng)由所述冷媒輸入管路接收冷媒，經(jīng)由所述冷媒排出管路排出冷媒，所述電加熱裝置電連接到所述線纜接頭，以可控地通電加熱；以及抽空充氣系統(tǒng)，其包括穿過所述封蓋結構與所述輻照腔流體連通的至少一個抽空充氣管路以及在所述輻照腔外連接于每個所述抽空充氣管路的第一閥門裝置，以經(jīng)由所述第一閥門裝置和所述抽空充氣管路對所述輻照腔抽空或充入所需的氣體成分。
2.如權利要求1所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述封蓋結構為法蘭密封結構，其由法蘭環(huán)和法蘭蓋構成，其中所述法蘭環(huán)固定在所述罩體的開口端，所述法蘭蓋可拆卸地連接于所述法蘭環(huán)。
3.如權利要求2所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述冷媒輸入管路和所述冷媒排出管路為具有外層管和內(nèi)層管的復層管，其中所述外層管固定在所述法蘭蓋上，所述內(nèi)層管連接到所述溫控板的冷媒腔室，從而使得所述內(nèi)層管內(nèi)形成的流體流路用于將冷媒輸入或排出所述冷媒腔室，而且所述內(nèi)層管和所述外層管之間形成的環(huán)形隔熱腔與所述輻照腔連通，用于將所述冷媒與所述法蘭蓋隔熱。
4.如權利要求3所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述復層管還具有中間管，所述內(nèi)層管與所述中間管之間形成隔離的環(huán)形真空腔室。
5.如權利要求1所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述溫控系統(tǒng)還包括設置在所述輻照腔外的冷媒源和溫控電源，其中所述冷媒源經(jīng)由所述冷媒輸入管路與所述冷媒腔室流體連通，所述溫控電源經(jīng)由所述線纜接頭電連接到所述電加熱裝置，以控制所述電加熱裝置通電加熱。
6.如權利要求1所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述抽空充氣系統(tǒng)還包括設置在所述輻照腔外的至少一個抽空裝置和至少一個充氣裝置，所述第一閥門裝置在所述輻照腔外進一步連接于相應的抽空裝置和/或充氣裝置， 其中每個所述抽空裝置包括第二閥門裝置和至少一個真空泵，所述第二閥門裝置串聯(lián)地連接在所述真空泵與相應的所述第一閥門裝置之間；每個所述充氣裝置包括充氣氣源和至少一個微調閥，所述微調閥串聯(lián)地連接在所述充氣氣源與相應的所述第一閥門裝置之間，以便通過調節(jié)所述微調閥的漏率來控制充氣速度；而且每個所述充氣裝置還包括至少一個真空計，每個所述真空計工作于一個所述微調閥下游的氣流管路，以測量該處氣流管路的氣體壓強，從而判斷充入所述輻照腔中的氣體成分是否滿足要求。
7.如權利要求6所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述抽空充氣系統(tǒng)還包括一個烘烤系統(tǒng)，用于對所述罩體進行控溫烘烤，以利于抽空所述輻照腔時獲得超高真空。
8.如權利要求6所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述至少一個微調閥和所述至少一個真空計的數(shù)量均為1個，在所述真空計下游至所述第一閥門裝置之間的氣流管路上還連接有一個第三閥門裝置。
9.如權利要求1所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述第一閥門裝置為一個手動式真空閥或者由兩個手動式真空閥串聯(lián)形成；而且所述第二閥門裝置和所述第三閥門裝置皆為一個電動式真空閥。
10.如權利要求1所述的溫控可充氣真空輻射設備，其特征在于，所述溫控可充氣真空輻射設備還包括設置在所述輻照腔外的電路控制裝置，其經(jīng)由所述線纜接頭電連接到所述電子元器件，以在實驗時對所述電子元器件進行電學偏置。
全文摘要
一種在電子元器件輻射實驗中使用的溫控可充氣真空輻射設備，包括限定了輻照腔的罩體；攜載電子元器件容裝在輻照腔內(nèi)的器件盤；可開閉的封蓋結構，其連接于罩體的開口端，以在閉合時氣密密封輻照腔；固定于封蓋結構的線纜接頭；溫控系統(tǒng)，其包括輻照腔內(nèi)的溫控板以及穿過封蓋結構的冷媒輸入和排出管路，溫控板的冷媒腔室經(jīng)冷媒輸入和排出管路接收和排出冷媒，其電加熱裝置電連接到線纜接頭；以及抽空充氣系統(tǒng)，其包括穿過封蓋結構的抽空充氣管路和輻照腔外的第一閥門裝置，以經(jīng)該閥門裝置和抽空充氣管路對輻照腔抽空或充氣。本發(fā)明的輻射設備可為電子元器件輻射實驗準確提供各種溫度、氣體成分環(huán)境，有利滿足了電子元器件輻射效應研究的需求。
文檔編號H01L21/67GK102339655SQ20111025253
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權日2011年8月30日
發(fā)明者劉剛, 曾傳濱, 畢津順, 羅家俊, 韓鄭生 申請人:中國科學院微電子研究所