专利名称：温控可充气真空辐射设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路等电子元器件的辐射实验技术，更具体地涉及一种温控可充气真空辐射设备。
背景技术：
随着航天技术、核能技术等的迅速发展，各种电子元器件越来越多地应用在不同的核辐射、空间辐射环境中。辐射环境对电子元器件造成的总剂量效应会严重影响电子设备的可靠性和使用寿命。多年来，世界主要国家均在积极开展电子元器件辐射总剂量效应以及相应加固技术的研究工作。电子元器件的总剂量效应加固水平是抗辐射电子元器件的重要指标之一。近来研究表明，电子元器件在受到辐射时所具有的温度、封装气体成分对电子元器件的总剂量效应防护能力影响非常明显。然而，在现有的电子元器件辐射实验技术中，并没有合适的设备能够为电子元器件的辐射实验同时准确地提供不同成分气体氛围和温度环境。因此，为了准确研究、测试电子元器件在不同环境温度、不同气体成分环境下辐射、退火时的总剂量效应，需要开发一种能够准确提供不同成分气体氛围和不同温度环境的新型辐射设备。
发明内容
本发明的一个目的是要针对上述需求，开发一种在电子元器件的辐射实验研究中使用的辐射设备，以便准确研究、测试不同气体成分、不同温度下电子元器件辐射、退火后的总剂量效应，满足电子元器件的总剂量效应研究需求。本发明的一个进一步目的是要使得本发明的辐射设备还可用在单粒子效应、中子效应、剂量率效应、激光脉冲等其它辐射效应研究领域，满足电子元器件在不同气体成分和不同温度下其它辐射效应的研究需求。具体地，本发明提供了一种在电子元器件辐射实验中使用的温控可充气真空辐射设备，包括一端开口的罩体，其内限定了辐照腔；用于携载所述电子元器件的器件盘，其可取出地容装在所述辐照腔内；可开闭的封盖结构，其连接于所述罩体的开口端，以在所述封盖结构闭合时气密密封所述辐照腔；线缆接头，其固定在所述封盖结构上并穿过所述封盖结构通入所述辐照腔内；温控系统，其包括设置在所述辐照腔内的温控板以及穿过所述封盖结构的冷媒输入管路和冷媒排出管路，其中所述温控板带有冷媒腔室和电加热装置， 所述冷媒腔室经由所述冷媒输入管路接收冷媒，经由所述冷媒排出管路排出冷媒，所述电加热装置电连接到所述线缆接头，以可控地通电加热；以及抽空充气系统，其包括穿过所述封盖结构与所述辐照腔流体连通的至少一个抽空充气管路以及在所述辐照腔外连接于每个所述抽空充气管路的第一阀门装置，以经由所述第一阀门装置和所述抽空充气管路对所述辐照腔抽空或充入所需的气体成分。优选地，所述封盖结构为法兰密封结构，其由法兰环和法兰盖构成，其中所述法兰环固定在所述罩体的开口端，所述法兰盖可拆卸地连接于所述法兰环。
优选地，所述冷媒输入管路和所述冷媒排出管路为具有外层管和内层管的复层管，其中所述外层管固定在所述法兰盖上，所述内层管连接到所述温控板的冷媒腔室，从而使得所述内层管内形成的流体流路用于将冷媒输入或排出所述冷媒腔室，而且所述内层管和所述外层管之间形成的环形隔热腔与所述辐照腔连通，用于将所述冷媒与所述法兰盖隔热。优选地，所述复层管还具有中间管，所述内层管与所述中间管之间形成隔离的环
形真空腔室。优选地，所述温控系统还包括设置在所述辐照腔外的冷媒源和温控电源，其中所述冷媒源经由所述冷媒输入管路与所述冷媒腔室流体连通，所述温控电源经由所述线缆接头电连接到所述电加热装置，以控制所述电加热装置通电加热。优选地，所述抽空充气系统还包括设置在所述辐照腔外的至少一个抽空装置和至少一个充气装置，所述第一阀门装置在所述辐照腔外进一步连接于相应的抽空装置和/或充气装置，其中每个所述抽空装置包括第二阀门装置和至少一个真空泵，所述第二阀门装置串联地连接在所述真空泵与相应的所述第一阀门装置之间；每个所述充气装置包括充气气源和至少一个微调阀，所述微调阀串联地连接在所述充气气源与相应的所述第一阀门装置之间，以便通过调节所述微调阀的漏率来控制充气速度；而且每个所述充气装置还包括至少一个真空计，每个所述真空计工作于一个所述微调阀下游的气流管路，以测量该处气流管路的气体压强，从而判断充入所述辐照腔中的气体成分是否满足要求。优选地，所述抽空充气系统还包括一个烘烤系统，用于对所述罩体进行控温烘烤， 以利于抽空所述辐照腔时获得超高真空。优选地，所述至少一个微调阀和所述至少一个真空计的数量均为1个，在所述真空计下游至所述第一阀门装置之间的气流管路上还连接有一个第三阀门装置。优选地，所述第一阀门装置为一个手动式真空阀或者由两个手动式真空阀串联形成；而且所述第二阀门装置和所述第三阀门装置皆为一个电动式真空阀。优选地，所述温控可充气真空辐射设备还包括设置在所述辐照腔外的电路控制装置，其经由所述线缆接头电连接到所述电子元器件，以在实验时对所述电子元器件进行电学偏置。由于在本发明的辐射设备中，同时设置有特别设计的温控系统和抽空充气系统， 因而可为电子元器件的辐射实验准确提供各种温度、气体成分实验环境，满足电子元器件总剂量效应、单粒子效应、中子效应、剂量率效应、激光脉冲等辐射效应的研究需求。进一步地，由于在本发明的辐射设备中使用了特别设计的输入和排出冷媒管路， 对封盖结构和冷媒进行了有效的隔热，因而可防止封盖结构受冷媒影响温度变化过大而出现漏气、损坏等问题，可防止辐射设备在低温下严重结霜等问题，有利于获得良好的实验效^ ο根据下文结合附图对本发明优选实施例所作的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
后文将会参照附图并以示例性而非限制性的方式对本发明的优选实施例进行详细描述，附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分，而且这些附图未必是按比例绘制的。附图中
图1是根据本发明一个优选实施例的温控可充气真空辐射设备的示意性透视图； 图2是图1所示温控可充气真空辐射设备的示意性局部剖视图，其中示出了用作冷媒输入和排出管路的复层管的外层管被连接到法兰密封结构的法兰盖，而内层管在辐照腔内被连接到的温控板的冷媒腔室；
图3是沿图2中的剖切线A-A截取的用作冷媒输入和排出管路的复层管的示意性横截面视图，其中该复层管为双层管；
图4是可在本发明的温控可充气真空辐射设备中用作冷媒输入和排出管路的另一种复层管的示意性局部剖视图，其中该复层管为三层管；
图5是图1所示温控可充气真空辐射设备在进行抽空充气时的连接示意图； 图6是根据本发明另一优选实施例的温控可充气真空辐射设备的示意性透视图，其中使用了另一种第一阀门装置，该第一阀门装置由两个的手动真空阀串联形成；
图7示意性地示出了用于本发明温控可充气真空辐射设备的一种抽空充气系统； 图8示意性地示出了用于本发明温控可充气真空辐射设备的另一种抽空充气系统； 图9示意性地示出了用于本发明温控可充气真空辐射设备的又一种抽空充气系统； 图10是图1所示温控可充气真空辐射设备应用于辐射现场时的连接示意图； 图11示出了用于本发明温控可充气真空辐射设备的一种支架； 图12示出了用于本发明温控可充气真空辐射设备的另一种支架； 图13示出了图11或图12所示支架中的设备安装构件的一种实现方式； 图14示出了图11或图12所示支架中的设备安装构件的另一种实现方式； 图15示出了图11或图12所示支架中的设备安装构件的又一种实现方式。
具体实施例方式图1示出了根据本发明一个优选实施例的温控可充气真空辐射设备100，其用于为电子元器件辐射实验准确提供所需的温度和气体成分环境。在辐射设备100中，辐照腔112由一端开口的罩体110限定而成。用于携载待测电子元器件(图中未示出)的器件盘114可取出地容装在辐照腔112内。可开闭的封盖结构 120连接于罩体110的开口端，以在封盖结构闭合时气密密封辐照腔112。固定在封盖结构 120上的线缆接头125可包括一个或多个直流接头和/或射频接头，其穿过封盖结构通入辐照腔112内，以便实现辐照腔内各装置和待测电子元器件所需的电力和信号连接。辐射设备100的温控系统包括设置在辐照腔内的温控板130以及穿过封盖结构的冷媒输入管路131和冷媒排出管路132。温控板130带有冷媒腔室和电加热装置。所述冷媒腔室经由冷媒输入管路131接收冷媒，经由冷媒排出管路132排出冷媒。所述电加热装置电连接到线缆接头125，以可控地通电加热。温控板130的电加热装置可由加热丝和/或者帕尔贴元件来实现。温控板130和器件盘114在辐照腔112内优选相邻地或相接触地安装在一起，以便温控板130有效地控制器件盘114上电子元器件实验时的温度。辐射设备100的抽空充气系统包括穿过封盖结构120与辐照腔112流体连通的至少一个抽空充气管路160以及在辐照腔112外连接于每个抽空充气管路伸出端的第一阀门
6装置165。经由第一阀门装置165和抽空充气管路160可对辐照腔112进行抽空或充入所需的气体成分。罩体110优选可由玻璃、金属或者陶瓷中的一种或多种制成。由于Y射线、中子、 高能粒子等辐射源具有强穿透能力，因此可将本发明的辐射设备放置到Y射线、中子、高能粒子等辐射环境中进行实验。当罩体110由玻璃(含石英玻璃)等透光材料制成或设置有透光材料制成的透光窗口时，本发明的辐射设备还可放置到激光辐射环境下进行实验。封盖结构120优选为法兰密封结构，其由法兰环122和法兰盖IM构成，其中法兰环122固定在罩体110的开口端，而法兰盖IM可拆卸地或可打开地连接于法兰环122(例如，通过螺栓连接)。优选地，法兰环122和法兰盖IM之间还可设置一个密封圈126，以提供良好的气密密封性能。在一个实施例中，如图1所示，本发明中的第一阀门装置165可为一个手动式真空阀。不过，为了进一步提高温控可充气真空辐射设备的气密密封性能，如图6所示，本发明中的第一阀门装置165优选也可由两个(甚至更多个)串联的手动真空阀连接而成。对于由两个或更多个真空阀串联形成的第一阀门装置而言，抽空充气过程与使用单个真空阀时基本一致，不同的是，在抽空充气前要全部打开所有串联的真空阀，而在抽空充气完成后，则要全部管壁所有串联的真空阀。图2示出了用作冷媒输入管路131和冷媒排出管路132的复层管的连接情况。该复层管的外层管133被连接到法兰密封结构的法兰盖IM上，而内层管134在辐照腔112 内被连接到温控板130的冷媒腔室。内层管134内形成的流体流路135可将冷媒输入或排出温控板130的冷媒腔室。如本领域技术人员可意识到的，本发明中的冷媒输入管路和冷媒排出管路总体上可以是笔直的，也可以是弯曲的。图3是沿图2中的剖切线A-A截取的用作冷媒输入和排出管路的复层管的示意性横截面视图。从图中可以清楚地看出，该复层管为双层管。外层管133和内层管134之间形成的环形隔热腔136与辐照腔112连通，用于将冷媒与法兰盖124隔热。在向外远离法兰盖1 的一距离处，外层管133和内层管134通过焊接方式或适当的封闭方式闭合，以使环形隔热腔136与外界环境隔离。这种复层管充分利用了真空及气体的隔热能力，并且通过加大了冷媒输入和排出管路外部接头到封盖结构120的距离，大幅增加了冷媒到封盖结构120的热阻，非常有利地防止了封盖结构120受冷媒影响温度过高或过低而出现漏气、损坏等问题。考虑到本发明中的辐照腔还可能充入高压气体，而在这种情况中，图3所示双层管形式的复层管的环形隔热腔136在实验时将会通入高压气体，此时冷媒输入和排出管路与封盖结构120之间的热阻会有所降低，冷媒对法兰密封结构的热影响将会增加。为了进一步提高温控可充气真空辐射设备法兰密封结构的可靠性，如图4所示， 本发明优选可使用一种三层管形式的复层管作为冷媒输入和排出管路。除了外层管133和内层管134之外，图4所示的复层管还具有一层中间管137。在内层管134与中间管137之间形成有隔离的环形真空腔室138。形成的环形真空腔室138 —端沿内层管在向外远离法兰盖124的方向上深入到环形隔热腔136中，而另一端沿内层管向内延伸到辐照腔112中。 也就是说，在距离法兰盖1 两侧较远距离处，在内层管134的外管壁与中间管137的两末端之间还形成了两个密封接头或密闭连接，以封闭出环形真空腔室138。实验时，冷媒经内层管134中的流体流路135输入或排出温控板130的冷媒腔室，以便控制温度。对于这种三层管形式的复层管而言，尽管环形隔热腔136与辐照腔112连通有高压气体，但是由于环形真空腔室138的隔热作用，使得冷媒与封盖结构120之间仍然有较大热阻，可防止法兰密封结构受冷媒影响温度过高或过低而出现漏气、损坏等问题。图5是图1所示温控可充气真空辐射设备100进行抽空充气时的连接示意图。从图中可以看出，本发明中的温控系统还可包括设置在辐照腔112外的冷媒源140和温控电源145，其中所述冷媒源经由冷媒输入管路131与温控板130的冷媒腔室流体连通。温控电源145经由线缆接头125上的适当端子电连接到温控板130的电加热装置，以控制温控板的通电加热。在本发明中，冷媒源140优选可以是液氦、液氮等低温冷媒源。不过，冷媒源140也可以是常温空气源，例如以便在抽空烘烤步骤中用来适当冷却电子元器件，以免电子元器件温度过高，出现不应有的损坏或退变；或者例如用于控制电子元器件在某一较高的温度范围。此外，如本领域技术人员可以意识到的，在本发明中，在抽空充气过程中使用的冷媒源和进行辐射实验时使用的冷媒源是可根据需要替换的，不必始终仅使用一种冷媒源。从图5中还可看出，本发明中的抽空充气系统还可包括设置在辐照腔112外的至少一个抽空装置170和至少一个充气装置180。第一阀门装置165在辐照腔112外连接于相应的抽空装置170和/或充气装置180，从而使得抽空装置170和/或充气装置180能够经由相应的第一阀门装置165和抽空充气管路160对辐照腔112抽空或充入所需的气体成分。而且，本发明中的抽空充气系统优选还可包括一个烘烤系统190，用于在对辐照腔112 抽空时，对罩体110内的辐照腔112进行控温烘烤，以利于获得超高真空。在一个实施例中， 烘烤系统190通过向缠绕在罩体110外围的加热线圈192可控通电来实现对辐照腔112的控温烘烤；将加热线圈192绕在抽空充气管路160、抽空装置170等与辐照腔112有流路连接的超高真空部件上，可进一步有益于获得超高真空。图7 —图9示意性地示出了可用于本发明温控可充气真空辐射设备的三种抽空充气系统。在这三种优选的抽空充气系统中，每个抽空装置170优选皆包括一个第二阀门装置172和至少一个真空泵174。第二阀门装置172优选为一个电动式真空阀，其串联地连接在真空泵174与第一阀门装置165之间。每个充气装置180优选包括一个充气气源182和至少一个微调阀184。微调阀184 串联地连接在充气气源182与相应的第一阀门装置165之间，以便通过调节各个微调阀182 的漏率来控制充气速度(如本领域技术人员可理解的，当微调阀184的数量为一个时，这里所谓“串联地连接”即该微调阀184本身串联地连接在充气气源182与相应的第一阀门装置 165之间，而当微调阀184的数量为多个时，这里所谓“串联地连接”即这些微调阀184本身通过气流管路彼此串联连接后，又串联连接在充气气源182与相应的第一阀门装置165之间)。此外，每个充气装置180优选还可包括至少一个真空计186，每个真空计186工作于一个相应微调阀184下游的气流管路，以测量该处气流管路的气体压强，从而判断充入辐照腔112中的气体成分是否满足要求。具体地，在图7 —图8中，微调阀184和真空计 186的数量均仅为1个，而在图9中，微调阀184和真空计186的数量均为2个。此外，在图8所示的充气装置中，在真空计186下游至第一阀门装置165之间的气流管路上还连接
8有一个第三阀门装置188。第三阀门装置188优选为一个电动式真空阀。图10是图1所示温控可充气真空辐射设备应用于辐射现场时的连接示意图。此时，除了将温控可充气真空辐射设备100的冷媒输入管路131可控地连接到冷媒源140，温控板130可控地电连接到温控电源145外，根据需要，还可将器件盘114上待测电子元器件的引脚相应地经由线缆接头125连接到辐照腔112外的电路控制装置195，以在实验时对电子元器件进行电学偏置和测试相应的输出信号。在本发明温控可充气真空辐射设备的一个示例性应用中，在对电子元器件进行辐射前，首先可通过打开封盖结构120，将器件盘114从辐照腔112内拉出，将待测电子元器件安装在器件盘114上；并且根据需要，可将待测电子元器件的引脚连接到线缆接头125，以备实验时连接到外部电源或电路控制装置195上，对待测电子元器件进行电学偏置和测试相应的输出信号；必要时，还可将温控板130的电源接头连接到线缆接头125上，以便进行温度控制。待测电子元器件安装好后，通过闭合封盖结构120将温控可充气真空辐射设备气密密封地锁紧，从而使得辐照腔112与外界环境隔离。之后，如图5所示，可进一步连接好温控可充气真空辐射设备的抽空充气系统和温控系统。打开第一阀门装置165，通过抽空装置170对辐照腔112进行抽空。此时，如果需要，可以利用烘烤系统190对设备罩体110及其它超高真空部件进行适当烘烤，并且可利用温控系统对温控板130进行适当温度的控制，以便在辐照腔112内获得超高真空环境，并保证待测电子元器件处于适当温度。之后，例如通过充气装置180向辐照腔112按要求充入适当成分的气体，即可获得所需的气体成分和压强(包括高压气体)。随后，关闭第一阀门装置165，温控可充气真空辐射设备的辐照腔112内即保留了辐射实验所需的气体成分、压强。温控可充气真空辐射设备的辐照腔112内充入、密封住需要的气体成分后，可将其放置到实验现场进行辐射实验。如图10所示，实验时可将温控可充气真空辐射设备100 安装在实验支架200上，通过支架200调节温控可充气真空辐射设备与辐射源(图中未示出)之间的位置和角度；将温控可充气真空辐射设备的线缆接头125通过电源缆线连接到温控电源145、通过控制线缆连接到电路控制装置195 ；将冷媒输入管路131连接到冷媒源 140上。根据具体情况，可将冷媒排出管路132连接到冷媒源140上或者直接排放到大气或其他废气处理装置中。按图10所示设置好温控可充气真空辐射设备后，可将冷媒源140中的冷媒通入到温控可充气真空辐射设备的温控板130中，例如通过调节冷媒源的温度，可获得需要的实验温度；或者例如从冷媒源140通入一定温度的冷媒到温控板130中，并通过温控电源145 调节温控板130温度；或者例如还可直接通过温控电源145来调节温控板130温度，获得需要的实验温度。实验时，可通过电路控制装置195对待测电子元器件进行电压、信号(包括电信号、光信号等)偏置，使待测电子元器件在特定的电学偏置环境下实验。通过在实验过程中或实验后测试待测电子元器件特性，即可获得待测电子元器件在特定温度、特定封装气体成分下抗辐射能力的评估指标。辐射后进一步向辐照腔112通入不同成分气体、调节温控板温度进行退火，还可测试出待测电子元器件辐射后在不同成分气体、不同温度下的退火情况。利用图7所示的充气装置可实现本发明中一种基础的充气方式。图7中微调阀 184的一端通过气流管路与气源182相连接，另一端通过另一气流管路与温控可充气真空辐射设备的第一阀门装置165相连。在第一阀门装置165和微调阀184之间的气流管路上安装有真空计186。在抽空装置170的真空泵174将辐照腔112通入纯化气体纯化并且抽到足够高真空后，关闭抽空装置170的第二阀门装置172，调节微调阀184的出气速度，由真空计186读出辐照腔112中获得的气体压强。当气体压强达到所需压强时，关闭温控可充气真空辐射设备的第一阀门装置165，关闭微调阀184，这样，即可在温控可充气真空辐射设备的辐照腔112内获得所需的气体成分。利用图7所示的充气装置可实现本发明中另一种较精确的充气方式。与图7不同， 图8所示充气装置在真空计186下游至第一阀门装置165之间的气流管路上还串联有一个第三阀门装置188。在抽空装置170的真空泵174将辐照腔112通入纯化气体纯化并且抽到足够高真空后，关闭抽空装置170的第二阀门装置172，调节微调阀184的出气速度，由微调阀184控制、从真空计186读出微调阀184与第三阀门装置188之间气流管路内获得的初步充气量。在抽空装置170的真空泵174将辐照腔112抽到足够高真空后，将抽空装置170的第二阀门装置172关闭，停止对辐照腔抽空。打开第三阀门装置188将微调阀184 与第三阀门装置188之间气流管路内的气体充入辐照腔112内。然后，关闭第三阀门装置 188，打开抽空装置170的第二阀门装置172继续进行抽空，之后再将第二阀门装置172关闭，将第三阀门装置188打开，将微调阀184与第三阀门装置188之间气流管路内气体充到辐照腔112内，达到更低的充气量要求；通过第三阀门装置188与第二阀门装置172切换开关来重复上述过程，最终实现在辐照腔112内获得期望充气成分的目的。此外，还可利用图9所示的充气装置来实现本发明中另一种较精确的充气方式。 由于在图7所示的充气装置中，唯一一个微调阀184两边的压力差通常可达5个数量级以上，较难胜任精确充气的要求。为了解决此问题，除了图8所述的方案外，还可采用图9所示的方案，即在充气气源182到第一阀门装置165之间的气流路径上串联使用两个微调阀 184，而且在每个微调阀184的下游管路上优选设置一个真空计186。为描述方便，在此将处于气流路径较上游位置处的微调阀184和真空计186称为第一微调阀和第一真空计，将处于气流路径较下游位置处的184和真空计186称为第二微调阀和第二真空计。在抽空装置 170的真空泵174将辐照腔112通入纯化气体纯化并且抽到足够高真空后，关闭抽空装置 170的第二阀门装置172，调节第一微调阀184的出气速度，由第一微调阀184控制、从第一真空计186读出在第一微调阀184与第二微调阀184之间气流管路内获得的初步充气量， 关闭第一微调阀，其中在第一微调阀184与第二微调阀184之间气流管路内获得初步的充气量压强远小于气源压力，越接近辐照腔所需气体量越好。打开第二微调阀184，将第一微调阀184与第二微调阀184之间气流管路内获得的初步充气量充入到辐照腔112内，由第二真空计186读出压强值，当该压强值达到所需压强后，关闭第二微调阀184 ；通过重复上述过程，最终实现在辐照腔112内获得期望充气成分的目的。图11和图12分别示出了用于本发明温控可充气真空辐射设备的两种支架结构。 在图11中，温控可充气真空辐射设备的安装板199安装在支架200的设备安装构件210上， 必要时通过紧固件进一步固定。设备安装构件210通过适当的紧固结构215可调地固定在支架的支撑立柱220上。通过紧固结构215可在支撑立柱220上调节温控可充气真空辐射设备的高度和角度。在图11所示的结构中，支撑立柱220安装在底板230上，底板230中间开有调节槽232，通过将调节槽232与底座240上合适的安装孔242对齐紧固，可调节温控可充气真空辐射设备与辐射源之间的距离和角度。在图12所示的结构中，底板230安装在位移台250上，通过位移台250的移动、旋转可调节温控可充气真空辐射设备与辐射源之间的距离与角度。图13 —图15分别示出了用于本发明温控可充气真空辐射设备支架的设备安装构件210的三种实现方式。这些设备安装构件210皆由一个连接板212和一个与所述连接板固定在一起的安装横梁214构成。在图13和图14中，连接板212采用螺栓固定方式将温控可充气真空辐射设备的安装板199固定在设备安装构件210上。在图15中，设备安装构件210的连接板212上制作有卡槽213，温控可充气真空辐射设备通过将其安装板199直接插入卡槽213内安装就位。卡槽213内还可设置一些螺纹结构，以便进一步通过螺栓等螺纹紧固件将温控可充气真空辐射设备100更加牢固地固定到设备安装构件210上。用于将安装横梁214可调地固定到支撑立柱220上的紧固结构215优选可为图13 中所示的两件式夹板结构，也可为图14和图15中所示的槽隙结构。这些紧固结构本身是本领域技术人员熟知的或易于实现的，在此不予赘述。虽然本文示出和描述了多个示例性的优选实施例，但本领域技术人员均可意识到，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可根据本申请公开的内容直接确定或推导出符合这些实施例的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解成覆盖了所有这些其他变型或修改。
权利要求
1.一种在电子元器件辐射实验中使用的温控可充气真空辐射设备，包括 一端开口的罩体，其内限定了辐照腔；用于携载所述电子元器件的器件盘，其可取出地容装在所述辐照腔内； 可开闭的封盖结构，其连接于所述罩体的开口端，以在所述封盖结构闭合时气密密封所述辐照腔；线缆接头，其固定在所述封盖结构上并穿过所述封盖结构通入所述辐照腔内； 温控系统，其包括设置在所述辐照腔内的温控板以及穿过所述封盖结构的冷媒输入管路和冷媒排出管路，其中所述温控板带有冷媒腔室和电加热装置，所述冷媒腔室经由所述冷媒输入管路接收冷媒，经由所述冷媒排出管路排出冷媒，所述电加热装置电连接到所述线缆接头，以可控地通电加热；以及抽空充气系统，其包括穿过所述封盖结构与所述辐照腔流体连通的至少一个抽空充气管路以及在所述辐照腔外连接于每个所述抽空充气管路的第一阀门装置，以经由所述第一阀门装置和所述抽空充气管路对所述辐照腔抽空或充入所需的气体成分。
2.如权利要求1所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述封盖结构为法兰密封结构，其由法兰环和法兰盖构成，其中所述法兰环固定在所述罩体的开口端，所述法兰盖可拆卸地连接于所述法兰环。
3.如权利要求2所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述冷媒输入管路和所述冷媒排出管路为具有外层管和内层管的复层管，其中所述外层管固定在所述法兰盖上，所述内层管连接到所述温控板的冷媒腔室，从而使得所述内层管内形成的流体流路用于将冷媒输入或排出所述冷媒腔室，而且所述内层管和所述外层管之间形成的环形隔热腔与所述辐照腔连通，用于将所述冷媒与所述法兰盖隔热。
4.如权利要求3所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述复层管还具有中间管，所述内层管与所述中间管之间形成隔离的环形真空腔室。
5.如权利要求1所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述温控系统还包括设置在所述辐照腔外的冷媒源和温控电源，其中所述冷媒源经由所述冷媒输入管路与所述冷媒腔室流体连通，所述温控电源经由所述线缆接头电连接到所述电加热装置，以控制所述电加热装置通电加热。
6.如权利要求1所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述抽空充气系统还包括设置在所述辐照腔外的至少一个抽空装置和至少一个充气装置，所述第一阀门装置在所述辐照腔外进一步连接于相应的抽空装置和/或充气装置， 其中每个所述抽空装置包括第二阀门装置和至少一个真空泵，所述第二阀门装置串联地连接在所述真空泵与相应的所述第一阀门装置之间；每个所述充气装置包括充气气源和至少一个微调阀，所述微调阀串联地连接在所述充气气源与相应的所述第一阀门装置之间，以便通过调节所述微调阀的漏率来控制充气速度；而且每个所述充气装置还包括至少一个真空计，每个所述真空计工作于一个所述微调阀下游的气流管路，以测量该处气流管路的气体压强，从而判断充入所述辐照腔中的气体成分是否满足要求。
7.如权利要求6所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述抽空充气系统还包括一个烘烤系统，用于对所述罩体进行控温烘烤，以利于抽空所述辐照腔时获得超高真空。
8.如权利要求6所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述至少一个微调阀和所述至少一个真空计的数量均为1个，在所述真空计下游至所述第一阀门装置之间的气流管路上还连接有一个第三阀门装置。
9.如权利要求1所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述第一阀门装置为一个手动式真空阀或者由两个手动式真空阀串联形成；而且所述第二阀门装置和所述第三阀门装置皆为一个电动式真空阀。
10.如权利要求1所述的温控可充气真空辐射设备，其特征在于，所述温控可充气真空辐射设备还包括设置在所述辐照腔外的电路控制装置，其经由所述线缆接头电连接到所述电子元器件，以在实验时对所述电子元器件进行电学偏置。
全文摘要
一种在电子元器件辐射实验中使用的温控可充气真空辐射设备，包括限定了辐照腔的罩体；携载电子元器件容装在辐照腔内的器件盘；可开闭的封盖结构，其连接于罩体的开口端，以在闭合时气密密封辐照腔；固定于封盖结构的线缆接头；温控系统，其包括辐照腔内的温控板以及穿过封盖结构的冷媒输入和排出管路，温控板的冷媒腔室经冷媒输入和排出管路接收和排出冷媒，其电加热装置电连接到线缆接头；以及抽空充气系统，其包括穿过封盖结构的抽空充气管路和辐照腔外的第一阀门装置，以经该阀门装置和抽空充气管路对辐照腔抽空或充气。本发明的辐射设备可为电子元器件辐射实验准确提供各种温度、气体成分环境，有利满足了电子元器件辐射效应研究的需求。
文档编号H01L21/67GK102339655SQ20111025253
公开日2012年2月1日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者刘刚, 曾传滨, 毕津顺, 罗家俊, 韩郑生 申请人:中国科学院微电子研究所