评估抗“氢中毒”能力的方法及其装置

摘要

本发明公开了一种评估抗“氢中毒”能力的装置，包括密闭的腔体、控感元件、取样元件、抽真空元件、加热元件及分析元件，所述腔体具有进气口和出气口，所述控感元件、抽真空元件及加热元件均通过管道连接于所述腔体，所述取样元件连接于所述腔体的出气口，所述分析元件连接于所述取样元件。本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的方法及其装置通过模拟封装结构中的氢气含量，通过控制氢气浓度和气氛温度，实现了对“氢中毒”单一失效机理的加速评价。

权利要求

1.一种评估抗“氢中毒”能力的装置，其特征在于，包括密闭的腔体、控感元件、取样元件、抽真空元件、加热元件及分析元件，所述腔体具有进气口和出气口；

所述控感元件、抽真空元件及加热元件均通过管道连接于所述腔体，所述控感元件包括氢气流量控制器、压力传感器及温度传感器，所述氢气流量控制器连接于所述腔体的进气口；

所述取样元件连接于所述腔体的出气口；

所述分析元件连接于所述取样元件；

所述加热元件包括加热丝，所述加热丝设置于腔体内，所述腔体与加热丝之间设有加热保温层，所述腔体还设有底面保温层和绝缘陶瓷垫。

2.根据权利要求1所述的评估抗“氢中毒”能力的装置，其特征在于，所述抽真空元件包括真空泵和充气泵。

3.根据权利要求1所述的评估抗“氢中毒”能力的装置，其特征在于，所述分析元件为内部气氛分析仪。

4.根据权利要求1～3任一项所述的评估抗“氢中毒”能力的装置，其特征在于，所述腔体设有开口，且腔体具有与所述开口匹配的盖板、卡钳及密封圈，所述腔体通过盖板、卡钳及密封圈密封。

5.根据权利要求4所述的评估抗“氢中毒”能力的装置，其特征在于，所述盖板与所述腔体之间还设有盖板保温层。

6.一种基于权利要求1所述的评估抗“氢中毒”能力的装置的评估抗“氢中毒”能力的方法，其特征在于，所述抽真空元件对所述腔体和所述取样元件进行抽真空，使得所述腔体内达到真空状态；

通过进气口泵入待测气体至腔体，控感元件实现对所述腔体内的待测气体流量、压强及温度控制，进气完毕后，关闭出气口，分析元件进行分析。

说明书

评估抗“氢中毒”能力的方法及其装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电学监测领域，特别是涉及一种评估抗“氢中毒”能力的方法及其装置。

背景技术

[0002] 目前，密闭封装的微波器件（如高电子迁移率晶体管（HEMT）High Electron Mobility Transistor等）中存在着与氢效应（也称“氢中毒”）相关的可靠性问题，这些可靠性问题会通过影响器件势垒层的有效失主浓度、改变肖特基内建势、减少沟道载流子浓度，从而使得微波器件Rch增加、Ids和gm下降、Vp出现漂移等，降低器件直流与微波性能。

[0003] 微波器件“氢中毒”的过程示意图如图3所示。

[0004] 封装材料中的氢散发至密闭腔体环境中，氢气遇到Pt等金属后变为氢原子，然后扩散进入半导体层，进而钝化了半导体中的施主杂质，降低材料中的载流子浓度，进而导致器件输出功率的下降。

[0005] 尽管目前国内对工艺制造引入的缺陷影响器件电学性能的研究较多，但针对氢效应相关的失效机理的分析方法和评估试验方法等方面的研究基本未展开。因此，需要评价氢效应导致的微波器件退化的方法与装置，获得评价分析手段，最终提高产品的可靠性。

[0006] 研究氢效应对特定工艺的器件性能和可靠性的影响，可以通过模拟器件封装腔体中的气氛，通过加温的方式加速氢效应导致的器件失效，从而加速评价器件抗“氢中毒”的能力，这就需要一个能够实现氢气浓度和温度可控的装置，同时能够实现器件的在位电学监测，监测器件的退化过程。

发明内容

[0007] 基于此，有必要针对氢效应相关的失效机理问题，提供一种评估专一性好、评价速度快、效果好且操作简便评估抗“氢中毒”能力的装置。

[0008] 一种评估抗“氢中毒”能力的装置，包括密闭的腔体、控感元件、取样元 件、抽真空元件、加热元件及分析元件，所述腔体具有进气口和出气口；

[0009] 所述控感元件、抽真空元件及加热元件均通过管道连接于所述腔体；

[0010] 所述取样元件连接于所述腔体的出气口；

[0011] 所述分析元件连接于所述取样元件。

[0012] 在其中一个实施例中，所述控感元件包括氢气流量控制器、压力传感器及温度传感器，所述氢气流量控制器连接于所述腔体的进气口。

[0013] 在其中一个实施例中，所述抽真空元件包括真空泵和充气泵。

[0014] 在其中一个实施例中，所述分析元件为内部气氛分析仪。

[0015] 在其中一个实施例中，所述加热元件包括加热丝，所述加热丝设置于腔体内。

[0016] 在其中一个实施例中，所述腔体与加热丝之间设有加热保温层。

[0017] 在其中一个实施例中，所述腔体还设有底面保温层和绝缘陶瓷垫。

[0018] 在其中一个实施例中，所述腔体设有开口，且腔体具有与所述开口匹配的盖板、卡钳及密封圈，所述腔体通过盖板、卡钳及密封圈密封。

[0019] 在其中一个实施例中，所述盖板与所述腔体之间还设有盖板保温层。

[0020] 本发明的另一目的在于提供一种评估抗“氢中毒”能力的方法。

[0021] 一种评估抗“氢中毒”能力的方法，所述抽真空元件对所述腔体和所述取样元件进行抽真空，使得所述腔体内达到真空状态；

[0022] 通过进气口泵入待测气体至腔体，控感元件实现对所述腔体内的待测气体流量、压强及温度控制，进气完毕后，关闭出气口，分析元件进行分析。

[0023] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置通过模拟封装结构中的氢气含量，通过控制氢气浓度和气氛温度，实现了对“氢中毒”单一失效机理的加速评价。所述取样元件与腔体连接，通过测试取样钢瓶内的气体浓度即可实现对腔体内的成分分析，方便了对密闭腔体的其他浓度分析和控制。不需要将腔体与内部气氛分析仪进行直接连接，防止了腔体过于笨重导致的操作困难的问题，评价专一性好，评价速度快，提高了分析的效率。

[0024] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置中，所述控感元件包括的氢气流量控制器、压力传感器及温度传感器使得本发明在使用过程中实现数字化， 便于监控。

[0025] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置中，所述真空泵和充气泵使得本发明的腔体实现真空状态后，再泵入待测气体，实现无其他干扰气体的影响。

[0026] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置中，所述分析元件采用内部气氛分析仪使得气体的分析结果更佳精准。

[0027] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置中，所述加热元件具有加热丝，所述加热丝设置于腔体内，通过加热丝对本发明的腔体供热，操作简便。

[0028] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置中，所述腔体与加热丝之间设有加热保温层，使得本加热区与密闭腔体进行隔热，避免了整个腔体的热量增加，进一步的减少了受热面，同时使得热量散失少，减少供热成本。

[0029] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置中，所述腔体还设有底面保温层和绝缘陶瓷垫，底面保温层、绝缘陶瓷垫使得腔体与外界接触面隔热，避免损坏接触面，还能做到电绝缘，保证安全。

[0030] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置中，所述腔体设有开口，且腔体具有与所述开口匹配的盖板、卡钳及密封圈，使得腔体可拆卸，盖板和腔体的密封就仍然采用橡胶圈实现密封，降低了成本。

[0031] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置中，所述盖板与所述腔体之前还设有盖板保温层，使得腔体的保温效果好。

[0032] 本发明本发明涉及的一种评估抗“氢中毒”能力的方法，工艺流程简单，操作简便，评估分析周期短，节省时间，并且评估结果的可靠性好。

附图说明

[0033] 图1为本发明实施例1的示意图；

[0034] 图2为本发明实施例1中腔体剖视图；

[0035] 图3为微波器件“氢中毒”的过程示意图。

[0036] 附图标记说明

[0037] 110、腔体；112、进气口；114、出气口；116、盖板；118、卡钳；120、绝缘陶瓷垫；122、盖板保温层；124、底面保温层；126、把手；210、取样元件； 310、真空泵；312、充气泵；
410、加热元件；412、加热丝；414、加热保温层；510、分析元件；610、氢气流量控制器；612、压力传感器；614、温度传感器；710、安全阀；810、控制阀。

具体实施方式

[0038] 以下将结合实施例及附图对本发明做进一步的说明。

[0039] 一种评估抗“氢中毒”能力的装置，包括腔体110、控感元件、取样元件210、抽真空元件、加热元件410及分析元件510；所述腔体110连接有安全阀710，所述腔体110具有进气口112和出气口114，所述腔体110还设有开口，且腔体110具有与所述开口匹配的盖板116、卡钳118及密封圈，所述腔体110通过盖板116、卡钳118及密封圈密封，所述盖板116与所述腔体110之间还设有盖板保温层122，所述盖板116上还设有把手126；

[0040] 所述控感元件及抽真空元件均通过管道连接于所述腔体110，所述控感元件包括氢气流量控制器610、压力传感器612及温度传感器614，所述氢气流量控制器610、压力传感器612及温度传感器614分别通过管道连接于所述腔体110，其中，所述氢气流量控制器610连接于所述腔体110的进气口112，所述氢气流量控制器610与进气口112之间还设有控制阀810；

[0041] 所述抽真空元件包括真空泵310和充气泵312，所述真空泵310和充气泵312分别通过管道连接于所述腔体110，所述真空泵310和充气泵312与所述腔体110之间均设有控制阀810；

[0042] 所述取样元件210连接于所述腔体110的出气口114，取样元件210与出气口114之间设有控制阀810，所述分析元件510连接于所述取样元件210，所述分析元件510与所述取样元件210之间设有控制阀810，所述分析元件510为内部气氛分析仪；

[0043] 所述加热元件410包括加热丝412，所述加热丝412设置于腔体110内，所述腔体110与加热丝412之间设有加热保温层414，所述腔体110的底面还设有底面保温层124和绝缘陶瓷垫120。

[0044] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置，在使用时，将待评估样品器 件置于腔体110中，首先关闭分析元件510与取样元件210之间的控制阀810、充气泵312的阀门810，打开真空泵310的阀门，通过真空泵310对所述腔体110、取样元件210及管道抽真空后；再关闭分析元件510与取样元件210之间的控制阀810、真空泵310的控制阀810，打开充气泵312的控制阀810，充气泵312利用高纯N2进行充气，充气后再抽真空，反复数次冲洗密闭腔体110后至真空状态；

[0045] 氢气流量控制器610实现对气体流量的精密控制，充气泵312泵入待测气体，通过压力传感器612测试腔体110内压强至预设值，需要将腔体110压强控制在1个大气压左右，通过温度传感器614测试腔体110内的温度，温度可以从室温到250℃实现连续可调，本实施例控制温度在150℃，进气完毕后，关闭充气泵312的控制阀810和取样元件210的控制阀810，打开分析元件510与取样元件210之间的控制阀810，通过分析元件510内部气氛分析仪进行分析待评估样品器件抗“氢中毒”能力，同时通过对待评估样品器件工作状态的监测，获得待评估样品器件“氢中毒”的退化规律。

[0046] 本发明涉及的评估抗“氢中毒”能力的装置通过模拟封装结构中的氢气含量，通过控制氢气浓度和气氛温度，实现了对“氢中毒”单一失效机理的加速评价。所述取样元件与腔体连接，通过测试取样钢瓶内的气体浓度即可实现对腔体内的成分分析，方便了对密闭腔体的其他浓度分析和控制。不需要将腔体与内部气氛分析仪进行直接连接，防止了腔体过于笨重导致的操作困难的问题，评价专一性好，评价速度快，提高了分析的效率。

[0047] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。