195007. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés használati tárgyak és anyagok élettartamát károsan befolyásoló tulajdonságok kimutatására
5 195007 nem szükséges valamennyi igénybevételnél nagyszámú próbatestet vizsgálni, mert a vizsgált próbatestek adataiból a vizsgálótérnél megvalósított irányított és monoton igénybevétel elrendezések következtében következtethetünk a szomszédos igénybevételi fokozatnál valószínű tulajdonságokra, tulajdonság változásokra. Ily módon minden egyes (pl. karakterisztika) vizsgálat, minden egyes próbatest, több különböző igénybevételi fokozat, ill. kombináció hatásának megismerésére hasznosítható, tehát az egyes próbatestek nemcsak magukra, hanem a környezetükben (időben és térben) szomszédos próbatestekre, állapotokra is információkat szolgáltatnak, ami nagymértékben csökkenti a szükséges vizsgálatok és próbatestek számát, és ezzel a vizsgálathoz szükséges anyag-, energia- és időszükségletet. A találmány szerinti megoldásokat ábrák segítségével konkrét példákon magyarázzuk: Az 1. ábra hőfokgradiens-es vizsgálóteret mutató vázlat. A 2. a és b ábra hibastruktúrákat mutató diagramokat ábrázol. A 3. ábra a találmány szerinti vizsgálati folyamatot és annak eszközeit mutatja blokkvázlatszerűen. L példa A vizsgálandó próbadarabok két síklap között helyezkednek el, amelyek között, a síktapókban létrehozott hőfokgradiens következtében a jelölt gradiens irányában monoton növekvő hőfokú próbaállásokat találunk. Az egyes Tu, Ti2... T17 ...... hőfokú próbaállásokba elhelyezzük a vizsgálandó próbadarabokat, és a gradiens irányára merőleges iránymenti sorrendjüknek megfelelően ti, t2 ... tn ideig kezeljük őket. Az elrendezés ily módon az 1. ábra szerinti változatnak felel meg. A különböző ideig, különböző hőfokon kezelt próbadarabokat anyagszerkezeti vizsgálatok alapján ellenőrizzük, meghatározva a jelentkező hibák tulajdonságait. A különböző hibáknál meghatározzuk a létrehozó T hőfok és t idő paraméterértékeket, majd ezen paraméterértékek, mint középértékek közül felvett növekvő ± r( távolságokban nagy pontosságú és felbontóképességű szerkezetvizsgálatoknak vetjük alá a próbadarabokat és az eredményeket a megfelelő T hőfok és t idő adatok függvényében elemezve meghatározzuk, valószínűsítjük a hibásodáshoz vezető fizikai folyamatokat, figyelemmel a kezdődő és továbbfejlődött hibák egymáshoz viszonyított jellemző változásaira. Egy tipikus hibaelosztást a 2. ábra felső képének diagramján mutatunk be. Láthatóan az adott hibák jelentkezési gyakorisága egy-egy adott centrum körül sűrűsödik, a T hőfok és t idő paraméterek tengelyeivel kifeszített ábrázolási síkban, és így könnyen meghatározható a hiba jelentkezési centrum (vagy határérték) T hőfok és t idő értéke. E diagramok alapján, figyelembevéve a hibajelentkezési eloszlás alapján a hiha keletkezéséhez vezető T hőfok és t idő igénybevételek alsó és felső határértékeit, behatároljuk azokat a próbadarabokat, amelyeknél valószínű a hiba kialakulási folyamat megkezdődése, ill. jelentkezése, és ezeket a próbadarabokat az, anyagszerkezeti vizsgálatokkal a lehető legrészletesebben elemezve nagy valószínűséggel felderíthető a hiba oka. Ha még részletesebb vizsgálatra lenne szükség, pl. még több próbadarabot kellene vizsgálni, vagy több próbadarabot helyezünk a vizsgálótérbe azonos módon a többivel, vagy a vizsgálattal körülhatárolt tartományban állítjuk be a T hőfok és t idő variációkat (pl. a gradiens csökkentésével a bemért középértékek körül, és a meghatározott időpont körül a próbatestek sűrített kiemelésével.). Gyakran előfordul, hogy különböző, egymást követő igénybevételek együtt eredményezik a meghibásodást. Például egy félvezető nem megfelelő hőmérsékleten végzett egyik diffúziós kezelése és egy másik, szintén nem optimális hőmérsékletű diffúziós kezelés együtt okozza a kész alkatrész öregedési, fokozott meghibásodási hajlamát. Ilyen esetekben a félkész termék egyes pl. hőkezelési lépéseit kombinálhatjuk a késztermék hőfok és idő paraméteres vizsgálatával, és így a két hatás függvényében vizsgálhatjuk a hibajelenségeket, egyben kiszűrve a hibás technológiai beállításokat. Például a 2. ábra alsó diagramja szerinti hiba sűrűsödési beállítások alapján visszakövetkeztethetünk nemcsak az utolsó (készterméken végzett), hanem az azt megelőző (a félkész terméken végzett) hőhatással előidézhető hibásodásra, ennek alapján pedig a megfelelő próbadarabok alapos vizsgálata alapján az előidéző okokra az ezen hőhatásokat megelőző (első diffúziós) hőhatásnál. 2. példa Az eljárást félvezető elem gyártásának tökéletesítésénél alkalmazzuk. A speciális (alagút-) diódák karakterisztikáinak stabilitását, átütési feszültségének és zárlati áram tűrésének korlátozó tényezőit kell felderíteni, ill. az ezekhez vezető gyártási beállításokat kell kiküszöbölni. A kész diódákat, amelyek névlegesen azonos kiindulási karakterisztikákkal és egyéb (határjellemző, stb.) paraméterekkel rendelkeznek, a kivezetések ponthegesztésével anód és katód sínekhez, ezek mátrixához erősítjük oly módon, hogy bármely dióda a megfelelő sor és oszlopsín révén elérhető, mérhető legyen, a többitől függetlenül. A sor és oszlop sínekhez kiválasztó, kapcsoló áramkört és karakterisztika és határparaméter mérő, önmagában ismert vizsgáló berendezést kapcsolunk, majd a diódákat az 1. ábrán ismertetett hőfokgradienses vizsgálótérbe helyezzük. A vizsgálótérben a hőfok a gradiens 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
