CN104297083A - 硅片硬度测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片硬度的测试装置，通过装设于载硅片台下方的驱动模块，可以使载硅片台装载的硅片实现上下、左右和前后方向的平移；另一方面，铅笔测试模块设于载硅片台的上方，从而使铅笔笔尖可以接触到硅片表面，通过硅片的三维方向位移，能够实现铅笔对硅片任意或指定位置的自动测试，且由于铅笔测试模块与硅片表面仅有一个接触点，不会造成硅片的碎裂。

Description

硅片硬度测试装置

技术领域

本发明涉及材料硬度测试领域，尤其涉及一种硅片硬度测试装置。 

背景技术

近年来，指纹传感器产品技术发展日新月异，各种不同规格的指纹传感器应用于手机、电脑、门禁、签到机等领域，其表面芯片采用的就是硅材料。由于硅材料属于脆性材料，指纹传感器其芯片表面一直接受手指摩擦，并且随时会碰到指甲、饰物、钥匙等硬物，其芯片表面的硬度直接影响其使用寿命，因此，确定其硬度就显得尤为重要。而如指纹传感器因其对硬度的特殊要求，需要在表面镀特别的膜，为了验证不同材料镀膜后的产品硬度，也为了产品硬度的可靠性，需要对指纹传感器芯片的硬度作大量的评估。 

目前，现有的硅片等脆性材料的硬度测试方法，包括三点弯法、高温拉伸法等，这些方法需要设备复杂、制样困难、实验数据分散。也有一些现有技术采用铅笔硬度测试方法，更换不同硬度(如2H～9H)的铅笔，在芯片表面划动，划出划痕的铅笔硬度即为芯片表面的硬度。 

然而，常规的铅笔硬度计通常在薄膜材料表面滑动进行测试，与被测表面有两个轮子和铅笔尖三个接触点，如果用在硅片硬度测试中，三个接触点直接压到硅片，容易引起硅片的碎裂；并且，此种方法每次只能测试一个芯片，对大量的使用寿命和可靠性评估来说太费时和费人力。因此，如何提供一种硅片硬度测试装置，在准确、方便测量硅片硬度的同时，不会压碎硅片，是本领域技术人员需要解决的技术问题之一。 

发明内容

本发明的目的在于弥补上述现有技术的不足，提供一种硅片硬度测试装置，能够实现铅笔对硅片任意或指定位置的自动测试，且不会造成硅片的碎裂。 

为实现上述目的，本发明提供一种硅片硬度的测试装置，其包括： 

载硅片台，用于承载硅片； 

驱动模块，设于所述载硅片台下方并与其相连，用于驱动所述载硅片台三维方向平移； 

测试装置底板，设于所述驱动模块下方，用于承载所述驱动模块； 

铅笔测试模块，设于所述载硅片台上方，其包括铅笔夹持件，用于夹持不同铅笔，以对载硅片台上的硅片表面进行硬度测试； 

测试装置顶板，设于所述载硅片台上方，用于承载所述铅笔测试模块。 

进一步地，所述驱动模块包括升降件、左右平移件以及前后平移件。 

进一步地，所述左右平移件包括至少一条设于所述载硅片台背面或测试装置底板上的横向轨道，所述前后平移件包括至少一条设于所述横向轨道上并可沿横向轨道平移的纵向轨道，所述升降件包括可上下升降的升降轴，所述升降轴设于所述纵向轨道上并可沿纵向轨道平移。 

进一步地，所述驱动模块包括升降件、升降件底座和升降件底座下的滚轮。 

进一步地，所述升降件包括可上下升降的升降轴，所述升降轴两端分别连接所述载硅片台和升降件底座，所述滚轮为万向轮。 

进一步地，所述测试装置底板具有旋转件，以使所述测试装置底板可在水平方向自身旋转。 

进一步地，所述铅笔测试模块具有容纳铅笔的长孔，所述长孔与测试装置顶板呈45°角度而设，所述铅笔夹持件设于所述长孔处。 

进一步地，所述铅笔测试模块还包括笔尖微调件，所述笔尖微调件包括设于所述长孔处的三轴位移螺丝，通过拧动三轴位移螺丝来调整铅笔笔尖的位置。 

进一步地，所述铅笔测试模块通过磁铁或吸真空固定在所述测试装置顶板上，所述载硅片台包括吸真空件，以通过吸真空固定其上的硅片。 

进一步地，所述硅片硬度测试装置还包括与所述驱动模块信号连接的中央控制模块，以信号驱动所述驱动模块对载硅片台的平移。 

本发明提供的硅片硬度测试装置，通过装设于载硅片台下方的驱动模块，可以使载硅片台装载的硅片实现上下、左右和前后方向的平移；另一方面，铅笔测试模块设于载硅片台的上方，从而使铅笔笔尖可以接触到硅片表面，通过硅片的三维方向位移，能够实现铅笔对硅片任意或指定位置的自动测试，且由于铅笔测试模块与硅片表面仅有一个接触点，不会造成硅片的碎裂。铅笔测试模块可以更换不同硬度的铅笔，较佳地更可微调笔尖的位置，使其对准、接触待测硅片的指定位置。此外，较佳地设置中央控制模块，通过编程软件设置硅片的平移策略，如步进、数量、移动路径等，实现对整片硅片上不同芯片的自动测试。 

附图说明

为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中： 

图1是本发明硅片硬度测试装置的侧视结构示意图。 

具体实施方式

请参阅图1，本实施例的硅片硬度测试装置包括： 

载硅片台11，用于承载硅片2； 

驱动模块13，设于载硅片台11下方并与其相连，用于驱动载硅片台11三维方向的平移； 

测试装置底板12，设于驱动模块13下方，用于承载驱动模块13； 

铅笔测试模块14，设于载硅片台11上方，其包括铅笔夹持件141，用于夹持不同铅笔(如2H至9H)，以对载硅片台11上的硅片2表面进行硬度测试； 

测试装置顶板15，设于载硅片台11上方，用于承载铅笔测试模块14。 

本实施例提供的硅片硬度测试装置，通过装设于载硅片台下方的驱动模块，可以使载硅片台装载的硅片实现上下、左右和前后方向的平移；另一方面，铅笔测试模块设于载硅片台的上方，从而使铅笔笔尖可以接触到硅片表面，通过硅片的三维方向位移，能够实现铅笔对硅片任意或指定位置的自动测试，且由于铅笔测试模块与硅片表面仅有一个接触点，不会造成硅片的碎裂。 

本发明中，驱动模块可以是多种形式的机械结构，只要能驱动上方的载硅片台实现x、y、z三个方向的平移，就可以达到本发明的发明目的，也应在本发明的保护范围之内。本实施例中，驱动模块包括升降件、左右平移件和前后平移件，具体地，左右平移件包括两条设于测试装置底板12上的横向轨道131，前后平移件包括两条设于横向轨道131上并可沿横向轨道131平移的纵向轨道132，升降件包括可上下升降的升降轴133，升降轴133设于纵向轨道132上并可沿纵向轨道132平移。操作过程中，横向轨道131固定不动，纵向轨道132沿着横向轨道131平移以驱动载硅片台11的左右平移，升降轴133沿着纵向轨道132平移以驱动载硅片台11的前后平移，升降轴133的上下升降则驱动载硅片台11的上下平移。实际应用中，这三者的位置可以设置成相反，即横向轨道设于载硅片台的背面，而升降轴与测试装置底板12相连。 

在另一个实施例中，驱动模块包括升降件、升降件底座和升降件底座下的滚轮。具体地，升降件包括可上下升降的升降轴，升降轴两端分别连接载硅片台和升降件底座，滚轮为万向轮。 

本实施例中，测试装置底板下方较佳地还设有旋转件，以驱动测试装置底板在水平方向自身旋转，从而增加载硅片台的运动方式，以满足铅笔对硅片特定位置进行测试的特殊需要。 

本实施例中，铅笔测试模块14具有容纳铅笔3的长孔142，长孔142与测试装置顶板15呈45°角度而设，铅笔夹持件141设于长孔142处。同时，在测试装置顶板15开设镂空部分151，以使铅笔的笔尖可以接触到下方的硅片。较佳地，铅笔测试模块14还包括笔尖微调件，笔尖微调件包括设于长孔处的三个三轴位移螺丝，分别可调整铅笔笔尖的x、y、z方向的位置，通过拧动三轴位移螺丝来调整铅笔笔尖的位置，所述三轴位移螺丝可以设于长孔内，也可以代替铅笔夹持件。 

本实施例中，铅笔测试模块14可通过磁铁或吸真空固定在测试装置顶板15上，载硅片台11包括吸真空件，以通过吸真空固定其上的硅片2。 

为了实现硅片硬度测试的自动化，本硅片硬度测试装置还包括与驱动模块13信号连接的中央控制模块，通过编程软件设置硅片的平移策略，如步进、数量、移动路径等，以信号驱动驱动模块13对载硅片台的平移，实现对整片硅片上不同芯片的自动测试。其中，驱动模块与中央控制模块可各自设置一组信号接收/发送器，实现信号的收发。 

实际应用中，铅笔测试模块也可以设置多个，分别夹持不同硬度的铅笔，同时对硅片进行硬度测试，以提高测试效率。 

利用本实施例硅片硬度测试装置对硅片进行硬度测试的方法包括以下步骤： 

a.需要将硅片放置在载硅片台的下表面，并用吸真空的方式固定。 

b.将铅笔硬度模块放置在载硅片台的上表面，并用磁铁或者吸真空的方式固定。利用铅笔硬度模块上的三轴移位螺丝，微调铅笔的位置，使得铅笔的尖端对准需要测试的芯片，并调整铅笔到合适的高度和角度，使得尖端碰触到硅片表面。 

c.驱动载硅片台的移动，让硅片按照芯片的尺寸作为步进值，并设定移动路径(如从左到右从上到下的顺序)移动硅片。每次移动时，硅片先下降高度，并移动一个步进的距离，再上升相同高度，与铅笔尖端刚好接触，硅片再水平平移一段距离(可以是芯片尺寸的一半左右)，每移动一下就可以判断是否有划痕。如没有划痕，更换硬度更高的铅笔， 直至划出划痕，即为芯片表面的硬度。 

Claims (10)

1.一种硅片硬度的测试装置，其特征在于，其包括：

载硅片台，用于承载硅片；

驱动模块，设于所述载硅片台下方并与其相连，用于驱动所述载硅片台三维方向平移；

测试装置底板，设于所述驱动模块下方，用于承载所述驱动模块；

铅笔测试模块，设于所述载硅片台上方，其包括铅笔夹持件，用于夹持不同铅笔，以对载硅片台上的硅片表面进行硬度测试；

测试装置顶板，设于所述载硅片台上方，用于承载所述铅笔测试模块。

2.根据权利要求1所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述驱动模块包括升降件、左右平移件以及前后平移件。

3.根据权利要求2所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述左右平移件包括至少一条设于所述载硅片台背面或测试装置底板上的横向轨道，所述前后平移件包括至少一条设于所述横向轨道上并可沿横向轨道平移的纵向轨道，所述升降件包括可上下升降的升降轴，所述升降轴设于所述纵向轨道上并可沿纵向轨道平移。

4.根据权利要求1所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述驱动模块包括升降件、升降件底座和升降件底座下的滚轮。

5.根据权利要求4所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述升降件包括可上下升降的升降轴，所述升降轴两端分别连接所述载硅片台和升降件底座，所述滚轮为万向轮。

6.根据权利要求1所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述测试装置底板具有旋转件，以使所述测试装置底板自身可在水平方向旋转。

7.根据权利要求1所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述铅笔测试模块具有容纳铅笔的长孔，所述长孔与测试装置顶板呈45°角度而设，所述铅笔夹持件设于所述长孔处。

8.根据权利要求7所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述铅笔测试模块还包括笔尖微调件，所述笔尖微调件包括设于所述长孔处的三轴位移螺丝，通过拧动三轴位移螺丝来调整铅笔笔尖的位置。

9.根据权利要求1所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述铅笔测试模块通过磁铁或吸真空固定在所述测试装置顶板上，所述载硅片台包括吸真空件，以通过吸真空固定其上的硅片。

10.根据权利要求1至9任一项所述的硅片硬度的测试装置，其特征在于：所述硅片硬度测试装置还包括与所述驱动模块信号连接的中央控制模块，以信号驱动所述驱动模块对载硅片台的平移。