CN104297084A - 硅片硬度测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片硬度测试装置，通过将硅片固定在测试底座上，并通过横向轨道、纵向轨道和铅笔测试模块的设置，实现铅笔二维方向的任意移动，从而对硅片上任意位置的芯片进行硬度测试；本发明的硅片硬度测试装置与被测硅片仅有铅笔尖一个接触点，较佳地通过重量砝码或高度调节件调整铅笔尖对硅片的压力，可以在有效、准确测量硅片硬度的同时，测试压力均匀、统一，避免对硅片表面造成压碎。

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

随着大规模集成电路的迅速发展，对硅片的质量要求也越来越高，硅材料的机械强度直接影响到硅片和集成电路的制造成品率。硅材料机械强度高，则硅片在切片、磨片和抛光加工过程中的碎片率低，同时，硅片容忍热应力的能力大，可阻止硅片翘曲，提高集成电路成品率，降低生产成本。

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。

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，现有铅笔硬度测试方法需要人工在硅片上的预测区域进行测试，不便且费力，手动操作的力度也不好掌握；此外，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。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，在准确、方便测量硅片任意位置的硬度的同时，测试压力均匀、统一，不会压碎硅片。

为实现上述目的，本发明提供一种硅片硬度测试装置，其包括：

测试底座，用于承载被测硅片；

硅片夹持件，设于该测试底座上，用于夹持固定硅片于该测试底座上；

横向轨道，固定于该测试底座上；

纵向轨道，设于该横向轨道上，具有与该横向轨道滑动连接的连接部，以使该纵向轨道沿着横向轨道平移；

铅笔测试模块，设于该纵向轨道上，具有与该纵向轨道滑动连接的连接部，以使该铅笔测试模块沿着纵向轨道平移，该铅笔测试模块还包括铅笔夹持件，用于夹持固定不同铅笔，以对固定于该测试底座上的硅片表面进行硬度测试。

进一步地，该测试底座上开设有滑槽，该硅片夹持件设于该滑槽内，用于移动以夹持固定不同尺寸的硅片。

进一步地，该测试底座的中间位置设有十字形滑槽，四个硅片夹持件分别设于该十字形滑槽的四条边内以夹持固定硅片。

进一步地，该测试底座的边缘位置设有对称的两条横向轨道，该纵向轨道分别与两条横向轨道滑动连接。

进一步地，该纵向轨道的连接部包括向下而设的滚轮，以抵贴该横向轨道上表面。

进一步地，该铅笔测试模块的连接部包括向下而设的滚轮，以抵贴该纵向轨道的上表面。

进一步地，该铅笔测试模块具有容纳铅笔的长孔，该长孔与测试底座呈45°角度而设，该铅笔夹持件设于该长孔处。

进一步地，该铅笔测试模块还包括一个或多个重量砝码以及用于承载该重量砝码的承载面，该纵向轨道和/或铅笔测试模块的连接部具有压缩变形件，以根据该铅笔测试模块的承重量调整铅笔对硅片的压力。

进一步地，该压缩变形件为压缩弹簧。

进一步地，该纵向轨道和/或铅笔测试模块的连接部具有高度调节件，用于调节该纵向轨道和/或铅笔测试模块的高度以调整铅笔对硅片的压力。

本发明提供的硅片硬度测试装置，通过将硅片固定在本发明的测试底座上，并通过横向轨道、纵向轨道和铅笔测试模块的设置，实现铅笔二维方向的任意移动，从而对硅片上任意位置的芯片进行硬度测试；本发明的硅片硬度测试装置与被测硅片仅有铅笔尖一个接触点，较佳地通过重量砝码或高度调节件调整铅笔尖对硅片的压力，可以在有效、准确测量硅片硬度的同时，测试压力均匀、统一，避免对硅片表面造成压碎。

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俯视结构示意图；

图2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和图2，本实施例的硅片硬度测试装置包括：

测试底座11，用于承载被测硅片2；

硅片夹持件12，设于测试底座11上，用于夹持固定硅片2于测试底座11上；

横向轨道13，固定于测试底座11上；

纵向轨道14，设于横向轨道13上，具有与横向轨道13滑动连接的连接部，以使纵向轨道14沿着横向轨道13平移；

铅笔测试模块15，设于纵向轨道14上，具有与纵向轨道14滑动连接的连接部，以使铅笔测试模块15沿着纵向轨道14平移，铅笔测试模块15还包括铅笔夹持件151，用于夹持固定不同铅笔3(如2H至9H)，以对固定于测试底座11上的硅片2表面进行硬度测试。

本实施例通过将硅片2固定在测试底座11上，并通过横向轨道13、纵向轨道14和铅笔测试模块15的设置，实现铅笔二维方向的任意移动，从而对硅片2上任意位置的芯片进行硬度测试；本实施例的硅片硬度测试装置与被测硅片2仅有铅笔尖一个接触点，可以在有效、准确测量硅片硬度的同时，测试压力均匀、统一，避免对硅片表面造成压碎。

为了适用于不同尺寸硅片的测试，可以以活动的形式设置硅片夹持件12，即在测试底座上开设滑槽，将硅片夹持件12设于滑槽内，以移动来夹持固定不同尺寸的硅片。本实施例较佳地采用十字形滑槽121，并设于测试底座11的中间位置，四个硅片夹持件12分别设于十字形滑槽的四条边内，以将不同尺寸的硅片夹持固定于测试底座中间。

本实施例的横向轨道13包括两条设于测试底座11边缘位置的对称两条，纵向轨道14分别与两条横向轨道13滑动连接，以提高纵向轨道平移的稳定性和精确性。横向轨道和纵向轨道之间的滑动连接，可以采用现有技术中的方式，本实施例采用在纵向轨道连接部的下端向下设置滚轮，以抵贴横向轨道上表面，实现滑动连接。实际应用中，为了防止纵向轨道滑落，可以在横向轨道的上表面设置横截面为凹形的轨道结构，以容纳滚轮在凹形轨道结构内滚动；或者将纵向轨道的连接部设置成凹口型，以容纳部分或全部横截面的横向轨道。

基于同样原理，本实施例的铅笔测试模块15也采用上述滑动连接的方式，即在铅笔测试模块的连接部下端向下设置滚轮，以抵贴纵向轨道的上表面。实际应用中，为了防止铅笔测试模块滑落，可以在纵向轨道的上表面设置横截面为凹形的轨道结构，以容纳滚轮在凹形轨道结构内滚动；或者将铅笔测试模块的连接部设置成凹口型，以容纳部分或全部横截面的纵向轨道。

本实施例中，铅笔测试模块15为一金属方块，其具有容纳铅笔3的长孔152，长孔152设置成与测试底座11表面呈45°角度，以符合铅笔硬度测试的国际标准，同时，铅笔夹持件151设于长孔152处，以对其内的铅笔进行夹持固定，实际应用中，铅笔夹持件151可以是一螺丝。

实际应用中，为了增加硅片硬度的测试窗口，需要对硅片增加一定的压力，可以在铅笔测试模块上设置承载面并加以一个或多个重量砝码，同时，需要在纵向轨道和/或铅笔测试模块的连接部设置压缩变形件，如压缩弹簧等弹性材料，以使铅笔尖处可产生重量砝码带来的压力，实现对硅片压力的调整；另一方面，也可以在纵向轨道和/或铅笔测试模块的连接部设置高度调节件，亦可产生铅笔尖对硅片的不同压力。

Claims (10)

1.一种硅片硬度测试装置，其特征在于，其包括：

测试底座，用于承载被测硅片；

硅片夹持件，设于该测试底座上，用于夹持固定硅片于该测试底座上；

横向轨道，固定于该测试底座上；

纵向轨道，设于该横向轨道上，具有与该横向轨道滑动连接的连接部，以使该纵向轨道沿着横向轨道平移；

铅笔测试模块，设于该纵向轨道上，具有与该纵向轨道滑动连接的连接部，以使该铅笔测试模块沿着纵向轨道平移，该铅笔测试模块还包括铅笔夹持件，用于夹持固定不同铅笔，以对固定于该测试底座上的硅片表面进行硬度测试。

2.根据权利要求1所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该测试底座上开设有滑槽，该硅片夹持件设于该滑槽内，用于移动以夹持固定不同尺寸的硅片。

3.根据权利要求2所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该测试底座的中间位置设有十字形滑槽，四个硅片夹持件分别设于该十字形滑槽的四条边内以夹持固定硅片。

4.根据权利要求1所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该测试底座的边缘位置设有对称的两条横向轨道，该纵向轨道分别与该两条横向轨道滑动连接。

5.根据权利要求4所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该纵向轨道的连接部包括向下而设的滚轮，以抵贴该横向轨道上表面。

6.根据权利要求4所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该铅笔测试模块的连接部包括向下而设的滚轮，以抵贴该纵向轨道的上表面。

7.根据权利要求1所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该铅笔测试模块具有容纳铅笔的长孔，该长孔与测试底座呈45°角度而设，该铅笔夹持件设于该长孔处。

8.根据权利要求1至7任一项所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该铅笔测试模块还包括一个或多个重量砝码以及用于承载该重量砝码的承载面，该纵向轨道和/或铅笔测试模块的连接部具有压缩变形件，以根据该铅笔测试模块的承重量调整铅笔对硅片的压力。

9.根据权利要求8所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该压缩变形件为压缩弹簧。

10.根据权利要求1至7任一项所述的硅片硬度测试装置，其特征在于：该纵向轨道和/或铅笔测试模块的连接部具有高度调节件，用于调节该纵向轨道和/或铅笔测试模块的高度以调整铅笔对硅片的压力。