CN104614560B - 一种应用于测量半导体器件热阻的固定装置 - Google Patents
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Abstract
一种应用于测量半导体器件热阻的固定装置属于半导体热阻测量领域。该装置包括压力调节螺栓(1)、平面轴承(2)、第一套筒(3)、压力弹簧(4)、第二套筒(5)、压杆回弹弹簧(6)、压杆(7)、水平横梁(8)、垂直立柱(9)、整体回弹弹簧(10)、第一手柄顶丝(11)、第二手柄顶丝(12)、压力传感器罩(13)、圆柱顶丝(14)、压力传感器(15)；该装置应用于在不同高度下，多种半导体器件的热阻测量。该装置结构简单可靠，器件承受压力可快速调节并定量显示。测量时，将被测器件固定于恒温平台上，用该装置压紧被测器件，逐渐加大被测器件承受的压力，测量热阻，得到在不同压力下的热阻值。测量结束后，该装置自动向上回弹，实现装置与被测器件快速脱离，对被测器件具有一定的保护作用。
Description
技术领域
本发明属于半导体热阻测量领域，具体是一种可定量调节压力并显示压力大小的半导体器件固定装置，可用于不同高度的半导体器件的热阻测量。
背景技术
随着半导体器件向尺寸小、集成度高等方向的发展，尤其是工作功率的不断增大导致器件工作时产生的热量不断增多，使结温升高，从而导致器件可靠性下降，寿命缩短。为了准确评价其可靠性，对器件热阻的测试尤为重要。
目前，半导体器件热阻测试多采用电学法，相关标准主要有国军标128A-973103，美军标MIL-STD-750E 3101.4等，测试设备均带有器件固定装置。测量时需用固定装置将器件压于恒温平台上，该压力大小对于测量结果影响很大。现有的简易器件固定装置难以保证施加压力的可重复性，并且大小也无法得知，容易损坏器件，而基于气压的器件固定装置需要气瓶和气压表等装置，体积过大且成本过高。
发明内容
针对热阻测量中存在的器件固定问题，本发明设计了一种基于套筒、横臂、弹簧、轴承、压力传感器的半导体器件固定装置，压力可快速调节并定量显示，对于不同高度的半导体器件均适用，对于器件具有一定的保护作用，并且可实现快速脱离器件。该装置可应用于多种半导体器件，结构简单可靠。
本发明采用的技术方案如下：
一种应用于测量半导体器件热阻的固定装置，并且可定量调节及显示压力大小，装配后整体效果图如图5所示。零件示意图如图1所示，包括压力调节螺栓1、平面轴承2、第一套筒3、压力弹簧4、第二套筒5、压杆回弹弹簧6、压杆7、水平横梁8、垂直立柱9、整体回弹弹簧10、第一手柄顶丝11、第二手柄顶丝12、压力传感器罩13、圆柱顶丝14、压力传感器15。
压力调节螺栓1由一个横向圆柱型手柄和一个纵向圆柱型螺栓组成，螺栓有外螺纹。
第一套筒3由三个圆柱型套筒组成，第一部分外径大于第二部分，第二部分外径大于第三部分。第三部分底端外部有外螺纹。
将压力调节螺栓1与套筒3顶端装配，装配后，压力调节螺栓1位于第一套筒3内部。压力调节螺栓1下方是平面轴承2，平面轴承2下方是压力弹簧4。顺时针旋转压力调节螺栓1可控制向下的进动量，使压力弹簧4产生不同压力，平面轴承2将压力调节螺栓1产生的水平转动摩擦力与下方的压力弹簧4隔离，避免装置转动对被测器件表面产生划伤。
第二套筒5是一个圆筒，圆筒顶端内径大，底端内径小，第二套筒5顶端内径与第一套筒3底端外径一致，第二套筒5顶端有内螺纹。
压杆7由两个圆柱组成，第一部分直径大于第二部分，第二部分底端有外螺纹。
将压杆回弹弹簧6套在压杆7第二部分外部，然后穿过第二套筒5。将第一套筒3底端与第二套筒5顶端装配，装配后，第一套筒3位于第二套筒5上方，压杆7位于压力弹簧4下方。
压力传感器罩13是一个圆筒，圆筒顶端内径小，底端内径大，底端一侧有一圆形通孔，另一侧有一U型通孔。压力传感器罩13顶端内径与压杆7底端外径一致，压力传感器罩13顶端有内螺纹，将压杆7底端与压力传感器罩13顶端装配，装配后，压杆7位于压力传感器罩13上方。
水平横梁8由圆柱型套筒A和方形横梁B组成。圆柱型套筒A位于方形横梁B上方的部分，侧面有一圆形通孔，圆柱型套筒A底端内部有一台阶。将整体回弹弹簧10置于圆柱型套筒A内部，位于圆柱型套筒A底端台阶上方。将第一套筒3穿过圆柱型套筒A，第一套筒3第一部分位于圆柱型套筒A上方，第一套筒3第二部分、第三部分位于圆柱型套筒A内部，整体回弹弹簧10套在第一套筒3第三部分外部，第一套筒3第三部分底端穿过圆柱型套筒A底端。第一手柄顶丝11穿过圆柱型套筒A侧面圆形通孔，将圆柱型套筒A与套筒3垂直位置固定。
垂直立柱9是一个长方体，顶端有一方形通孔，顶端侧面有一圆形通孔。将水平横梁8的方形横梁B穿过垂直立柱9的方形通孔，第二手柄顶丝12穿过垂直立柱9侧面圆形通孔，将方形横梁B与垂直立柱9水平位置固定。垂直立柱9底端有四个圆形内螺纹孔，固定于热沉平台上方。将压力传感器15置于压力传感器罩13内部，压力传感器15的数据线穿过压力传感器罩13侧面U型通孔。将圆柱顶丝14穿过压力传感器罩13侧面圆形通孔，将压力传感器15与压力传感器罩13固定。
附图说明
图1为本发明所涉及器件固定装置的零件示意图，图中：1-压力调节螺栓，2-平面轴承，3-第一套筒，4-压力弹簧，5-第二套筒，6-压杆回弹弹簧，7-压杆，8-水平横梁，9-垂直立柱，10-整体回弹弹簧，11-第一手柄顶丝，12-第二手柄顶丝，13-压力传感器罩，14-圆柱顶丝，15-压力传感器。
图2为压力调节螺栓1、平面轴承2、第一套筒3、压力弹簧4装配后的示意图。
图3为第二套筒5、压杆回弹弹簧6、压杆7、压力传感器罩13装配后的示意图。
图4为压力调节螺栓1、平面轴承2、第一套筒3、压力弹簧4、第二套筒5、压杆回弹弹簧6、压杆7、水平横梁8、整体回弹弹簧10、第一手柄顶丝11、压力传感器罩13装配后的示意图。
图5为所有零件装配后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行更详细的说明。
本发明所涉及的测试装置整体效果图如图5所示，零件示意图如图1所示。包括压力调节螺栓1、平面轴承2、第一套筒3、压力弹簧4、第二套筒5、压杆回弹弹簧6、压杆7、水平横梁8、垂直立柱9、整体回弹弹簧10、第一手柄顶丝11、第二手柄顶丝12、压力传感器罩13、圆柱顶丝14、压力传感器15。
本发明包括以下步骤：
步骤一，压力调节螺栓1由一个横向圆柱型手柄和一个纵向圆柱型螺栓组成，螺栓有外螺纹。第一套筒3由三个圆柱型套筒组成，第一部分外径大于第二部分，第二部分外径大于第三部分，第三部分底端外部有外螺纹。将压力调节螺栓1与第一套筒3顶端装配，装配后，压力调节螺栓1位于第一套筒3内部。压力调节螺栓1下方是平面轴承2，平面轴承2下方是压力弹簧4。
步骤二，第二套筒5是一个圆筒，圆筒顶端内径大，底端内径小，第二套筒5顶端内径与第一套筒3底端外径一致，第二套筒5顶端有内螺纹。压杆7由两个圆柱组成，第一部分直径大于第二部分，第二部分底端有外螺纹。将压杆回弹弹簧6套在压杆7第二部分外部，然后穿过第二套筒5。将第一套筒3底端与第二套筒5顶端装配，装配后，第一套筒3位于第二套筒5上方，压杆7位于压力弹簧4下方。压力传感器罩13是一个圆筒，圆筒顶端内径小，底端内径大，底端一侧有一圆形通孔，另一侧有一U型通孔。压力传感器罩13顶端内径与压杆7底端外径一致，压力传感器罩13顶端有内螺纹，将压杆7底端与压力传感器罩13顶端装配，装配后，压杆7位于压力传感器罩13上方。
步骤三，水平横梁8由圆柱型套筒A和方形横梁B组成。圆柱型套筒A位于方形横梁B上方的部分，侧面有一圆形通孔，圆柱型套筒A底端内部有一台阶。将整体回弹弹簧10置于圆柱型套筒A内部，位于圆柱型套筒A底端台阶上方。将第一套筒3穿过圆柱型套筒A，第一套筒3第一部分位于圆柱型套筒A上方，第一套筒3第二部分、第三部分位于圆柱型套筒A内部，整体回弹弹簧10套在第一套筒3第三部分外部，第一套筒3第三部分底端穿过圆柱型套筒A底端。第一手柄顶丝11穿过圆柱型套筒A侧面圆形通孔，将圆柱型套筒A与套筒3垂直位置固定。
步骤四，垂直立柱9是一个长方体，顶端有一方形通孔，顶端侧面有一圆形通孔。将水平横梁8的方形横梁B穿过垂直立柱9的方形通孔，第二手柄顶丝12穿过垂直立柱9侧面圆形通孔，将方形横梁B与垂直立柱9水平位置固定。垂直立柱9底端有四个圆形内螺纹孔，固定于热沉平台上方。将压力传感器15置于压力传感器罩13内部，压力传感器15的数据线穿过压力传感器罩13侧面U型通孔。将圆柱顶丝14穿过压力传感器罩13侧面圆形通孔，将压力传感器15与压力传感器罩13固定。
步骤五，将被测器件固定于恒温平台上，用第二手柄顶丝12确定水平横梁8的水平位置。从上向下按压压力调节螺栓1，当压力传感器15压紧被测器件后，用第一手柄顶丝11确定第一套筒3的垂直位置。按顺时针方向旋转压力调节螺栓1，逐渐加大被测器件承受的压力，通过压力传感器15的数据线，可在计算机上实时读取当前被测器件所承受的压力值，结合热阻测试仪测得的热阻，得到压力和热阻的关系。热阻测量结束后，松开第一手柄顶丝11，装置自动向上回弹，实现装置与器件快速脱离。
Claims (2)
1.一种应用于测量半导体器件热阻的固定装置，其特征在于：包括压力调节螺栓(1)、平面轴承(2)、第一套筒(3)、压力弹簧(4)、第二套筒(5)、压杆回弹弹簧(6)、压杆(7)、水平横梁(8)、垂直立柱(9)、整体回弹弹簧(10)、第一手柄顶丝(11)、第二手柄顶丝(12)、压力传感器罩(13)、圆柱顶丝(14)、压力传感器(15)；装配方法如下：
步骤一，压力调节螺栓(1)由一个横向圆柱型手柄和一个纵向圆柱型螺栓组成，螺栓有外螺纹；第一套筒(3)由上下三个圆柱型套筒组成，第一部分外径大于第二部分，第二部分外径大于第三部分，第三部分底端外部有外螺纹；将压力调节螺栓(1)与第一套筒(3)顶端装配，装配后，压力调节螺栓(1)的纵向圆柱型螺栓部分位于第一套筒(3)内部；压力调节螺栓(1)下方是平面轴承(2)，平面轴承(2)下方是压力弹簧(4)；平面轴承(2)和压力弹簧(4)都位于第一套筒(3)内；
步骤二，第二套筒(5)是一个圆筒，圆筒顶端内径大，底端内径小，第二套筒(5)顶端内径与第一套筒(3)底端外径一致，第二套筒(5)顶端有内螺纹；压杆(7)由上下两个圆柱组成，第一部分直径大于第二部分，第二部分底端有外螺纹；将压杆回弹弹簧(6)套在压杆(7)第二部分外部，然后穿过第二套筒(5)；将第一套筒(3)底端与第二套筒(5)顶端装配，装配后，第一套筒(3)位于第二套筒(5)上方，压杆(7)位于压力弹簧(4)下方；压力传感器罩(13)是一个圆筒，圆筒顶端内径小，底端内径大，底端一侧有一圆形通孔，另一侧有一U型通孔；压力传感器罩(13)顶端内径与压杆(7)底端外径一致，压力传感器罩(13)顶端有内螺纹，将压杆(7)底端与压力传感器罩(13)顶端装配，装配后，压杆(7)位于压力传感器罩(13)上方；
步骤三，水平横梁(8)由圆柱型套筒A和方形横梁B组成；圆柱型套筒A位于方形横梁B上方的部分，侧面有一圆形通孔，圆柱型套筒A底端内部有一台阶；将整体回弹弹簧(10)置于圆柱型套筒A内部，位于圆柱型套筒A底端台阶上方；将第一套筒(3)穿过圆柱型套筒A，第一套筒(3)第一部分位于圆柱型套筒A上方，第一套筒(3)第二部分、第三部分位于圆柱型套筒A内部，整体回弹弹簧(10)套在第一套筒(3)第三部分外部，第一套筒(3)第三部分底端穿过圆柱型套筒A底端；第一手柄顶丝(11)穿过圆柱型套筒A侧面圆形通孔，将圆柱型套筒A与套筒3垂直位置固定；
步骤四，垂直立柱(9)是一个长方体，顶端有一方形通孔，顶端侧面有一圆形通孔；将水平横梁(8)的方形横梁B穿过垂直立柱(9)的方形通孔，第二手柄顶丝(12)穿过垂直立柱(9)侧面圆形通孔，将方形横梁B与垂直立柱(9)水平位置固定；垂直立柱(9)底端有四个圆形内螺纹孔，固定于热沉平台上方；将压力传感器(15)置于压力传感器罩(13)内部，压力传感器(15)的数据线穿过压力传感器罩(13)侧面U型通孔；将圆柱顶丝(14)穿过压力传感器罩(13)侧面圆形通孔，将压力传感器(15)与压力传感器罩(13)固定。
2.应用权利要求1所述一种应用于测量半导体器件热阻的固定装置的方法，其特征在于具体如下：将被测器件固定于恒温平台上，用第二手柄顶丝(12)确定水平横梁(8)的水平位置；从上向下按压压力调节螺栓(1)，当压力传感器(15)压紧被测器件后，用第一手柄顶丝(11)确定第一套筒(3)的垂直位置；按顺时针方向旋转压力调节螺栓(1)，逐渐加大被测器件承受的压力，通过压力传感器(15)的数据线，在计算机上实时读取当前被测器件所承受的压力值，结合热阻测试仪测得的热阻，得到压力和热阻的关系；热阻测量结束后，松开第一手柄顶丝(11)，装置自动向上回弹，实现装置与器件快速脱离。
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