CN104820116A - 一种适用于低温电学测试的连接装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于低温电学测试的连接装置，包括样品架，样品架的上表面设置有样品固定板，样品固定板上开设有通孔，导线的一端穿过通孔后与样品固定板上表面设置的焊点连接，导线的另一端与第一导电连接装置连接，第二导电连接装置与连接测试设备信号接入端的漆包线连接，第一导电连接装置和第二导电连接装置可拆卸连接。本发明能够克服现有待测样品与测试设备连接方式的不足，有效避免虚焊现象所造成的测试数据失真，降低测试人员的工作难度和工作强度，提高工作效率。

Description

一种适用于低温电学测试的连接装置及使用方法

技术领域

本发明涉及半导体器件的低温测试领域，尤其涉及一种适用于低温电学测试的连接装置及使用方法。

背景技术

低温测试系统作为一种重要的材料研究设备，广泛地应用于材料微观结构和宏观性能研究领域。低温测试系统主要包括低温制冷系统和低温测试台。低温制冷系统以高纯氦气为工作物质，最低温度可达10K，最高温度可达320K，且低温制冷系统可以在10 K至320 K之间精确控温，方便测试人员对低温环境温度的精准控制。低温测试台主要用于为待测样品提供一个低温测试环境，低温测试台外各种测试设备（如电压源表、电流源表或其他测试仪表）的接入端分别通过漆包线与待测样品连接，以完成对待测样品的性能检测，获得待测样品在温度变化条件下的电流、电压、电阻等电学性质。

将待测样品与低温测试台外各种测试设备连接时，目前普遍采用的方法为：首先将低温测试台外各种连接测试设备接入端的漆包线末端做脱漆处理，然后再通过锡焊将漆包线末端与待测样品的各个测试点分别焊接，最终实现待测样品与低温测试台外各种测试设备的电连接。这种连接方法极易产生虚焊现象，直接导致待测样品的性能测试结果出现很大误差。而为了避免虚焊现象，测试人员需要在焊接完成后利用万用表检查各接线端电阻，过程繁琐。由于漆包线直径很小，加上设备空间狭小，为保证连接效果，必须要求测试人员在焊接过程中精准确定焊点位置，在合适的温度条件下才能够保证焊接牢固。这样的操作要求在实际焊接过程中很难把握，增加了测试人员的工作难度和工作强度，且多次焊接将直接导致漆包线发脆断裂，极大地影响了低温测试数据，造成数据失真。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于低温电学测试的连接装置及使用方法，能够克服现有待测样品与测试设备连接方式的不足，有效避免虚焊现象所造成的测试数据失真，降低测试人员的工作难度和工作强度，提高工作效率。

本发明采用下述技术方案：

一种适用于低温电学测试的连接装置，包括样品架，样品架的上表面设置有样品固定板，样品固定板上开设有通孔，导线的一端穿过通孔后与样品固定板上表面设置的焊点连接，导线的另一端与第一导电连接装置连接，第二导电连接装置与连接测试设备信号接入端的漆包线连接，第一导电连接装置和第二导电连接装置可拆卸连接。

所述的样品固定板上设置有样品固定装置。

所述的样品固定板通过螺栓与样品架固定，样品固定板与样品架之间设置有垫块。

所述的样品固定装置包括样品固定板两侧设置的弹性压片，弹性压片的两端设置有固定孔，螺栓依次穿过弹性压片、样品固定板和垫块后与样品架固定。

所述的样品固定板采用透明石英板。

所述的导线外表面设置有热塑管。

所述的导线采用排线。

所述的第一导电连接装置采用排线插头或排线插座，第一导电连接装置固定于样品架的下表面；所述的第二导电连接装置采用与第一导电连接装置相配合的排线插座或排线插头。

所述的第二导电连接装置通过固定于样品架下表面的电路板与漆包线连接。

一种如权利要求1至9任意一项所述的适用于低温电学测试的连接装置的使用方法，包括以下步骤：

A：通过物理或化学制备方法将待测样品表面制备出电极，且电极位置与固定板上表面设置的焊点一一对应；

B：将待测样品倒置于样品固定板表面，先利用样品固定板的透明性来检查待测样品的电极与焊点是否对应接触，然后使用万用表测试各个接触点的接触性能，保证待测样品的多个电极与样品固定板上表面的多个焊点一一对应接触；

C：使用弹性压片分别对待测样品的两侧进行紧压，并调整螺栓的旋入深度，保证待测样品的各电极与对应焊点压紧并保持良好的接触状态以及样品固定板与样品架之间的稳固连接；

D：将第一导电连接装置和第二导电连接装置插接，使待测样品的电极依次通过对应焊点、导线、第一导电连接装置、第二导电连接装置、电路板和漆包线与测试设备的信号接入端电连接；

E：利用低温测试台对待测样品进行低温电学测试，获得待测样品在温度变化条件下的各种电学性质。

本发明具有结构简单、使用方便、连接可靠稳定的优点，使用插接方式替代原有连接方法中的反复焊接，避免了虚焊现象所造成的测试数据失真，能够极大的降低测试人员的工作难度和工作强度，提高工作效率，保证测试的稳定性与准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的仰视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述：

如图1至图3所示，本发明所述的适用于低温电学测试的连接装置，包括样品架4，样品架4的上表面设置有样品固定板2，样品固定板2用于固定制备有电极的待测样品1。样品固定板2上开设有通孔，样品固定板2上表面设置有圆滑平整且表面呈弧状凸起的焊点12，导线3的一端穿过通孔后与焊点12连接。导线3的另一端与第一导电连接装置6连接，第二导电连接装置7与连接测试设备信号接入端的漆包线9连接，第一导电连接装置6和第二导电连接装置7可拆卸连接。使用时，待测样品1的电极依次通过对应焊点12、导线3、第一导电连接装置6、第二导电连接装置7和漆包线9与测试设备的信号接入端电连接。

本发明中，样品固定板2通过螺栓11与样品架4固定，样品固定板2采用耐低温的透明石英板，石英板具有膨胀系数小的优点，且具有良好的耐低温性能。同时，在进行待测样品1固定时还可以利用样品固定板2的透明性来检查待测样品1的电极与焊点12是否一一对准。样品固定板2与样品架4之间设置有垫块10，以形成导线3容纳空间，垫块10可采用螺母。样品固定板2上还设置有样品固定装置5，用于保证测试过程中待测样品1的固定。样品固定装置5可采用弹性压片，两个弹性压片分别设置于样品固定板2两侧，用于对待测样品1的两侧进行紧压固定。弹性压片的两端均设置有固定孔，螺栓11依次穿过弹性压片的固定孔、样品固定板2和垫块10后与样品架4固定。

导线3外表面设置有热塑管，以实现绝缘效果；导线3可采用彩色排线，不同的排线颜色可以区分不同的电流电压测试数据线；排线还具有材质柔软、厚度薄、体积小的优点，可以随意弯曲折叠，有效防止了在移动、弯曲和扭转情况下发生的导线损坏现象。第一导电连接装置6可采用排线插头或排线插座；第二导电连接装置7采用与第一导电连接装置6相配合的排线插座或排线插头。为了进一步加强漆包线9与第二导电连接装置7连接的稳固性，第二导电连接装置7与固定于样品架4下表面的电路板8通过锡焊连接，电路板8再与漆包线9连接。

本实施例中，第一导电连接装置6可采用10针排线插头，第二导电连接装置7采用10针排线插座；排线采用总长为80 mm ~120 mm的10针排线；固定板上表面设置有10个焊点12，分别对应排线中的10根数据导线。排线紧贴于样品架4的表面，可通过低温胶带固定；电路板8长介于30 mm~50 mm之间， 宽介于5 mm~10 mm之间。本发明的整体尺寸与低温测试台中的测试空间相匹配。

本发明在使用前，首先将待测样品1通过物理或化学制备方法制备出电极，且电极位置与固定板上表面设置的焊点12一一对应。制备手段可采用分子束外延、脉冲激光沉积、磁控溅射、化学气相沉积或光刻等方法，属于现有技术，在此不再赘述。

本发明在使用时，首先将待测样品1倒置于样品固定板2上表面，保证待测样品1的多个电极与样品固定板2上表面的多个焊点12一一对应接触。对准过程中，可先利用样品固定板2的透明性来检查待测样品1的电极与焊点12是否对应接触，然后使用万用表测试各个接触点的接触性能。当确定电极与焊点12一一对应接触后，再使用两个弹性压片分别对待测样品1的两侧进行紧压，并适当调整螺栓11的旋入深度，保证待测样品1的各电极与对应焊点12压紧并保持良好的接触状态以及样品固定板2与样品架4的稳固连接。最后再将10针排线插头与10针排线插座插接。此时待测样品1的电极依次通过对应焊点12、10针排线、10针排线插头、10针排线插座、电路板8和漆包线9与测试设备的信号接入端电连接，测试人员随后可正常进行低温电学测试，以获得待测样品1在温度变化条件下的电流电压电阻等电学性质。

本发明有效克服了现有待测样品1与测试设备连接方式的不足，无需测试人员在狭小空间内进行高精度焊接、检测工作，降低了测试人员的工作难度和工作强度，也避免了因反复焊接导致的漆包线9发脆断裂，从而影响低温测试数据，造成数据失真。本发明巧妙地利用了焊点12、排线、排线插头、电路板8、排线插座作为过渡连接装置，利用插接的排线插头和排线插座避免了对漆包线9的反复焊接，使用方便，极大地提高了工作效率，同时，本发明中各个部件的连接稳定、传输效果好，能够极大地提高测试稳定性与准确性，保证测试结果真实可靠。

本发明所述的适用于低温电学测试的连接装置的使用方法，包括以下步骤：

A：通过物理或化学制备方法将待测样品1表面制备出电极，且电极位置与样品固定板2上表面设置的焊点12一一对应；

B：将待测样品1倒置于样品固定板2上表面，先利用样品固定板2的透明性来检查待测样品1的电极与焊点12是否对应接触，然后使用万用表测试各个接触点的接触性能，保证待测样品1的多个电极与样品固定板2上表面的多个焊点12一一对应接触；

C：使用弹性压片分别对待测样品1的两侧进行紧压，并调整螺栓11的旋入深度，保证待测样品1的各电极与对应焊点12压紧并保持良好的接触状态以及样品固定板2与样品架4之间的稳固连接；

D：将第一导电连接装置6和第二导电连接装置7插接，使待测样品1的电极依次通过对应焊点12、导线3、第一导电连接装置6、第二导电连接装置7和漆包线9与测试设备的信号接入端电连接；

E：利用低温测试台对待测样品1进行低温电学测试，获得待测样品1在温度变化条件下的各种电学性质。

上述方法在前文中已进行详细描述，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：包括样品架，样品架的上表面设置有样品固定板，样品固定板上开设有通孔，导线的一端穿过通孔后与样品固定板上表面设置的焊点连接，导线的另一端与第一导电连接装置连接，第二导电连接装置与连接测试设备信号接入端的漆包线连接，第一导电连接装置和第二导电连接装置可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：所述的样品固定板上设置有样品固定装置。

3.根据权利要求2所述的适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：所述的样品固定板通过螺栓与样品架固定，样品固定板与样品架之间设置有垫块。

4.根据权利要求3所述的适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：所述的样品固定装置包括样品固定板两侧设置的弹性压片，弹性压片的两端设置有固定孔，螺栓依次穿过弹性压片、样品固定板和垫块后与样品架固定。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：所述的样品固定板采用透明石英板。

6.根据权利要求1所述的适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：所述的导线外表面设置有热塑管。

7.根据权利要求6所述的适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：所述的导线采用排线。

8.根据权利要求7所述的适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：所述的第一导电连接装置采用排线插头或排线插座，第一导电连接装置固定于样品架的下表面；所述的第二导电连接装置采用与第一导电连接装置相配合的排线插座或排线插头。

9.根据权利要求1所述的适用于低温电学测试的连接装置，其特征在于：所述的第二导电连接装置通过固定于样品架下表面的电路板与漆包线连接。

10.一种如权利要求1至9任意一项所述的适用于低温电学测试的连接装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：通过物理或化学制备方法将待测样品表面制备出电极，且电极位置与固定板上表面设置的焊点一一对应；

B：将待测样品倒置于样品固定板上表面，先利用样品固定板的透明性来检查待测样品的电极与焊点是否对应接触，然后使用万用表测试各个接触点的接触性能，保证待测样品的多个电极与样品固定板上表面的多个焊点一一对应接触；

C：使用弹性压片分别对待测样品的两侧进行紧压，并调整螺栓的旋入深度，保证待测样品的各电极与对应焊点压紧并保持良好的接触状态以及样品固定板与样品架之间的稳固连接；

D：将第一导电连接装置和第二导电连接装置插接，使待测样品的电极依次通过对应焊点、导线、第一导电连接装置、第二导电连接装置、电路板和漆包线与测试设备的信号接入端电连接；

E：利用低温测试台对待测样品进行低温电学测试，获得待测样品在温度变化条件下的各种电学性质。