CN111913014A - 通用型电学冷热台 - Google Patents

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韩修刚
王丽丽
刘金伟
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    • G01R31/003—Environmental or reliability tests

Abstract

本发明公开了一种通用型电学冷热台，包括台体（100）和台盖（200），二者组成密闭腔室，腔室可为被测元器件提供所需的真空或者气氛环境；台体（100）内部有冷热台（120）、探针金属板（160）和多个磁吸式探针组件（170）；台体侧壁（110）有多个电学信号接口（150,151,152,153），冷却介质进出口（140,141,142,143），温控接口（121），低温介质接口（122,123）以及进出气口（130,131,132,133）；所述冷热台（120）位于台体（100）内部的底板上，用于对被测元器件的温度控制；所述探针金属板（160）固定在台体内部的底座上；所述多个磁吸式探针组件（170）位于冷热台（120）的周围，实现器件和电学测试设备之间的连接；所述台盖（200）上有观察窗（210），在测试过程中，用于对被测器件的性能进行观察。

Description

通用型电学冷热台
技术领域
本发明涉及微型电子器件检测领域，尤其是涉及一种通用型电学冷热台。
技术背景
目前，在微型电子器件检测领域，材料对设备的要求越来越高，如何开发出更高端的设备服务于现在的科研是当下急需解决的一个难题。市场上的冷热台大部分采用杠杆式探针支架，含弹簧和杠杆结构，点针力度靠的是弹簧弹力；但是杠杆式探针支架位置固定，探针的移动是有限制的。为了解决以上问题，本发明提出了一种通用型电学冷热台，该冷热台采用磁吸式探针座，探针不仅移动方便和便于操作，同时，可以解决现在测试的需要，为器件提供所需的气氛环境、真空环境以及高低温等复杂环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种通用型电学冷热台，该冷热台温度梯度小、精度高、具有高透光率、腔体环境可控、样品温度均匀性好等特点，此款冷热台采用可移动的磁吸式探针座，探针移动方便，方便操作。
本发明的一种通用型电学冷热台主要由台体和台盖组成，台体和台盖组成密闭腔室，腔室可为被测元器件提供所需的真空或者气氛环境；台体内部有冷热台、探针金属板和多个磁吸式探针组件；台体的侧壁有电学信号接口，冷却介质进出口，温控接口、低温介质接口以及进出气口；所述冷热台位于台体内部的底板上，用于对被测器件的温度控制；所述探针金属板固定在台体内部的底座上；所述多个磁吸式探针组件位于冷热台的周围，实现器件和电学测试设备之间的连接；所述台盖上有观察窗，在测试过程中，用于对被测器件的性能进行观察。
进一步地，其中，所述冷热台为纯银加热/冷却块，其内部有加热丝、不锈钢冷却管和铂金温度传感器用于控制冷热台的温度，能进行-190℃～600℃范围的样品控温。
进一步地，其中，所述探针金属板位于台体底部，为圆形金属环，且与冷热台同轴放置。
进一步地，其中，所述磁吸式探针组件由磁性底座和探针头组成，磁性底座靠底部磁铁吸附在探针金属板上，探针头用于和被测器件接触。
进一步地，其中，所述台体侧壁有超低温介质接口，可以外接超低温介质，超低温介质通过接口进入或者流出冷热台内部的不锈钢冷却管对冷热台进行降温。
进一步地，其中，所述台体侧壁有温控系统接口，外接温控设备，温控设备控制加热丝对冷热台加热，同时通过铂金温度传感器实时获取冷热台的温度，将温度反馈给温控系统，温控系统进行升温和降温控制及调节。
进一步地，其中，所述台体侧壁有多个电学信号接口，电学接口与台体内部的探针座通过导线连接，外接测试设备，获取器件的电学参数。
进一步地，其中，所述台体侧壁有气体进出气口接口，为密闭的腔室提供所需的气氛环境和真空环境。
进一步地，其中，所述台体侧壁有循环冷却介质进出口，侧壁内有冷却流道，进出口与外部循环箱连接，防止外壳过热，样品不可控降温，实现循环制冷。
本发明提出的通用型冷热台具有以下优点，能进行最宽-190℃～600℃范围的样品控温，并同时进行气氛控制和光学观察；气密腔内充入保护气体，这样既可以保证，即使在极低温度下，不会产生结霜影响探针测试或光学观察，又可以防止实验时样品发生氧化。
附图说明
参照附图下面说明本发明公开内容的具体内容，这将有助于更加容易地理解本发明公开内容的以上和其他目的、特点和优点。附图只是为了示出本发明公开内容的原理。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。在附图中：
图1是根据本发明实施例的通用型电学冷热台的立体结构图；
图2是根据本发明实施例的通用型电学冷热台的冷热台结构图；
图3是根据本发明实施例的通用型电学冷热台的磁吸式探针组件的立体图；
图4是根据本发明实施例的通用型电学冷热台的磁吸式探针底座结构图；
图5是根据本发明实施例的通用型电学冷热台的磁吸式探针组件的上部结构图；
图6是根据本发明实施例的通用型电学冷热台的磁吸式探针底座底部仰视图；
图7是根据本发明实施例的通用型电学冷热台上盖的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种通用型电学冷热台，该冷热台能进行最宽-190℃～600℃范围的样品控温，并同时进行气氛控制和光学观察；气密腔内充入保护气体，这样既可以保证，即使在极低温度下，不会产生结霜影响探针测试或光学观察，又可以防止实验时样品发生氧化；同时，该冷热台具有温度梯度小、精度高、高透光率、腔体环境可控、样品温度均匀性好等特点，此款冷热台采用可移动的磁吸式探针座，探针移动方便，方便操作。
如图1-图7所示，根据本发明实施例一种通用型电学冷热台主要由台体(100)和台盖(200)组成，台体(100)和台盖(200)组成密闭腔室，腔室可为被测元器件提供所需的真空或者气氛环境；台体(100)内部有冷热台(120)、探针金属板(160)和多个磁吸式探针组件(170)；台体侧壁(110)有多个电学信号接口(150,151,152,153)，冷却介质进出口(140,141,142,143)，温控接口 (121)、低温介质接口(122,123)以及进出气口(130,131,132,133)；所述冷热台(120)位于台体(100)内部的底板上，用于对被测元器件的温度控制；所述探针金属板(160)固定在台体内部的底座上；所述多个磁吸式探针组件(170) 位于冷热台(120)的周围，实现器件和电学测试设备之间的连接；所述台盖(200) 上有观察窗(210)，在测试过程中，用于对被测器件的性能进行观察。
图2示出了通用型电学冷热台的冷热台(120)结构图，所述通用型冷热台 (120)的温度控制系统包冷热台(120)，其内部有加热丝(未示出)、不锈钢冷却管(124)和铂金温度传感器(未示出)用于控制冷热台的温度，加热丝控制冷热台的上升温度；不锈钢冷却管通入冷却介质对冷热台进行降温或者低温操作；铂金温度传感器检测冷热台的温度进行-190℃～600℃范围的样品控温。加热丝和铂金温度传感器均通过温度控制器接口(121)与温控设备连接；所述温控设备为常规设备，用以显示铂金温度传感器测得的温度，并可对加热温度进行控制，温控设备向加热丝供电，对冷热台(120)加热，并将温度传递给冷热台(120)表面的样品，铂金温度传感器实时检测冷热台(120)内的温度，并反馈给温控设备，根据实际需要对平台内的温度进行调节；超低温介质对冷热台(120)进行冷却或超低温控制，台体侧壁(110)设置有超低温介质进出口(122,123)，所述第一进口(122)和所述第一出口(123)均通过不锈钢冷却管(124)与所述冷热台(120)连通；超低温介质进出口(122,123)与超低温系统(未画出) 连接，将冷热台(120)快速降至负温，实现样品可控快速降温。
图3-图6为磁吸式探针组件(170)整体结构图，磁吸式探针组件由磁吸式探针底座(171)和上部(172)组成，所述磁吸式探针底座(171)底部带有磁铁(178)，磁吸式探针组件(170)靠磁吸式探针底座(171)底部磁铁吸附在探针金属板(160)上，点针力度靠的是磁铁吸力；磁吸式探针底座(171)有一弹性支撑杆(176)，将探针头(175)放置在弹性支撑杆上，把磁吸式探针座的上部(172)与磁吸式探针底座(171)通过螺丝钉结合在一起，即在螺纹孔(177) 插入螺丝钉可以对探针头(175)进行固定；螺纹孔(178)接入导线后，用螺丝钉固定住；磁吸式探针底座(171)上有螺纹孔(173,174)，通过螺钉固定的方式使探针底座和上部进行整体连接；探针头(175)为微米级的钨针，导电性好，能很好地与器件接触，满足测试需要。
其中，所述通用型电学冷热台的台体侧壁(110)内具有循环冷却介质流道，所述循环冷却介质接口设置于台体侧壁(110)，所述循环冷却介质接口包括冷却介质第一进口(140)，冷却介质第一出口(141)，旁路冷却介质的为第二进口(142) 和第二出口(143)；所述冷却介质流道的一端与所述冷却介质第一进口(140) 相连，另一端与所述冷却介质第一出口(141)相连，第二进口(142)和第二出口(143)通过导管相连；冷却介质从第一进口(140)进入，从第一出口(141) 流出，这样防止外壳过热，样品不可控降温。
其中，所述通用型电学冷热台的台体侧壁(110)设置有气体进出气口 (130,131,132,133)，气体由第一进气口(131)进入到平台内，进而充满腔室内部，最后从第一出气口(132)排出，第一进气口(131)通过进气管与外部气源连接，第一出气口(132)连接到废气回收装置；其他两个气体接口(130,134) 为备用接口，可以选择其中一个接口用做真空泵接口与真空泵连接，多余的接口用塞子堵上即可，为腔室提供所需的真空环境。
图7为上盖(200)的结构示意图，上盖(200)有可视窗(210)，可视窗(210) 与加热台(120)相对应设置，可以通过可视窗(210)观察被检测元件的实时状态，从而可以使操作人员实时了解被检测元件的状态。
应该理解，在不偏离本公开内容的精神的情况下，针对描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式与其他的特征相组合，或替代其他的特征。
以上结合附图对本公开内容进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本公开内容的保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本公开内容的精神和原理对本公开内容做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本公开内容的范围内。

Claims (9)

1.一种通用型电学冷热台，其特征在于，主要由台体和台盖组成，台体和台盖组成密闭腔室，腔室可为被测元器件提供所需的真空或者气氛环境；台体内部有冷热台、探针金属板和多个磁吸式探针组件；台体的侧壁有电学信号接口，冷却介质进出口，温控接口、低温介质接口以及进出气口；所述冷热台位于台体内部的底板上，用于对被测元器件的温度控制；所述探针金属板固定在台体内部的底座上；所述多个磁吸式探针组件位于冷热台的周围，实现器件和电学测试设备之间的连接；所述台盖上有观察窗，在测试过程中，用于对被测器件的性能进行观察。
2.如权利要求1所述的通用电学冷热台，其特征在于，所述冷热台为纯银加热/冷却块，其内部有加热丝、不锈钢冷却管和铂金温度传感器用于控制冷热台的温度，能进行-190℃~600℃范围的样品控温。
3.如权利要求1所述的通用电学冷热台，其特征在于，所述探针金属板位于台体底部，为圆形金属环，且与冷热台同轴放置。
4.如权利要求1所述的通用电学冷热台，其特征在于，所述磁吸式探针组件由磁性底座和探针头组成，磁性底座靠底部磁铁吸附在探针金属板上，探针头用于和被测器件接触。
5.如权利要求1所述的通用电学冷热台，其特征在于，所述台体侧壁有超低温介质接口，可以外接超低温介质，超低温介质通过接口进入或者流出冷热台内部的不锈钢冷却管对冷热台进行降温。
6.如权利要求1所述的通用电学冷热台，其特征在于，所述台体侧壁有温控系统接口，外接温控设备，温控设备控制加热丝对冷热台加热，同时通过铂金温度传感器实时获取冷热台的温度，将温度反馈给温控系统，温控系统进行升温和降温控制及调节。
7.如权利要求1所述的通用电学冷热台，其特征在于，所述台体侧壁有多个电学信号接口，电学接口与台体内部的探针座通过导线连接，外接测试设备，获取器件的电学参数。
8.如权利要求1所述的通用电学冷热台，其特征在于，所述台体侧壁有气体进出气口接口，为密闭的腔室提供所需的气氛环境和真空环境。
9.如权利要求1所述的通用电学冷热台，其特征在于，所述台体侧壁有循环冷却介质进出口，侧壁内有冷却流道，进出口与外部循环箱连接，防止外壳过热，样品不可控降温，实现循环制冷。
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