CN115236371A - 一种纳米探针及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米探针及其制备方法，包括探针座、电磁铁、导磁杆、导电管、导电套和铁磁性导电颗粒；所述电磁铁固定设于探针座内；所述导磁杆的上端活动伸入探针座内后弹性连接在电磁铁上；所述导电管固定套设于导磁杆的外壁上；所述导电套活动套设于导电管外壁后固定连接在探针座上；所述铁磁性导电颗粒被磁性吸附于导磁杆的外壁上形成有至少一层与导电管电性连通的颗粒导电层；本发明通过控制电磁铁的通电电流大小，能够改变导磁杆上磁性吸附的铁磁性导电颗粒形成的颗粒导电层的吸附层数，从而改变探针的规格，获得不同规格和不同电气参数的探针，无需更换探针，提高测试效率，提高探针的使用灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米探针及其制备方法。
背景技术
在半导体芯片封装领域内，现有电子探针均为多段固定式弹性结构，其与封装检测基座的集成电路板接触导通的工作端尺寸固定，然而，根据测试不同工作需求，往往需要更换不同规格的探针进行测试，导致测试效率低，探针使用极为不灵活。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种纳米探针及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种纳米探针，包括探针座、电磁铁、导磁杆、导电管、导电套和铁磁性导电颗粒；
所述电磁铁固定设于探针座内；所述导磁杆的上端活动伸入探针座内后弹性连接在电磁铁上；所述导电管固定套设于导磁杆的外壁上；所述导电套活动套设于导电管外壁后固定连接在探针座上；所述铁磁性导电颗粒被磁性吸附于导磁杆的外壁上形成有至少一层与导电管电性连通的颗粒导电层。
本发明进一步地，还包括有颗粒导筒、电磁阀、颗粒导管和磁屏蔽管；所述颗粒导筒型面套设于探针座的外壁，且与探针座之间形成有气室腔；所述电磁阀设于颗粒导筒的外顶部，并用于控制气室腔与外界气泵的通断；
所述电磁铁包括电磁线圈和电磁铁芯，所述电磁线圈和电磁铁芯均固定设于探针座内；
所述导磁杆弹性连接在电磁铁芯上；所述颗粒导管的一端连接在电磁阀上，所述颗粒导管的另一端与气室腔连通；所述探针座内设有第一颗粒通道，所述磁屏蔽管沿导磁杆的轴线穿设于导磁杆内并贯穿电磁铁芯后与第一颗粒通道连通。
本发明进一步地，所述电磁铁芯的下端沿其轴线设有第一轴孔，所述导磁杆的上端滑动伸入第一轴孔内，所述第一轴孔内设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与导磁杆和第一轴孔的内顶相抵接。
本发明进一步地，所述电磁阀包括阀体、阀线圈和阀芯，所述阀体固定在颗粒导筒的顶端，所述阀体内具有阀腔，所述阀体设置有上下对应的且与阀腔连通的第一入口和第一出口，所述阀体设置有上下对应的且与阀腔连通的第二入口和第二出口；所述第一出口与气室腔连通，所述颗粒导管连接在第二出口上；所述阀线圈安装在阀体的一端，所述阀芯设于阀腔内，所述阀芯的一端贯穿阀体后与阀线圈连接。
本发明进一步地，所述导磁杆的下端部设有柔性垫，所述柔性垫沿周向均布第二颗粒通道。
本发明进一步地，所述探针座开设有第二轴孔，所述电磁铁设于第二轴孔的内顶，所述导电套固定在第二轴孔的开口位置。
本发明进一步地，所述铁磁性导电颗粒为纳米铜颗粒，所述纳米铜颗粒呈六棱锥结构，所述纳米铜颗粒的小端沉积附着有铁磁性材料层。
本发明进一步地，所述铁磁性材料层的厚度大于0.1mm。
本发明的有益效果为：本发明通过控制电磁铁的通电电流大小，能够改变导磁杆上磁性吸附的铁磁性导电颗粒形成的颗粒导电层的吸附层数，从而改变探针的规格，获得不同规格和不同电气参数的探针，无需更换探针，提高测试效率，提高探针的使用灵活性。
附图说明
图1是本发明的剖面示意图；
图2是本发明的立体图；
图3是本发明在填充铁磁性导电颗粒时的剖视图；
图4是本发明部分结构的剖视图；
图5是本发明的铁磁性导电颗粒的立体图；
附图标记说明：1、探针座；11、第一颗粒通道；2、电磁铁；21、电磁线圈；22、电磁铁芯；3、导磁杆；4、导电管；5、导电套；6、铁磁性导电颗粒；61、铁磁性材料层；7、颗粒导筒；8、电磁阀；81、阀体；82、阀线圈；83、阀芯；9、颗粒导管；10、磁屏蔽管；20、气室腔；30、缓冲弹簧；40、柔性垫。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图5所示，本实施例所述的一种纳米探针，包括探针座1、电磁铁2、导磁杆3、导电管4、导电套5和铁磁性导电颗粒6；
所述电磁铁2固定设于探针座1内；所述导磁杆3的上端活动伸入探针座1内后弹性连接在电磁铁2上；所述导电管4固定套设于导磁杆3的外壁上；所述导电套5活动套设于导电管4外壁后固定连接在探针座1上；所述铁磁性导电颗粒6被磁性吸附于导磁杆3的外壁上形成有至少一层与导电管4电性连通的颗粒导电层。
实际使用时，控制电磁铁2通电电流大小，使得导磁杆3被磁化而具有磁性，使得铁磁性导电颗粒6被磁性吸附在导磁杆3的外壁，将导磁杆3的外壁覆盖住铁磁性导电颗粒6，形成一层颗粒导电层，从而与导电管4电性连通；
在测试工作要求变化后、需要改变探针规格时，控制电磁铁2的通电电流增大，导磁杆3的磁性增强，使得导磁杆3外壁上磁性吸附的铁磁性导电颗粒6数量增加，从而形成多层颗粒导电层，进而改变导磁杆3的外径，实现探针规格的调整，获得不同规格和不同电气参数的探针。
本实施例通过控制电磁铁2的通电电流大小，能够改变导磁杆3上磁性吸附的铁磁性导电颗粒6形成的颗粒导电层的吸附层数，从而改变探针的规格，获得不同规格和不同电气参数的探针，无需更换探针，提高测试效率，提高探针的使用灵活性。
如图1至图5所示，本实施例所述的一种纳米探针，还包括有颗粒导筒7、电磁阀8、颗粒导管9和磁屏蔽管10；所述颗粒导筒7型面套设于探针座1的外壁，且与探针座1之间形成有气室腔20；所述电磁阀8设于颗粒导筒7的外顶部，并用于控制气室腔20与外界气泵的通断；
所述电磁铁2包括电磁线圈21和电磁铁芯22，所述电磁线圈21和电磁铁芯22均固定设于探针座1内；
所述导磁杆3弹性连接在电磁铁芯22上；所述颗粒导管9的一端连接在电磁阀8上，所述颗粒导管9的另一端与气室腔20连通；所述探针座1内设有第一颗粒通道11，所述磁屏蔽管10沿导磁杆3的轴线穿设于导磁杆3内并贯穿电磁铁芯22后与第一颗粒通道11连通。
实际使用时，探针在外界位移机构的驱动下下探，导磁杆3与外界工作台接触，同时外界控制单元控制电磁阀8工作，使得气室腔20与外界气泵连通，外界气泵将气室腔20内的气压减小，随着探针的进一步下移，颗粒导筒7相对导磁杆3下移，气室腔20的体积减小，直至颗粒导筒7的下端面与外界工作台接触，使得颗粒导筒7与导磁杆3之间形成有颗粒空间，同时使颗粒导管9与第一颗粒通道11连通，然后电磁阀8使得气室腔20与外界气泵断开连通，同时使得颗粒导管9与外界颗粒输送泵连通，外界颗粒输送泵将铁磁性导电颗粒6泵送至颗粒导管9内，经过颗粒导管9进入第一颗粒通道11内，再经由第一颗粒通道11进入磁屏蔽管10内，在经由磁屏蔽管10进入颗粒空间内，直至颗粒空间内填充满铁磁性导电颗粒6；
然后电磁铁2通电，使导磁杆3被磁化带有磁性，铁磁性导电颗粒6在导磁杆3的磁性作用下被吸附于导磁杆3外壁上，此时，根据探针的工作电流、电压等工作需求，控制电磁铁2产生的电磁场强度，从而使得导磁杆3外壁上吸附的磁导电颗粒形成的颗粒导电层的吸附层数不同，获得不同规格和不同电气参数的探针，在铁磁性导电颗粒6吸附完成后，通过磁屏蔽管10、第一颗粒通道11、颗粒导管9将剩余未被吸附的铁磁性导电颗粒6吸出颗粒空间，然后将电磁铁2的通电电流增大，以使导磁杆3更牢固吸附住铁磁性导电颗粒6，同时减小颗粒之间的致密程度，然后电磁阀8使气室腔20与外界气泵连通，向气室腔20内泵气，使得气室腔20的体积增大，颗粒导筒7相对探针座1上移，从而将吸附有铁磁性导电颗粒6的导磁杆3裸露在外，然后在外界位移机构的带动下进行测试工作；如此实现探针规格的快速调整，提高探针规格调整的效率。
如图1至图4所示，本实施例所述的一种纳米探针，所述电磁铁芯22的下端沿其轴线设有第一轴孔，所述导磁杆3的上端滑动伸入第一轴孔内，所述第一轴孔内设有缓冲弹簧30，所述缓冲弹簧30的两端分别与导磁杆3和第一轴孔的内顶相抵接；如此设置，利用缓冲弹簧30为导磁杆3提供缓冲，避免下探过程中损坏导磁杆3和被测试产品。
如图1至图3所示，本实施例所述的一种纳米探针，所述电磁阀8包括阀体81、阀线圈82和阀芯83，所述阀体81固定在颗粒导筒7的顶端，所述阀体81内具有阀腔，所述阀体81设置有上下对应的且与阀腔连通的第一入口和第一出口，所述阀体81设置有上下对应的且与阀腔连通的第二入口和第二出口；所述第一出口与气室腔20连通，所述颗粒导管9连接在第二出口上；所述阀线圈82安装在阀体81的一端，所述阀芯83设于阀腔内，所述阀芯83的一端贯穿阀体81后与阀线圈82连接。
实际使用时，通过改变阀线圈82的通电电流方向，使得阀芯83在阀腔内移动，从而实现第一入口与第一出口连通时，第二入口与第二出口处于断开状态，以及第一入口与第一出口断开时，第二入口与第二出口处于连通状态，进行铁磁性导电颗粒6的输送。
如图1至图4所示，本实施例所述的一种纳米探针，所述导磁杆3的下端部设有柔性垫40，所述柔性垫40沿周向均布第二颗粒通道；柔性垫40可以采用导电硅胶，如此利用柔性垫40与被测试产品接触，避免导磁杆3直接与被测试产品接触而损坏被测试产品，结构更安全、可靠，同时通过开设第二颗粒通道，以便在向颗粒空间内填充铁磁性导电颗粒6时，铁磁性导电颗粒6能够通过第二颗粒通道进入颗粒空间内。
如图1、图3、图4所示，本实施例所述的一种纳米探针，所述探针座1开设有第二轴孔，所述电磁铁2设于第二轴孔的内顶，所述导电套5固定在第二轴孔的开口位置；如此设置，使得探针结构更为紧凑，体积更小。
如图5所示，本实施例所述的一种纳米探针，所述铁磁性导电颗粒6为纳米铜颗粒，纳米铜颗粒为纳米单晶铜材质，所述纳米铜颗粒呈六棱锥结构，所述纳米铜颗粒的小端沉积附着有铁磁性材料层61；具体地，利用喷涂工艺在纳米铜颗粒的小端端面上沉积一层铁磁性材料层61，该铁磁性材料层61为铁基氧化物，铁磁性材料层61的厚度大于0.1mm，以保证铁磁性导电颗粒6能够可靠被吸附在导磁杆3上；如此通过设置六棱锥结构的铁磁性导电颗粒6，可以使铁磁性导电颗粒6在吸附状态下具有楔状嵌入效果，同时颗粒之间相互挤压，使得位于导磁杆3底端的铁磁性导电颗粒6处于向下倾斜状态，从而增大导磁杆3与被测试产品之间的接触面积，同时使得颗粒与颗粒之间、颗粒与被测试产品之间均为面接触，可以有效增加颗粒导电层之间的致密性，减小颗粒间的接触电阻，以获得良好的电气性能。
如图1至图5所示，本实施例的纳米探针的制备方法如下：
步骤S100：将电磁线圈21通过胶粘工艺固定连接在探针座1的轴孔内顶上，将电磁铁芯22通过螺纹连接工艺固定连接在探针座1的轴孔内顶上；具体地，电磁铁芯22与探针座1的轴孔的同轴度误差小于0.05mm，电磁铁芯22与电磁线圈21之间的减小大于0.1mm；
步骤S200：将导电管4套入导磁杆3上，并通过胶粘工艺固定在导磁杆3中部，将磁屏蔽管10通过胶粘工艺固定在导磁杆3的中心孔内；
步骤S300：将缓冲弹簧30置于电磁铁芯22的轴孔内，并将装配好的导磁杆3插入电磁铁芯22的轴孔内，导磁杆3与电磁铁芯22采用H7/g6配合，将磁屏蔽管10贯穿电磁铁芯22后与探针座1的第一颗粒通道11采用H8/g7配合；
步骤S400：将导电套5套设于导电管4外壁后通过螺纹连接工艺固定连接在探针座1的轴孔开口位置，导电套5与导电管4之间采用H7/g6配合；具体地，导电套5与探针座1的轴孔之间的同轴度误差小于0.05mm；
步骤S500：将电磁阀8安装在颗粒导筒7的外顶部，将颗粒导管9一端与电磁阀8连接，将颗粒导筒7的另一端与颗粒导筒7连接，然后再将颗粒导筒7插接于探针座1外侧；
步骤S600：将铁磁性导电颗粒6置于颗粒导筒7与导磁杆3之间的空间内，电磁线圈21通电，电磁铁芯22充磁，使整个导磁杆3具有磁性，导磁杆3将颗粒导筒7与导磁杆3之间的铁磁性导电颗粒6吸附在导磁杆3的外周面上形成与导电管4电性接触的颗粒导电层，从而完成纳米探针的制备。
通过本实施例方法进行制备纳米探针，能够根据不同工作需求，能够获得不同规格和不同电气参数的探针，无需更换探针，提高测试效率，提高探针的使用灵活性。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
Claims (9)
1.一种纳米探针，其特征在于，包括探针座(1)、电磁铁(2)、导磁杆(3)、导电管(4)、导电套(5)和铁磁性导电颗粒(6)；
所述电磁铁(2)固定设于探针座(1)内；
所述导磁杆(3)的上端活动伸入探针座(1)内后弹性连接在电磁铁(2)上；
所述导电管(4)固定套设于导磁杆(3)的外壁上；
所述导电套(5)活动套设于导电管(4)外壁后固定连接在探针座(1)上；
所述铁磁性导电颗粒(6)被磁性吸附于导磁杆(3)的外壁上形成有至少一层与导电管(4)电性连通的颗粒导电层。
2.根据权利要求1所述的一种纳米探针，其特征在于，还包括有颗粒导筒(7)、电磁阀(8)、颗粒导管(9)和磁屏蔽管(10)；所述颗粒导筒(7)型面套设于探针座(1)的外壁，且与探针座(1)之间形成有气室腔(20)；所述电磁阀(8)设于颗粒导筒(7)的外顶部，并用于控制气室腔(20)与外界气泵的通断；
所述电磁铁(2)包括电磁线圈(21)和电磁铁芯(22)，所述电磁线圈(21)和电磁铁芯(22)均固定设于探针座(1)内；
所述导磁杆(3)弹性连接在电磁铁芯(22)上；所述颗粒导管(9)的一端连接在电磁阀(8)上，所述颗粒导管(9)的另一端与气室腔(20)连通；所述探针座(1)内设有第一颗粒通道(11)，所述磁屏蔽管(10)沿导磁杆(3)的轴线穿设于导磁杆(3)内并贯穿电磁铁芯(22)后与第一颗粒通道(11)连通。
3.根据权利要求2所述的一种纳米探针，其特征在于，所述电磁铁芯(22)的下端沿其轴线设有第一轴孔，所述导磁杆(3)的上端滑动伸入第一轴孔内，所述第一轴孔内设有缓冲弹簧(30)，所述缓冲弹簧(30)的两端分别与导磁杆(3)和第一轴孔的内顶相抵接。
4.根据权利要求2所述的一种纳米探针，其特征在于，所述电磁阀(8)包括阀体(81)、阀线圈(82)和阀芯(83)，所述阀体(81)固定在颗粒导筒(7)的顶端，所述阀体(81)内具有阀腔，所述阀体(81)设置有上下对应的且与阀腔连通的第一入口和第一出口，所述阀体(81)设置有上下对应的且与阀腔连通的第二入口和第二出口；所述第一出口与气室腔(20)连通，所述颗粒导管(9)连接在第二出口上；所述阀线圈(82)安装在阀体(81)的一端，所述阀芯(83)设于阀腔内，所述阀芯(83)的一端贯穿阀体(81)后与阀线圈(82)连接。
5.根据权利要求2所述的一种纳米探针，其特征在于，所述导磁杆(3)的下端部设有柔性垫(40)，所述柔性垫(40)沿周向均布第二颗粒通道。
6.根据权利要求2所述的一种纳米探针，其特征在于，所述探针座(1)开设有第二轴孔，所述电磁铁(2)设于第二轴孔的内顶，所述导电套(5)固定在第二轴孔的开口位置。
7.根据权利要求2所述的一种纳米探针，其特征在于，所述铁磁性导电颗粒(6)为纳米铜颗粒，所述纳米铜颗粒呈六棱锥结构，所述纳米铜颗粒的小端沉积附着有铁磁性材料层(61)。
8.根据权利要求7所述的一种纳米探针，其特征在于，所述铁磁性材料层(61)的厚度大于0.1mm。
9.一种如权利要求2至8中任一项所述的纳米探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100：将电磁线圈(21)通过胶粘工艺固定连接在探针座(1)的轴孔内顶上，将电磁铁芯(22)通过螺纹连接工艺固定连接在探针座(1)的轴孔内顶上；
S200：将导电管(4)套入导磁杆(3)上，并通过胶粘工艺固定在导磁杆(3)中部，将磁屏蔽管(10)通过胶粘工艺固定在导磁杆(3)的中心孔内；
S300：将缓冲弹簧(30)置于电磁铁芯(22)的轴孔内，并将装配好的导磁杆(3)插入电磁铁芯(22)的轴孔内，导磁杆(3)与电磁铁芯(22)采用H7/g6配合，将磁屏蔽管(10)贯穿电磁铁芯(22)后与探针座(1)的第一颗粒通道(11)采用H8/g7配合；
S400：将导电套(5)套设于导电管(4)外壁后通过螺纹连接工艺固定连接在探针座(1)的轴孔开口位置，导电套(5)与导电管(4)之间采用H7/g6配合；
S500：将电磁阀(8)安装在颗粒导筒(7)的外顶部，将颗粒导管(9)一端与电磁阀(8)连接，将颗粒导筒(7)的另一端与颗粒导筒(7)连接，然后再将颗粒导筒(7)插接于探针座(1)外侧；
S600：将铁磁性导电颗粒(6)置于颗粒导筒(7)与导磁杆(3)之间的空间内，电磁线圈(21)通电，电磁铁芯(22)充磁，使整个导磁杆(3)具有磁性，导磁杆(3)将颗粒导筒(7)与导磁杆(3)之间的铁磁性导电颗粒(6)吸附在导磁杆(3)的外周面上形成与导电管(4)电性接触的颗粒导电层，从而完成纳米探针的制备。
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