CN209055556U - 探针台刚性传动装置及探针台显微镜调节系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种探针台刚性传动装置及探针台显微镜调节系统，属于半导体测试技术领域，包括第一齿轮轴和与第一齿轮轴垂直的第二齿轮轴，第一齿轮轴一端装配第一锥齿轮，另一端装配第一联轴器；第二齿轮轴一端装配第二锥齿轮，另一端装配第二联轴器；第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合。本实用新型提供的探针台刚性传动装置，借助锥齿轮传递动力和改变方向，具有可靠性高，运行稳定，成本低的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体测试技术领域，更具体地说，是涉及一种探针台刚性传动装置及探针台显微镜调节系统。
背景技术
Cascade Microtech公司源自EricStrid和ReedGleason，在1983年开发第一个微波晶圆探针时合作。在1983年以前，对于某款特定设计之所以奏效的原因，高速IC的设计人员只能够进行推测。当时无法在晶圆级上对这些微波电路的实际电气性能进行测量。通过运用Cascade Microtech革新性的晶圆上探测解决方案，在IC被切割和封装之前，设计工程师们就可以在晶圆级上进行电路的实际测试及特性分析。这实现了研发时间的减半，并降低了开发新型芯片的巨额成本。自此之后，Cascade Microtech的晶圆上探测技术便成为了一项业界标准。Cascade Microtech探针台主要应用于半导体行业以及光电行业的测试。广泛应用于复杂、高速期间的精密电气测量的研发，旨在确保质量及可靠性，并缩减研发时间和器件制造工艺的成本。显微镜系统是探针台设备上的重要组成部分，其正常稳定的运行对设备能够持续可靠的使用具有重要意义。
显微镜系统是探针台中的重要部分，其弹性联轴器负责调节旋钮动力的传递作用，如果其失效，显微镜系统就会失效，导致设备无法正常使用。
目前Cascade Microtech探针台的显微镜调节系统均采用弹性可弯曲联轴器来实现异向同平面旋转运动的动力传递，其联轴器经过了特殊结构设计，采用具有较强弹性、韧性的金属材料制作。这样设计结构简单，把多项功能集成到了一个元件上，但在有这个优点的同时，也带来了相应的缺点，主要是可靠性低，该弹性联轴器在经过长时间弯曲，且在工作时频繁异向90°弯曲，会导致该联轴器疲劳损伤，易发生疲劳断裂，从而导致设备故障，无法使用，在设备使用情况相近时，采用此种设计方法，由于弹性联轴器的特性，该故障具有集中爆发的特性，一旦一台出现，往往其他设备也会在短时间内出现此种故障，而且Cascade Microtech探针台所采用的弹性联轴器为美国进口原件，售价达到一万元人民币以上，购买周期长达6-8周，不仅会造成经济损失，还会导致无备用设备可用，严重影响生产。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种探针台刚性传动装置，代替原有弹性联轴器，以解决现有技术中存在的不可靠、故障率高的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种探针台刚性传动装置，包括：
第一齿轮轴，一端装配第一锥齿轮，另一端装配第一联轴器；
第二齿轮轴，与所述第一齿轮轴垂直，一端装配第二锥齿轮，另一端装配第二联轴器；
所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合。
进一步地，所述第一齿轮轴和所述第二齿轮轴均为黄铜制件，所述第一联轴器和所述第二联轴器均为不锈钢制件。
进一步地，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮的齿顶圆直径的取值范围均为8-13mm。
进一步地，所述第一齿轮轴与所述第二齿轮轴的长度取值范围均为15-20mm。
进一步地，所述第一齿轮轴与所述第二齿轮轴的直径取值范围均为3-5mm。
进一步地，所述第一联轴器和所述第二联轴器的直径取值范围均为10-20mm。
进一步地，所述第一联轴器和所述第二联轴器的长度取值范围均为8-15mm。
进一步地，所述第一联轴器设有两个用于与所述第一齿轮轴配合的第一中心孔和用于锁定所述第一齿轮轴的第一锁紧螺钉，所述第一联轴器设有两个径向与所述第一中心孔连通的第一螺纹孔；
所述第二联轴器设有两个用于与所述第二齿轮轴配合的第二中心孔和用于锁定所述第二齿轮轴的第二锁紧螺钉，所述第二联轴器设有径向两个与所述第二中心孔连通的第二螺纹孔。
进一步地，还包括扭矩传感器和用于装配所述扭矩传感器的动力输入轴，借助所述第一联轴器或所述第二联轴器，所述动力输入轴的一端与所述第一齿轮轴或所述第二齿轮轴传动连接，所述动力输入轴的另一端设有手轮。
本实用新型提供的探针台刚性传动装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型探针台刚性传动装置，借助锥齿轮传递动力和改变方向，具有可靠性高，运行稳定，成本低的特点，并且可以完全替代Cascade Microtech探针台显微镜调节系统所采用的弹性联轴器。
本实用新型还提供一种探针台显微镜调节系统，包括所述的刚性传动装置，所述第一联轴器与动力机构相连，所述第二联轴器连接显微镜调节装置。
本实用新型提供的探针台显微镜调节系统的有益效果在于：由于采用了上述的刚性传动装置，提高了整机传动的可靠性，降低了故障率，减少了经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的探针台刚性传动装置的结构示意图；
图2为图1所示的锥齿轮啮合状态的结构示意图；
图3为图1所示的齿轮轴的结构示意图；
图4为图3所示的联轴器的结构示意图；
图5为图1所示的扭矩传感器的结构示意图；
图6为图5的侧视图。
其中，图中各附图标记：
1-第一锥齿轮；2-第一齿轮轴；3-第一联轴器；4-第二联轴器；5-第二齿轮轴；6-第二锥齿轮；7-扭矩传感器；8-动力输入轴；9-手轮。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，现对本实用新型提供的探针台刚性传动装置进行说明。所述探针台刚性传动装置，包括第一齿轮轴2和与第一齿轮轴2垂直的第二齿轮轴5，第一齿轮轴2一端装配第一锥齿轮1，另一端装配第一联轴器3；第二齿轮轴5一端装配第二锥齿轮6，另一端装配第二联轴器4；第一锥齿轮1和第二锥齿轮6啮合。
本实用新型提供的探针台刚性传动装置，与现有技术相比，借助锥齿轮传递动力和改变方向，实现异向同平面旋转运动的动力传递，具有可靠性高，运行稳定，成本低的特点，能替代Cascade Microtech探针台显微镜调节系统所采用美国进口的弹性联轴器，并且故障率更低，运行更加稳定，原有美国进口弹性联轴器造价超过1万元人民币，而本装置造价不超过50元，成本优势巨大，具有较高经济效益。
此外本实用新型中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
对于本文中的锥齿轮、齿轮轴和联轴器的尺寸可以相同也可以不同，如果有其他类似使用弹性联轴器的结构，可以根据情况，相应的调整锥度齿轮型号、齿轮轴直径和长度以及联轴器内外径，同样可以起到降低故障率，提高可靠性的目的。
请参阅图1，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，第一齿轮轴2和第二齿轮轴5均为黄铜制件，第一联轴器3和第二联轴器4均为不锈钢制件，材质选择45#钢。因为本实用新型是用刚性的联轴器取代了原有弹性联轴器，为避免在有动力传动部分故障时导致损失扩大，用强度较低的黄铜材质加工齿轮轴，以保护其他较重要部分，该部分结构简单，加工难度底，造价低廉，由其起保护作用可以降低经济损失。
请参阅图2，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，第一锥齿轮1和第二锥齿轮6的齿顶圆直径的取值范围均为8-13mm，其中，第一锥齿轮1的齿顶圆直径记为da1，第二锥齿轮6的齿顶圆直径记为da2，第二锥齿轮6分度圆直径为d2。
由于本实用新型针对的Cascade Microtech探针台显微镜调节系统，安装空间所限，对各部件尺寸进行了限定，而如果应用于其他类似的设备的替代，可以不受本文尺寸的约束，根据实际安装空间、传动的设定要求合理选择。其中，Cascade Microtech探针台显微镜调节系统在进行显微镜调节时，具有转速低(不超过30r/min)，负载小(不超过1N.m)的特点，其传动角度为平面内90°，故本文采用小型锥齿轮为标准件。
参阅图3，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，第一齿轮轴2与第二齿轮轴5的长度L的取值范围均为15-20mm。
请参阅图3，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，第一齿轮轴2与第二齿轮轴5的直径D的取值范围均为3-5mm。
请参阅图4，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，第一联轴器3和第二联轴器4的直径D1的取值范围均为10-20mm。
参阅图4，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，第一联轴器3和第二联轴器4的长度L1的取值范围均为8-15mm。
请参阅图1及图4，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，第一联轴器3设有用于与第一齿轮轴2配合的第一中心孔和用于锁定第一齿轮轴2的第一锁紧螺钉，第一联轴器3设有径向与第一中心孔连通的第一螺纹孔；第二联轴器4设有用于与第二齿轮轴5配合的第二中心孔和用于锁定第二齿轮轴5的第二锁紧螺钉，第二联轴器4设有径向与第二中心孔连通的第二螺纹孔。其中，锁紧螺钉为标准M3×3内六角顶丝。
请参阅图4，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，第一螺纹孔和第二螺纹孔均为两个，同一个联轴器上的两个螺纹孔之间的中心距L2的取值范围均为5-10mm。
请参阅图1，作为本实用新型提供的探针台刚性传动装置的一种具体实施方式，还包括扭矩传感器7和用于装配扭矩传感器7的动力输入轴8，借助第一联轴器或所述第二联轴器，动力输入轴8的一端与第一齿轮轴或第二齿轮轴传动连接，动力输入轴的另一端设有手轮9。如图5及图6所示的扭矩传感器，应用广泛，例如，电动机、发动机、内燃机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测；风机、水泵、阀门，齿轮箱、扭力板手的扭矩及功率的检测；铁路机车、汽车、拖拉机、飞机、船舶、矿山机械中的扭矩及功率的检测等行业中广泛应用。本实用新型通过扭矩传感器可以清晰的发现系统异常，从而避免故障扩大，起到保护其他重要装置的作用。
安装时，先将锥齿轮安装至齿轮轴，再由刚性联轴器将齿轮轴固定于两端的传动轴，然后调整锥齿轮至合适位置，使齿轮啮合在分度圆处，再拧紧锥度齿轮顶丝，固定好锥齿轮，最后安装扭矩传感器，其中，一个传动轴作为动力输入轴，安装扭矩传感器，并借助其中的一个联轴器与齿轮轴传动连接，手轮安装在动力输入轴上。调节扭矩传感器与基准面的距离，使它的轴线与负载轴线的同轴度小于Φ0.03mm，固定扭矩传感器在基准面上，紧固对应的联轴器处的锁紧螺钉，安装与扭矩传感器相连的信号线并选择合适位置放置显示屏，将信号线与显示屏连接，安装完成。
本实用新型中各部件需要配合，尺寸合理调整，以达到最佳的效果。
请参阅图1，本实用新型还提供一种探针台显微镜调节系统，包括所述的刚性传动装置，第一联轴器3与动力机构相连，第二联轴器4连接显微镜调节装置。
参见图1，工作时，动力由手轮通过扭矩传感器传递，将动力传递至刚性联轴器，再由刚性联轴器带动齿轮轴，驱动右方锥齿轮，带动与其啮合的另一锥齿轮，动力再经由其齿轮轴、刚性联轴器传递至显微镜调节装置的另一部分的传动轴，从而达到调节显微镜目的。如在本实用新型装置后的结构发生故障时，导致扭矩增大，可以通过扭矩传感器清晰的发现系统异常，从而避免故障扩大，起到保护其他重要装置的作用，在发生故障时降低经济损失，同时，由于黄铜材质强度较低，由黄铜加工的齿轮轴会首先失效，起到保护其他重要装置的作用，在发生故障时降低经济损失。
由于美国Cascade Microtech探针台广泛应用于半导体行业，市场保有量高，在用数量众多，该实用新型提供的刚性传动装置，制作和维护成本低，运行稳定性高，能够广泛适用于Cascade Microtech探针台显微镜调节系统改造，可以为用户提供更好的使用体验，并且降低维修维护成本。如果根据不同情况，相应调整零件尺寸材料后，同样可以适用于其他应用弹性联轴器的装置，达到降低故障率，提高设备可靠性的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.探针台刚性传动装置，其特征在于，包括：
第一齿轮轴，一端装配第一锥齿轮，另一端装配第一联轴器；
第二齿轮轴，与所述第一齿轮轴垂直，一端装配第二锥齿轮，另一端装配第二联轴器；
所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合。
2.如权利要求1所述的探针台刚性传动装置，其特征在于，所述第一齿轮轴和所述第二齿轮轴均为黄铜制件，所述第一联轴器和所述第二联轴器均为不锈钢制件。
3.如权利要求1所述的探针台刚性传动装置，其特征在于，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮的齿顶圆直径的取值范围均为8-13mm。
4.如权利要求1所述的探针台刚性传动装置，其特征在于，所述第一齿轮轴与所述第二齿轮轴的长度取值范围均为15-20mm。
5.如权利要求1所述的探针台刚性传动装置，其特征在于，所述第一齿轮轴与所述第二齿轮轴的直径取值范围均为3-5mm。
6.如权利要求1所述的探针台刚性传动装置，其特征在于，所述第一联轴器和所述第二联轴器的直径取值范围均为10-20mm。
7.如权利要求1所述的探针台刚性传动装置，其特征在于，所述第一联轴器和所述第二联轴器的长度取值范围均为8-15mm。
8.如权利要求1所述的探针台刚性传动装置，其特征在于，所述第一联轴器设有两个用于与所述第一齿轮轴配合的第一中心孔和用于锁定所述第一齿轮轴的第一锁紧螺钉，所述第一联轴器设有径向与所述第一中心孔连通的第一螺纹孔；
所述第二联轴器设有两个用于与所述第二齿轮轴配合的第二中心孔和用于锁定所述第二齿轮轴的第二锁紧螺钉，所述第二联轴器设有两个径向与所述第二中心孔连通的第二螺纹孔。
9.如权利要求1-8任一项所述的探针台刚性传动装置，其特征在于，还包括扭矩传感器和用于装配所述扭矩传感器的动力输入轴，借助所述第一联轴器或所述第二联轴器，所述动力输入轴的一端与所述第一齿轮轴或所述第二齿轮轴传动连接，所述动力输入轴的另一端设有手轮。
10.探针台显微镜调节系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的刚性传动装置，所述第一联轴器与动力机构相连，所述第二联轴器连接显微镜调节装置。
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| CN201821806022.7U CN209055556U (zh) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | 探针台刚性传动装置及探针台显微镜调节系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109142798A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-01-04 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 探针台刚性传动装置及探针台显微镜调节系统 |
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2018
- 2018-11-02 CN CN201821806022.7U patent/CN209055556U/zh active Active
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| CN109142798A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-01-04 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 探针台刚性传动装置及探针台显微镜调节系统 |
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