DE2034416A1

DE2034416A1 - Shielded measuring probe

Info

Publication number: DE2034416A1
Application number: DE19702034416
Authority: DE
Inventors: Hermann 8000 München. HOIr 19-28 Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-10
Filing date: 1970-07-10
Publication date: 1972-01-20

Description

Geschirmte Meßsonde Die Erfindung betrifft eine geschirmte Meßsonde, insbesondere zur Messung integrierter Bauelemente in Schicht- und Halbleiterschaltungen. Shielded measuring probe The invention relates to a shielded measuring probe, especially for measuring integrated components in layer and semiconductor circuits.

Bei integrierten Dünn- oder Dickschich-tschaltungen können Widerstände, Kondensatoren und Spulen als Schichtbauelemente direkt auf ein Substrat aufgebracht werden, während aktive Bauelemente im allgemeinen nachträglich in das Netzwerk eingesetzt werden. Die. Schichtbauelemente unterliegen dabei bestimmten Herstellungstoleranzen, so daß bei Forderung sehr großer Genauigkeit ein nachträgliches Abgleichen der Bauelemente nötig wird. Ähnliches gilt für integrierte Halbleiterschaltungen, bei denen vor dem Einbau in ein Gehäuse die Funktionsfähigkeit des Halbleiterchips gemessen werden muß.With integrated thin or thick-film circuits, resistors, Capacitors and coils applied directly to a substrate as layer components are, while active components are generally used subsequently in the network will. The. Layered components are subject to certain manufacturing tolerances, so that a subsequent adjustment of the components is required when very high accuracy is required becomes necessary. The same applies to integrated semiconductor circuits in which before The functionality of the semiconductor chip can be measured when it is installed in a housing got to.

Zum Messen der Bauelemente werden im allgemeinen Wechselstromverfahren angewendet. Dabei werden die Bauelemente der Schaltung mit sehr feinen, justierbaren Meßsonden kontaktiert. Die zwischen den Sonden auftretenden parasitären Induktivitäten und Kapazitäten können vor allem in der Mikroelektronik das Meßergebnis zum Teil erheblich verfälschen.AC methods are generally used to measure the components applied. The components of the circuit are very fine, adjustable Contacted measuring probes. The parasitic inductances occurring between the probes and capacities can partly affect the measurement result, especially in microelectronics falsify considerably.

Während die parasitären Induktivitäten nur durch möglichst kurze Zuleitungen verkleinert werden können, können die parasitären Kapazitäten durch die Verwendung von geschirmten Meßsonden erheblich verringert werden. Voraussetzung ist dabei, daß die verwendete Meßschaltung oder Meßbrücke für den Einsatz geschirmter Meßsonden geeignet ist.While the parasitic inductances only through the shortest possible supply lines can be reduced, the parasitic capacitances can be reduced by using can be considerably reduced by shielded measuring probes. The prerequisite is that the measuring circuit or measuring bridge used for the application shielded Measuring probes is suitable.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche geschirmte Meßsonde anzugeben, die insbesondere zur Messung integrierter Bauelemente geeignet ist.The object of the invention is to provide such a shielded measuring probe specify which is particularly suitable for measuring integrated components.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde aus einem mit einer Xeßspitze versehenen Schaft aus elektrisch gut leitendem Material besteht und daß auf dem Schaft eine Isolationsschicht und überder Isolationsschicht eine als Abschirmung dienende Metallschicht aufgebracht ist.The solution to this problem is characterized in that the measuring probe from a shaft provided with a Xeßspitze made of electrically good conductive material and that there is an insulation layer on the shaft and over the insulation layer a metal layer serving as a shield is applied.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß die zwischen ungeschirmten Meßsonden auftretenden Streukapazitäten wesentlich verringert werden und daß dadurch das Meßergebnis wesentlich genauer wird. Die erfindungsgemäße Meßsonde ist außerdem zum direkten Anbau an abgeschirmte Leitungen geeignet.This results in the advantages that between unshielded measuring probes occurring stray capacitances are significantly reduced and that thereby the measurement result is much more accurate. The measuring probe according to the invention is also for direct Suitable for attachment to shielded cables.

Vorzugsweise besteht die Spitze der Meßsonde aus einem an den Schaft gelöteten Metallstück9 z. B. aus gehärtetem Stahl. Damit wird erreicht, daß die mechanisch stark beanspruchte Meßspitze aus einem besonders geeigIIeten Material mit hoher Standzeit und geringem Ubergangswiderstand hergestellt werden kann, ohne daß die Meßsonde durch die Verwendung von besonderen Materialien zu teuer oder ihre Herstellung zu umständlich wird.The tip of the measuring probe preferably consists of one attached to the shaft soldered metal piece9 z. B. made of hardened steel. This ensures that the mechanically highly stressed measuring tip made of a particularly suitable material with a long service life and low contact resistance can be produced without that the measuring probe is too expensive or theirs due to the use of special materials Manufacturing becomes too cumbersome.

Andere vorteilhafte Materialien für die Spitze sind eine Gold-Platin-Legierung, die einen sehr kleinen, konstanten Kontaktwiderstand aufweist oder T¢lfram-Karbid, das cine längere Standzeit als Gold-Platin hat und ebenfalls einen konstanten Kontaktwiderstand besitzt.Other advantageous materials for the tip are a gold-platinum alloy, which has a very small, constant contact resistance or T ¢ lfram carbide, the cine has a longer service life than gold-platinum and also a constant contact resistance owns.

Vorzugsweise ist die Spitze der Meßsonde abgerundet, um eine Verletzung der Schichtbauelemente beim Kontaktieren zu vermeiden und um einen konstanten obergangswiderstand zu erzielen.The tip of the measuring probe is preferably rounded to avoid injury of the layered components when making contact and to maintain a constant contact resistance to achieve.

Vorzugsweise besteht die Isolationsschicht aus Gießharz. Der Vorteil dieses Materials besteht darin, daß es nach der eigentlichen Formgebung der Meßsonde durch Tauchen, Spritzen oder Gießen aufgebracht werden kann.The insulation layer is preferably made of cast resin. Of the advantage this material consists in the fact that it is after the actual shaping of the measuring probe can be applied by dipping, spraying or pouring.

Vorteilhaft weist die Isolationsschicht eine Spanmlngsfestigkeit größer 200 V auf und ist etwa- 50-100 pin dick.The insulation layer advantageously has a tensile strength greater 200 V and is around 50-100 pin thick.

Die äußere abschirmende Metallschicht besteht vorteilhaft aus einer 5-15 pm dicken Kupferschicht, die zunächst stromlos und dann galvanisch direkt auf die Isolationßschicht aufgebracht wird.The outer shielding metal layer advantageously consists of one 5-15 pm thick copper layer, which is initially de-energized and then galvanically applied directly the insulation layer is applied.

Anhand der Zeichnung soll die erfindungsgemäße Meßsonde in Form eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.Based on the drawing, the measuring probe according to the invention should be in the form of a Embodiment are explained in more detail.

Man erkennt in teilweise geschnittener Darstellung den Schaft 1 aus elektrisch gut leitfähigem Material, an dessen vorderem Ende eine Meßspitze 2 aus einem Material mit geringem Kontaktwiderstand angelötet ist. Die Oberflächen des Schaftes 1 und der Meßspitse 2 werden nach dem Lötvorgang gemeinsam geschliffen. Nach dem Planschleifen der Oberfläche wird eine Isolationsschicht 3 aus Gießharz aufgebracht und ausgehärtet, auf der anschließend eine ca. 5-15 Fm dicke Kupferschicht, die als Abschirmung dient, niedergeschlagen wird.The shaft 1 can be seen in a partially sectioned illustration Electrically good conductive material, at the front end of a measuring tip 2 from is soldered to a material with low contact resistance. The surfaces of the Shank 1 and the measuring tip 2 are ground together after the soldering process. After the surface has been ground flat, an insulating layer 3 is made of cast resin applied and cured, on which an approx. 5-15 Fm thick copper layer, which serves as a shield, is knocked down.

Um ein Kontaktieren der Meßsonde mit dem zu messenden Bauelement zu ermöglichen, ist die Sondenspitze 2 bei 21 freigeschliffen. Die Geometrie aieses Freischliffes hat auf die Größe der verbleibenden restlichen parasitären Kapazitäten einen entscheidender. Einfluß. Durch entsprechende Wahl des Schliffwinkels kann der Abstand der Schirmhülle 4 zur Sonden spitze in großen Grenzen verandert werden. Der kleinste praktisch herstellbare Abstand liegt in der Größenordnung 1CO-200 pm.In order to contact the measuring probe with the component to be measured enable, the probe tip 2 is ground free at 21. The geometry of this Free grinding affects the size of the remaining residual parasitic capacitances a crucial one. Influence. By choosing the angle accordingly, you can the distance from the shield cover 4 to the probe tip can be changed within large limits. The smallest practically producible distance is in the order of magnitude 1CO-200 pm.

Um eine Verletzung der Bauelemente beim Kontaktieren zu vermeiden, ist die Sondenspitze leicht abgerundet.To avoid damaging the components when making contact, the probe tip is slightly rounded.

Die Zuleitung zur Meßsonde besteht aus einem möglichst flesiblen Koaxialkabel, das, wie die Zeichnung zeigt, direkt an die Meßsonde angeschlossen werden kann.The supply line to the measuring probe consists of a coaxial cable that is as flexible as possible, which, as the drawing shows, can be connected directly to the measuring probe.

Der Innenleiter 5 wird hierbei direkt in einer Bohrung des Schaftes 1 eingelötet, während der Außenleiter 8 über eine Isolierung 7, z. B. einen Schrumpfschlauch, gezogen wird und direkt an die abschirmende Met-allschicht 4 angelötet wird.The inner conductor 5 is here directly in a hole in the shaft 1 soldered, while the outer conductor 8 via an insulation 7, z. B. a shrink tube, is drawn and soldered directly to the shielding metal layer 4.

Die Durchmesser von Anschlußkabel und Meßsonde werden vorzugsweise so gewählt, daß der Durchmesser des Kabeldielektrikums 6 etwa mit dem Durchmesser der Meßsonde übereinstimmt.The diameters of the connecting cable and measuring probe are preferred chosen so that the diameter of the cable dielectric 6 is approximately the same as the diameter the measuring probe corresponds.

Die Meßsonde kann auf beliebige Weise an einem Sondenmeßkopf oder Mikromanipulator befestigt werden.The measuring probe can be attached to a probe measuring head or in any way Micromanipulator to be attached.

Die Form der erfindungsgemäßen Meßsonde ist keineswegs auf die in der Zeichnung dargestellte gerade Form beschränkt. Die Form der Meßsonde richtet sich vielmehr nach dem jeweiligen Anwendungsfall.The shape of the measuring probe according to the invention is in no way limited to that in the straight shape shown in the drawing is limited. The shape of the measuring probe aligns rather, it depends on the respective application.

9 Patentansprüche 1 Figur9 claims 1 figure

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Shielded measuring probe, in particular for measuring integrated components, as a result of the fact that they from a shaft (1) which is provided with a measuring tip (2) and is made of a highly electrically conductive material Material consists and that on the shaft (i) an insulation layer (3) and over the insulation layer (3> a metal layer (4) serving as a shielding) is sprayed on is.

2) measuring probe according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t, that the tip of the measuring probe consists of a piece of metal soldered to the shaft.

3) measuring probe according to claim 1 or 2, characterized g e k e n n z e i c hn e t that the tip is made of hardened steel.

4) measuring probe according to claim 1 or 2, characterized g e k e n n z e i c h -n e t that the tip is made of a gold-platinum alloy.

5) measuring probe according to claim 1 or 2, characterized g e k e n n z e i c h -n e t that the tip is made of tungsten carbide.

6) measuring probe according to claims 1 to 5, thereby g e k e n n -z e i n e t that the probe tip is rounded.

7) measuring probe according to at least cineole of claims 1 to 6, characterized it is noted that the insulation layer is made of cast resin.

8) measuring probe according to claim 7, characterized g e k e n n z e i c h n e t, that the insulation layer has a dielectric strength greater than 200 V and approx. 50-1CO mm thick.

9) measuring probe according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that g It is not noted that the outer metal layer is a 5-15 m thick copper layer is.