CN110045158A - 微型器件测试腔 - Google Patents

Abstract

本发明微型器件测试腔，该测试腔包括：测试腔主体、透光玻璃固定板、透光玻璃、样品进口挡板以及探针管，测试腔主体与透光玻璃、样品进口挡板围成密闭空间，透光玻璃通过透光玻璃固定板固定在测试腔主体上；测试腔主体内部放置待测试样品，在待测试样品上方的测试腔主体上设置进光口，在测试腔主体的侧壁上均匀设置有多个探针管窗口，多个探针窗口朝向测试样品所在方向倾斜设置，在每个探针窗口内均密封连接探针管，探针管内设置探针，探针穿出探针管一端接触待测试样品；在测试腔体上还设置有通气孔。该测试腔可以在不改变器件的位置同时，实现对器件光电性质的原位测量，能通过改变气体的种类和流速等参数测试器件的气敏性质。

Description

微型器件测试腔

技术领域

本发明涉及微米级器件测试领域，特别涉及一种微型器件测试腔。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，电子器件变得越来越微型化，相应地对器件的测量手段和方法提出了更高地要求。传统测试微米级电子器件是直接在探针台上进行的原位测量，这无法避免的会接触到空气，而微米级的电子器件受环境特别是气体环境的影响很大。解决这一问题的方法之一是对器件进行引线操作，将器件放置在特定的密闭测试舱中进行测量，而这相应地增加测试的难度，并在引线过程中会对器件造成无法修复的损坏。

如何能够做到在测试中既要排除环境特别是气体环境的干扰，同时也要不增加测试复杂度，直接原位测量器件性能？

高度集成地大型测试平台能够解决这些问题，例如：美国Lake shore公司的低温真空探针台以及中国中聚高科科技有限公司的柔性电子器件综合测试平台AES-4SD，都能够原位测量器件的同时避免的空气的干扰。但是这类的大型测试平台不但价格昂贵，后期的使用维护成本高，并且在操作过程中繁琐，对于不经常使用该设备的单位及公司，购买这样的设备就显得鸡肋。而将器件送至专门的检测中心，又会耗费时间和人力，并且器件在这过程中有磨损的风险。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种微型器件测试腔。

本发明提供一种微型器件测试腔，其特征在于，该测试腔包括：测试腔主体、透光玻璃固定板、透光玻璃、样品进口挡板以及探针管，测试腔主体与透光玻璃、样品进口挡板围成密闭空间，透光玻璃通过透光玻璃固定板固定在测试腔主体上；测试腔主体内部放置待测试样品，在测试样品上方的测试腔主体上设置进光口，在测试腔主体的侧壁上均匀设置有多个探针管窗口，多个探针窗口朝向测试样品所在方向倾斜设置，在每个探针窗口内均密封连接探针管，探针管内设置探针，探针穿出探针管一端接触待测试样品；在测试腔体上还设置有通气孔。

上述微型器件测试腔，样品进口挡板上设置有与测试腔主体的样品进口形状匹配的凸起，样品进口挡板与测试腔主体之间密封固定，样品进口用来放器件样品。作为优选，所述测试腔主体的样品进口为梯形，多个探针管窗口能够用来连接不同功能的探针，实现多功能的测量。

作为优选，所述透光玻璃固定板设置有与进光口匹配的限位板，还在透光玻璃固定板上设置与进光口周围的螺栓孔的位置大小皆相同的螺栓孔，用于使用螺栓将透光玻璃固定板固定于测试腔主体上。

作为优选，所述探针管置于测试腔主体腔内的内侧通过弹性橡胶密封，以保证测试腔的密闭环境和探针的自由移动，进而保证探针在测试样品时不出现漏气，探针管与探针管窗口接触边缘采用高真空密封脂密封，所述探针管部分需配合探针使用，与市面上的大部分探针相互兼容。

作为优选，所述测试腔主体的进光口设置有凹槽，凹槽内放置有橡胶密封圈。

作为优选，所述梯形样品进口挡板上设置有与样品进口匹配的限位板，还在梯形样品进口挡板上设置与样品进口周围的螺栓孔的位置大小皆匹配的螺栓孔，用于使用螺栓将其固定于测试腔主体上。

本发明用来测试微米级电子器件的电学性能，其整体的结构使得在测量过程中，在实现微米级器件的原位测量同时可以有效避免微米级器件测试过程中空气及其他气体的干扰。而且通过变换气体种类和流速等参数可以测试器件在不同环境下的光电性质和气敏性质。

与现有技术相比，本发明提供的微型器件测试腔在密封状态下令探针直接接触待测器件，减少了空气的影响和降低了破坏样品的风险，并且可以在不改变器件的位置同时，实现对器件光电性质的原位测量，通过通气孔连接气源，可以通过改变气体的种类和流速等参数测试器件的气敏性质。相比于同样能够实现原位测量、环境控制的高度集成化综合测试平台，本发明提供的微型器件测试腔具有经济实惠，操作简便的优点。

测试腔是通过透光玻璃照射不同光源，通过通气孔外接不同的气体，能够实现多参数实验。相比现在的样品平台，本申请测试腔成本低、经济，操作简单，并且能够兼容目前大部分的探针台，不需要另外购置专门的昂贵的测试平台。

附图说明

图1为本发明中微型器件测试腔的测试腔主体未安装样品进口挡板的侧视结构示意图。

图2为本发明中微型器件测试腔的测试腔主体的俯视结构示意图。

图3为本发明中微型器件测试腔的梯形样品进口挡板的立体结构示意图。

图4为本发明中微型器件测试腔的探针管的结构示意图。

图5为本发明中微型器件测试腔的透光玻璃固定板的立体结构示意图。

图6为本发明中微型器件测试腔的立体结构示意图；

图中所示：1-测试腔主体；2-梯形样品进口挡板；3-探针管；4-透光玻璃固定板；5-进光口；6-探针管窗口；7-通气孔。

具体实施方式

对于本发明的具体实施方式，将采用附图的方式使其特征和优点更加明显易懂。需要说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实例的目的。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合附图描述本发明的一些实例。

本发明提供一种微型器件测试腔，包括测试腔主体1、梯形样品进口挡板2、探针管3、透光玻璃固定板4。测试腔主体1后部开设有一个样品进口，本实例中梯形样品进口挡板2通过螺栓固定在样品进口上，梯形样品进口挡板2朝向测试腔主体的一侧设置梯形凸起，并非必须是梯形，但梯形主体的必须与相应的样品进口尺寸和大小相匹配。所述测试腔主体采用常见金属材料或塑料制成，如铝、不锈钢等，内部镂空并平整。

测试腔主体顶部开设一个进光口5，本实例中进光口5为圆形，但并非必须是圆形，相应的圆形透光玻璃固定板4通过螺栓将透光玻璃固定在进光口5，采用橡胶密封圈以保证密封性。其中，进光口5由三个阶梯状圆形凹槽组成，其中半径最小的圆形凹槽用于放置透光玻璃，中间直径的凹槽设置有6个螺栓口，用于固定透光玻璃固定板4，半径最大的圆形凹槽用于将透光玻璃固定板4的放置。本发明可以测试不同光源照射下的器件的电学和光学性质，将光源通过进光口5照射至器件即可。所述透光玻璃固定板的形状与进光口的形状尺寸配合，且二者密封固定，所述透光玻璃固定板为两级阶梯圆环凸台，包括大圆环部分和小圆环部分，小圆环部分的环面上均匀布置多个螺栓口，在小圆环部分的一个螺栓口外侧的大圆环部分的环面上设置有限位块；在测试腔主体的上部进光口的外边缘设置限位口，限位块与限位口配合用于快速将透光玻璃固定板与测试腔主体对齐固定。

测试腔主体还开设有4个探针管窗口6，对称分布于测试腔主体的前部，放置探针管3和探针，以便于探针接触样品。位于测试腔主体1内的探针管3端部通过橡胶密封，探针管放置于探针管窗口6处，位于测试腔主体外侧的探针管端部及探针管窗口6与探针管3接触的边缘均采用高真空密封脂密封，探针通过探针管3进入测试腔主体内接触样品进行测试。

测试腔主体上还对称设有两个通气孔7，分别为进气孔与排气孔，放置气体管道，用于测试用气体的通入和排除。本发明可以通过更换通入气体的种类和流速等参数，测试器件的气敏性能。本发明在进行每次测试后，可以更换探针管上的橡胶，保证当次测试过程的密闭性，橡胶以橡胶薄膜的形式覆盖在探针管端面上，橡胶非常廉价，测试成本较低。

以下对于器件的测试操作进行简单介绍：

步骤1：将待测器件，通过样品进口置于测试腔主体1内，通过进光口5可以观察到待测样品。

步骤2：通过螺栓将梯形样品进口挡板2固定于样品进口，进而将待测器件样品密封在测试腔主体1内。

步骤3：将气体的通气管道与通气孔7相连接。

步骤4：通过螺栓和橡胶密封圈将透光玻璃固定板4固定在进光口5上。

步骤5：将探针管3置于探针管窗口6内，探针管在测试腔内的一侧用橡胶密封，在探针管3与探针管窗口6的边缘使用高真空密封脂密封。

步骤6：待用光源可以通过进光口照射于样品上。

步骤7：将探针通过探针管3进入测试腔主体，并接触到待测器件，进行测试。

本申请中的微型是相比于大型集成测试平台而言，这个测试腔可以测试微米级的电子器件的电学性质。可以对器件进行光敏性质测试，气敏性质测试，普通的电学性质测试，还设有四个探针管窗口，所以可以连接四个探针，能够测量微型的场效应管等。探针对称布置，可以有效降低后期测量实验的操作难度，提高测试的准确性。

实施例

本实施例微型器件测试腔，包括测试腔主体1、梯形样品进口挡板2、探针管3、透光玻璃固定板4。探针管的形状为圆筒形，测试腔主体1后部开设有一个样品进口，本实例中梯形样品进口挡板2通过螺栓固定在样品进口上，梯形样品进口挡板2朝向测试腔主体的一侧设置梯形凸起，梯形主体必须与相应的样品进口尺寸和大小相匹配，在梯形凸起上设有密封圈。所述测试腔主体采用不锈钢制成，内部镂空并平整。

测试腔主体顶部开设一个进光口5，本实例中进光口5为圆形，相应的圆形透光玻璃固定板4通过螺栓将透光玻璃固定在进光口5，采用橡胶密封圈以保证密封性。进光口5由三个阶梯状圆形凹槽组成，其中半径最小的圆形凹槽用于放置透光玻璃，中间直径的凹槽设置有6个螺栓口，用于固定透光玻璃固定板4，半径最大的圆形凹槽用于将透光玻璃固定板4的放置。所述透光玻璃固定板的形状与进光口的形状尺寸配合，且二者密封固定，所述透光玻璃固定板为两级阶梯圆环凸台，包括大圆环部分和小圆环部分，小圆环部分的环面上均匀布置六个螺栓口，在小圆环部分的一个螺栓口外侧的大圆环部分的环面上设置有限位块；在测试腔主体的上部进光口的外边缘设置限位口，用于快速将透光玻璃固定板与测试腔主体对齐固定。

测试腔主体还开设有4个对称设置的探针管窗口6，配合四个探针管，探针管的长度不小于探针管窗口厚度，探针管窗口向下倾斜45°，探针管的直径为1.5cm，探针通过探针管伸入测试腔主体内部，对待测试器件进行实验测试，探针管两端密封。

测试腔主体上还对称设有两个通气孔7，分别为进气孔与排气孔，实验前对测试腔主体内部进行排气处理。采用的型号是七星D07-11C的气体流量计控制气体的流速。

本实施例待测试器件为微米级光敏电阻，光敏电阻的尺寸为10μm左右，测试腔主体长宽尺寸均为10cm左右，探针台为仪准科技PW600手动探针台，探针长度为5cm，针尖直径为2μm，探针管3的直径为1.5cm，电学信号测试设备为是德科技KeysightB1500A半导体参数仪。测试腔主体放置于手动探针台上，通过探针和探针管，将光敏电阻两端与半导体参数仪连接，在进行测试时，两个对称的探针管用于测量电流，一个为输出端，一个为输入端。

本发明的微型器件测试腔适用于测试微米级器件的电学和光学性质，不仅可以在测量器件的过程中有效避免空气对器件测试的干扰，而且可以通过改变气体的种类、流速等参数用于微米级器件的气敏性能测量。

在本发明的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种微型器件测试腔，其特征在于，该测试腔包括：测试腔主体、透光玻璃固定板、透光玻璃、样品进口挡板以及探针管，测试腔主体与透光玻璃、样品进口挡板围成密闭空间，透光玻璃通过透光玻璃固定板固定在测试腔主体上；测试腔主体内部放置待测试样品，在待测试样品上方的测试腔主体上设置进光口，在测试腔主体的侧壁上均匀设置有多个探针管窗口，多个探针窗口朝向测试样品所在方向倾斜设置，在每个探针窗口内均密封连接探针管，探针管内设置探针，探针穿出探针管一端接触待测试样品；在测试腔体上还设置有通气孔。

2.根据权利要求1所述的微型器件测试腔，其特征在于，样品进口挡板上设置有与测试腔主体的样品进口形状匹配的凸起，样品进口挡板与测试腔主体之间密封固定。

3.根据权利要求2所述的微型器件测试腔，其特征在于，所述测试腔主体的样品进口为梯形，多个探针管窗口能够用来连接不同功能的探针。

4.根据权利要求1所述的微型器件测试腔，其特征在于，测试腔主体顶部的进光口设置有凹槽，凹槽内放置有橡胶密封圈，所述透光玻璃固定板设置有与进光口匹配的限位板，还在透光玻璃固定板上设置与进光口周围的螺栓孔的位置大小皆相同的螺栓孔，用于使用螺栓将透光玻璃固定板固定于测试腔主体上。

5.根据权利要求1所述的微型器件测试腔，其特征在于，所述探针管置于测试腔主体腔内的内侧通过弹性橡胶密封，探针管与探针管窗口接触边缘采用高真空密封脂密封，探针管嵌套在探针上。

6.根据权利要求1所述的微型器件测试腔，其特征在于，所述透光玻璃固定板为两级阶梯圆环凸台，包括大圆环部分和小圆环部分，小圆环部分的环面上均匀布置多个螺栓口，在小圆环部分的一个螺栓口外侧的大圆环部分的环面上设置有限位块；在测试腔主体的上部进光口的外边缘设置限位口，限位块与限位口配合用于快速将透光玻璃固定板与测试腔主体对齐固定。

7.根据权利要求1所述的微型器件测试腔，其特征在于，该测试腔用于测试微米级电子器件的电学性能。