專利名稱：用于檢測電試樣的電檢測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測優(yōu)選為硅圓片的電試樣的電檢測設(shè)備，它包括 一個電連接裝置，所述連接裝置具有接觸面，這些接觸面用于實(shí)現(xiàn)可與試樣接通的觸點(diǎn)配置(Kontaktanordnung)的觸點(diǎn)接通，并且一個支承裝置與所 述連接裝置對應(yīng)。
背景技術(shù)：
前面所述的電檢測設(shè)備用于與試樣實(shí)現(xiàn)電氣上的觸點(diǎn)閉合，以檢測它的 功能。這種電檢測設(shè)備與試樣形成電連接，即它一方面與試樣的電觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 觸點(diǎn)閉合，另一方面提供與檢測系統(tǒng)電連接的電觸頭，這個系統(tǒng)通過檢測設(shè) 備向試樣發(fā)送電信號，為了檢測功能而進(jìn)行例如電阻測量、電流和電壓測量。 由于電試樣通常為極小的電子元件，例如硅圓片，所以，觸點(diǎn)配置帶有尺寸 極小且相互間距也很小的接觸件。為了能與上述的檢測系統(tǒng)連接，探頭的接 觸件與連接裝置實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)接通，所述連接裝置通過轉(zhuǎn)換將觸點(diǎn)的間距擴(kuò)大， 因此可與通向檢測系統(tǒng)的連接電纜連接。由于在檢測時可能出現(xiàn)不同的室溫， 而檢測又優(yōu)選地在不同的試樣溫度下進(jìn)行，以檢驗(yàn)試樣在一定的溫度范圍內(nèi) 的功能，因此，在己知的電檢測設(shè)備中存在以下危險，即受溫度影響而出現(xiàn) 的長度變化，使得接觸件和所對應(yīng)的連接裝置的接觸面之間的接觸由于所出 現(xiàn)的位置偏差而無法得到保證。這種位置偏移是由所使用的材料的溫度膨脹 系數(shù)不同造成的，但出于設(shè)計上的考慮又必須使用某些材料，這樣就無法通 過為相互影響的部件選擇相同的材料來解決上述問題。更確切地說，上述長 度變化將導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力，這會使例如連接裝置出現(xiàn)偏斜，從而使其喪失可靠 接觸所需的平面度，和/或連接裝置由于溫度造成的位移而不再位于中心位 置。對檢測設(shè)備各零件不同的強(qiáng)烈加熱也導(dǎo)致位置偏移。在對待檢測的試樣 進(jìn)行觸點(diǎn)接通時，觸點(diǎn)配置的接觸件的一個端部支撐在試樣上，另一個端部支撐在所對應(yīng)的電連接裝置的接觸面上，這樣，在有多個接觸件的情況下， 會出現(xiàn)多個接觸力，因而加起來會有很大的接觸力施加到連接裝置上。為了 在部件不出現(xiàn)變形的情況下將這個接觸力吸收而設(shè)置了支承裝置。它是相對 較硬的部件(加強(qiáng)件)，連接裝置就支撐在它上面。在已知的檢測設(shè)備上， 由于連接裝置和支承裝置的膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生了機(jī)械應(yīng)力，它會導(dǎo)致變形。 當(dāng)溫度影響以及與之相關(guān)的溫度膨脹導(dǎo)致部件偏移時，也就無法明確地確定 支承裝置和連接裝置相互之間的位置了。但對于電檢測設(shè)備的功能來說非常 重要的是，在一個大的溫度范圍內(nèi)，支承裝置的中點(diǎn)/中央相對于連接裝置的 中點(diǎn)/中央和/或檢測設(shè)備的其它部件不能出現(xiàn)偏移。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種前面所述的檢測設(shè)備，它在一個大的溫度范圍 內(nèi)能正常工作，并對試樣進(jìn)行正常的電檢測。按照本發(fā)明，這個目的通過一個定中心裝置實(shí)現(xiàn)，這個裝置通過導(dǎo)向件 使得溫度補(bǔ)償間隙只出現(xiàn)在徑向上，以使支承裝置和連接裝置的中心相互對 準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的檢測設(shè)備，可由垂直測試卡形成，并因而在支承裝置和連 接裝置之間具有定中心裝置，所述裝置保證由于溫度改變而出現(xiàn)的長度變化 只以上述部件的中心為起點(diǎn)，并且由于相應(yīng)形成的導(dǎo)向件這種變化只出現(xiàn)在 徑向上。導(dǎo)向件可特別是由滑動導(dǎo)軌形成。支承裝置和連接裝置的中心相互 對置，它們特別是落在所述部件的同一中心垂直軸線上。按照本發(fā)明，雖然 由于材料不同，在溫度改變的情況下長度出現(xiàn)變化，但是通過上述具有徑向 導(dǎo)向件的定中心裝置，所累積的長度變化并不會導(dǎo)致出現(xiàn)偏斜和/或接觸件的 端面無法再觸及連接裝置上所對應(yīng)的接觸面的情況，從而保證了功能的可靠 性和可靠的觸點(diǎn)閉合。按照本發(fā)明的方式，由于定中心裝置而使得支承裝置 和連接裝置的固定具有以下優(yōu)點(diǎn)兩個部件的中心即使在出現(xiàn)大的溫度變化 時也總是相互精確對準(zhǔn)。同時還避免了組件中的應(yīng)力。按照本發(fā)明的一個實(shí)施形式，定中心裝置布置在觸點(diǎn)配置之外。這種結(jié) 構(gòu)使得觸點(diǎn)配置區(qū)域不會受到定中心機(jī)構(gòu)即導(dǎo)向件的阻礙，從而使連接裝置 和觸點(diǎn)配置的中心四周的區(qū)域只用于接納銷狀的接觸件，因而可以多方面地 配合不同的試樣。具有優(yōu)點(diǎn)的是，定中心裝置具有至少三個、特別是四個或更多的相互之間為角錯位的導(dǎo)向件。這三個導(dǎo)向件在角度上的錯位優(yōu)選為120。，或者這三 個導(dǎo)向件中的第一個導(dǎo)向件與第二個導(dǎo)向件之間成90。角，而第二個導(dǎo)向件 與第三個導(dǎo)向件之間也同樣成90。角，這樣，第三個導(dǎo)向件到第一個導(dǎo)向件 的錯位角為180。。通過這種方式明確地確定了中心定位，即在觸點(diǎn)平面(X-Y 平面)中不會出現(xiàn)檢測設(shè)備中心的位置偏移。特別是可以采用四個導(dǎo)向件， 它們之間相互為90。角的錯位。也可以考慮采用更多的導(dǎo)向件。按照本發(fā)明的一個實(shí)施形式，至少一個導(dǎo)向件由支承裝置和/或連接裝置 上的突出部形成，并且在連接裝置和/或支承裝置上形成以在徑向上帶有間隙 且在切線方向上無間隙的方式容納突出部的凹處。所有的導(dǎo)向件優(yōu)選地以這 種方式形成。這種導(dǎo)向允許突出部在凹處中只在一個方向出現(xiàn)位移，在這里， 這個方向?yàn)閺较颍簿褪钦f，-以檢測設(shè)備的中心為起點(diǎn)-相應(yīng)地分別沿徑 向向外。所述的切線方向-平行于檢測平面-與徑向垂直，在這個方向上不 存在任何間隙，這樣就排除了支承裝置和連接裝置之間的扭轉(zhuǎn)錯位。在檢測 時，觸點(diǎn)配置垂直于檢測平面即沿軸向接近試樣，以便與試樣實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)閉合。特別的是，突出部由異型銷形成。異型銷的橫斷面為圓形，或者優(yōu)選地 不是圓形，而是偏離圓形的形狀例如矩形或正方形，以便與凹處壁一起來保 證徑向?qū)颉０继幪貏e是由開孔、優(yōu)選為長孔形成。按照本發(fā)明的一個實(shí)施形式，突出部在其外殼表面具有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它們 分別平行于檢測設(shè)備的徑向。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)特別是指突出部的平行且平整的導(dǎo)向 面。特別是凹處可具有平行的凹處壁，它們分別平行于檢測設(shè)備的徑向。突 出部無間隙或基本無間隙地插入到凹處壁之間，并且它只能沿徑向在所對應(yīng) 的凹處內(nèi)位移。各徑向優(yōu)選地由一條假想的直線給出，它與檢測設(shè)備的中心 軸相交，其中，中心軸、特別是中心垂直軸線穿過支承裝置和/或連接裝置的 中點(diǎn)/中央，并且假想的直線垂直于中心軸。連接裝置可優(yōu)選地由印制電路板形成。在這里，它特別是指多層的印制 電路板，即它具有位于電路板不同層面的電路板導(dǎo)體。電路板導(dǎo)體一方面通 向所述的與觸點(diǎn)配置中的接觸件、特別是觸針共同發(fā)生電作用的接觸面，一方面通過例如連接電纜通向所述的檢測系統(tǒng)。接觸件可以采用特別是觸針，它們形成觸針配置(Kontaktstiftanordnung)。特別是可以采用彈性觸針或 者-在尺寸很小的情況下-采用彎曲導(dǎo)線。在觸點(diǎn)配置中，接觸件優(yōu)選地以 縱向位移的方式布置。觸點(diǎn)配置優(yōu)選地由觸頭形成。


下面通過附圖和實(shí)施例對發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。其中， 圖l:為電檢測設(shè)備的縱斷面示意圖；圖2:為如圖1所示的電檢測設(shè)備在定中心裝置的滑動導(dǎo)軌區(qū)域的橫斷面 示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為電檢測設(shè)備1的縱斷面示意圖，所述電檢測設(shè)備用于與電試樣2的電 氣觸點(diǎn)接通。檢測設(shè)備1通過圖未示的連接電纜接到一個同樣圖未示的檢測系 統(tǒng)上，以便對試樣2進(jìn)行電檢測。試樣2可以是硅圓片3，它位于一個起支承作 用的載體4上，這個載體可被冷卻或加熱。通過這種方式，可以使試樣在電檢 測過程中處于不同的溫度下，例如在-50° C到+200。 C的范圍內(nèi)，以檢驗(yàn)它在 這個溫度范圍內(nèi)是否可以正常工作。檢測設(shè)備1用于在硅圓片3的相應(yīng)電連接點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)接通。 檢測設(shè)備1具有觸頭6和連接裝置7。連接裝置7支撐在支承裝置8上。觸頭 6通常可被稱為觸點(diǎn)配置5，帶有多個沿縱向位移布置的接觸件9，它們的一個 端部對應(yīng)試樣2，另一個端部則對應(yīng)連接裝置7。連接裝置7由多層的、包括電 路板導(dǎo)體11的印制電路板10形成，其中，電路板導(dǎo)體11在其遠(yuǎn)離觸頭6的一端 具有接觸面12，它們通過連接導(dǎo)線60通向與各接觸件9相對應(yīng)的接觸面61。接 觸面61特別是由連接導(dǎo)線60的端面形成。電路板導(dǎo)體ll在其沿徑向位于外部 的另一端具有電連接面13，它們可通過已述的、圖未示的連接電纜與圖未示 的檢測系統(tǒng)相連。這里可采用現(xiàn)有技術(shù)中的布置，即連接裝置7形成轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)， 也就是說，非常小的接觸面61 (直徑例如為50到300 Mm)之間的極小間距， 通過連接導(dǎo)線60和電路板導(dǎo)體11轉(zhuǎn)換成連接面13之間較大的間距。連接面13 所具有的大小，可使其能夠方便地與圖未示的連接電纜實(shí)現(xiàn)接觸。在對試樣2進(jìn)行檢測時，檢測設(shè)備1朝著試樣2移動，和/或試樣2朝著檢測 設(shè)備1移動，這樣，接觸件9的端面一方面與硅圓片3相碰，另一方面則與接觸 面61相碰。由于接觸件9特別是由彎曲導(dǎo)線15形成，即它們在軸向上通過彎曲 而帶有輕微彈性，所以可實(shí)現(xiàn)良好的觸頭閉合。觸頭6具有兩個相隔一定間距 的平行陶瓷板16和17，它們具有用于固定彎曲導(dǎo)線15的軸承孔18。這兩個陶 瓷板16和17之間的平行間隔通過定距片19實(shí)現(xiàn)。連接導(dǎo)線60至少局部地穿過連接殼體14，所述殼體由例如鑄件形成，并 將連接導(dǎo)線固定在一個固定位置上。連接殼體14是連接裝置7的一部分。連接 裝置7支撐在支承裝置8之上，這樣前者就處于機(jī)械穩(wěn)定狀態(tài)。這既適用于印 制電路板IO，也適用于連接殼體14。按照本發(fā)明，在支承裝置8和連接裝置7之間設(shè)置了定中心裝置20，用于 取代目前已知的上述部件之間的剛性固定連接，所述定中心裝置一按照圖l 和2—由四個沿切線方向(雙箭頭21)并且相互之間以90。角錯開布置的導(dǎo)向 件22、特別是滑動導(dǎo)軌形成，特別是如圖2所示。從圖2可以看出，連接裝置7 的印制電路板ll由圓板形成。按照圖1和2，滑動導(dǎo)軌22分別具有一個突出部23，它以異型銷24的形式 出現(xiàn)，其中，突出部23尤其與支承裝置8成為一個整體。突出部23的自由端指 向軸向方向62。這個方向相當(dāng)于觸點(diǎn)閉合方向，即在檢測時，為實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)閉 合檢測設(shè)備1和試樣2之間所要進(jìn)行的相對運(yùn)動的方向。異型銷24在其外殼表 面25(圖2)具有兩個對置且平行的平整導(dǎo)向面26。異型銷24的橫斷面為矩形。 它的自由端伸入到凹處27中，所述凹處在連接裝置7、在本實(shí)施例中在印制電 路板10上形成。凹處27優(yōu)選為開孔28。它為長孔狀，因此形成長孔29。凹處 27具有兩個相互平行的凹處壁30，它們之間相隔一定間距，從而可以基本無 間隙地容納異型銷24的導(dǎo)向面26。長孔29的縱向延伸要比異型銷24的相應(yīng)尺 寸大，這樣，在支承裝置8和連接裝置7之間就可以出現(xiàn)沿圖示雙箭頭31所指 方向的相對運(yùn)動，所述雙箭頭所指的方向?yàn)閺较颉Ｔ谂c之垂直的方向上不可 能有相對運(yùn)動，因?yàn)樵诎继幈?0上的導(dǎo)向面26的導(dǎo)向作用下，運(yùn)動被阻止。從圖2可以看出，四個滑動導(dǎo)軌22按以下方式布置，即它們位于兩條相交 并成90°角的徑向直線32和33上，其中，徑向直線32和33在中點(diǎn)34相交，而 中點(diǎn)34形成中心35或檢測設(shè)備1的中心，進(jìn)而形成連接裝置7的中心及支承裝置8的中心。在中心35的四周布置著彎曲導(dǎo)線15，這些導(dǎo)線屬于觸點(diǎn)配置5。 四個滑動導(dǎo)軌22沿徑向布置在觸點(diǎn)配置5之外，同時，長孔29的縱向延伸的方 向要使得長孔的中心落在徑向直線32和33之上。按照長孔29的長孔方向形成 各異型銷24的導(dǎo)向面26。以上所述清楚表明，在溫度變化的作用下出現(xiàn)材料膨脹或材料收縮時， 在中心35區(qū)域中的定中心裝置20使部件支承裝置8和連接裝置7相互固定，并 且只能在徑向直線32和33的方向上出現(xiàn)相對運(yùn)動。這樣就保證，在部件所采 用的材料的溫度膨脹系數(shù)不同出現(xiàn)長度變化時，不會導(dǎo)致以下情況出現(xiàn)大 幅錯位，從而造成偏斜和/或與連接殼體14相對應(yīng)的彎曲導(dǎo)線15的端面不能再 觸及接觸面61。由定中心裝置20所進(jìn)行的中心校正防止了大幅錯位的出現(xiàn)， 因?yàn)樗霈F(xiàn)的長度變化是從中心開始，并相對于中心對稱分布，因此一從徑 向看一只相當(dāng)于在未采用本發(fā)明的情況下所出現(xiàn)的錯位的一半，而在未采用 本發(fā)明的情況下，當(dāng)位于外部的彎曲導(dǎo)線15觸及到接觸面61的中心時，正好 對置的、同樣位于外部的彎曲導(dǎo)線由于累積的長度膨脹或長度收縮而出現(xiàn)無 效接觸。此外，通過根據(jù)本發(fā)明的定中心裝置20還可避免所對應(yīng)的部件中的 材料應(yīng)力。在這個實(shí)施例中，支承裝置8為十字形。而按照其它的、圖未示的實(shí)施例， 支承裝置8也可以是環(huán)形或由星形輪形成。按照本發(fā)明，在將支承裝置8固定在連接裝置7上面時，要使兩個部件的 兩個中心即使在溫度變化很大的情況下也能一直保持對準(zhǔn)，這樣就保證了接 觸的可靠性，并避免前面所說的組件的機(jī)械應(yīng)力。按照另一個圖未示的實(shí)施例，也可以實(shí)現(xiàn)一種動力狀態(tài)上的逆轉(zhuǎn)，即凹 處27不是在連接裝置7上，而是在支承裝置8上。那么突出部23則由布置在連 接裝置7上的銷形成。此外，在所有的實(shí)施例中，在設(shè)計滑動導(dǎo)軌22時，也可在其上設(shè)有支承 裝置8在連接裝置7、特別是印制電路板10上的支承面。在形成配合的滑動導(dǎo) 軌22的支承面上，可通過加墊片或通過一個調(diào)整機(jī)構(gòu)，使支承裝置財目對于連 接裝置7、特別是印制電路板10出現(xiàn)傾斜。
權(quán)利要求
1.用于檢測包括硅圓片的電試樣的電檢測設(shè)備，它包括一個電連接裝置，所述連接裝置具有接觸面，這些接觸面用于實(shí)現(xiàn)可與試樣接通的觸點(diǎn)配置的觸點(diǎn)接通，并且一個支承裝置與所述連接裝置對應(yīng)，其特征在于，一個定中心裝置(20)通過導(dǎo)向件(22)使得溫度補(bǔ)償間隙只出現(xiàn)在徑向上，以使支承裝置(8)和連接裝置(7)的中心相互對準(zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的檢測設(shè)備，其特征在于，定中心裝置(20)布 置在觸點(diǎn)配置(5)之外。
3. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，定中 心裝置(20)具有至少三個、特別是四個或更多的相互之間為角錯位的導(dǎo)向件 (22)。
4. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，至少 一個導(dǎo)向件(22)由支承裝置(8)和/或連接裝置(7)上的突出部(23)形成，并且 在連接裝置(7)和/或支承裝置(8)上形成以在徑向上帶有間隙且在切線方向 上無間隙的方式容納突出部(23)的凹處(27)。
5. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，突出 部(23)為異型銷(24)。
6. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，凹處 (27)為開孔(28)。
7. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，凹處 (27)為長孔(29)。
8. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，突出 部(23)在其外殼表面(25)具有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它們分別平行于檢測設(shè)備(1)的徑 向。
9. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，凹處 (27)具有平行的凹處壁(30)，它們分別平行于檢測設(shè)備(l)的徑向。
10. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，各徑 向由一條假想的直線給出，它與檢測設(shè)備的中心軸相交，其中，中心軸穿過支承裝置(8)和/或連接裝置(7)的中點(diǎn)(34)/中央(35)，并且直線垂直于中心 軸。
11. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，連接 裝置(7)為印制電路板(10)。
12. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，觸點(diǎn) 配置(5)由觸頭(6)形成，所述觸頭具有包括銷形接觸件(9)的觸針配置(61)。
13. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，接觸 件(9)為以縱向位移的方式布置的彎曲導(dǎo)線(15)。
14. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的檢測設(shè)備，其特征在于，導(dǎo)向 件(22)為滑動導(dǎo)軌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測優(yōu)選為硅圓片(3)的電試樣(2)的電檢測設(shè)備(1)，它包括一個電連接裝置(7)，所述連接裝置具有接觸面(12)，這些接觸面用于實(shí)現(xiàn)可與試樣(2)接通的觸點(diǎn)配置(5)的觸點(diǎn)接通，并且一個支承裝置(8)與所述連接裝置對應(yīng)。本發(fā)明的特征在于，一個定中心裝置(20)通過導(dǎo)向件(22)使得溫度補(bǔ)償間隙只出現(xiàn)在徑向上，以使支承裝置(8)和連接裝置(7)的中心相互對準(zhǔn)。
文檔編號H01L21/66GK101241158SQ20081007404
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者鞏特爾·伯姆, 格奧爾格·施泰德勒 申請人:精煉金屬股份有限公司