一种探针台及低温测试系统技术方案

本发明专利技术涉及一种探针台及低温测试系统，低温测试系统包括低温测试台和为低温测试台制冷的制冷装置，低温测试台包括测试台腔室和可放入测试台腔室的探针台，测试台腔室包括设在测试台腔室下部的测试平台和罩设在测试平台上的腔室上盖，探针台包括样品台，样品台上设有用于与样品连接的探针，探针后端与测试台腔室内的电极可拆式连接，样品台上还设有用于固定样品的样品夹具，样品台具有自样品台上表面向下凹陷的样品放置凹槽。采用本发明专利技术的探针台及低温测试系统，探针台独立设置，不仅方便探针与样品电极的对位、保证对位的准确性和安全性，而且连接效率高。可解决传统样品测量时连接困难和连接时造成电极损伤的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的低温测试领域，具体涉及一种探针台及低温测试系统。
技术介绍
低温测试系统作为一种重要的材料研究设备，广泛地应用于材料微观结构和宏观性能研究领域。Linkam低温测试系统主要包括低温制冷系统和低温测试台，低温测试台包括放置样品的测试平台和将测试平台包裹其中的测试台腔室，低温制冷系统通过高纯氮气为测试台腔室提供低温测试环境，测试平台上具有圆形金属轨道，两根探针的针柄部连接磁铁块，磁铁块吸附在圆形轨道上并可在轨道上滑动，以实现对探针连接点的调节。传统测试台对待测样品进行测试时，首先将低温测试台外部的测试设备（如电压源表、电流源表或其他测试仪表）的接入端与测试台接入端连接，测试台通过金属轨道与磁铁实现与两个探针的连接。然后将测试台腔室的上盖打开，将样品放在测试平台上，将测试台上的两个探针搭接在样品上，再合上测试台腔室的上盖，低温制冷系统为测试台腔室制造低温测试环境，即可对样品进行测量。这种测试系统存在以下缺点：（1）只有两个探针进行测试，由于两根探针只能连接一个外部测量仪表的正负两极，而一个测量仪表无法实现四端法测电阻的要求，因此传统两探针方式不适用与四端法测电阻；（2）由于样品的尺寸和电极分布位置多样化会导致样品可能不会处于测试台中央部分，这样测试台上盖在合紧的过程中就会导致样品滑动，因为探针是搭接在样品上，且探针的搭接点十分锐利，样品移动带动探针相对样品上的电极偏移，这样将会损坏样品电极，同时导致探针和样品连接失败；（3）由于探针调节的过程是手动拨动探针在探针的圆形轨道上移动或转动，手动控制不稳定，尤其是通过手动控制细小的探针与微小电极的对接，稍微不慎将使探针对电极刮损，同时也会造成虚焊；（4）由于探针和电极过于微小，肉眼不易初步分辨是否已连接，且肉眼不借助观测仪器连接时，可能需要多次连接才能正确对位，多次连接刮蹭会造成对电极的损伤，因此需要借助显微镜观测来实现探针和样品电极的连接，但由于样品是在低温测试台的测试台腔室内进行连接，需要将显微镜移到低温测试台上部，其过程繁琐费力、不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低温测试系统，以解决传统样品测量时需要将样品放置在测试台腔室内进行连接而造成连接困难和连接时造成电极损伤的技术问题。为实现上述目的，本专利技术低温测试系统的技术方案是：低温测试系统包括低温测试台和为低温测试台制冷的制冷装置，低温测试台包括测试台腔室和可放入测试台腔室的探针台，测试台腔室包括设在测试台腔室下部的测试平台和罩设在测试平台上的腔室上盖，探针台包括样品台，样品台上设有用于与样品连接的探针，探针后端与测试台腔室内的电极可拆式连接，样品台上还设有用于固定样品的样品夹具，样品台具有自样品台上表面向下凹陷的样品放置凹槽。进一步地，所述样品夹具包括至少两个相对设置的弹簧顶片。采用两个弹簧顶片作为样品的夹具，不仅结构简单，操作方便，而且占用空间小，且方便通过螺钉连接以实现样品夹具的调节。进一步地，所述探针包括针柄和针头，针柄上开有贯通上下两面的针柄长孔，针头端部具有向下弯折的触头，通过螺钉穿过所述针柄长孔将针柄压紧在样品台上。采用此结构的探针，不仅方便固定，结构简单，而且仅通过一个螺钉即可实现探针的调节，具体为通过螺钉松紧及探针弹性调节探针端部触头的上下位置，通过螺钉在针柄上的针柄长孔中的滑动调节探针在样品台上的径向伸缩，通过针柄长孔相对于一个螺钉的转动调节探针端部触头在水平方向上的位置。进一步地，所述弹簧顶片上开有贯通上下两面的夹具长孔，通过螺钉穿过夹具长孔将弹簧顶片压紧在所述样品台上。样品夹具的两个弹簧顶片中部设置长条形的夹具长孔，不仅可供螺钉穿过以对样品夹具进行固定，也可保证样品夹具在样品台上的径向伸缩和水平方向上的转动，以实现对样品多角度的夹紧固定。进一步地，所述样品台为圆台，所述样品放置凹槽为圆柱形凹槽，样品台还设有自样品台外周面贯通至圆柱形凹槽的夹具安装孔，夹具安装孔内通过螺钉固定所述样品夹具，所述探针通过螺钉将其压紧在样品台的上表面上。圆柱形样品台和圆柱形凹槽保证样品台中心对称，周向不用区分方向，且更适用与测试台腔室内空腔，样品夹具安装在样品台侧壁上的夹具安装孔内，当圆柱形凹槽较深，样品处于凹槽底部，为了使样品夹具更好的固定样品，固样品夹具的安装槽必须位于样品台的中下部，又为了保证样品台整体结构的牢固性能，故在样品台侧壁上掏出扇形孔，而不是从样品台两端部开设向样品台中间凹陷的凹槽。另外，夹具安装孔保证了样品夹具不仅可以在其中伸缩，而且还可以在夹具安装孔内绕样品夹具的紧固螺钉转动，以便更好固定样品。进一步地，所述样品放置凹槽的内壁上布设有散热孔。由于样品放置槽为底部封闭空间，在制冷系统对其制冷时，热量传导较慢，增设多个散热孔保证热量传导更迅速，以提高效率。本专利技术的目的还在于提供一种探针台。本专利技术探针台的技术方案是：一种探针台，包括样品台，样品台上设有用于与样品连接的探针，探针的后端具有用于与测试台腔室内的电极连接的连接结构，样品台上还设有用于固定样品的样品夹具，样品台具有自样品台上表面向下凹陷的样品放置凹槽。进一步地，所述样品夹具包括至少两个相对设置的弹簧顶片。采用两个弹簧顶片作为样品的夹具，不仅结构简单，操作方便，而且占用空间小，且方便通过螺钉连接以实现样品夹具的调节。进一步地，所述探针包括针柄和针头，针柄上开有贯通上下两面的针柄长孔，针头端部具有向下弯折的触头，通过螺钉穿过所述针柄长孔将针柄压紧在样品台上。采用此结构的探针，不仅方便固定，结构简单，而且仅通过一个螺钉即可实现探针的调节，具体为通过螺钉松紧及探针弹性调节探针端部触头的上下位置，通过螺钉在针柄上的针柄长孔中的滑动调节探针在样品台上的径向伸缩，通过针柄长孔相对于一个螺钉的转动调节探针端部触头在水平方向上的位置。进一步地，所述弹簧顶片上开有贯通上下两面的夹具长孔，通过螺钉穿过夹具长孔将弹簧顶片压紧在所述样品台上。样品夹具的两个弹簧顶片中部设置长条形的夹具长孔，不仅可供螺钉穿过以对样品夹具进行固定，也可保证样品夹具在样品台上的径向伸缩和水平方向上的转动，以实现对样品多角度的夹紧固定。进一步地，所述样品台为圆台，所述样品放置凹槽为圆柱形凹槽，样品台还设有自样品台外周面贯通至圆柱形凹槽的夹具安装孔，夹具安装孔内通过螺钉固定所述样品夹具，所述探针通过螺钉将其压紧在样品台的上表面上。圆柱形样品台和圆柱形凹槽保证样品台中心对称，周向不用区分方向，且更适用与测试台腔室内空腔，样品夹具安装在样品台侧壁上的夹具安装孔内，当圆柱形凹槽较深，样品处于凹槽底部，为了使样品夹具更好的固定样品，固样品夹具的安装槽必须位于样品台的中下部，又为了保证样品台整体结构的牢固性能，故在样品台侧壁上掏出扇形孔，而不是从样品台两端部开设向样品台中间凹陷的凹槽。另外，夹具安装孔保证了样品夹具不仅可以在其中伸缩，而且还可以在夹具安装孔内绕样品夹具的紧固螺钉转动，以便更好固定样品。进一步地，所述样品放置凹槽的内壁上布设有散热孔。由于样品放置槽为底部封闭空间，在制冷系统对其制冷时，热量传导较慢，增设多个散热孔保证热量传导更迅速，以提高效率。本专利技术低温测试系统的有益效果是：采用本专利技术的低温测试系统，探针台独立设置并与测试台腔室内的电极可拆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探针台，其特征在于：包括样品台，样品台上设有用于与样品连接的探针，探针的后端具有用于与测试台腔室内的电极连接的连接结构，样品台上还设有用于固定样品的样品夹具，样品台具有自样品台上表面向下凹陷的样品放置凹槽。

【技术特征摘要】
1.一种探针台，其特征在于：包括样品台，样品台上设有用于与样品连接的探针，探针的后端具有用于与测试台腔室内的电极连接的连接结构，样品台上还设有用于固定样品的样品夹具，样品台具有自样品台上表面向下凹陷的样品放置凹槽。2.根据权利要求1所述的探针台，其特征在于：所述样品夹具包括至少两个相对设置的弹簧顶片。3.根据权利要求1或2所述的探针台，其特征在于：所述探针包括针柄和针头，针柄上开有贯通上下两面的针柄长孔，针头端部具有向下弯折的触头，通过螺钉穿过所述针柄长孔将针柄压紧在样品台上。4.根据权利要求3所述的探针台，其特征在于：所述弹簧顶片上开有贯通上下两面的夹具长孔，通过螺钉穿过夹具长孔将弹簧顶片压紧在所述样品台上。5.根据权利要求1或2所述的探针台，其特征在于：所述样品台为圆台，所述样品放置凹槽为圆柱形凹槽，样品台还设有自样品台外周面贯通至圆柱形凹槽的夹具安装孔，夹具安装孔内通过螺钉固定所述样品夹具，所述探针通过螺钉将其压紧在样品台的上表面上。6.根据权利要求1、2或4所述的探针台，其特征在于：所述样品放置凹槽的内壁上布设有散热孔。7.低温测试系统，其特征在于：包括低温测试台和为低温测试台制冷的制冷装置，低温测试台包括测试台腔室和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜凯，孙献文，张伟风，李广辉，任勇，潘都，谢腾飞，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41