一种探针组件进行热屏蔽的方法技术

本发明专利技术提出一种探针组件进行热屏蔽的方法。包括：获得探针支架形状及大小、选择耐低温的反射薄膜、选择耐低温的隔离薄膜、制作包含纯铝膜的多层薄膜、裁剪多层薄膜、缝制多层薄膜、包覆形成热辐射保护套、安装各层电极和引线接地步骤。本发明专利技术解决了采用传统方法难以消除探针支架与针尖

【技术实现步骤摘要】
一种探针组件进行热屏蔽的方法


[0001]本专利技术属于晶片、元器件和材料产业领域在真空和低温条件进行非破坏性电学表征和测试的技术，尤其涉及一种探针组件进行热屏蔽的方法。

技术介绍

[0002]低温探针台是一种为晶片、器件和材料样品测试提供低温和真空环境条件进行非破坏性电学表征和测量的平台。它通常由真空腔体、样品台、热辐射屏、探针臂、探针组件、低温和真空获取组件等几部分组成。探针组件通过探针臂安装在真空腔体内，主体是探针支架，针尖和信号连接器都安装在探针支架上。探针组件通过针尖与样品进行非破坏性接触，对样品特性参数进行精确测量。对于晶片、元器件和材料样品等进行高精度电学表征和测量时，探针组件的低温绝热性能对测量结果的影响不容忽略。
[0003]低温探针台的真空腔体内主要通过热传导和热辐射两种方式传输热量。为减少热量损失，在真空腔体内安装了冷屏以减少热辐射，增强低温绝热性能。然而，探针组件的绝热设计最容易被忽视。探针支架作为探针组件的主体部分面积最大，更容易产生热辐射问题。而且，由于探针支架距离样品近，与样品之间存在较强的热辐射耦合，容易造成针尖与样品接触区域的温度不稳定性问题。
[0004]现有的Lakeshore公司的超低温探针台提供的ZN50系列探针(包括ZN50R、ZN50C标准探针与ZN50R
‑
CVT探针)在热辐射方面存在屏蔽缺失的缺陷。因此，需要考虑如何增强探针组件热屏蔽的完整性。
[0005]现有的探针组件为Lakeshore公司提供的ZN50系列探针，包括ZN50R、ZN50C标准探针。ZN50R和ZN50C标准探针结构包括：SMA连接器、导电微条、针尖和探针支架。探针支架为陶瓷薄片，一侧粘结有导电微条作为探针信号传输线路，另一侧镀有导电薄膜。
[0006]所述Lakeshore公司提供的ZN50系列探针组件没有进行热屏蔽，其探针支架与周围低温区域存在热辐射耦合，导致针尖与样品接触区域存在温度不稳定性问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种探针组件进行热屏蔽的方法，增强探针组件的低温绝热性能，以降低探针组件和样品之间的热辐射影响。
[0008]为实现本专利技术的目的，提出一种探针组件进行热屏蔽的方法，其特征在于，包括：
[0009]步骤一、对探针支架的外形进行测量，获得探针支架的形状及尺寸大小。
[0010]步骤二、优选地，采用半球发射率ε
H
<0.20、吸收
‑
发射比a
s
/ε
H
<0.40、TML(总质量损失)≤1.00％、CVCM(收集到的可凝挥发物)≤0.10％，且耐液氦低温的复合材料作为反射薄膜。
[0011]步骤三、优选地，采用TML≤1.00％、CVCM≤0.10％，且耐液氦低温的绝缘材料作为两层反射薄膜之间的隔离薄膜。
[0012]步骤四、优选地，将多个单片的反射薄膜与多个单片的隔离薄膜依次交替堆叠布
置，并在最下层的隔离薄膜与反射薄膜中间添加一层较厚的纯铝膜，形成交替的多层薄膜结构。
[0013]步骤五、优选地，按照步骤一获得的探针支架的形状及尺寸大小、并留有一定的余量地对步骤四中所述的多层薄膜进行裁剪，获得适合包覆探针支架的多层绝热薄片结构。
[0014]步骤六、优选地，采用普通棉线，对步骤五中所述的多层绝热薄片结构进行缝制以紧固多层薄膜。
[0015]步骤七、优选地，将紧固好的多层绝热薄片结构包覆到探针支架上，形成热辐射保护套。
[0016]步骤八、优选地，在所述探针支架的热辐射保护套靠近低温探针台探针臂一侧的纯铝膜和每一层反射薄膜上安装电极，用于接地。
[0017]步骤九、优选地，在步骤八中纯铝膜和每一层反射薄膜的电极上均引出接地线并汇聚到一点，与低温探针台的样品台的冷地连接。
[0018]进一步的，所述步骤四中多层薄膜由半球发射率ε
H
<0.20、吸收
‑
发射比a
S
/ε
H
<0.40、TML≤1.00％、CVCM≤0.10％，且耐液氦低温的双面镀铝聚酯薄膜和绝缘的、TML≤1.00％、CVCM≤0.10％，且耐液氦低温的涤纶网多层交替布置。
[0019]进一步的，所述步骤四中多层薄膜上有疏散的小孔。
[0020]进一步的，所述步骤六中的多层绝热薄片结构用普通棉线缝合紧密，缝合之后的多层薄膜各层之间紧密接触，避免多层薄膜松散以及真空中热辐射保护套鼓胀。
[0021]进一步的，所述步骤七中包覆在探针支架上的热辐射保护套的最内层为涤纶网，以实现与探针支架的电绝缘。
[0022]进一步的，所述步骤七包覆在探针支架上的热辐射保护套的次内层为较厚的纯铝膜。
[0023]进一步的，所述步骤七中包覆在探针支架上的热辐射保护套的最外层为双面镀铝聚酯薄膜。
[0024]进一步的，对所述步骤七中包覆在探针支架上的热辐射保护套的边缘进行固定，形成稳定包覆在探针支架上的热辐射防护套结构。
[0025]本专利技术的优点及有益效果在于：本专利技术解决了采用传统方法难以消除探针支架与针尖
‑
样品接触区域之间的热辐射问题，实现了探针支架的多层隔热，满足样品测量时针尖
‑
样品接触区域的温度稳定性。而且，因绝热多层包覆结构的热辐射防护作用，探针支架材料选择包括不限于传统的陶瓷，增加了灵活性。
附图说明
[0026]图1为一种探针组件进行热屏蔽的方法流程图。
[0027]图2为ZN50R型探针组件示意图。
[0028]图3为多层薄膜制作示意图。
[0029]图4为多层薄膜的缝合示意图。
[0030]图5为多层绝热包覆示意图。
[0031]图6为穿过多层绝热保护套的热辐射随包裹层数n变化曲线。
[0032]其中，1
‑
9为探针组件结构。1为SMA连接器，2为SMA连接器卡槽，3为探针支架，4为
屏蔽探针组件在低温探针台上的固定位置，6为导电微条，5是导电微条靠近SMA连接器的电连接端子，7为导电微条靠近探针的电连接端子，8为针尖，9为探针支架上的导电薄膜。11为双面镀铝聚酯薄膜，12为涤纶网，13为纯铝膜，14为多层绝热薄膜堆叠，15为裁剪后形成的多层绝热薄片结构，16为缝合后的多层绝热薄片结构，17为普通棉线，18为裁剪后形成的多层绝热薄片结构的侧面，19为缝合后的多层绝热薄片结构的侧面，20为纯铝膜和每一层双面镀铝聚酯薄膜电极安装部位，21为电极，22接地线，23为低温探针台的样品台的冷地，24为包覆到ZN50R型探针组件上的绝热多层保护套。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行详细说明。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种探针组件进行热屏蔽的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对探针支架的外形进行测量，获得探针支架的形状及尺寸大小；步骤二、采用半球发射率ε
H
<0.20、吸收
‑
发射比a
S
/ε
H
<0.40、总质量损失TML≤1.00％、收集到的可凝挥发物CVCM≤0.10％，且耐液氦低温的复合材料作为反射薄膜；步骤三、采用TML≤1.00％、CVCM≤0.10％，且耐液氦低温的绝缘材料作为两层反射薄膜之间的隔离薄膜；步骤四、将多个单片的反射薄膜与多个单片的隔离薄膜依次交替堆叠布置，并在最下层的隔离薄膜与反射薄膜中间添加一层较厚的纯铝膜，形成交替的多层薄膜结构；步骤五、按照步骤一获得的探针支架的形状及尺寸大小、并留有余量对步骤四中所述的多层薄膜进行裁剪，获得适合包覆探针支架的多层绝热薄片结构；步骤六、采用普通棉线，对步骤五中所述的多层绝热薄片结构进行缝制以紧固多层薄膜；步骤七、将紧固好的多层绝热薄片结构包覆到探针支架上，形成热辐射保护套；步骤八、在所述探针支架的热辐射保护套靠近低温探针台探针臂一侧的纯铝膜和每一层反射薄膜上安装电极，用于接地；步骤九、在步骤八中纯铝膜和每一层反射薄膜的电极上均引出接地线并汇聚到一点，与低温探针台的样品台的冷地连接。2.根据权利要求1所述的一种探针组件进行热屏蔽的方法，其特征在于：所述步骤四中多层薄膜上有疏散的小孔。3.根据权利要求1所述的一种探针组件进行热屏蔽的方法，其特征在于：所述步骤六中的多层绝热薄片结构用普通棉线缝合紧密，缝合之后的多层薄膜各层之间紧密接触，避免多层薄膜松散以...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾立，师福林，曹晋滨，王帅康，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：