專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)量電阻率的小游移探針頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種探針頭，它是準(zhǔn)確測(cè)量硅、鍺單晶電阻率及各種導(dǎo)電薄膜方塊電阻(又稱(chēng)面電阻率)的關(guān)鍵部件，具體地是測(cè)量電阻率的小游移探針頭。
背景技術(shù)：
電阻率是半導(dǎo)體材料的主要質(zhì)量參數(shù)之一，目前多采用探針頭來(lái)測(cè)量。中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程“四探針電阻率測(cè)試儀”(JJG508-87)明確規(guī)定四探針頭的探針間距偏差不大于2％，探針游移率不大于0.3％。現(xiàn)有的探針頭都是有探針、探針垂直運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)引部件、探針的加壓彈簧三大要件以精確的幾何定位構(gòu)成的，其中一種探針頭的探針為非等徑探針，精度高，但加工制造成本太高，無(wú)法被廣泛采用；另一種探針頭是通過(guò)模具上四個(gè)位置精確的小孔和模針，在錐套上用環(huán)氧樹(shù)脂注塑出四個(gè)小深孔，有一定的精度，制造成本低，但由于環(huán)氧樹(shù)脂小深孔的直徑難以控制和測(cè)量，因此影響了精度的提高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種小游移探針頭，它可以顯著提高探針頭的精度，并以較低成本制造而成，有利于解決半導(dǎo)體、液晶行業(yè)以及新材料科學(xué)研究中要更準(zhǔn)確測(cè)量電阻率的需要。
如圖1所示，本實(shí)用新型的測(cè)量電阻率的小游移探針頭，主要包括光面探針(1)、上導(dǎo)引片(4)、紅寶石軸套(24)、下導(dǎo)引片(23)、以及懸臂式S形彈簧(19)，在上導(dǎo)引片(4)和下導(dǎo)引片(23)的軸套(24)內(nèi)孔間插入光面探針(1)，上導(dǎo)引片(4)、下導(dǎo)引片(23)與錐套(3)、彈簧座(18)及絕緣護(hù)片(5)依靠定位銷(xiāo)(22)準(zhǔn)確對(duì)位，懸臂式S形彈簧(19)底端粘接寶石片(20)，寶石片(20)壓著探針(1)頂端，光面探針(1)靠頂端處焊接有定位套(21)，游絲(6)的兩端分別與探針(1)、裝在接線座(7)上的直角接線柱(8)連接，直角接線柱(8)的另一頭通過(guò)內(nèi)引線(10)與航空插座(12)上插針聯(lián)接在一起，調(diào)節(jié)每根針的壓力的調(diào)壓螺絲(9)裝在調(diào)壓螺絲座(16)上，調(diào)節(jié)整個(gè)探針頭對(duì)測(cè)試面的總壓力的螺絲(2)裝在下導(dǎo)引片(23)上。
所述紅寶石軸套鑲嵌在連通孔內(nèi)。
所述紅寶石軸套也可以鑲嵌在不連通的獨(dú)立小孔內(nèi)。
所述懸臂式S形彈簧是由四條間距與導(dǎo)引片上紅寶石軸套內(nèi)孔中心距準(zhǔn)確相等的S形彈簧構(gòu)成的整體。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、游移率小，測(cè)量精度高；2、使用壽命長(zhǎng)；3、制造成本低；4、可以實(shí)現(xiàn)探針的多種排列方式。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的引導(dǎo)片結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖2A是寶石嵌鑲在連通孔內(nèi)的引導(dǎo)片結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B是寶石嵌鑲在獨(dú)立小孔內(nèi)的的引導(dǎo)片結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中S形彈簧結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型主要由高精度的光面探針(1)、上引導(dǎo)片(4)、紅寶石軸套(24)、下引導(dǎo)片(23)以及懸臂式S形彈簧(19)等構(gòu)成。上引導(dǎo)片(4)和下引導(dǎo)片(23)分別安裝在錐套(3)上，并有定位銷(xiāo)(22)定位，下引導(dǎo)片(23)上裝有二個(gè)螺絲(2)，用來(lái)調(diào)節(jié)探針伸縮長(zhǎng)度，從而控制探頭對(duì)被測(cè)面的總壓力，當(dāng)調(diào)節(jié)到位即可用耐磨絕緣膠固封。選擇外徑僅小于紅寶石軸套內(nèi)徑1～～2μm(1級(jí))、3～～5μm(2級(jí))的整體硬質(zhì)合金光面探針(1)插入上引導(dǎo)片(4)、下引導(dǎo)片(23)及絕緣護(hù)片(5)的對(duì)應(yīng)小孔中，露出的光面探針(1)頂端焊有定位套(21)，錐套(3)上端依次安裝彈簧座(18)、彈簧(19)、墊片(17)、調(diào)壓螺絲座(16)及調(diào)壓螺絲(9)。調(diào)壓螺絲(9)安裝在調(diào)壓螺絲座(16)的螺紋孔內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓螺絲(9)伸出調(diào)壓螺絲座(16)的長(zhǎng)度，控制單根針的壓力。
彈簧座(18)的對(duì)面安裝有接線座(7)，接線座(7)上端裝有直角接線柱(8)，游絲(6)分別與光面探針(1)、接線座(7)上的直角接線柱(8)焊接，以實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)動(dòng)。
套筒(15)用螺紋與錐套(3)連接，上蓋(13)通過(guò)螺絲(14)與套筒(15)連接，航空插座(12)由緊固螺母(11)擰緊裝在上蓋(13)上，并通過(guò)內(nèi)引線(10)將航空插座(12)中的插針與直角接線柱(8)聯(lián)接在一起。
懸臂式S形彈簧是在彈簧金屬片的軋延面上垂直沖壓成形，用線切割機(jī)切成四條間距與引導(dǎo)片上紅寶石軸套內(nèi)孔中心距準(zhǔn)確相等的S形彈簧。
本實(shí)用新型可用兩種方式將紅寶石軸套(24)準(zhǔn)確安裝在引導(dǎo)片(23)上。在圖2A和圖2B中，在引導(dǎo)片(23)上，本實(shí)用新型都設(shè)置有二個(gè)定位銷(xiāo)孔(26)，而且均安裝調(diào)壓螺絲(2)，由于探針游移率是探針頭的重要指標(biāo)，它直接影響電阻率的測(cè)量重復(fù)性，所以要提高探針頭的測(cè)量精度必須減小探針與導(dǎo)孔之間的間隙。
方案一見(jiàn)圖2A，在引導(dǎo)片(23)上，用線切割在金屬片上切割四個(gè)連通的圓孔，將四粒紅寶石軸套(24)緊貼著逐個(gè)裝入連通孔(25)中。由于紅寶石軸套(24)有著精確的外徑及內(nèi)孔尺寸，所以這樣安裝的紅寶石軸套(24)其內(nèi)孔中心距是準(zhǔn)確相等的，孔內(nèi)為拋光面而且非常耐磨，這就為探針上下運(yùn)動(dòng)起到極好的導(dǎo)引作用。
方案二見(jiàn)圖2B，在引導(dǎo)片(4)上，用電火花加工四個(gè)不連通的獨(dú)立小孔(25)，分別嵌入紅寶石軸套(24)，由于電火花加工精度高，因此也保證了四個(gè)軸套之間有精確的中心距。
由于紅寶石軸套內(nèi)孔之間有準(zhǔn)確相等的中心距，從而使插入的光面探針也有了準(zhǔn)確的間距，利用接近量具的精度加工硬質(zhì)合金整體光面探針，使它們?cè)诓迦爰t寶石軸套內(nèi)孔后，兩者之間只有極小的間隙，可取得最佳的探針游移率。
懸臂式S形彈簧給每根探針提供了更大的垂直運(yùn)動(dòng)范圍，更好的彈性以及可在小直徑的探針頭內(nèi)安裝。
本實(shí)用新型正是通過(guò)以大多數(shù)企業(yè)能夠承受的成本，制造高精度的探針頭，滿足半導(dǎo)體、液晶行業(yè)以及新材料科學(xué)研究中要更準(zhǔn)確測(cè)量電阻率的需求。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量電阻率的小游移探針頭，其特征在于(圖1)主要包括光面探針(1)、上導(dǎo)引片(4)、紅寶石軸套(24)、下導(dǎo)引片(23)、以及懸臂式S形彈簧(19)，在上導(dǎo)引片(4)和下導(dǎo)引片(23)的軸套(24)內(nèi)孔間插入光面探針(1)；上導(dǎo)引片(4)、下導(dǎo)引片(23)與錐套(3)、彈簧座(18)及絕緣護(hù)片(5)依靠定位銷(xiāo)(22)準(zhǔn)確對(duì)位；懸臂式S形彈簧(19)底端粘接寶石片(20)，寶石片(20)壓著探針(1)頂端，光面探針(1)靠頂端處焊接有定位套(21)，游絲(6)的兩端分別與探針(1)、裝在接線座(7)上的直角接線柱(8)連接，直角接線柱(8)的另一頭通過(guò)內(nèi)引線(10)與航空插座(12)上插針聯(lián)接在一起，調(diào)節(jié)每根針的壓力的調(diào)壓螺絲(9)裝在調(diào)壓螺絲座(16)上，調(diào)節(jié)整個(gè)探針頭對(duì)測(cè)試面的總壓力的螺絲(2)裝在下導(dǎo)引片(23)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量電阻率的小游移探針頭，其特征在于所述紅寶石軸套(24)鑲嵌在下導(dǎo)引片(23)的連通孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量電阻率的小游移探針頭，其特征在于所述紅寶石軸套鑲嵌在下導(dǎo)引片(23)的不連通的獨(dú)立小孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的的測(cè)量電阻率的小游移探針頭，其特征在于所述懸臂式S形彈簧是由四條間距與導(dǎo)引片上紅寶石軸套內(nèi)孔中心距準(zhǔn)確相等的S形彈簧構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量電阻率的小游移探針頭，主要包括光面探針(1)、上導(dǎo)引片(4)、紅寶石軸套(24)、下導(dǎo)引片(23)、以及懸臂式S形彈簧(19)，在上導(dǎo)引片(4)和下導(dǎo)引片(23)的軸套(24)內(nèi)孔間插入光面探針(1)，上導(dǎo)引片(4)、下導(dǎo)引片(23)與錐套(3)、彈簧座(18)及絕緣護(hù)片(5)依靠定位銷(xiāo)(22)準(zhǔn)確對(duì)位；本實(shí)用新型使光面探針(1)在插入紅寶石軸套(24)內(nèi)孔后，兩者之間只有極小的間隙，可取得最佳的探針游移率，懸臂式S形彈簧(19)給每根探針提供了更大的垂直運(yùn)動(dòng)范圍，更好的彈性以及可在小直徑的探針頭內(nèi)安裝。
文檔編號(hào)G01R27/02GK2676211SQ0327475
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2003年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月27日
發(fā)明者王世進(jìn) 申請(qǐng)人:王世進(jìn)