ОДНОЗОНДОВАЯ ГОЛОВКА

Полезная модель относится к конструктивным элементам общего назначения для различных электрических приборов, в частности к конструкции однозондовой головки, применяемой в зондовых измерениях в микроэлектронике.
3
7
7
Известны зондовые устройства (см., например, 1) US №4504780, МПК G01N 31/02, опубл. 12.03.1985; 2) US №6127832, МПК G01N 31/02, опубл. 03.10.2000; 3) US №6570399 В2, МПК G01N 31/02, опубл. 27.05.2003), содержащие зонд и упруго связанный с ним зондодержатель. Недостатком этих устройств является сложность их конструкции и достаточно большая протяженность этих устройств в направлении, которое перпендикулярно к плоскости контактирования зонда с измеряемым объектом.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели и принятым за прототип является зондовая головка (см. SU №1691974 А1, МПК Н05К 1/11, G01R 1/06, опубл. 15.11.1991. Бюл. №42), содержащая зондодержатель и зонд, закрепленный на спиральных изгибах двух упругих элементов, прикрепленных к зондодержателю, установленному в корпусе зондовой головки. Эта зондовая головка обладает сниженной сложностью конструкции, однако, с учетом размеров ее корпуса, она имеет достаточно большую протяженность в направлении, которое перпендикулярно к плоскости контактирования зонда с измеряемым объектом, что является недостатком этой головки, так как ограничивает область ее применения в различных зондовых устройствах.
Заявляемая полезная модель решает техническую задачу снижения протяженности зондовой головки в направлении, которое перпендикулярно к плоскости контактирования зонда с измеряемым объектом, и расширения области ее применения в различных зондовых устройствах.
Указанный технический результат достигается тем, что однозондовая головка, содержит зондодержатель и зонд, закрепленный в зондодержателе, установленном на корпусе головки, причем зондодержатель и корпус выполнены в виде двух проводящих пластин, из которых первая пластина имеет два отверстия с резьбой и жестко соединена первым винтом с диэлектрическим основанием с двумя отверстиями, а вторая пластина, в которой закреплен зонд, имеет три отверстия и соединена вторым винтом со вторым резьбовым отверстием в первой пластине, при этом центральное отверстие во второй пластине имеет резьбу и снабжено третьим винтом, а расстояния от опорных поверхностей головок первого и второго винтов до внешних концов их резьбовых частей равны сумме толщин первой и второй проводящих пластин и диэлектрического основания.
На фиг. 1 поясняется сущность полезной модели, где показаны в увеличенном масштабе вид сверху на предлагаемую однозондовую головку и продольный разрез этой головки по плоскости А-А.
Однозондовая головка содержит зондодержатель 1 и зонд 2, закрепленный в зондодержателе 1, установленном на корпусе 3 головки. Зондодержатель 1 и корпус 3 выполнены (например, из листа латуни толщиной 2 мм) в виде двух пластин, из которых первая пластина - корпус 3 имеет два отверстия с резьбой (М3) и жестко соединена первым винтом 4 с диэлектрическим основанием 5, которое имеет два отверстия и выполнено, например, из листа стеклотекстолита толщиной 4 мм. Вторая пластина - зондодержатель 1, в которой закреплен зонд 2, имеет три отверстия и соединена вторым винтом 6 со вторым резьбовым отверстием в корпусе 3, при этом центральное отверстие в зондодержателе 1 имеет резьбу (М2,5) и снабжено третьим винтом 7. Расстояния от опорных поверхностей головок первого 4 и второго 6 винтов до внешних концов их резьбовых частей равны сумме толщин зондодержателя 1, корпуса 3 и диэлектрического основания 5. Расстояние от опорной поверхности головки второго винта 6 до его резьбовой части равно толщине зондодержателя 1. Головка первого винта 4 полностью утоплена в диэлектрическое основание 5. Второй 6 и третий 7 винты имеют головки с крестообразными шлицами. Такие шлицы предотвращают перемещение крестообразного лезвия отвертки относительно головок второго 6 и третьего винтов 7 (параллельно поверхности основания 5) при ввинчивании и вывинчивании этих винтов. Зонд 2 заострен, выполнен из бериллиевой бронзы, имеет золотое покрытие и закреплен в отверстии в зондодержателе 1 с помощью припоя. Зонд 2 в рабочем положении приведен в контакт с контактной площадкой 8 измеряемого объекта 9. Корпус 3 соединен с электрическим выводом 10 на его противоположной относительно зонда 2 стороне.
Однозондовая головка работает следующим образом. В исходном (рабочем) состоянии, показанном на фиг. 1, внешний конец резьбовой части третьего винта 7 не касается поверхности корпуса 3, второй винт 6 ввинчен до касания опорной поверхности его головки с поверхностью зондодержателя 1, конец безрезьбовой части первого винта 4 выступает над поверхностью зондодержателя 1, а зонд 2 находится в контакте с контактной площадкой 8 измеряемого объекта 9, при этом сила прижима определяется упругими свойствами материала зонда 2. Перед проведением измерений на следующем измеряемом объекте вывинчивают второй винт 6 на расстояние, равное толщине зондодержателя 1. После этого путем ввинчивания третьего винта 7 поднимают зондодержатель 1 над поверхностью корпуса 3 на расстояние, равное толщине зондодержателя 1. При этом заостренный конец зонда 2 поднимается над контактной площадкой 8 измеренного объекта 9. Затем удаляют измеренный объект 10 с диэлектрического основания 5, устанавливают на его место следующий объект, подлежащий измерению, и опускают зондодержатель 1 до касания зонда 2 с контактной площадкой 8 следующего измеряемого объекта 9 путем вывинчивания третьего винта 7 на расстояние, равное толщине зондодержателя 1. Усилие прижима зонда 2 к контактной площадке 8 измеряемого объекта 9 создают путем ввинчивания второго винта 6 до касания опорной поверхности его головки с поверхностью зондодержателя 1, при этом первый винт 4, безрезьбовая часть которого находится в отверстии в зондодержателе 1, препятствует повороту зондодержателя 1 относительно второго винта 6.
В случае контроля параметров различных полупроводниковых устройств данная конструкция однозондовой головки позволяет расположить плотно необходимое количество зондов на поверхности общего диэлектрического основания, например, в ряд, или по сторонам квадрата, или по окружности, или в два ряда с точками контактирования зондов на одной линии. В результате этого обеспечивается возможность создания двухзондовых, трехзондовых, четырехзондовых и многозондовых устройств на основе использования заявляемой полезной модели, что расширяет ее область использования. Этому способствует возможность визуального контроля размещения конца зонда на контактной площадке измеряемого объекта, а также то, что суммарная толщина полезной модели не превышает 10 мм. Последним обеспечивается возможность проведения исследований полупроводниковых устройств в магнитных полях, например, исследований магниторезистивного эффекта в полупроводниковых пленках и пластинах, или исследований явления сверхпроводимости, при которых четырехзондовую головку со сверхпроводящей пленкой опускают в сосуд Дьара (обычно типа СК-6 или СК-16) с жидким азотом через его горловину, внутренний диаметр которой не превышает 32 мм.