自动化多点探针操作制造技术

公开了一种尤其适用于自动操作的多点探针。还公开了一种包括所述多点探针和探针操作器头的自动化多点测量系统。此外，还披露了一种包括探针座和所述探针操作器头的自动化多点探针夹持系统。另外，还披露了一种加载的探针加载器，它包括探针加载器和用于处理多点探针的探针盒，其中探针盒装备有用于固定多点探针的探针座。

【技术实现步骤摘要】
自动化多点探针操作本申请是申请号为201080023671.X、申请日为2010年3月30日、专利技术名称为“自动化多点探针操作”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术通常涉及多点探针的处理和测量，尤其在自动化操作中提高安全性和精确度。更具体地，本专利技术涉及多点探针、探针座、探针盒、探针操作器头和探针加载器，这些有助于提高安全性和精确度。
技术介绍
多点探针的操作涉及大量的人工干预，例如在将它们加载到测量系统或者操作器里时。这会带来较大的风险，因为多点探针的尖端或者臂容易被损坏，例如仅仅使它们与手指接触。在大多数事故中，这会导致一个或多个探针臂断裂，尤其是测微器标尺上的探针臂，这是一种不能修理的损坏。当在测量中在测试基片上使用多点探针时，每次啮合都会在探针臂上形成一些磨损，尤其是对于测微器标尺（micrometerscale）上的臂。主要地，磨损会出现在与测试基片直接物理接触的金属层上。这些类型的多点探针能够通过为探针臂增加新的导电金属层被成功地修复。但是，这需要人工处理，既要由人使用多点探针，又要由人来修复它们。由于多点探针反复受到手动处理的简单事实，因此损坏的风险显著增加。在测微器标尺上或者下具有探针臂的多点探针在定位在测量系统中时或者在夹持探针操作器时需要高精度，尤其要避免多点探针的其他部分在探针臂这样做之前接触，这可能给测试基片或者探针本身造成严重的损害。测微器标尺上有探针臂的多点探针和相关技术以前已有描述和论述。因此参考美国专利No.7,323,890、美国专利No.7,302,486、美国专利No.7,135,876和美国专利No.7,307,436，这些全部结合于此作为参考。另外，还参考欧洲专利EP1095282和EP1085327；欧洲专利申请EP0974845、EP1698905、EP1466182、EP1610131、EP1640730、EP1686387、EP1782078、EP1775594、EP1949115、EP1780550、2016433、EP1970714和PCT申请WO2008/110174。专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种多点探针的自动处理或者或者较少涉及与多点探针手动接触的处理。这具有如下优点：因人为因素导致的出错风险可能下降。另一个优点是多点探针可以做得较小，或者无须装备能人工处理的电路板，这意味着测量系统上，尤其是固定多点探针的操作器上的标尺可以做得较小。这又意味着在有些应用中多点可以到达别的方式难接近的较低区域或者凹槽。本专利技术的其他目的在于提供多点探针相对于测试基片的精确定位和对齐，以提供用于储存和使用多点探针的清洁环境并提供多点探针的自动处理。精确对齐允许在高空间分辨率下更精确的测量。清洁的环境会减少尘粒与探针臂和试样接触的风险，这种风险可能损坏它们或者干扰测量。自动处理会增加使用同样制造的不同的多点探针进行的几次连续测量的再现性。它也会减少开关多点探针所需的时间，从而增加总效率。本专利技术的特征是多点探针、探针座、探针盒、探针操作器头和探针处理器。当将它们用在测量中时，这些特征会提供更可靠的多点探针处理以及更精确的定位。
技术实现思路
/公开除上述目的、上述优点和上述特征之外，许多其他的目的、优点和特征根据对本专利技术的优选实施方式所做的如下详细说明会显而易见。根据本专利技术的第一方面，所述目的、优点和特征由一种多点探针实现，它包括相互平行的平的底面和平的顶面。所述多点探针还包括倾斜的平的前面、第一侧面、多点探针的与第一侧面相对的侧上的第二侧面以及多点探针的与前面相对的侧上的端面。前面、第一侧面、第二侧面以及端面中的每一个都连接底面和顶面。前面和底面在它们之间限定出尖的内部前角和前边。第一侧面和底面限定出介于它们之间的第一侧边，第二侧面和底面限定出介于它们之间的第二侧边，而端面和底面限定出介于它们之间的端边。多点探针的纵向被限定为沿着第一和第二侧边，且垂直于前边。底面设有导电金属层和一组镂刻切口，这些切口将金属层分割成在前边处汇合到探针尖上的多个信号轨迹、多个接触衬垫和多个电缆管。多个电缆管中的每个电缆管使多个接触衬垫中的各个接触衬垫和多个信号轨迹的信号轨迹相互连接。多个接触衬垫被分成位置彼此相邻且沿着纵向的第一排和第二排。第一排和第一侧边限定出介于它们之间的底面的第一外部区域，第二排和第二侧边限定出介于它们之间的底面的第二外部区域，而第一排和第二排限定出介于它们之间的内部区域。多个电缆管被分成外组和内组，其中外组的电缆管穿过第一或第二外部区域中的任一个，而内组的电缆管穿过内部区域。在这里，将多个接触衬垫排列成第一排和第二排并且同时将多个接触衬垫排列成如上所述的三组允许有效利用多点探针的底面的有限面积。尤其是，电缆管的长度相对于接触衬垫的区域和外部区域可以最小化。这是一个优点，因为当连接大的接触衬垫时，它们需要较少的精确定位，并且大的外部区域允许几个支架从其底面同时啮合多点探针。作为后者的一个例子，多点探针可以有足够大的外部区域，以让它们放置在第一支架上，同时又被第二支架啮合，这能够可靠地自动处理。另外，第一排接触衬垫的两个相邻的接触衬垫可以被那组镂刻切口的单个镂刻切口分开，而第二排接触衬垫的两个相邻的接触衬垫可以被多个镂刻切口的单个镂刻切口分开。这些特征具有如下优点：对于恒定的内部和外部面积，它们有助于增加接触衬垫的面积。第一排的和第二排的相邻的接触衬垫之间的最短间隔可以由多个镂刻切口的单个镂刻切口限定。该特征具有如下优点：它能使内部面积最小化，这意味着可以使接触衬垫的面积和/或外部面积更大。另外，第一排和第二排之间的内部区域可以完全由内组的多个电缆管和限定它们的那组镂刻切口的各个镂刻切口覆盖。这具有如下优点：内部面积相对于电缆管的宽度和几何形状变得最小。这允许接触衬垫和外部区域的组合面积被最大化。多个电缆管可能平行于纵向地连接到多个接触衬垫上。相对于电缆管的宽度和接触衬垫的面积，该几何形状允许内部面积最小化和外部区域最大化。探针尖可能包括多个平行于底面并从前边自由延伸的探针臂。多个探针臂的每个探针臂设有与多个信号轨迹的单个信号轨迹相连的导电金属层。该特征对自动加载尤其有利，因为自由延伸的探针臂分别是挠性的，从而允许测量时多点探针有小的不对准。多个探针臂的一个探针臂可能限定介于其远端和前边之间的长度，该长度小于0.1毫米。另外，多个探针臂的两个相邻的探针臂之间的间距可以小于0.02毫米。多个信号轨迹的两个或多个信号轨迹可以相互连接，以限定电子线路。探针尖可以包括接触检测器，接触检测器包括从多点探针的前边自由延伸以接触测试表面的悬臂。这具有如下优点：测试表面可以被检测，以防止探针臂断裂。接触检测器也可以用来确定多点探针的前边和测试表面之间的距离。接触检测器可以经多个信号轨迹的一个信号轨迹连接到多个接触衬垫中的至少一个接触衬垫上。另外，接触检测器可以是悬臂应变仪，并且悬臂可以平行于底面，并且可以带有导电金属层，导电金属层限定了位于多点探针的前边处的第一肢和第二肢。第一和第二肢与前边交叉，并且借助自由延伸的悬臂使多个信号轨迹的一对信号轨迹相互连接。一对信号轨迹可以被形状和维度和悬臂应变仪大致一样的基准电阻器相互连接。通过将接触检测器结合在部分在外的惠斯通电桥中，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探针操作器头(160)，包括限定尖端(178)的接触舌(163)，所述接触舌包括导电的多个接触指(31"'‑42"')，这些接触指从其尖端(178)自由延伸，以啮合多点探针的底面上的对应的多个接触衬垫，以及所述的多个接触指(31"'‑42"')的每个接触指具有远端，并且所述多个接触指(31"'‑42"')由它们的远端一起限定接触平面；其中所述探针操作器头(160)还包括限定了前部(177)的下颚(162)，所述下颚(162)在其前部(177)包括限定第一支撑平面的第一探针支撑磨牙和限定第二支撑平面的第二探针支撑磨牙，以共同啮合多点探针的平的底面，以及所述第一探针支撑磨牙和所述第二探针支撑磨牙是分开的，所述第一支撑平面和所述第二支撑平面是共面的，并且在所述第一探针支撑磨牙和所述第二探针支撑磨牙之间限定了共同的切线支撑平面，所述接触舌(163)和所述下颚(162)限定了相对于彼此的舌啮合方向，其中所述多个接触指(31"'‑42"')与所述共同的切线支撑平面相交。

【技术特征摘要】
2009.03.31 EP 09388007.81.一种探针操作器头(160)，包括限定尖端(178)的接触舌(163)，所述接触舌包括导电的多个接触指(31"'-42"')，这些接触指从其尖端(178)自由延伸，以啮合多点探针的底面上的对应的多个接触衬垫，以及所述的多个接触指(31"'-42"')的每个接触指具有远端，并且所述多个接触指(31"'-42"')由它们的远端一起限定接触平面；其中所述探针操作器头(160)还包括限定了前部(177)的下颚(162)，所述下颚(162)在其前部(177)包括限定第一支撑平面的第一探针支撑磨牙和限定第二支撑平面的第二探针支撑磨牙，以共同啮合多点探针的平的底面，以及所述第一探针支撑磨牙和所述第二探针支撑磨牙是分开的，所述第一支撑平面和所述第二支撑平面是共面的，并且在所述第一探针支撑磨牙和所述第二探针支撑磨牙之间限定了共同的切线支撑平面，所述接触舌(163)和所述下颚(162)限定了相对于彼此的舌啮合方向，其中所述多个接触指(31"'-42"')与所述共同的切线支撑平面相交。2.根据权利要求1所述的探针操作器头(160)，其中所述多个接触指(31"'-42"')的所述接触指是平行的，并且沿共同的方向延伸。3.根据权利要求2所述的探针操作器头(160)，其中所述接触平面的法线与所述多个接触指(31"'-42"')的所述共同的方向限定啮合角。4.根据权利要求1所述的探针操作器头(160)，还包括限定了前部(176)的上颚(161)，所述上颚(161)包括为所述下颚(162)和所述接触舌(163)提供枢轴支撑的枢轴(169)以及借助机械联动装置(168)耦合到所述下颚(162)和所述接触舌(163)上的转动致动器(165，166)，所述枢轴(169)、所述转动致动器(165，166)、所述机械联动装置(168)和所述下颚(162)限定了介于所述下颚(162)的前部(177)和所述上颚(161)的前部(176)之间的可变间隔，所述的可变间隔通过转动所述转动致动器(165，166)而变化并且具有限定所述下颚(162)的闭合位置的最小间隔。5.一种多点测量系统，包括多点探针(10)和根据权利要求4所述的探针操作器头(160)，其中所述多点探针(10)包括相互平行的平的底面(12)和平的顶面(11)，所述多点探针(10)还包括倾斜的平的前面(13)、第一侧面、位于所述多点探针(10)的与所述第一侧面相对的一侧上的第二侧面以及位于所述多点探针(10)的与所述前面(13)相对的一侧上的端面(15)，所述前面(13)、第一侧面、第二侧面和端面(15)中的每一个均连接所述底面(12)和所述顶面(11)，所述前面(13)和所述底面(12)在它们之间限定尖的内部前角和前边(43)，所述第一侧面和所述底面(12)限定了介于它们之间的第一侧边，所述第二侧面和所述底面(12)限定了介于它们之间第二侧边，而所述端面(15)和所述底面(12)限定了介于它们之间的端边，所述多点探针(10)的纵向(46)被沿着所述第一和第二侧边限定并且垂直于所述前边(43)，所述底面(12)设有导电金属层和一组镂刻切口(23)，这组镂刻切口将所述金属层分割成在所述前边(43)处会合到探针尖(26)上的多个信号轨迹(31'-42')、多个接触衬垫(31-42)和多个电缆管(47)，所述的多个电缆管(47)中的每个电缆管使所述的多个接触衬垫(31-42)的各个接触衬垫和所述的多个信号轨迹(31'-42')的信号轨迹相互连接，所述的多个接触衬垫(31-42)被分成第一排(31-36)和第二排(37-42)，它们的位置相互靠近并沿着所述纵向(46)，所述第一排(31-36)和所述第一侧边限定出介...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨里克·班克博，彼得·福尔默·尼耳森，沙克尔·沙勒丰，劳厄·盖米伽德，汉斯·亨里克·杰恩克契尔，拉斯·诺雷加德，
申请(专利权)人：卡普雷斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK