[實(shí)用新型]一種虛擬儀器控制的四電極法電導(dǎo)率測(cè)試裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820080450.6
• 申請(qǐng)日: 2008-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN201203649Y
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭福;邰楓;劉朋;高原;夏志東;雷永平;史耀武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R27/02
• 分類號(hào): G01R27/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本裝置屬于材料性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于半導(dǎo)體以及微電子封裝材料等材料電導(dǎo)率測(cè)試。

背景技術(shù)

材料的電導(dǎo)率是研究和評(píng)定材料性能極為重要的一部分，特別是半導(dǎo)體類材料以及微電子封裝材料。半導(dǎo)體材料主要是因?yàn)閾诫s不同濃度和種類的粒子來(lái)改變材料的導(dǎo)電率，從而實(shí)現(xiàn)其功能，電導(dǎo)率的變化是評(píng)價(jià)其性能的重要手段，但是摻雜粒子后電導(dǎo)率的變化非常小，而找出一種簡(jiǎn)便、高效同時(shí)具有高的可信度的測(cè)試方法是非常重要的。為電子封裝材料在服役過(guò)程中，由于不同的服役環(huán)境作用而使其電氣性能發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量其電導(dǎo)率的變化情況得到其可靠性的評(píng)估數(shù)據(jù)也是非常重要的，但是在為電子封裝材料本身尺寸非常小，其電導(dǎo)率的變化更小，并且其形狀、尺寸也不盡相同，所以也需要一種簡(jiǎn)便、高效同時(shí)具有高的可靠性的測(cè)試方法。

中國(guó)科學(xué)院成都分院土壤研究室專利(90212551.6)提供了一種田間土壤電導(dǎo)率直接測(cè)定裝置，也適用于實(shí)驗(yàn)室溶液、純水等液體電導(dǎo)率測(cè)定的電導(dǎo)率儀，但該電導(dǎo)率儀主要土壤以及液體，且所測(cè)量的對(duì)象電阻率一般比較大，電極需要插入待測(cè)樣品，不適用于精確測(cè)量；西安電瓷研究所發(fā)明了一種污層電導(dǎo)率測(cè)量裝置(85200823)。該污層電導(dǎo)率測(cè)量裝置屬于電氣工程領(lǐng)域，用于高壓電力設(shè)備外絕緣污穢層濕潤(rùn)條件下的電導(dǎo)率的測(cè)量，應(yīng)用范圍具有核大的局限性，并且數(shù)據(jù)僅僅是顯示，而不能采集到計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)處理；FURUKAWAH專利JP2005291914-A提供了一種自動(dòng)售貨機(jī)用的電導(dǎo)率傳感器。該裝置主要用來(lái)測(cè)量循環(huán)液體的電導(dǎo)率，而不適用于半導(dǎo)體及微電子封裝材料。

由于缺乏合適的適應(yīng)各種形狀、尺寸的材料電阻微小變化以及數(shù)據(jù)自動(dòng)科學(xué)處理的裝置，在國(guó)內(nèi)，還沒(méi)有對(duì)不同形狀和尺寸的材料電阻率精確測(cè)量以及數(shù)據(jù)自動(dòng)科學(xué)處理的裝置。實(shí)際上，對(duì)于微小電阻變化的測(cè)量過(guò)程中，接觸電阻遠(yuǎn)大于所測(cè)電阻，而采用比較成熟的四電極法測(cè)量就很好的避免了接觸電阻堆測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量結(jié)果更具可信性；同時(shí)對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，數(shù)據(jù)的采集與自動(dòng)處理是非常重要的，采用LabVIEW^TM虛擬儀器軟件，配合通用接口總線控制卡，可以很好地實(shí)現(xiàn)這種功能；同時(shí)采用X-Y-Z三維移動(dòng)平臺(tái)，可以更好的適應(yīng)不同形狀、不同尺寸的待測(cè)樣品的要求。因此，開發(fā)和研制虛擬儀器控制的四電極法電導(dǎo)率測(cè)試裝置，精確測(cè)量測(cè)定半導(dǎo)體類材料以及微電子封裝材料的電阻率，對(duì)正確評(píng)估半導(dǎo)體以及為電子封裝材料的電學(xué)性能具有十分重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型主要針對(duì)半導(dǎo)體以及微電子封裝材料等材料電導(dǎo)率測(cè)試而設(shè)計(jì)，適用于室溫條件下的電導(dǎo)率的測(cè)量。

本虛擬儀器控制的四電極法電導(dǎo)率測(cè)試裝置，其特征在于，它由硬件測(cè)試平臺(tái)和虛擬儀器軟件控制平臺(tái)兩大部分構(gòu)成，其中硬件測(cè)試平臺(tái)由X-Y-Z三維移動(dòng)平臺(tái)、垂直電極支撐平臺(tái)、水平電極支撐載物平臺(tái)以及彈簧電極構(gòu)成，虛擬儀器控制平臺(tái)主要包括電壓表、電流源表、通用接口總線控制卡和計(jì)算機(jī)。待測(cè)樣品安放在水平電極支撐載物平臺(tái)上表面，同時(shí)由兩個(gè)水平彈簧電極夾持住端面；垂直彈簧電極固定在垂直電極支撐平臺(tái)上，從垂直方向與待測(cè)樣品保持緊密接觸；垂直電極支撐平臺(tái)通過(guò)螺釘固定在X-Y-Z三維移動(dòng)平臺(tái)的豎直移動(dòng)模塊上，并由豎直移動(dòng)模塊帶動(dòng)使之在X-Y-Z三維方向上移動(dòng)，以滿足不同形狀和尺寸樣品的要求。同時(shí)還在垂直電極支撐平臺(tái)和水平電極支撐載物平臺(tái)上的不同位置鉆孔放置彈簧電極，以在更大變化范圍內(nèi)滿足樣品尺寸的要求。其連接關(guān)系如下:水平和垂直彈簧電極分別通過(guò)導(dǎo)線與電流源表以及電壓表相連，電壓表與電流源表之間通過(guò)觸發(fā)電纜連接，并分別通過(guò)通用接口總線電纜與連在計(jì)算機(jī)上的通用接口總線控制卡連接在一起。計(jì)算機(jī)中通用接口總線控制卡通過(guò)電壓表與電流源表采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型裝置的垂直電極支撐平臺(tái)和水平電極支撐載物平臺(tái)特點(diǎn)在于可以通過(guò)變換不同的彈簧電極接入點(diǎn)改變電極之間的距離，適應(yīng)不同尺寸的樣品的要求，同時(shí)彈簧電極的使用不僅可以更好的夾緊樣品，同時(shí)可以在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電極與樣品之間的距離，適應(yīng)尺寸變化比較小的樣品。

另外本實(shí)用新型裝置購(gòu)置的X-Y-Z三維移動(dòng)平臺(tái)，可以在固定樣品以及測(cè)量間距的情況下，測(cè)量樣品不同位置的電導(dǎo)率的變化；同時(shí)作為可以大范圍移動(dòng)的裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在更大的尺寸范圍測(cè)量樣品的電導(dǎo)率。