[實用新型]一種虛擬儀器控制的四電極法電導率測試裝置

無效

• 申請號: 200820080450.6
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN201203649Y
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 郭福;邰楓;劉朋;高原;夏志東;雷永平;史耀武
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

技術領域

本裝置屬于材料性能測試技術領域，特別適用于半導體以及微電子封裝材料等材料電導率測試。

背景技術

材料的電導率是研究和評定材料性能極為重要的一部分，特別是半導體類材料以及微電子封裝材料。半導體材料主要是因為摻雜不同濃度和種類的粒子來改變材料的導電率，從而實現其功能，電導率的變化是評價其性能的重要手段，但是摻雜粒子后電導率的變化非常小，而找出一種簡便、高效同時具有高的可信度的測試方法是非常重要的。為電子封裝材料在服役過程中，由于不同的服役環境作用而使其電氣性能發生變化，通過測量其電導率的變化情況得到其可靠性的評估數據也是非常重要的，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，所以也需要一種簡便、高效同時具有高的可靠性的測試方法。

中國科學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率直接測定裝置，也適用于實驗室溶液、純水等液體電導率測定的電導率儀，但該電導率儀主要土壤以及液體，且所測量的對象電阻率一般比較大，電極需要插入待測樣品，不適用于精確測量；西安電瓷研究所發明了一種污層電導率測量裝置(85200823)。該污層電導率測量裝置屬于電氣工程領域，用于高壓電力設備外絕緣污穢層濕潤條件下的電導率的測量，應用范圍具有核大的局限性，并且數據僅僅是顯示，而不能采集到計算機進行科學處理；FURUKAWAH專利JP2005291914-A提供了一種自動售貨機用的電導率傳感器。該裝置主要用來測量循環液體的電導率，而不適用于半導體及微電子封裝材料。

由于缺乏合適的適應各種形狀、尺寸的材料電阻微小變化以及數據自動科學處理的裝置，在國內，還沒有對不同形狀和尺寸的材料電阻率精確測量以及數據自動科學處理的裝置。實際上，對于微小電阻變化的測量過程中，接觸電阻遠大于所測電阻，而采用比較成熟的四電極法測量就很好的避免了接觸電阻堆測量結果的影響，測量結果更具可信性；同時對于科學實驗而言，數據的采集與自動處理是非常重要的，采用LabVIEW^TM虛擬儀器軟件，配合通用接口總線控制卡，可以很好地實現這種功能；同時采用X-Y-Z三維移動平臺，可以更好的適應不同形狀、不同尺寸的待測樣品的要求。因此，開發和研制虛擬儀器控制的四電極法電導率測試裝置，精確測量測定半導體類材料以及微電子封裝材料的電阻率，對正確評估半導體以及為電子封裝材料的電學性能具有十分重要的意義。

實用新型內容

本實用新型主要針對半導體以及微電子封裝材料等材料電導率測試而設計，適用于室溫條件下的電導率的測量。

本虛擬儀器控制的四電極法電導率測試裝置，其特征在于，它由硬件測試平臺和虛擬儀器軟件控制平臺兩大部分構成，其中硬件測試平臺由X-Y-Z三維移動平臺、垂直電極支撐平臺、水平電極支撐載物平臺以及彈簧電極構成，虛擬儀器控制平臺主要包括電壓表、電流源表、通用接口總線控制卡和計算機。待測樣品安放在水平電極支撐載物平臺上表面，同時由兩個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上，從垂直方向與待測樣品保持緊密接觸；垂直電極支撐平臺通過螺釘固定在X-Y-Z三維移動平臺的豎直移動模塊上，并由豎直移動模塊帶動使之在X-Y-Z三維方向上移動，以滿足不同形狀和尺寸樣品的要求。同時還在垂直電極支撐平臺和水平電極支撐載物平臺上的不同位置鉆孔放置彈簧電極，以在更大變化范圍內滿足樣品尺寸的要求。其連接關系如下:水平和垂直彈簧電極分別通過導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觸發電纜連接，并分別通過通用接口總線電纜與連在計算機上的通用接口總線控制卡連接在一起。計算機中通用接口總線控制卡通過電壓表與電流源表采集實驗數據。

本實用新型裝置的垂直電極支撐平臺和水平電極支撐載物平臺特點在于可以通過變換不同的彈簧電極接入點改變電極之間的距離，適應不同尺寸的樣品的要求，同時彈簧電極的使用不僅可以更好的夾緊樣品，同時可以在小范圍內調節電極與樣品之間的距離，適應尺寸變化比較小的樣品。

另外本實用新型裝置購置的X-Y-Z三維移動平臺，可以在固定樣品以及測量間距的情況下，測量樣品不同位置的電導率的變化；同時作為可以大范圍移動的裝置，能夠實現在更大的尺寸范圍測量樣品的電導率。