一种精密材料电学参数的测试装置的制作方法

本实用新型涉及电学测试技术领域，尤其涉及一种精密材料电学参数的测试装置。

背景技术：

随着电子封装技术领域的发展，人们对电子元件的电学性能的要求也越来越高。在实际生产中，经常需要测量一些电子元件的相关电学参数，然而一些电子元件材料的表面容易氧化，如铝材氧化后在其表面形成一层致密的氧化膜，在测试其相关电学参数时，由于测试时电极接触在铝材表面的氧化膜上，将会使测量所得的电学参数产生一定的误差。

一般来说，电极针与元件相接触，由于表面金属氧化膜、氯化物、硫化物和各种有机分子、吸附气体以及其他污染物都能在触点表面形成，这些薄膜起着绝缘体的作用，产生接触电阻。该接触电阻对于电流和电压敏感，在电学测试时产生误差。由于污染物在元件表面分布不均匀，因此不同位置的接触电阻又有不同程度的差异，对元件的分析产生影响。

在实际中，材料表面的氧化膜较薄、污染物较少，测试的误差可以忽略不计。然而在微电子领域，电子元件的体积很小，其电阻等电学参数也十分微小，测量时若有由于没有去除氧化膜或杂质而接触电阻产生误差，会严重影响测试结果的分析，而且若是人工操作进行测试时，误差更大。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型所要解决的技术问题是：探针与受测件接触不充分、测试过程没有去除氧化物或杂质、由于人工测试导致测试不精确的问题，提供一种精密材料电学参数的测试装置，能够避免人工测试误差，自动测试且测试精准。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为提供一种精密材料电学参数的测试装置，其包括控制器和与控制器控制连接的气缸、旋转装置以及探针，所述气缸的输出端经传动压轴带动所述旋转装置和探针上下运动，且所述探针接触受测件后控制器控制所述旋转装置带动所述探针旋转。

作为本实用新型的进一步改进，所述旋转装置包括旋转电机、设置在所述旋转电机两端的连接片以及与所述旋转电机连接的输出轴，其中，所述输出轴套穿所述连接片经针头锁件与所述探针传动连接。

作为本实用新型的进一步改进，连接片为正方形，其中部开设有大于输出轴直径的通孔，在距离通孔5mm的四个方位开设有呈“十”字分布的安装孔，通孔的内外两侧紧贴有圆形垫片，通过在安装孔锁入螺钉即可将垫片、连接片及旋转电机外壳可拆卸连接，在连接片上的四角还设置螺丝孔，通过螺丝孔锁入螺丝分别将针头锁件和传动压轴与旋转电机两端的外壳连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述探针包括一体成型的探针头、探杆以及探针头端，所述探针头与针头锁件可拆卸连接，所述探针头端的端面中心安装有无线传感器，该无线传感器与控制器连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述探针头端离端面1/3处开设有安装槽，所述安装槽可拆卸式安装用于破损受测件表面的氧化膜或杂质层的楔块，所述楔块为梯台型，其底面与探针头端的端面相平。

作为本实用新型的进一步改进，所述探针头端截面为等腰梯形或钝角三角形，其顶角范围为100°-150°，上底边为0.1-1mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制器至少包括控制模块、编辑模块、测试模块、通信模块和存储模块，其通过编辑模块输入受测件的电学参数的预设值存储在存储模块中，以便控制模块从测试模块中读取测试数据与存储模块中的预设值进行比较，生成数据信息并通过通信模块传输到PC机显示或生成数据图表。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的精密材料电学参数的测试装置及测试方法是在一定的压力情况下，探针在母材的表面旋转一定的角度，通过此方法来破除材料表面的氧化膜和去除一些表面的杂质，同时又不会对材料的表面产生严重的损坏，增加与受测件的接触面积，从而达到了精确测量的目的。

2、采用本实用新型的装置进行测试，其过程全自动化完成，智能方便，同时避免了人为误差。

附图说明

图1是本实用新型提供的精密材料电学参数的测试装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的旋转装置的结构示意图；

图3是本实用新型提供的探针的结构示意图；

图4是本实用新型提供的探针测试时的状态示意图；

图5是本实用新型提供的控制器的组成示意图。

其中数字表示：1、控制器；2、气缸；3、传动压轴；4、旋转装置；5、针头锁件；6、探针；7、测试平台；8、支撑板；9、PC机；10、受测件， 11、受测件表面的氧化膜或杂质层；

41、旋转电机；42、连接片；43、输出轴；

60、探针头；61、探杆；62、探针头端；63、楔块；

101、控制模块；102、电源模块；103、编辑模块；104、测试模块； 105、通信模块；106、存储模块。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，为本实用新型采取的技术方案为提供一种精密材料电学参数的测试装置，其包括控制器1和与控制器1控制连接的气缸2、旋转装置4以及探针6，进一步的为更好的安装和水平放置以便测试，在本实施例中的测试装置还包括测试平台7和支撑板8，测试平台7安装在探针6 的正下方且置于支撑板8的上方。

优选地，如图2所示本实施例的旋转装置4包括旋转电机41、设置在旋转电机41两端的连接片42以及与旋转电机41连接的输出轴43。在本实施例中，旋转电机41优选为直流旋转电机，其外壳的两端可拆卸式各连接有一个连接片42用于分别与传动压轴3和针头锁件5连接，其中，旋转电机41的输出轴43套穿连接片42经针头锁件5与探针6传动连接。而针头锁件5的一端通过螺丝与连接片42可拆卸式连接，其另一端与探针6 为弹簧锁式且可拆卸式连接。在本实施例中，连接片42为正方形，其中部开设有大于输出轴43直径的通孔，在距离通孔5mm的四个方位开设有呈“十”字分布的安装孔，通孔的内外两侧紧贴有圆形垫片，通过在安装孔锁入螺钉即可将垫片、连接片及旋转电机41外壳可拆卸连接，在连接片上的四角还设置螺丝孔，通过螺丝孔锁入螺丝分别将针头锁件5和传动压轴3与旋转电机41两端的外壳连接。

进一步优选地，在本实施例中如图3所示的探针6包括一体成型的探针头60、探杆61以及探针头端62，探针头60与针头锁件5可拆卸连接。优选地，探针头端62截面为等腰梯形或钝角三角形，其顶角范围为100° -150°，优选135°，上底边为0.1-1mm，而探针头端62离端面1/3处开设有安装槽，安装槽上可拆卸式安装用于破损受测件10表面的氧化膜或杂质层的楔块63，楔块优选梯台型，其底面与探针头端的端面相平。探针头端62的端面中心安装有无线传感器(图中未画出)，该无线传感器与控制器连接，用于传感探针6是否接触到受测件。当受测件10是新产品，受氧化和被杂质覆盖的较少，无需安装楔块63如图4所示，利用腰梯形的探针头端在旋转时即可划破受测件表面的氧化膜或杂质层11；当受测件10在仓库存放比较久或是氧化和被杂质覆盖的较多，即受测件表面的氧化膜或杂质层11较厚时，安装楔块63，安装时楔块63的底面与探针头端62的端面相平，通过楔块63破除受测件表面的氧化膜或杂质层，从而确保无论在何种情况下都能确保探针6与受测件充分接触，保障了电性测量的准确性。

优选地，如图5所示，控制器1至少包括控制模块101、电源模块102、编辑模块103、测试模块104、通信模块105和存储模块106，其通过编辑模块103输入受测件10的电学参数的预设值存储在存储模块106中，以便控制模块101从测试模块104中读取测试数据与存储模块106中的预设值进行比较，生成数据信息并通过通信模块105传输到PC机9显示或生成数据图表，而电源模块102向旋转装置和气缸提供信号电源，同时向控制模块101、编辑模块103、测试模块104、通信模块105和存储模块106提供电路电源。

本实用新型的技术措施关键在于气缸2的输出端经传动压轴3带动旋转装置4和探针上下运动，且探针接触受测件10后控制器1控制旋转装置 4带动探针旋转。具体过程如下的测试方法。

作为本实用新型的精密材料电学参数的测试装置的测试方法，其包括如下步骤：

(1)启动控制器1驱动气缸2带动旋转装置4和探针下压至与受测件 10接触，增加气压使压力至0.1-20N继续下压0.1s，保持恒压0.5s；

(2)控制器1控制旋转电机41带动探针旋转，其旋转角度范围为： 5-180°探针旋转角度后，保持静止0.5-0.7s，优选5°、10°、15°、45°、 85°、105°、115°、135°和165°；

(3)对受测件10进行测试，并通过控制器1将测试数据传输至PC 机9显示，或存入数据库生成数据图表；

(4)测试完毕，气缸2向上移动，更换受测件后继续重复上述测试步骤，循环测试。

优选地，在步骤(3)中测试数据至少包括电阻值、电压值或电流值中的一种或多种。

PC机9至少安装有公知常用的电阻值、电压值或电流值测试结果记录软件，该软件获取控制器的测试模块的测试数据记录并生成与预设值比较的图形。

在使用的过程中，启动控制器，控制器驱动气缸带动旋转装置和探针下压至与受测件接触(由无线传感器传感接触信号至控制器)，增加气压使压力达到与受测件受压范围内的压力值，继续下压0.1s，保持恒压0.5s，控制器向旋转电机输出旋转一定角度的命令，旋转电机接收旋转命令后按预设定角度进行旋转破除氧化膜等，保持静止至少0.5s，以使得充分接触和完整测试，在此期间测试模块对受测件进行电阻、电压或电流测试，并将测试结果，传输至控制模块以生成数据信息发送至PC机，PC机将接收到的电阻、电压或电流值记录存储，显示或生成图表。在此过程中为全自动化完成，智能方便，同时避免了人为误差。

说明，本实用新型的技术方案中涉及的气缸工作原理，电流、电压及信号的控制原理、电学参数测试原理均采用公知常识的原理。

综上所述，本实用新型的精密材料电学参数的测试装置及测试方法是在一定的压力情况下，探针在母材的表面旋转一定的角度，通过此方法来破除材料表面的氧化膜和去除一些表面的杂质，同时又不会对材料的表面产生严重的损坏，增加与受测件的接触面积，从而达到了精确测量的目的。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。