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用于微电子器件的柔性加载测试装置
申请号	CN201710654087.8	申请日	2017-08-03	公开(公告)号	CN107505557A	公开(公告)日	2017-12-22
申请人	中南大学; 湖南建之达节能科技有限公司;			发明人	李拉香格; 李军辉; 刘小鹤; 何虎; 朱文辉; 彭启发;
摘要	本发明公开了一种用于微电子器件的柔性加载测试装置，包括测试工具头和用于驱动测试工具头的往复运动的驱动机构，测试工具头通过一柔性加载组件与驱动机构的驱动端相连，柔性加载组件包括与测试工具头相连的滑轴以及与驱动机构相连的缸体，缸体具有一填充有磁流变液的内腔，滑轴贯穿内腔并与缸体滑动密封配合，滑轴上绕设有一组以上内线圈组，缸体的外部绕设有一组以上外线圈组，柔性加载组件还包括用于向各内线圈组和各外线圈组通入线性电流的电源，所有内线圈组和所有外线圈组的电流方向绕滑轴轴线相同。该柔性加载测试装置具有结构简单紧凑、响应灵敏、便于控制、加载无冲击、可提升测试精准性和可靠性等优点。
权利要求	1.一种用于微电子器件的柔性加载测试装置，包括测试工具头（1）和用于驱动测试工具头（1）的往复运动的驱动机构（2），其特征在于：所述测试工具头（1）通过一柔性加载组件（3）与驱动机构（2）的驱动端相连，所述柔性加载组件（3）包括与测试工具头（1）相连的滑轴（31）以及与驱动机构（2）相连的缸体（32），所述缸体（32）具有一填充有磁流变液的内腔（321），所述滑轴（31）贯穿所述内腔（321）并与缸体（32）滑动密封配合，所述滑轴（31）上绕设有一组以上内线圈组（33），所述缸体（32）的外部绕设有一组以上外线圈组（34），所述柔性加载组件（3）还包括用于向各内线圈组（33）和各外线圈组（34）通入线性电流的电源（35），所有内线圈组（33）和所有外线圈组（34）的电流方向绕滑轴（31）轴线相同。 2.根据权利要求1所述的柔性加载测试装置，其特征在于：所述缸体（32）的外部绕设有两组外线圈组（34），两组外线圈组（34）在滑轴（31）滑动方向上间隔布置。 3.根据权利要求1所述的柔性加载测试装置，其特征在于：在滑轴（31）滑动方向上，两组外线圈组（34）分别自缸体（32）的两个端部向缸体（32）的中部延伸。 4.根据权利要求3所述的柔性加载测试装置，其特征在于：所述滑轴（31）上绕设有一组内线圈组（33），两组外线圈组（34）在滑轴（31）滑动方向上分设于所述内线圈组（33）的两端，且两组外线圈组（34）与所述内线圈组（33）在滑轴（31）滑动方向上均具有间距。 5.根据权利要求1所述的柔性加载测试装置，其特征在于：所述滑轴（31）上设有位于内腔（321）中并与缸体（32）内壁配合限制滑轴（31）滑动行程的限位部。 6.根据权利要求5所述的柔性加载测试装置，其特征在于：所述限位部为一直径大于滑轴（31）直径的圆柱体（36），且圆柱体（36）的轴线与滑轴（31）的轴线重合，所述内线圈组（33）绕设于所述圆柱体（36）上。 7.根据权利要求6所述的柔性加载测试装置，其特征在于：所述圆柱体（36）具有分别与内线圈组（33）两端相抵以阻止内线圈组（33）沿圆柱体（36）移动的凸环部（361）。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的柔性加载测试装置，其特征在于：所述滑轴（31）具有内部通道，所述内线圈组（33）的两端穿过所述内部通道延伸至缸体（32）外部并与电源（35）相连。 9.根据权利要求1至7中任一项所述的柔性加载测试装置，其特征在于：所述磁流变液为纳米磁性材料复合磁流变液。
说明书全文	用于微电子器件的柔性加载测试装置技术领域 [0001] 本发明涉及微电子器件制造装备技术领域，具体涉及一种用于微电子器件的柔性加载测试装置。背景技术 [0002] IC芯片或晶圆片等微电子器件在测试加载过程中，采用运动位移直接加载进行电学测试，机械运动过程容易导致冲击、过载等问题，导致芯片或晶片损伤、破裂，测试信号畸变或误判，为此如何实现硬冲击向软着路的转变，成为加载装备设计中的一个关键技术问题。现有对微电子器件进行加载的加载装备主要分为微驱系统加载和电磁力加载两种，其中，采用微驱系统置于一台精密的微力加载装备中，可以达到精确加载的目的，但是微驱系统加载过程太慢，只能满足实验室研究的目的，无法满足现代高效精密设备的发展；而高速的电磁力加载，虽然响应快，但存在加载冲击问题。发明内容 [0003] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、响应灵敏、便于控制、加载无冲击、可提升测试精准性和可靠性的用于微电子器件的柔性加载测试装置。 [0004] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种用于微电子器件的柔性加载测试装置，包括测试工具头和用于驱动测试工具头的往复运动的驱动机构，所述测试工具头通过一柔性加载组件与驱动机构的驱动端相连，所述柔性加载组件包括与测试工具头相连的滑轴以及与驱动机构相连的缸体，所述缸体具有一填充有磁流变液的内腔，所述滑轴贯穿所述内腔并与缸体滑动密封配合，所述滑轴上绕设有一组以上内线圈组，所述缸体的外部绕设有一组以上外线圈组，所述柔性加载组件还包括用于向各内线圈组和各外线圈组通入线性电流的电源，所有内线圈组和所有外线圈组的电流方向绕滑轴轴线相同。 [0005] 上述的柔性加载测试装置，优选的，所述缸体的外部绕设有两组外线圈组，两组外线圈组在滑轴滑动方向上间隔布置。 [0006] 上述的柔性加载测试装置，优选的，在滑轴滑动方向上，两组外线圈组分别自缸体的两个端部向缸体的中部延伸。 [0007] 上述的柔性加载测试装置，优选的，所述滑轴上绕设有一组内线圈组，两组外线圈组在滑轴滑动方向上分设于所述内线圈组的两端，且两组外线圈组与所述内线圈组在滑轴滑动方向上均具有间距。 [0008] 上述的柔性加载测试装置，优选的，所述滑轴上设有位于内腔中并与缸体内壁配合限制滑轴滑动行程的限位部。 [0009] 上述的柔性加载测试装置，优选的，所述限位部为一直径大于滑轴直径的圆柱体，且圆柱体的轴线与滑轴的轴线重合，所述内线圈组绕设于所述圆柱体上。 [0010] 上述的柔性加载测试装置，优选的，所述圆柱体具有分别与内线圈组两端相抵以阻止内线圈组沿圆柱体移动的凸环部。 [0011] 上述的柔性加载测试装置，优选的，所述滑轴具有内部通道，所述内线圈组的两端穿过所述内部通道延伸至缸体外部并与电源相连。 [0012] 上述的柔性加载测试装置，优选的，所述磁流变液为纳米磁性材料复合磁流变液。 [0013] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明用于微电子器件的柔性加载测试装置中，测试工具头通过柔性加载组件与驱动机构的驱动端相连，在进行加载时，柔性加载组件的内线圈组和外线圈组通电产生磁场，使内腔中的纳米磁流变液磁性固化形成磁流体，测试工具头的加载力通过滑轴转化为沿轴向剪切磁流体的柔性剪切力，通过滑轴剪切磁流体，能够缓冲加载时的冲击和振动，从而达到柔性加载的目的，实现高性能的电学信号测试。同时，由于柔性加载组件的滑轴和缸体外部分别绕设有内线圈组和外线圈组，通过电源向内线圈组和外线圈组通入绕滑轴轴线电流方向相同的线性电流，能够得到内外强化磁场，在保证结构尺寸更小和更紧凑的前提下，可获得更大的磁场强度，进而满足实际加载载荷的要求。该柔性加载测试装置具有响应快速、可实现智能控制的特点，利于提升测试的精准性和可靠性，满足当代IC芯片或晶圆片等微电子器件高性能测试评估要求。附图说明 [0014] 图1为柔性加载测试装置的主视图的局部剖视图。 [0015] 图2为柔性加载组件的放大图的局部剖视图。 [0016] 图例说明：1、测试工具头；2、驱动机构；3、柔性加载组件；31、滑轴；32、缸体；321、内腔；33、内线圈组；34、外线圈组；35、电源；36、圆柱体；361、凸环部。具体实施方式 [0017] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。 [0018] 如图1和图2所示，本实施例的用于微电子器件的柔性加载测试装置，包括测试工具头1和用于驱动测试工具头1的往复运动的驱动机构2，测试工具头1和驱动机构2都为现有技术，驱动机构2可采用现有丝杆驱动式伸缩机构。测试工具头1通过一柔性加载组件3与驱动机构2的驱动端相连，柔性加载组件3包括与测试工具头1相连的滑轴31以及与驱动机构2相连的缸体32，缸体32具有一填充有磁流变液的内腔321，滑轴31贯穿内腔321并与缸体32滑动密封配合，滑轴31上绕设有一组以上内线圈组33，缸体32的外部绕设有一组以上外线圈组34，柔性加载组件3还包括用于向各内线圈组33和各外线圈组34通入线性电流的电源35，所有内线圈组33和所有外线圈组34绕滑轴31轴线的电流方向相同。该柔性加载测试装置的测试工具头1通过柔性加载组件3与驱动机构2的驱动端相连，在进行加载时，柔性加载组件3的内线圈组33和外线圈组34产生磁场使内腔321中的纳米磁流变液磁性固化形成磁流体，测试工具头1的加载力通过滑轴31转化为沿轴向剪切磁流体的柔性剪切力，通过滑轴31剪切磁流体，能够缓冲加载时的冲击和振动，从而达到柔性加载的目的，实现高性能的电学信号测试。同时，由于柔性加载组件3的滑轴31和缸体32外部分别绕设有内线圈组33和外线圈组34，通过电源35向内线圈组33和外线圈组34通入绕滑轴31轴线电流方向相同的线性电流，能够得到内外强化磁场，在保证结构尺寸更小和更紧凑的前提下，可获得更大的磁场强度，进而满足实际加载载荷的要求。该柔性加载测试装置具有响应快速、可实现智能控制的特点，利于提升测试的精准性和可靠性，满足当代IC芯片或晶圆片等微电子器件高性能测试评估要求。 [0019] 通常测试工具头1的结构尺寸比较小，加载装置的结构尺寸须与之匹配，必须微细化，柔性加载组件3也需要细微化，而柔性加载组件3细微化后线圈也要变小，导致无法产生满足要求的磁场强度。本实施例的柔性加载组件3同时采用内线圈组33和外线圈组34，并使内线圈组33和外线圈组34中线性电流绕滑轴31轴线的电流方向相同，也即当对内线圈组33施加的为顺时针电流时，对外线圈组34施加的也为顺时针电流，当对内线圈组33施加的为逆时针电流时，对外线圈组34施加的也为逆时针电流，这样能够实现内外磁场的叠加，使磁场强度大大提高。 [0020] 本实施例中，缸体32的外部绕设有两组外线圈组34，两组外线圈组34在滑轴31滑动方向上间隔布置，这样能够增强外线圈组34对内部磁流变液作用的磁场。进一步的，在滑轴31滑动方向上，两组外线圈组34分别自缸体32的两个端部向缸体32的中部延伸，由于滑轴31穿过缸体32的两端并与缸体32之间具有密封结构，上述布置的两组外线圈组34在缸体32的两端部产生磁场，能使位于缸体32端部的磁流变液和伸入到密封结构中的磁流变液固化，从而可提高密封性。 [0021] 本实施例中，滑轴31上绕设有一组内线圈组33，两组外线圈组34在滑轴31滑动方向上分设于内线圈组33的两端，且两组外线圈组34与内线圈组33在滑轴31滑动方向上均具有间距。这样使两组外线圈组34产生的磁场与内线圈组33产生的磁场形成耦合叠加，能够获得对磁流变液作用的最强耦合磁场。 [0022] 本实施例中，滑轴31上设有位于内腔321中并与缸体32内壁配合限制滑轴31滑动行程的限位部，该限位部能够阻止滑轴31滑出缸体32。进一步的，限位部为一直径大于滑轴31直径的圆柱体36，圆柱体36的轴线与滑轴31的轴线重合，内线圈组33绕设于圆柱体36上。该圆柱体36利于增大剪切力，内线圈组33绕设于圆柱体36上利于提高磁场强度。 [0023] 优选的，圆柱体36具有分别与内线圈组33两端相抵以阻止内线圈组33沿圆柱体36滑动的凸环部361，可以保证内线圈组33安装位置的稳定可靠性。 [0024] 本实施例中，滑轴31具有内部通道，内线圈组33的两端穿过内部通道延伸至缸体32外部并与电源35相连。内线圈组33的两端从内部通道穿出，便于滑轴31与缸体32之间的密封，利于提高密封性、降低制作难度和提高使用寿命。 [0025] 本实施例中，内腔321中的磁流变液为纳米磁性材料复合磁流变液，纳米磁性材料复合磁流变液充分发挥了纳米颗粒的高导磁性能，使得柔性加载测试装置实现宽范围加载与精密可控。 [0026] 本实施例的柔性加载测试装置可结合控制系统来控制实现驱动机构2和柔性加载组件3同步工作，当驱动机构2驱使柔性加载组件3带着测试工具头1向下运动并接触测试点时，控制系统对内线圈组33和外线圈组34施加线性电流，形成一个线性变化的磁场，使得磁流变液发生磁性固化形成磁流体，测试工具头1继续向下运动时，与测试工具头1连接的滑轴31向上剪切磁流体，产生逐渐增加直至恒定的载荷，从而消除加载过程中的冲击，实现无冲击的柔性加载。内线圈组33和外线圈组34的线性电流大小根据加载力的大小而定，所需加载力越大，这个恒定值也随之相应增大。 [0027] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

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