Composição do núcleo e divisão do trabalho (componentes-chave para a implementação do princípio de apoio)

Sistema de posicionamento de precisão: incluindo o suporte do eixo XY e o suporte da sonda do eixo Z, o papel central é alinhar o ponto de teste do dispositivo com a sonda com precisão. A mesa de carregamento é acionada por motor de passo / piezocerâmica, com precisão de posicionamento repetida até a escala nanométrica (alguns modelos ≤ 10nm), garantindo que o ponto de teste alvo seja encontrado na escala de mícrons / nanometros; O eixo Z suporta a regulação microdinâmica (distância mínima de 0,1 nm) para controlar a profundidade de contato da sonda com a superfície do dispositivo, evitando o dispositivo de esmagamento ou mau contato.

Componente da sonda: a sonda é o meio central da transmissão de sinal, o material é principalmente tungstênio, rénio tungstênio ou carboneto de tungstênio (condutividade elétrica / térmica excelente, alta dureza), o raio da ponta da agulha pode ser pequeno até 10-100nm (adaptado ao ponto de teste de nano). De acordo com as necessidades de teste, a sonda pode ser dividida em sonda elétrica (transmissão de sinais de corrente / tensão), sonda óptica (transmissão de sinais de luz) e sonda térmica (detecção de características de temperatura), e alguns cenários podem usar uma matriz de múltiplas sondas (detecção sincronizada de vários pontos de teste).

Sistema de observação e alinhamento: equipado com microscópio de alta magnificação (microscópio óptico / microscópio de interferência a laser, multiplicador de ampliação 500-5000 x) e câmera para observar em tempo real a posição relativa da sonda ao ponto de teste do dispositivo, auxiliando o operador ou algoritmos de posicionamento automático para alinhamento preciso. Alguns modelos suportam foco automático e posicionamento de reconhecimento de imagem para combinar rapidamente as coordenadas predefinidas do ponto de teste.

Interface de sinal e sistema de blindagem: a sonda conecta o instrumento de teste externo através de interfaces específicas (cabos coaxiais, fibra óptica, conectores de alta frequência) para garantir a transmissão de baixa perda de sinal; Ao mesmo tempo, equipado com blindagem eletromagnética, dispositivo de aterragem, reduzir a interferência eletromagnética externa (especialmente cenários de teste de alta frequência), para evitar que a distorção do sinal afete a precisão da detecção.

Módulo de controle ambiental (opcional): para necessidades especiais de teste, alguns bancos de sonda integram controle de temperatura (-40 ℃ ~ 150 ℃), controle de umidade (10% -90% RH) ou ambiente de vácuo (≤10-5Pa), simulando o ambiente de trabalho real do dispositivo para garantir a autenticidade dos dados de teste.

Fluxo de trabalho: lógica completa do posicionamento à detecção

Carregamento e fixação da amostra: Fixe os dispositivos a serem testados (por exemplo, wafers de chip, sensores MEMS) na mesa de carregamento, fixados por adsorção a vácuo ou fixação mecânica para garantir que a amostra não seja deslocada durante o teste (deslocamento pode levar a sonda a sair do ponto de teste).

Posicionamento do ponto de teste: mover o ponto de teste alvo no dispositivo (por exemplo, pinos de chip, ganchos PN semicondutores, eletrodos de nanofios) diretamente abaixo da sonda através da observação com microscópio, manualmente ou automaticamente; O eixo Z subiu lentamente, aproximando a ponta da agulha da sonda da superfície do ponto de teste até que um leve contato entre a sonda e o ponto de teste foi observado sob o microscópio (alguns modelos respondem ao estado de contato através do sensor de pressão para evitar danos por sobretensão).

Transmissão de sinal e coleta de dados: instrumentos de teste externos (por exemplo, analisador de parâmetros de semicondutores, analisador de rede de alta frequência) aplicam sinais de teste (tensão, corrente, sinal óptico, etc.) ao dispositivo através da sonda, o sinal de resposta do dispositivo (por exemplo, corrente de saída, resistência, mudança espectral) é transmitido de volta para o instrumento pela sonda, o instrumento analisa o processamento do sinal, os dados de teste de saída (por exemplo, tensão de ruptura, resistência de condução, intensidade luminosa).

Alternação de vários pontos de teste e detecção repetida: após a conclusão de um ponto de teste, a mesa de carregamento se move para o próximo ponto de teste de acordo com as coordenadas predefinidas, repetindo o processo de localização - contato - coleta para realizar testes em lote; Os bancos de sonda parcialmente automáticos podem configurar o caminho de teste programado para completar o teste de todo o chip / amostra completa sem vigilância.

Principios técnicos básicos: chave para garantir precisão e estabilidade

Controle de precisão de posicionamento: o uso de "transmissão mecânica + micro-movimentação de cerâmica piezoelétrica" condutor composto, com interferômetro a laser ou raster para feedback de posição, corrigir o erro de deslocamento do suporte de carga em tempo real, garantir que a precisão de posicionamento alcance o nível nanométrico, para atender às necessidades de alinhamento do ponto de teste do dispositivo nanométrico (tamanho pode ser inferior a 1 μm).

Garantia de estabilidade de contato: a ponta da agulha da sonda usa um processo especial de polimento para garantir a curvatura uniforme da ponta da agulha; O suporte da sonda é equipado com uma estrutura amortiguadora elástica que absorve pequenas forças de impacto durante o contato, ao mesmo tempo que fornece uma pressão de contato estável (geralmente controlada em níveis de μN), garantindo conexões elétricas / ópticas confiáveis ​​e evitando danos na superfície do dispositivo ou danos no ponto de teste.

Supressão de interferência do sinal: o banco de sonda adota um design de baixo ruído como um todo, e a sonda e a interface usam a tecnologia de correspondência de impedância (como a transmissão coaxial de 50Ω) para reduzir a reflexão do sinal; O protector eletromagnético usa materiais condutores (como cobre, alumínio) para bloquear interferências externas de ondas eletromagnéticas, especialmente em cenários de teste de alta frequência (nível GHz) e baixa corrente (nível pA), que podem melhorar significativamente a relação sinal-ruído.

Otimização da adaptabilidade ambiental: no teste de alta/baixa temperatura, a temperatura da amostra é controlada com precisão através de módulos de aquecimento/refrigeração, compensando ao mesmo tempo o desvio de posicionamento causado pelo enflamento térmico e contração do material; Em um ambiente de vácuo, a interferência do ar na transmissão de sinais (como a atenuação do sinal de alta frequência) e no desempenho do dispositivo (como o efeito de oxidação) é eliminada e adaptada a cenários de aplicações como aeroespacial, semicondutores e outros.

Resumo: Valores fundamentais da sonda

A essência da sonda é a "ponte de conexão de precisão em escala nanométrica", o núcleo do seu princípio de funcionamento é a fusão de mecânica de precisão, observação óptica e tecnologia de transmissão de sinal para resolver o ponto de dor do ponto de teste de dispositivos nanométricos "difícil de localizar, difícil de tocar, difícil de transmitir sinais", fornecendo dados objetivos e precisos de detecção de desempenho para a fabricação de semicondutores, desenvolvimento de chips, pesquisa de nanomateriais e outras áreas, é o equipamento de apoio chave da pesquisa e desenvolvimento de laboratório para a produção em massa industrial. As diferenças de princípio entre os diferentes tipos de sondas (como sondas elétricas, sondas ópticas, sondas de vácuo) são principalmente refletidas no tipo de sonda, modo de transmissão de sinal e adaptação do módulo de controle ambiental, mas a lógica de "localização - contato - transmissão" central é consistente.