1. Kernkomposition und funktionale Arbeitsteilung (Schlüsselkomponenten der Realisierung des Grundprinzips)

Präzisionspositionierungssystem: mit XY-Achse-Tragstisch, Z-Achse-Sondenhalter, die Kernfunktion ist die genaue Ausrichtung des Geräteprüfpunkts mit der Sonde. Der Tragstisch wird durch einen Schrittmotor / piezoelektrische Keramik angetrieben, wobei die wiederholte Positionierungsgenauigkeit auf der Nanometerskala erreichbar ist (einige Modelle ≤ 10 nm), um sicherzustellen, dass der Zielprüfpunkt auf der Mikrometer- / Nanometerskala gefunden wird; Die Z-Achse unterstützt eine mikrodynamische Einstellung (minimaler Abstand 0,1 nm), um die Kontakttiefe der Sonde mit der Geräteoberfläche zu steuern und ein Verbrechen oder einen schlechten Kontakt zu vermeiden.

Sondekomponenten: Die Sonde ist das Kernmedium der Signalübertragung, das Material ist meist Wolfram, Rhen-Wolfram oder Wolframkarbid (gute elektrische / thermische Leitfähigkeit, hohe Härte), und der Nadelspitzen-Radius kann bis zu 10-100 nm sein (für den Mikronano-Testpunkt geeignet). Abhängig von den Testanforderungen können die Sonden in elektrische Sonden (Strom-/Spannungssignale übertragen), optische Sonden (Lichtsignale übertragen) und thermische Sonden (Temperatureigenschaften erkennen) unterteilt werden. In einigen Szenarien werden mehrere Sonden verwendet (mehrere Testpunkte synchron erkennen).

Beobachtungs- und Ausrichtungssysteme: Ausgestattet mit einem Hochvergrößerungsmikroskop (optisches Mikroskop/Laserinterferenzmikroskop mit einer Vergrößerung von 500-5000x) und einer Kamera, die die relative Position der Sonde gegenüber dem Testpunkt des Geräts in Echtzeit beobachtet, um den Bediener oder den automatischen Positionierungsalgorithmus bei der genauen Ausrichtung zu unterstützen. Einige Modelle unterstützen Autofokussierung, Bilderkennung und Positionierung, um die vorgegebenen Testpunktkoordinaten schnell anzupassen.

Signalschnittstellen und Abschirmungssysteme: Die Sondenplatte verbindet externe Testinstrumente über spezielle Schnittstellen (Koaxialkabel, Faser, Hochfrequenzschlüssel), um eine Signalübertragung mit geringem Verlust zu gewährleisten; Gleichzeitig ausgestattet mit elektromagnetischem Abschirm und Erdungseinrichtung, um externe elektromagnetische Störungen (insbesondere bei Hochfrequenz-Testszenarien) zu reduzieren und Signalverzerrungen zu vermeiden, die die Präzision der Erkennung beeinflussen.

Umgebungssteuerungsmodul (optional): Für spezielle Testanforderungen sind einige Sondenbänder mit Temperaturregelung (-40 ℃ ~ 150 ℃), Feuchtigkeitssteuerung (10% -90% RH) oder Vakuumumgebung (≤10-5Pa) integriert, um die tatsächliche Arbeitsumgebung des Geräts zu simulieren, um die Echtheit der Testdaten zu gewährleisten.

Workflow: Vollständige Logik von der Positionierung bis zur Erkennung

Probenbelastung und Fixierung: Fixieren Sie die zu testenden Geräte (z. B. Chipwafer, MEMS-Sensoren) auf dem Trägerstisch und fixieren sie durch Vakuum-Adsorption oder mechanische Befestigungen, um sicherzustellen, dass die Probe während des Testprozesses nicht verschoben wird (Verschiebung führt dazu, dass die Sonde vom Testpunkt entfernt wird).

Positionierung des Testpunkts: Manuelle oder automatische Antriebe des Trägerstands durch Mikroskop-Beobachtung, um die Zielprüfpunkte auf dem Gerät (z. B. Chipstifte, Halbleiter-PN-Knoten, Nanoden) direkt unter die Sonde zu bewegen; Die Z-Achse steigt langsam und bringt die Nadelspitze näher an die Testoberfläche, bis ein leichter Kontakt zwischen der Sonde und dem Testpunkt unter dem Mikroskop beobachtet wird (einige Modelle geben den Kontaktzustand über einen Drucksensor zurück, um Überdruckschäden zu vermeiden).

Signalübertragung und Datenerfassung: Externe Testinstrumente (wie Halbleiterparameteranalyser, Hochfrequenznetzanalyser) geben Testsignale (Spannung, Strom, Lichtsignal usw.) über die Sonde an das Gerät, das Reaktionssignal des Geräts (wie Ausgangsstrom, Widerstand, Spektraländerungen) wird durch die Sonde umgekehrt an das Instrument übertragen, das Instrument analysiert das Signal und verarbeitet die Ausgangstestdaten (wie Bruchspannung, Leitwiderstand, Lichtintensität).

Wechsel und wiederholte Prüfung von mehreren Testpunkten: Nach Abschluss eines Testpunkts bewegt sich der Trägerstand nach den vorgegebenen Koordinaten zum nächsten Testpunkt und wiederholt den Positionierung-Kontakt-Erfassungsprozess, um die Mengentest zu realisieren; Einige automatisierte Sondenbänder können den Testweg programmiert einstellen, um den gesamten Chip / die gesamte Probe unbeaufsichtigt zu prüfen.

Technische Grundsätze: Der Schlüssel zur Gewährleistung von Präzision und Stabilität

Positionsgenauigkeitssteuerung: Mit "mechanischem Antrieb + piezoelektrokeramischer Mikrobewegung" Composite-Antrieb, mit Laserinterferometer oder Grillmessgeräten für Positionsfeedback, Echtzeit-Korrektur von Trägerverschiebungsfehlern, um sicherzustellen, dass die Positionsgenauigkeit auf der Nanometer-Ebene erreicht wird, um die Ausrichtungsanforderungen an den Testpunkten von Mikronanogeräten (die Größe kann kleiner sein als 1 μm) zu erfüllen.

Kontaktstabilitätssicherung: Sondenspitze verwendet einen speziellen Schleifprozess, um eine gleichmäßige Krümmung der Nadelspitze zu gewährleisten; Der Sondensitz ist mit einer elastischen Pufferstruktur ausgestattet, die kleine Schlagkräfte beim Kontakt absorbiert und gleichzeitig einen stabilen Kontaktdruck (normalerweise auf μN-Ebene gesteuert) liefert, der sowohl eine zuverlässige elektrische/optische Verbindung gewährleistet als auch die Oberfläche des Kompressionsgerätes oder die Zerstörung des Testpunkts verhindert.

Signalstörungsunterdrückung: Die Sondenplatte ist insgesamt geräuscharm und die Sonde und die Schnittstelle verwenden eine Impedanzanpassungstechnologie (z. B. 50Ω-Koaxialübertragung), um die Signalreflexion zu reduzieren; Elektromagnetischer Schirm verwendet leitfähige Materialien (z. B. Kupfer, Aluminium), um externe elektromagnetische Wellen zu blockieren, insbesondere in den Testszenarien mit hoher Frequenz (GHz-Klasse) und niedrigem Strom (pA-Klasse), um das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich zu verbessern.

Optimierung der Umweltanpassung: Bei Hoch-/Tieftemperaturprüfungen wird die Probentemperatur durch das Heiz-/Kältemodul präzise gesteuert und gleichzeitig die Positionsabweichung durch Wärme- und Aufblähungskühlung des Materials kompensiert; Unter Vakuumumgebung wird die Luftstörung der Signalübertragung (z. B. Hochfrequenzsignaldämpfung) und der Geräteleistung (z. B. Oxidationswirkung) ausgeschlossen und für Anwendungsszenarien wie Luft- und Raumfahrt, Halbleiter und andere geeignet.

Zusammenfassung: Der Kernwert der Sondenplatte

Der Kern des Arbeitsprinzips ist die Integration von Präzisionsmaschinen, optischer Beobachtung und Signalübertragungstechnologie, um den Schmerzpunkt des Mikronanogeräte-Testpunkts zu lösen, der "schwer zu lokalisieren, schwer zu berühren, schwer Signale zu übertragen" ist, um objektive und präzise Leistungsprüfdaten für die Halbleiterherstellung, die Entwicklung von Chips und die Forschung über Nanomaterialien zu liefern. Der prinzipielle Unterschied zwischen verschiedenen Arten von Sonden (z. B. elektrische Sonden, optische Sonden, Vakuumsonde) spiegelt sich hauptsächlich in der Anpassung des Sondentyps, der Signalübertragungsmethode und des Umgebungssteuerungsmodules wider, aber die Kernlogik "Positionierung - Kontakt - Übertragung" bleibt konsistent.