DE2034416A1

DE2034416A1 - Geschirmte Meßsonde

Info

Publication number: DE2034416A1
Application number: DE19702034416
Authority: DE
Inventors: Hermann 8000 München. HOIr 19-28 Keller
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-07-10
Filing date: 1970-07-10
Publication date: 1972-01-20

Description

Geschirmte Meßsonde Die Erfindung betrifft eine geschirmte Meßsonde, insbesondere zur Messung integrierter Bauelemente in Schicht- und Halbleiterschaltungen.
Bei integrierten Dünn- oder Dickschich-tschaltungen können Widerstände, Kondensatoren und Spulen als Schichtbauelemente direkt auf ein Substrat aufgebracht werden, während aktive Bauelemente im allgemeinen nachträglich in das Netzwerk eingesetzt werden. Die. Schichtbauelemente unterliegen dabei bestimmten Herstellungstoleranzen, so daß bei Forderung sehr großer Genauigkeit ein nachträgliches Abgleichen der Bauelemente nötig wird. Ähnliches gilt für integrierte Halbleiterschaltungen, bei denen vor dem Einbau in ein Gehäuse die Funktionsfähigkeit des Halbleiterchips gemessen werden muß.
Zum Messen der Bauelemente werden im allgemeinen Wechselstromverfahren angewendet. Dabei werden die Bauelemente der Schaltung mit sehr feinen, justierbaren Meßsonden kontaktiert. Die zwischen den Sonden auftretenden parasitären Induktivitäten und Kapazitäten können vor allem in der Mikroelektronik das Meßergebnis zum Teil erheblich verfälschen.
Während die parasitären Induktivitäten nur durch möglichst kurze Zuleitungen verkleinert werden können, können die parasitären Kapazitäten durch die Verwendung von geschirmten Meßsonden erheblich verringert werden. Voraussetzung ist dabei, daß die verwendete Meßschaltung oder Meßbrücke für den Einsatz geschirmter Meßsonden geeignet ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche geschirmte Meßsonde anzugeben, die insbesondere zur Messung integrierter Bauelemente geeignet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde aus einem mit einer Xeßspitze versehenen Schaft aus elektrisch gut leitendem Material besteht und daß auf dem Schaft eine Isolationsschicht und überder Isolationsschicht eine als Abschirmung dienende Metallschicht aufgebracht ist.
Damit ergeben sich die Vorteile, daß die zwischen ungeschirmten Meßsonden auftretenden Streukapazitäten wesentlich verringert werden und daß dadurch das Meßergebnis wesentlich genauer wird. Die erfindungsgemäße Meßsonde ist außerdem zum direkten Anbau an abgeschirmte Leitungen geeignet.
Vorzugsweise besteht die Spitze der Meßsonde aus einem an den Schaft gelöteten Metallstück9 z. B. aus gehärtetem Stahl. Damit wird erreicht, daß die mechanisch stark beanspruchte Meßspitze aus einem besonders geeigIIeten Material mit hoher Standzeit und geringem Ubergangswiderstand hergestellt werden kann, ohne daß die Meßsonde durch die Verwendung von besonderen Materialien zu teuer oder ihre Herstellung zu umständlich wird.
Andere vorteilhafte Materialien für die Spitze sind eine Gold-Platin-Legierung, die einen sehr kleinen, konstanten Kontaktwiderstand aufweist oder T¢lfram-Karbid, das cine längere Standzeit als Gold-Platin hat und ebenfalls einen konstanten Kontaktwiderstand besitzt.
Vorzugsweise ist die Spitze der Meßsonde abgerundet, um eine Verletzung der Schichtbauelemente beim Kontaktieren zu vermeiden und um einen konstanten obergangswiderstand zu erzielen.
Vorzugsweise besteht die Isolationsschicht aus Gießharz. Der Vorteil dieses Materials besteht darin, daß es nach der eigentlichen Formgebung der Meßsonde durch Tauchen, Spritzen oder Gießen aufgebracht werden kann.
Vorteilhaft weist die Isolationsschicht eine Spanmlngsfestigkeit größer 200 V auf und ist etwa- 50-100 pin dick.
Die äußere abschirmende Metallschicht besteht vorteilhaft aus einer 5-15 pm dicken Kupferschicht, die zunächst stromlos und dann galvanisch direkt auf die Isolationßschicht aufgebracht wird.
Anhand der Zeichnung soll die erfindungsgemäße Meßsonde in Form eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Man erkennt in teilweise geschnittener Darstellung den Schaft 1 aus elektrisch gut leitfähigem Material, an dessen vorderem Ende eine Meßspitze 2 aus einem Material mit geringem Kontaktwiderstand angelötet ist. Die Oberflächen des Schaftes 1 und der Meßspitse 2 werden nach dem Lötvorgang gemeinsam geschliffen. Nach dem Planschleifen der Oberfläche wird eine Isolationsschicht 3 aus Gießharz aufgebracht und ausgehärtet, auf der anschließend eine ca. 5-15 Fm dicke Kupferschicht, die als Abschirmung dient, niedergeschlagen wird.
Um ein Kontaktieren der Meßsonde mit dem zu messenden Bauelement zu ermöglichen, ist die Sondenspitze 2 bei 21 freigeschliffen. Die Geometrie aieses Freischliffes hat auf die Größe der verbleibenden restlichen parasitären Kapazitäten einen entscheidender. Einfluß. Durch entsprechende Wahl des Schliffwinkels kann der Abstand der Schirmhülle 4 zur Sonden spitze in großen Grenzen verandert werden. Der kleinste praktisch herstellbare Abstand liegt in der Größenordnung 1CO-200 pm.
Um eine Verletzung der Bauelemente beim Kontaktieren zu vermeiden, ist die Sondenspitze leicht abgerundet.
Die Zuleitung zur Meßsonde besteht aus einem möglichst flesiblen Koaxialkabel, das, wie die Zeichnung zeigt, direkt an die Meßsonde angeschlossen werden kann.
Der Innenleiter 5 wird hierbei direkt in einer Bohrung des Schaftes 1 eingelötet, während der Außenleiter 8 über eine Isolierung 7, z. B. einen Schrumpfschlauch, gezogen wird und direkt an die abschirmende Met-allschicht 4 angelötet wird.
Die Durchmesser von Anschlußkabel und Meßsonde werden vorzugsweise so gewählt, daß der Durchmesser des Kabeldielektrikums 6 etwa mit dem Durchmesser der Meßsonde übereinstimmt.
Die Meßsonde kann auf beliebige Weise an einem Sondenmeßkopf oder Mikromanipulator befestigt werden.
Die Form der erfindungsgemäßen Meßsonde ist keineswegs auf die in der Zeichnung dargestellte gerade Form beschränkt. Die Form der Meßsonde richtet sich vielmehr nach dem jeweiligen Anwendungsfall.
9 Patentansprüche 1 Figur

Claims

P a t e n t a n s- p r ü c h e 1) Geschirmte Meßsonde, insbesondere zur Messung integrierter Bauelemente, dadurch g e k e n n z c i c h n e t, daß sie aus einem mit einen Meßspitze (2) versehenen Schaft (1) aus elektrisch gut leitendem Material besteht und daß auf dem Schaft (i) eine Isolationsschicht (3) und über der Isolationsschicht (3> eine als Abschirmung dienende Metallschicht (4) auf'gebraöht ist.
2) Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spitze der Meßsonde aus einem an den Schaft gelöteten Metallstück besteht.
3) Meßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die Spitze aus gehärtetem Stahl besteht.
4) Meßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Spitze aus einer Gold-Platin-Legierung besteht.
5) Meßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Spitze aus Wolfram-Karbid besteht.
6) Meßsonde nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Sondenspitze abgerundet ist.
7) Meßsonde nach wenigstens cineol der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Isolationsschicht aus Gießharz besteht.
8) Meßsonde nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Isolationsschicht eine Spannungsfestigkeit größer 200 V erreicht und ca. 50-1CO Mm dick ist.
9) Meßsonde nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die äußere Metallschicht eine 5-15 #m dicke Kupferschicht ist.