一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置及其方法
【专利摘要】一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置及其方法，提高测量节拍3倍以上，降低磨损、弯曲、变形情况，减少维修和维护成本；装置及其方法简单合理，使用方便快捷，确保读取数值的测量准确性及测量重复性，大大提高工作效率和成品率；有效延长使用寿命，达到2000小时以上，节能环保。一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置，是由：电阻测试仪装置，手持式探头测试装置外壳，自重配重块，上滑竿，外壳内挡板，测试内芯装置，底座支撑防滑装置，圆滑探针针头，下滑竿装置，导线，测试探针套管，S型悬臂式弹簧构成；氧化铟锡膜上方设置底座支撑防滑装置，底座支撑防滑装置上方设置手持式探头测试装置外壳；满足用户和市场的需求。
【专利说明】一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及氧化铟锡膜测试装置及其方法，尤其是一种氧化铟锡膜手持式探头测 试装置及其方法。
【背景技术】
[0002] 目前，现有的氧化铟锡薄膜层的脆弱和柔韧性缺乏，使氧化铟锡薄膜方块电阻、电 阻率的测试较为复杂。氧化铟锡是一种铟（III族）氧化物（In2O3)和锡（IV族）氧化物 (SnO2)的混合物，通常质量比为90% In203 : 10% SnO2及97% In2O3 : 3% SnO2;氧化 铟锡在薄膜状时，无色透明，随薄膜厚度加深，颜色反射色发生变化，由淡灰蓝色一亮灰色 -黄色一紫红色一绿色一红色，透射颜色呈显茶色，随之薄膜层加厚，透射颜色呈现茶色越 重；氧化铟锡在块状态时，它呈黄偏灰黑色；在薄膜状态时，膜层脆弱，碰触硬物碰扎，会形 成ITO膜层空洞。
[0003] 由于氧化铟锡薄膜脆弱和柔韧性缺乏的特性，现有四探针分尖头探针和圆头探 针，圆头探针间距过宽、间距微弱变化，测试薄膜时出现数值测量重复性差，前者尖头探针 对膜层存在破坏性，导致薄膜层形成ITO空洞，制约了高端产品测量电阻的制程；尖头探针 或通常采用平台，外靠人为受力加压测试，或采用支架支撑，加测试平台，前者存在人为性 受力差别不均匀，测试数据跳动，测试数据重复性差，后者虽把前者系列弊端予以掩盖，由 于测试支架活动范围受限，需延续固定轨道测试，测试范围、测试频率受制约，对于氧化铟 锡薄膜连续生产企业，无法满足制程连续性。
[0004] 具体的表现有：读取数值的测量准确性及测量重复性不一；主要部件测试的探针 处，磨损、弯曲、变形情况较多，一般有时200-300小时就会失效、损坏，增加维修维护成本， 耗费大量时间与能源。测试中对表面薄膜层损伤破坏率不小，降低了成品率，以及产品质 量；现有的测试装置与ITO膜层接触，压力保持的一致性差，导致工作人员测量要求高，操 作缓慢、繁琐复杂，需依靠测量架支撑，测试频率及工作效率低；形成氧化铟锡膜测试技术 发展中的瓶颈，是本领域长期以来难以解决的技术问题，不能满足用户和市场的需求。
[0005] 鉴于上述原因，现有的氧化铟锡膜测试装置及其方法亟待创新。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种氧化铟锡膜手持式探头 测试装置及其方法，提高测量节拍3倍以上，降低磨损、弯曲、变形情况，减少维修和维护成 本；装置及其方法简单合理，使用方便快捷，确保读取数值的测量准确性及测量重复性，大 大提高工作效率和成品率；有效延长使用寿命，达到2000小时以上，节能环保。
[0007] 本发明为了实现上述目的，采用如下的技术方案：
[0008] -种氧化铟锡膜手持式探头测试装置，是由：电阻测试仪装置1，手持式探头测试 装置外壳2,自重配重块3,上滑竿4,外壳内挡板5,测试内芯装置6,底座支撑防滑装置7， 圆滑探针针头8,下滑竿装置9,导线10,测试探针套管11，S型悬臂式弹簧12构成；氧化铟 锡膜上方设置底座支撑防滑装置7,底座支撑防滑装置7上方设置手持式探头测试装置外 壳2 ;底座支撑防滑装置7与手持式探头测试装置外壳2之间的中部预留孔，孔中设置下滑 竿装置9 ;
[0009] 下滑竿装置9内设置至少四根测试探针套管11，测试探针套管11内设置S型悬臂 式弹簧12 ;S型悬臂式弹簧12的上端设置导线10,下端设置圆滑探针针头8,圆滑探针针头 8设置于测试探针套管11内的下部；导线10的另一端通过手持式探头测试装置外壳2设 置于电阻测试仪装置1的一侧。
[0010] 手持式探头测试装置外壳2内的上部设置外壳内挡板5,外壳内挡板5中部预留 孔，孔中设置上滑竿4 ;上滑竿4的上端设置自重配重块3,下端设置测试内芯装置6 ;下滑 竿装置9设置于测试内芯装置6下部，测试内芯装置6内设置导线10。
[0011] 手持式探头测试装置外壳2设置为圆筒形、或正多边柱形，与自重配重块3、上滑 竿4、外壳内挡板5、测试内芯装置6、下滑竿装置9五者同轴心线设置；自重配重块3设置 为圆形、正多边形的金属、或铁块。
[0012] 下滑竿装置9内设置的四根测试探针套管11均布为一排、或者矩形；测试探针套 管11下端对应设置圆滑探针针头8。
[0013] 圆滑探针针头8采用球形镀金，直径〇)设置为0. 7mm，相邻的圆滑探针针头8之间 的距离S设置为0. 5mm±0. 01mm。
[0014] 底座支撑防滑装置7以手持式探头测试装置外壳2的轴心线为中心，对称设置至 少三个。
[0015] 一种氧化铟锡膜手持式探头测试的方法，具体的方法步骤依次如下：首先，开启电 阻测试仪装置1，准备好氧化铟锡膜的被测试方块样本，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试 装置的底座支撑防滑装置7放置于准备好的氧化铟锡膜的被测试方块样本上；
[0016] 同时，手持式探头测试装置外壳2内的自重配重块3由自身的重力作用在上滑竿 4上，使上滑竿4通过外壳内挡板5定向压下测试内芯装置6向下滑动，继而测试内芯装置 6推动下滑竿装置9向下滑动，下滑竿装置9内的圆滑探针针头8与测试探针套管11同 步向下移动；当圆滑探针针头8与氧化铟锡膜的被测试方块样本接触，接触点接受到稳定 压力，使圆滑探针针头8合力为4± IN牛顿，反作用于测试探针套管11内S型悬臂式弹簧 12上，且向上移动伸入测试探针套管11内，相邻的圆滑探针针头8之间的距离S设置为 0? 5mm±0. 01mm，使圆滑探针针头8的间距相对偏差彡L 0%，探针游移率彡0? 3mm，探针弧 度为n /2 ;
[0017] 接着，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置的四根圆滑探针针头8中，靠外边 两根探针由稳压电源供电，经过串联的电流表测出：在被测氧化铟锡膜的被测试方块样本 扩散薄层中通过一定量的电流I ;中间两根探针测定出两根探针之间的电位差V，继而由电 阻测试仪装置1测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs = V/I ;
[0018] 当氧化铟锡膜的被测试方块样本的尺寸大于圆滑探针针头8的间距S，达到3倍以 上时，方块电阻可以表示为Rs = C(V/I)，式中C为修正因子，其数值由被测样品的长L、宽 a、厚b尺寸和探针间距决定；
[0019] 然后，测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs，及其电阻率：P "电阻率 单位为Rho" =电阻R*截面面积A/长度L。
[0020] 本发明的工作原理是：采用四探针探头自重原理，测量节拍快，测量精度提高，改 善探针形态，避免人为性测量对氧化铟锡薄膜层破损，能够与市面现有测试电阻仪器相连 接匹配；该装置耐用性好，机身其加工精度不高，结构紧凑探针间距精确，导向精度高，针 尖上下滑动灵活，无卡阻和拖尾现象，保证同一平面上的针尖在同一水平线上，探针型号普 通，便于维修维护。
[0021] 本发明装置包括四探针探头自重测量，四探针与氧化铟锡膜层接触点受力平均， 受力压力减少。测试探头装置垂直放于测试样本上，结合柔软圆滑探针针头、底座支持防滑 装置，利用探头自身重量对探针进行施加压力，致使四探针与氧化铟锡膜层紧密接触，结构 紧凑合理，探针间距精确，导向精度高，针尖上下滑动灵活，无卡阻和拖尾现象，保证同一平 面上的针尖在同一水平线上，配合探针柔软防滑的特性，加以底座支撑防滑装置，得以稳定 精密接触测量氧化铟锡薄膜，传导至电阻测试仪。
[0022] 本发明用于对薄膜方块电阻、电阻率的测试。测试探头装置垂直放于测试样本上， 结合圆滑探针针头、底座支持防滑装置，利用探头自身重量对探针进行施加压力，致使四探 针与氧化铟锡膜层紧密接触，结构紧凑，探针间距精确，导向精度高，针尖上下滑动灵活，无 卡阻和拖尾现象，保证同一平面上的针尖在同一水平线上，加以底座支撑防滑装置，得以稳 定精密接触测量氧化铟锡薄膜，传导至电阻测试仪。
[0023] 本发明测试探头提起时，内部测试内芯垂直下压，通过所配比自重力，施压给四探 针，通过探针内部弹簧调节压力，紧密结合探针与测试样品氧化铟锡薄膜层。
[0024] 本发明探头装置顶部配有自重配重铁块，根据探针弹簧压力，配备相应配重铁块， 以致能与薄膜紧密结合，减少传输电流、电压损耗。
[0025] 本发明采用特制的S型悬臂式弹簧，使每根探针都具有独立、准确的压力，探针尾 部伸入弹簧，测试时弹簧整体受力，并且确保压力可以垂直用于弹簧。采用这种结合，针头 运动稳定，更换维修方便。
[0026] 本发明测试薄膜的四探针探头，为球形镀金探针，保证接触电阻最小，将装置紧密 有效接触被测氧化铟锡薄膜。
[0027] 本发明测试探针尾部套管壁增厚，能保证探针伸缩游移率，套管与导线连接尾端， PBC板焊接、固封，减少探针伸缩游移率。
[0028] 本发明探头装置外壳上下端伸缩滑竿，依靠自重上下滑动，探头装置放于测试样 品表面时，上下环固架支撑，保证无卡顿受阻，更平缓的垂直压于测试样品表面。
[0029] 本发明的具体实施不局限于以上内容的说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为 属于本发明的保护范围。
[0030] 本发明的有益效果是：装置及其方法简单合理，使用方便，操作快捷，制造容易，提 高测量节拍3倍以上，降低磨损、弯曲、变形情况，减少维修和维护成本；确保读取数值的测 量准确性及测量重复性，大大提高工作效率和成品率；有效延长使用寿命，达到2000小时 以上，节能环保。正常工作中，实现测试100000次以上无故障。具体研发结果见下（表1)。
[0031] 本发明采用手持式、自重力探头，无需借助人为施压，探头放于测试样品后即可读 取数值，测量准确性及测量重复性得以保证；主要部件探针处，无较大外力对其施压，减少 磨损、弯曲、变形情况，采用针套式圆头形探头，杜绝了测试对表面薄膜层的损伤破坏，形成 ITO膜层空洞。该装置使用自重力压合探针与波膜层接触，压力保持一致，避免人员测量差 别性，简化了操作，无需依靠测量架支撑，提高了测试频率及工作效率。满足了用户和市场 的需求。
[0032] (表 1):
[0033]
【权利要求】
1. 一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置，是由：电阻测试仪装置（1)，手持式探头测试 装置外壳（2)，自重配重块（3)，上滑竿（4)，外壳内挡板（5)，测试内芯装置（6)，底座支撑防 滑装置（7)，圆滑探针针头（8)，下滑竿装置（9)，导线（10)，测试探针套管（11)，S型悬臂式 弹簧（12)构成；其特征在于：氧化铟锡膜上方设置底座支撑防滑装置（7)，底座支撑防滑装 置（7)上方设置手持式探头测试装置外壳（2);底座支撑防滑装置（7)与手持式探头测试 装置外壳（2)之间的中部预留孔，孔中设置下滑竿装置（9); 下滑竿装置（9)内设置至少四根测试探针套管（11)，测试探针套管（11)内设置S型悬 臂式弹簧（12) ;S型悬臂式弹簧（12)的上端设置导线（10)，下端设置圆滑探针针头（8)，圆 滑探针针头（8)设置于测试探针套管（11)内的下部；导线（10)的另一端通过手持式探头 测试装置外壳（2)设置于电阻测试仪装置（1)的一侧。
2. 根据权利要求1所述的一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置，其特征在于：手持式 探头测试装置外壳（2)内的上部设置外壳内挡板（5)，外壳内挡板（5)中部预留孔，孔中设 置上滑竿（4);上滑竿（4)的上端设置自重配重块（3)，下端设置测试内芯装置（6);下滑竿 装置（9)设置于测试内芯装置（6)下部，测试内芯装置（6)内设置导线（10)。
3. 根据权利要求1、或2所述的一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置，其特征在于：手 持式探头测试装置外壳（2)设置为圆筒形、或正多边柱形，与自重配重块（3)、上滑竿（4)、 外壳内挡板（5)、测试内芯装置（6)、下滑竿装置（9)五者同轴心线设置；自重配重块（3)设 置为圆形、正多边形的金属、或铁块。
4. 根据权利要求1所述的一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置，其特征在于：下滑竿 装置（9)内设置的四根测试探针套管（11)均布为一排、或者矩形；测试探针套管（11)下端 对应设置圆滑探针针头（8)。
5. 根据权利要求4所述的一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置，其特征在于：圆滑探 针针头（8)采用球形镀金，直径〇>设置为0. 7_，相邻的圆滑探针针头（8)之间的距离S设 置为 0? 5臟±0. Olmnin
6. 根据权利要求1所述的一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置，其特征在于：底座支 撑防滑装置（7)以手持式探头测试装置外壳（2)的轴心线为中心，对称设置至少三个。
7. -种氧化铟锡膜手持式探头测试的方法，其特征在于：具体的方法步骤依次如下： 首先，开启电阻测试仪装置（1)，准备好氧化铟锡膜的被测试方块样本，将一种氧化铟锡膜 手持式探头测试装置的底座支撑防滑装置（7)放置于准备好的氧化铟锡膜的被测试方块 样本上； 同时，手持式探头测试装置外壳（2)内的自重配重块（3)由自身的重力作用在上滑竿 (4)上，使上滑竿（4)通过外壳内挡板（5)定向压下测试内芯装置（6)向下滑动，继而测试 内芯装置（6)推动下滑竿装置（9)向下滑动，下滑竿装置（9)内的圆滑探针针头（8)与测试 探针套管（11)同步向下移动；当圆滑探针针头（8)与氧化铟锡膜的被测试方块样本接触， 接触点接受到稳定压力，使圆滑探针针头（8)合力为4±1N牛顿，反作用于测试探针套管 (11)内S型悬臂式弹簧（12)上，且向上移动伸入测试探针套管（11)内，相邻的圆滑探针针 头⑶之间的距离S设置为0? 5mm±0. 01mm，使圆滑探针针头⑶的间距相对偏差彡1. 0%， 探针游移率彡〇? 3mm,探针弧度为？! /2 ; 接着，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置的四根圆滑探针针头（8)中，靠外边两 根探针由稳压电源供电，经过串联的电流表测出：在被测氧化铟锡膜的被测试方块样本扩 散薄层中通过一定量的电流I ;中间两根探针测定出两根探针之间的电位差V，继而由电阻 测试仪装置（1)测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs = V/I ; 当氧化铟锡膜的被测试方块样本的尺寸大于圆滑探针针头（8)的间距S，达到3倍以上 时，方块电阻可以表示为Rs = C(V/I)，式中C为修正因子，其数值由被测样品的长L、宽a、 厚b尺寸和探针间距决定； 然后，测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs，及其电阻率：p "电阻率单位 为Rho" =电阻R*截面面积A/长度L。
8. 根据权利要求7所述的一种氧化铟锡膜手持式探头测试的方法，其特征在于：具体 的方法步骤依次如下：首先，开启电阻测试仪装置（1)，准备好氧化铟锡膜的被测试方块样 本，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置的底座支撑防滑装置（7)放置于准备好的氧化 铟锡膜的被测试方块样本上； 同时，手持式探头测试装置外壳（2)内的自重配重块（3)由自身的重力作用在上滑竿 (4)上，使上滑竿（4)通过外壳内挡板（5)定向压下测试内芯装置（6)向下滑动，继而测试 内芯装置（6)推动下滑竿装置（9)向下滑动，下滑竿装置（9)内的圆滑探针针头（8)与测 试探针套管（11)同步向下移动；当圆滑探针针头（8)与氧化铟锡膜的被测试方块样本接 触，接触点接受到稳定压力，使圆滑探针针头（8)合力为4+1N牛顿，反作用于测试探针套管 (11)内S型悬臂式弹簧（12)上，且向上移动伸入测试探针套管（11)内，相邻的圆滑探针针 头（8)之间的距离S设置为0. 5mm+0. 01mm，使圆滑探针针头（8)的间距相对偏差1. 0%，探 针游移率〇? 3mm，探针弧度为/2 ; 接着，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置的四根圆滑探针针头（8)中，靠外边两 根探针由稳压电源供电，经过串联的电流表测出：在被测氧化铟锡膜的被测试方块样本扩 散薄层中通过一定量的电流I ;中间两根探针测定出两根探针之间的电位差V，继而由电阻 测试仪装置（1)测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs = V/I ; 当氧化铟锡膜的被测试方块样本的尺寸大于圆滑探针针头（8)的间距S时，达到10倍 时，方块电阻可以表示为Rs = C(V/I)，式中C为修正因子，其数值由被测样品的长L、宽a、 厚b尺寸和探针间距决定； 然后，测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs，及其电阻率：p "电阻率单位 为Rho" =电阻R*截面面积A/长度L。
9. 根据权利要求7所述的一种氧化铟锡膜手持式探头测试的方法，其特征在于：具体 的方法步骤依次如下：首先，开启电阻测试仪装置（1)，准备好氧化铟锡膜的被测试方块样 本，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置的底座支撑防滑装置（7)放置于准备好的氧化 铟锡膜的被测试方块样本上； 同时，手持式探头测试装置外壳（2)内的自重配重块（3)由自身的重力作用在上滑竿 (4)上，使上滑竿（4)通过外壳内挡板（5)定向压下测试内芯装置（6)向下滑动，继而测试 内芯装置（6)推动下滑竿装置（9)向下滑动，下滑竿装置（9)内的圆滑探针针头（8)与测 试探针套管（11)同步向下移动；当圆滑探针针头（8)与氧化铟锡膜的被测试方块样本接 触，接触点接受到稳定压力，使圆滑探针针头（8)合力为4-1N牛顿，反作用于测试探针套管 (11)内S型悬臂式弹簧（12)上，且向上移动伸入测试探针套管（11)内，相邻的圆滑探针针 头（8)之间的距离S设置为0. 5mm-0. 01mm，使圆滑探针针头（8)的间距相对偏差0. 5%，探 针游移率〇? 1mm,探针弧度为？! /2 ; 接着，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置的四根圆滑探针针头（8)中，靠外边两 根探针由稳压电源供电，经过串联的电流表测出：在被测氧化铟锡膜的被测试方块样本扩 散薄层中通过一定量的电流I ;中间两根探针测定出两根探针之间的电位差V，继而由电阻 测试仪装置（1)测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs = V/I ; 当氧化铟锡膜的被测试方块样本的尺寸大于圆滑探针针头（8)的间距S时，达到3倍 时，方块电阻可以表示为Rs = C(V/I)，式中C为修正因子，其数值由被测样品的长L、宽a、 厚b尺寸和探针间距决定； 然后，测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs，及其电阻率：p "电阻率单位 为Rho" =电阻R*截面面积A/长度L。
10.根据权利要求7所述的一种氧化铟锡膜手持式探头测试的方法，其特征在于：具体 的方法步骤依次如下：首先，开启电阻测试仪装置（1)，准备好氧化铟锡膜的被测试方块样 本，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置的底座支撑防滑装置（7)放置于准备好的氧化 铟锡膜的被测试方块样本上； 同时，手持式探头测试装置外壳（2)内的自重配重块（3)由自身的重力作用在上滑竿 (4)上，使上滑竿（4)通过外壳内挡板（5)定向压下测试内芯装置（6)向下滑动，继而测试 内芯装置（6)推动下滑竿装置（9)向下滑动，下滑竿装置（9)内的圆滑探针针头（8)与测试 探针套管（11)同步向下移动；当圆滑探针针头（8)与氧化铟锡膜的被测试方块样本接触， 接触点接受到稳定压力，使圆滑探针针头（8)合力为4N牛顿，反作用于测试探针套管（11) 内S型悬臂式弹簧（12)上，且向上移动伸入测试探针套管（11)内，相邻的圆滑探针针头 (8)之间的距离S设置为0.5mm，使圆滑探针针头⑶的间距相对偏差0.75%，探针游移率 0? 2mm,探针弧度为？! /2 ; 接着，将一种氧化铟锡膜手持式探头测试装置的四根圆滑探针针头（8)中，靠外边两 根探针由稳压电源供电，经过串联的电流表测出：在被测氧化铟锡膜的被测试方块样本扩 散薄层中通过一定量的电流I ;中间两根探针测定出两根探针之间的电位差V，继而由电阻 测试仪装置（1)测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs = V/I ; 当氧化铟锡膜的被测试方块样本的尺寸大于圆滑探针针头（8)的间距S时，达到5倍 时，方块电阻可以表示为Rs = C(V/I)，式中C为修正因子，其数值由被测样品的长L、宽a、 厚b尺寸和探针间距决定； 然后，测出氧化铟锡膜的被测试方块样本的方块电阻Rs，及其电阻率：p "电阻率单位 为Rho" =电阻R*截面面积A/长度L。
【文档编号】G01R27/08GK104407225SQ201410736288
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月29日 优先权日:2014年11月29日
【发明者】董安光, 王恋贵, 谭华, 秦遵红 申请人:洛阳康耀电子有限公司