探针台

本技术涉及半导体器件测试，特别是涉及一种探针台。

背景技术：

1、在半导体器件原位分析、量子光学、量子输运以及超导材料研究等新一代信息技术领域，常常需要在低温环境下对材料和器件进行纳米级的操纵和表征。

2、目前主流的测试系统为低温探针台结合光学显微镜的表征系统，由于现有低温探针台操纵精度和运动自由度不足，容易造成半导体器件电极的损伤或无法实现量子芯片以及超导材料研究中的精确定位，从而无法进行更为精细的电学物性测量。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种能够提高操纵精度和操纵灵活度的探针台。

2、本技术提供一种探针台，包括：载台、样品台组件以及多个探针操纵器，所述样品台组件和所述探针操纵器均设置于载台上，多个所述探针操纵器围绕所述样品台组件设置，所述探针操纵器包括粗调运动结构、精调运动结构以及探针组件，所述探针组件设置于所述精调运动结构上，所述精调运动结构能够控制所述探针组件在x轴、y轴、z轴三个方向的精调直线运动，所述精调运动结构设置于所述粗调运动结构上，所述粗调运动结构设置于所述载台上，所述粗调运动结构能够控制所述精调运动结构在x轴、y轴、z轴三个方向的粗调直线运动及绕z轴方向的粗调旋转运动。

3、在其中一个实施例中，所述载台包括底板以及盖板，所述盖板设置于所述底板上，所述盖板中心设有通孔，所述样品台组件设置于所述底板上，且从所述通孔伸出，所述探针操纵器设置于所述盖板上。

4、在其中一个实施例中，所述盖板与所述底板之间围合出冷却通道，所述冷却通道的两端分别设有入口和出口，所述载台上还设有第一导热组件和第二导热组件，所述探针组件通过所述第一导热组件与所述盖板连接，所述样品台组件通过所述第二导热组件与所述底板连接。

5、在其中一个实施例中，所述第一导热组件包括第一柔性导热带以及固定座，所述第一柔性导热带一端连接所述探针组件，另一端连接所述固定座，所述固定座固定安装于所述盖板，所述样品台组件包括样品台以及升降结构，所述升降结构用于控制所述样品台沿z轴方向升降，所述第二导热组件包括第二柔性导热带以及紧固件，所述第二柔性导热带一端连接所述样品台，另一端通过所述紧固件连接所述底板。

6、在其中一个实施例中，所述探针组件包括探针本体、探针底座和温度传感器，所述探针本体一端插入并固定于所述探针底座，另一端伸出于所述探针底座，所述温度传感器安装于所述探针底座内，且与所述探针本体接触，所述精调运动结构包括压电陶瓷管、电极转接管以及支撑柱，所述压电陶瓷管一端与探针底座连接，另一端连接所述电极转接管，所述电极转接管远离所述压电陶瓷管的一端与所述支撑柱固定连接，所述支撑柱安装于所述粗调运动结构。

7、在其中一个实施例中，所述粗调运动结构包括x向移动组件、y向移动组件、z向移动组件以及r向旋转组件，所述精调运动结构设置于所述z向移动组件上，所述z向移动组件设置于所述r向旋转组件上，所述r向旋转组件设置于所述y向移动组件上，所述y向移动组件设置于所述x向移动组件上，所述x向移动组件设置于所述载台上，所述x向移动组件用于控制所述y向移动组件沿x轴方向移动，所述y向移动组件用于控制所述r向旋转组件沿y轴方向移动，所述r向旋转组件用于控制所述z向移动组件绕z轴方向作周向旋转运动，所述z向移动组件用于控制所述精调运动结构沿z轴方向移动。

8、在其中一个实施例中，所述x向移动组件包括：第一底座、第一导向轴、第一滑块、第一压电片以及第一压电片底座，所述第一底座固定于所述载台上，所述第一导向轴沿x轴方向延伸，且固定于所述第一底座，所述第一滑块与所述第一导向轴滑动配合，所述第一压电片通过所述第一压电片底座安装于所述第一滑块外侧，所述第一压电片通过变形控制所述第一滑块移动，所述y向移动组件连接于所述第一滑块；

9、和/或，所述y向移动组件包括：第二底座、第二导向轴、第二滑块、第二压电片以及第二压电片底座。所述第二底座连接于所述x向移动组件上，所述第二导向轴沿y轴方向延伸，且固定于所述第二底座，所述第二滑块与所述第二导向轴滑动配合，所述第二压电片通过所述第二压电片底座安装于所述第二滑块外侧，所述第二压电片通过变形控制所述第二滑块移动，所述r向旋转组件连接于所述第二滑块；

10、和/或，所述z向移动组件包括：第三底座、第三导向轴、第三滑块、第三压电片以及第三压电片底座，所述第三底座连接于所述r向旋转组件上，所述第三导向轴沿z轴方向延伸，且固定于所述第三底座，所述第三滑块与所述第三导向轴滑动配合，所述第三压电片通过所述第三压电片底座安装于所述第三滑块外侧，所述第三压电片通过变形控制所述第三滑块移动，所述精调运动结构连接于所述第三滑块；

11、和/或，所述r向旋转组件包括：第四底座、转动部件、第四压电片以及第四压电片底座，所述第四底座连接于所述y向移动组件上，所述转动部件可转动地安装于所述第四底座，所述转动部件能够绕z轴转动，所述第四压电片通过所述第四压电片底座安装于所述转动部件外侧，所述第四压电片通过变形控制所述转动部件转动，所述z向移动组件连接于所述转动部件。

12、在其中一个实施例中，所述第一压电片朝向所述第一滑块的一侧设有第一耐磨片，所述第一滑块朝向所述第一压电片的一侧也设有第一耐磨片，所述第一压电片上的第一耐磨片和所述第一滑块上的第一耐磨片相接触；

13、和/或，所述第二压电片朝向所述第二滑块的一侧设有第二耐磨片，所述第二滑块朝向所述第二压电片的一侧也设有第二耐磨片，所述第二压电片上的第二耐磨片和所述第二滑块上的第二耐磨片相接触；

14、和/或，所述第三压电片朝向所述第三滑块的一侧设有第三耐磨片，所述第三滑块朝向所述第三压电片的一侧也设有第三耐磨片，所述第三压电片上的第三耐磨片和所述第三滑块上的第三耐磨片相接触；

15、和/或，所述第四底座上设置有多个所述第四压电片，多个所述第四压电片围绕所述转动部件设置，所述第四压电片朝向所述转动部件的一侧设有第四耐磨片，所述转动部件为第一滑动轴承，所述第四耐磨片和所述转动部件的外侧壁相接触。

16、在其中一个实施例中，所述第一压电片底座远离所述第一压电片的一端设有第一连杆，所述第一底座设有第一孔，所述第一连杆穿设于所述第一孔，所述x向移动组件还包括第一弹性件，所述第一弹性件套设于所述第一连杆，且所述第一弹性件两端分别抵持于所述第一压电片底座和所述第一底座；

17、和/或，所述第二压电片底座远离所述第二压电片的一端设有第二连杆，所述第二底座设有第二孔，所述第二连杆穿设于所述第二孔，所述y向移动组件还包括第二弹性件，所述第二弹性件套设于所述第二连杆，且所述第二弹性件两端分别抵持于所述第二压电片底座和所述第二底座；

18、和/或，所述第三压电片底座远离所述第三压电片的一端设有第三连杆，所述第三底座设有第三孔，所述第三连杆穿设于所述第三孔，所述z向移动组件还包括第三弹性件，所述第三弹性件套设于所述第三连杆，且所述第三弹性件两端分别抵持于所述第三压电片底座和所述第三底座；

19、和/或，所述第四压电片底座远离所述第四压电片的一端设有第四连杆，所述第四底座设有第四孔，所述第四连杆穿设于所述第四孔，所述r向旋转组件还包括第四弹性件，所述第四弹性件套设于所述第四连杆，且所述第四弹性件两端分别抵持于所述第四压电片底座和所述第四底座。

20、在其中一个实施例中，所述y向移动组件两端设有第一限位部，所述第一底座上设有第一配合部，所述第一配合部位于两个所述第一限位部之间，以限制所述y向移动组件在所述第一底座上的移动行程；

21、和/或，所述第二底座上设有第二配合部，所述r向旋转组件两端设有第二限位部，所述第二配合部位于两个所述第二限位部之间，以限制所述r向旋转组件在所述第二底座上的移动行程；

22、和/或，所述z向移动组件还包括第一运动台，所述第一运动台连接于第三滑块，所述精调运动结构连接于该第一运动台，所述第三底座下端设有第三底板，所述第三底座上端设有第三限位部，所述第一运动台上设有第三配合部，所述第三配合部位于所述第三底板和所述第三限位部之间，以限制所述精调运动结构及探针组件在所述第三底座上的移动行程；

23、和/或，所述z向移动组件底部设有连接凸柱，所述转动部件为第一滑动轴承，所述连接凸柱伸入所述第一滑动轴承内并与所述第一滑动轴承过盈配合，所述第四底座底部设有连接孔，所述r向旋转组件还包括第二滑动轴承、轴承座以及轴承固定螺钉，所述第二滑动轴承安装于所述连接孔内，所述第一滑动轴承和所述第二滑动轴承同轴设置，且通过所述轴承座和所述轴承固定螺钉固定连接。

24、与现有技术相比，本技术提供的探针台，通过将样品台组件和多个探针操纵器设置在载台上，且多个探针操纵器围绕样品台组件设置，实现了探针台整体结构的紧凑布置。通过设置粗调运动结构和精调运动结构实现了探针操纵器的高精度操作及长行程范围的运动，提升了探针台的操纵精度及操纵灵活度，从而可大大提高对相关电子器件表征的效率和灵活性。