Приводное устройство

(19) (1 1) 4062 1)5 Р 03 6 7/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Сумское производственное объединение "Электрон"(56) Авторское свидетельство СССРМ 569744, кл. Е 03 6 706, 1972,Авторское свидетельство СССРМ 1492834, кл. Р 03 6 7/06, 1987,(57) Изобретение относится к системам тестирования полупроводниковых микросхем врастровых электронных микроскопах и может найти применение в полупроводниковых технологиях, микроэлектронике,литографии и приборостроении при получении информации о физических свойствах поверхностеи материалов, например, сверхбольших интегральных схем, Цель изобретения - повышение точности позиционирования. Устройство содержит корпус 1 с размещенным в нем вращающимся штоком 2 и приводными спиралями 3, 4 и 5, б соответственно прямого и обратного ходов, изготовленными из материала с памятью формы, Шток 2 соединен с корпусом 1 прецизионной самотормозящейся резьбой, имеет храповые, нарезные непосредственно на нем удлиненные зубья, а также цилиндрический шарнир. соосный штоку 2, На конце штока 2 размещен пьезостолбик из набора пьезокерамических шайб 8, каждая из которых связана с источником электропитания и с системой управления. Данный пьезостолбик позволяет производить субмикронные подвижки рабочего органа, размещенного на конце штока. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.цилиндрического шарнира, соосного штоку,муфты при этом выполнены храповыми с 50 55 Изобретение относится к системам тестирования полупроводниковых микросхем в растровых электронных микроскопах и может найти применение в полупроводниковых технологиях, микроэлектронике, литографии и приборостроении при получении информации о физических свойствах поверхностей материалов, например, сверхбольших интегральных схем,Известно приводное устройство, содержащее корпус, размещенный в нем с возможностью вращения шток и приводные термочувствительные элементы прямого и обратного хода, при этом каждый элемент выполнен в виде по меньшей мере одной спирали из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрепленной одним концом на корпусе, а другим - соединенной посредством муфты со штоком, причем спирали элементов прямого и обратного ходов установлены в противофазе иснабжены нагревателями (авт. св. М 1492834, кл, Е 03 0 7/06, 1987), С описываемым известное устройство имеет наибольшее число сходных признаков и выбрано в качестве прототипа,Недостатки известного устройства обусловлены его низкой точностью позиционирования, поскольку здесь не осуществляются микроподвижки с шагом менее 1 мкм, а только макроперемещения, что не позволяет использовать устройство при сверхточных работах, например, при зонди, ровании СБИСов, рентгеновской литографии, микротестировании печатных плат и дрЦелью изобретения является повышение точности позиционирования за счет введения в устройство дополнительного источника микроподвижек.Указанная цель достигается тем, что шток соединен с корпусом прецизионной самотормозящейся резьбой, позволяющей осуществлять точные (2-3 мкм) подвижки рабочего органа, и снабжен дополнительно установленным на его конце пьезостолбиком из набора пьезокерамических шайб, соединенных с резьбовым участком штока посредством дополнительно введенного зубьями на штоке, а каждый элемент изготовлен в виде поочередно работающих спиралей с раздельными нагревателями, взаимодействующих с зубьями своими свободными концами, причем каждая шайба и нагреватель каждой спирали раздельно соединены с коммутатором. Тогда за счет поочередной работы спиралей, входящих в контакт с зубьями штока, последний заставляют вращаться в прецизионной резьбе,5 10 15 20 25 30 35 40 45 которая выполняет и функцию тормоза (т,к. она самотормозящаяся), и функцию дозатора макроподачи штока, Осуществив грубый подвод штока с закрепленным на нем рабочим органом (например, зондовой карты с иглами для зондирования СБИС) к исследуемому участку, производят сверхточные (с шагом, составляющим доли мкм) подвижки рабочего органа в ту или другую сторону в зависимости от того, совпадает ли полярность питающего электротока с полярностью доменов пьезокерамической шайбы, либо не совпадает, При совпадении шайба утолщается и, наоборот, утоньшается при несовпадении полярностей, Поскольку существует прямопропорциональная зависимость между параметрами питающего электротока и изменением толщины пьезокерамики, можно получить подвижки в десятые или даже в сотые доли микрона. Устройство дополнительно снабжено генератором электроимпульсов, усилителем, датчиком положения конца штока и счетчиком, причем генератор электрически последовательно соединен с коммутатором посредством усилителя, а с датчиком пьсредством счетчика и дополнительно установленного интерфейса, Тем самым появляется возможность, с одной стороны, экономно расходовать электроэнергию, т.к. известно, что при использовании импульсного электротока значительно сокращается его потребление, чем при использовании постоянного, а с другой стороны, удастся быстро остановить прямую деформацию спирали с памятью формы, прогнозируя вращение штока. Оператор может всегда точно установить, где находится рабочий орган, размещенный на конце штока,На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - концевая часть штока с пьезостолбиком,Устройство включает корпус 1 со штоком 2, вращаемым спиралями 3 и 4 с ЭПФ в прямом направлении и спиралями 5 и 6 в обратном направлении (реверс), У конца 7 штока 2 имеется пьезостолбик, составленный из пьезокерамических шайб 8, каждая из которых электрически соединена с коммутирующей панелью 9, с которой также электрически(по линии обратной связи) связаны оптический датчик 10 положения, счетчик 11, интерфейс 12, управляемый генератор 13 импульсов с переменной скважностью и усилитель 14. Для того чтобы конец 7 штока 2 совершал только поступательное движение при вращающемся штоке, на последнем предусмотрено введение дополнительного цилиндрического шарнира, соосного штоку На штоке 2 имеется так 1774062же участок прецизионной самотормозящейся резьбы.Устройство работает следующим образом.Приводное устройство закрепляется на объекте и объем вокруг него вакуумируется, Для перемещения объекта подают импульсы греющего тока на спираль 3 с ЭПФ, Последняя вначале прогревается до температуры начала фазового перехода, а затем при дальнейшем прогреве начинает скручиваться, входя в контакт с одним из храповьх зубьев штока 2, вращающегося в прецизионной самотормозящейся резьбе, и производит дозированное перемещение объекта, закрепленного на концевом, способном совершать только возвратно-поступательное перемещение участке 7 штока 2, При полном скручивании спирали 3 отключается его прогрев и прогревается спираль 4, При реверсе попеременно работают уже спирали 5 и б, Подведя объект макрошагами под электронный луч на исследование с помощью силового узла из материала с ЭПФ, производят с помощью пьезошайб 8 микро- перемещения конца 7 штока 2, а, следовательно, и исследуемого объекта или инструмента, например, зондовой карты, Микроперемещения осуществляются за счет утолщения пьезокерамики при подаче на нее напряжения (конечно, импульс этого напряжения будет продолжительным, равным времени исследования заданного участка обьекта), и ричем за висимость здесь прямопропорциональная,Применение предлагаемого устройства позволит повысить точность позиционирования, поскольку здесь совмещены системы макро- и микроперемещений, Устройство позволит получить автономно работающий, не "газящий" в вакууме привод. формула изобретения 1, Приводное устройство, содержащеекорпус, размещенный в нем с возможностью вращения шток и приводные термочув ствительные элементы прямого и обратногохода, каждый элемент выполнен в виде по меньшей мере одной спирали из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрепленной одним концом на корпусе, а 10 другим концом соединенной посредствоммуфты со штоком, причем спирали элементов прямого и обратного хода установлены в противофазе одна относительно другой и имеют нагреватели, подключенные посред ством коммутатора к источнику электроэнергии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования, шток соединен с корпусом прецизионной самотормозящейся резьбой и 20 снабжен дополнительно установленным наего конце пьезостолбиком из набора пьезокерамических шайб, соединенных с резьбовым участком штока посредством дополнительно введенного цилиндрическо го шарнира, соосного со штоком, муфты выполнены храповыми, их зубья выполнены на штоке, а каждый элемент выполнен в виде двух поочередно работающих спиралей с раздельными Нагревателями, взаимодейст вующих с зубьями своими свободными концами, причем каждая шайба и нагреватель каждой спирали раздельно соединены с коммутатором.2. Устройство по и, 1, отл и ч а ю ще е с я тем, что оно дополнительно снабженогенератором электрических импульсов, усилителем, датчиком положения конца штока и счетчиком, причем генератор электрически последовательно соединен с коммутато ром посредством усилителя, а с датчиком -посредством счетчика и дополнительно установленного интерфейса.17 74062 Составитель А.НикифоровРедактор С.Кулакова Техред М.Моргентал Корректор А,Ворович зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Га 10 Заказ 3914 ВНИИПИ Гасу твенно 113035 ж Подписноеомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС Москва, Ж, Раушская наб., 4/5