多模式高温电性能测试装置及多模式高温电性能测试方法与流程

本技术涉及电性能测试，具体涉及一种多模式高温电性能测试装置及多模式高温电性能测试方法。

背景技术：

1、材料在不同温度条件下的电阻率、介电常数、介电损耗及阻抗等电性能，是评价其导电特性、绝缘性能和服役可靠性的重要参数，广泛应用于半导体材料、电子陶瓷、功能薄膜、导电材料及器件封装等领域。通过对样品进行变温电性能测试，可获得其电学参数随温度的变化规律，为材料配方优化、工艺调控及器件热稳定性评价提供依据。

2、针对不同电学参数，通常需要采用不同的电极或探针结构。例如，低电阻及电阻率测试多采用四探针或四线测量方式，高电阻和绝缘电阻测试通常需要设置测量电极、保护电极等结构，介电性能测试则需要在样品两侧形成相应的测试电极。高温测试过程中，探针、电极及连接线缆还需承受热台产生的高温辐射和热传导，并保持与样品之间稳定的电接触。

3、现有变温电性能测试通常需要针对不同测试项目分别配置探针夹具或电极组件，在切换介电性能、高电阻和低电阻等测试模式时，往往需要更换测试工装、重新安装样品并调整电极位置，操作过程较为繁琐。部分热台的加热表面仅用于承载和加热样品，未能同时作为测试电极使用，导致热台与测试电极之间的集成程度较低。此外，高温环境容易对探针主体及连接部件产生热影响，不利于长期稳定测试。

技术实现思路

1、基于此，提供一种多模式高温电性能测试装置及多模式高温电性能测试方法，用于解决现有管式炉式电性能测试装置升降温速度较慢、测试周期较长，以及现有热台式测试装置的加热表面仅用于承载和加热样品、探针组件高温防护能力不足、不同电性能测试模式之间切换不便的技术问题。

2、一方面，提供一种多模式高温电性能测试装置，包括：

3、高温热台，具有用于放置待测样品的加热表面；

4、探针组件，设置于所述高温热台的上方；所述探针组件包括壳体、探针安装件、热防护结构以及多个检测探针，所述壳体的外侧能够与所述高温热台密封对接，所述探针安装件设置在所述壳体内，所述探针安装件上设有多个探针安装位置，所述热防护结构设置在所述壳体的端部并位于所述探针安装件朝向所述高温热台的一侧，所述热防护结构对应所述探针安装位置设有探针通道，所述检测探针穿过所述探针通道安装在所述探针安装位置，所述检测探针能够根据待测电性能参数选择性地安装或拆卸，以形成不同数量和不同排列方式的电极配置，所述检测探针的测试端伸出所述热防护结构并用于与待测样品接触；

5、电性能测试电路，通过电缆与所述探针组件的探针安装件电性连接。

6、进一步的，所述热防护结构包括层叠设置的外防护隔热板、中间隔热块和内隔热固定板；所述外防护隔热板位于所述壳体朝向所述高温热台的端部内侧，所述内隔热固定板用于将所述探针安装件固定在所述壳体内，所述中间隔热块设于所述外防护隔热板和所述内隔热固定板之间。

7、进一步的，所述中间隔热块的材质包括莫来石，所述外防护隔热板和所述内隔热固定板的材质包括氧化铝，所述外防护隔热板、所述中间隔热块和所述内隔热固定板之间通过高温胶层连接。

8、进一步的，所述壳体朝向所述高温热台的端部外侧设有支撑凸环，所述支撑凸环朝向所述顶盖的一侧设有密封环，所述高温热台设有顶盖，所述顶盖对应所述加热表面设有通孔，所述顶盖在环绕所述通孔位置设有导向斜面；当所述探针组件伸入至所述通孔内时，所述支撑凸环通过所述密封环与所述顶盖的通孔边缘位置抵接，安装在所述探针安装件上的检测探针与放置在所述加热表面的待测样品相接触。

9、进一步的，所述壳体背离所述热防护结构的一端设有过线孔，所述探针安装件上每个探针安装位置连接一条线缆，每条线缆穿过所述过线孔与所述电性能测试电路连接。

10、进一步的，所述高温热台包括：

11、底座，其中部下凹形成加热槽；

12、匀热盘，设于所述加热槽内；

13、加热组件，设于所述匀热盘下，所述加热组件的顶面形成所述加热表面；所述加热组件包括加热元件和热电偶，所述加热表面与所述加热元件电绝缘；

14、温控主机，分别与所述加热元件和所述热电偶连接，用于接收所述热电偶采集的温度信号，并基于所述热电偶采集的温度信号控制所述加热元件按照预设温度或预设升温程序对待测样品进行加热。

15、进一步的，所述高温热台的加热表面设置有金属导电层，并设置有用于连接所述电性能测试单元的电极引出端；当所述待测样品放置于所述金属导电层上，所述金属导电层作为待测样品一侧的测试电极电性连接至所述电性能测试单元，构成电性能测试回路。

16、进一步的，所述电性能测试电路的测试模式包括介电性能测试模式、高阻测试模式和低阻测试模式中的至少一种；

17、当所述电性能测试电路的测试模式为介电性能测试模式时，所述探针组件中安装一个检测探针，所述检测探针与所述加热表面的金属导电层分别位于待测样品的两侧，共同构成介电性能测试所需的上下电极结构，用于测量待测样品在不同温度条件下的介电常数、介电损耗、阻抗或电容量；

18、当所述电性能测试电路的测试模式为高阻测试模式时，所述探针组件中安装两个间隔设置的检测探针时，两个检测探针与所述加热表面的金属导电层共同构成高电阻测试所需的电极配置，用于测量待测样品在不同温度条件下的绝缘电阻、高电阻或电阻率；

19、当所述电性能测试电路的测试模式为低阻测试模式时，所述探针组件中安装四个间隔设置的检测探针，外侧两个检测探针用于向待测样品施加测试电流，内侧两个检测探针用于检测待测样品的电压信号，以构成四探针或四线测量结构，用于测量待测样品在不同温度条件下的低电阻、电阻率或方块电阻。

20、进一步的，所述电性能测试电路包括介电性能测试模块、高电阻测试模块和低电阻测试模块中的至少一种；

21、当所述电性能测试电路的测试模式为介电性能测试模式时，所述介电性能测试模块包括阻抗仪，所述阻抗仪的一端电性连接至所述检测探针，所述阻抗仪的另一端电性连接至所述金属导电层背离所述检测探针的一侧；

22、当所述电性能测试电路的测试模式为高阻测试模式时，所述高电阻测试模块包括直流电源和皮安表，两个检测探针包括第一探针和第二探针；所述第一探针与待测样品上表面的测量区域电性接触，并与所述皮安表电连接，以采集流经待测样品的测量电流；所述第二探针与待测样品上表面的保护电极区域电性接触，并作为保护电极；所述金属导电层与待测样品的下表面接触并作为下电极，所述直流电源在所述下电极与测量电极之间施加测试电压，所述第二探针与保护端电连接，以降低样品表面漏电流对高阻测量结果的影响；

23、当所述电性能测试电路的测试模式为低阻测试模式时，所述低电阻测试模块包括恒流源和电压表，四个间隔设置的检测探针分别与待测样品的表面电性接触，其中，位于外侧的两个检测探针分别与所述恒流源的两端连接，用于向待测样品施加恒定的测试电流；位于内侧的两个检测探针分别与所述电压表的两端连接，用于检测两个检测探针之间的电压信号，以实现待测样品低电阻或电阻率的测量。

24、另一方面，还提供一种一种多模式高温电性能测试的方法，采用前文所述的多模式高温电性能测试装置，所述方法包括：

25、将待测样品放置于高温热台的加热表面，使待测样品的一侧与所述加热表面的金属导电层接触；

26、根据待测电性能参数选择检测探针的数量、安装位置和接线方式，将相应的检测探针插入探针组件的探针安装件，形成介电性能、高电阻或低电阻测试所需的电极配置；

27、使所述探针组件与所述高温热台相对靠近，直至检测到已安装的检测探针的测试端与待测样品接触；

28、通过温控主机设定目标温度、升温速率、恒温时间或温度测试程序，并控制所述高温热台对待测样品进行加热；

29、在待测样品达到设定温度或满足预设测试条件后，通过电性能测试电路中的介电性能测试模块、高电阻测试模块或低电阻测试模块采集待测样品的介电性能参数、高电阻参数或低电阻参数；

30、在一个或多个设定温度点重复进行电性能数据采集，获得待测样品电性能参数随温度的变化关系；

31、当需要切换测试模式时，更换检测探针的数量、安装位置或接线方式，并将检测探针及金属导电层接入切换后测试模式相应的电性能测试模块，以完成另一种电性能参数的测试。

32、上述多模式高温电性能测试装置及多模式高温电性能测试方法，多模式高温电性能测试装置能够与高温热台配合使用，并具有热防护和电极配置切换功能，使热台加热表面与可插拔探针组件共同构成不同的测试电极组合，从而实现介电性能、高电阻和低电阻等多种测试模式的快速切换，提高变温电性能测试的操作便利性和测试效率。