Sistema de medición de la conductancia/resistencia laminar.

Un sistema para medir la conductancia de una muestra de material que comprende:



una bobina (4) para crear un campo magnético adyacente a una muestra (6) sometida a ensayo;

un oscilador (2) conectado a la bobina (4) para aplicar una tensión a la bobina (4); y

un circuito (5) de control automático de ganancia conectado al oscilador (2) para detectar un cambio de tensión causado por la muestra (6) cuando la muestra es colocada adyacente a la bobina (4) y expuesta al campo magnético;

en el que el cambio de tensión es proporcional a una conductancia de la muestra (6),

caracterizado porque

la bobina (4) es una bobina de núcleo envolvente de ferrita y el sistema comprende, además, un alojamiento amovible (10, 32), conteniéndose la bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita, el oscilador (2) y el circuito (5) de control automático de ganancia dentro del alojamiento (10, 32), de tal modo que una porción de la bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita sea posicionable adyacente a la muestra (6) para exponer a la muestra al campo magnético.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/060780.

Solicitante: LEHIGHTON ELECTRONICS INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: P.O. BOX 328 LEHIGHTON, PA 18325 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: BLEW,Austin, BRONKO,Mike, MURPHY,Steven C, BELL,Steve.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01N27/02 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 27/00 Investigación o análisis de materiales mediante el empleo de medios eléctricos, electroquímicos o magnéticos (G01N 3/00 - G01N 25/00 tienen prioridad; medida o ensayo de variables eléctricas o magnéticas o de las propiedades eléctricas o magnéticas de los materiales G01R). › investigando la impedancia.

PDF original: ES-2380638_T3.pdf

 

Sistema de medición de la conductancia/resistencia laminar.

Fragmento de la descripción:

Sistema de medición de la conductancia/resistencia laminar Campo de la invención La invención versa en general, acerca de un sistema mejorado para la medición de la conductividad laminar de una muestra de material y, más en particular, acerca de un diseño para un sistema de medición de bobina única para determinar la conductividad laminar de una amplia variedad de tipos de muestras de material.

Antecedentes Después de su fabricación, y tras diversas etapas durante el tratamiento, a menudo se somete a ensayo a muestras tales como paneles de vidrio, obleas de semiconductores y otros materiales para una variedad de propiedades físicas, eléctricas, mecánicas y químicas. Un ensayo tal que se lleva a cabo a menudo en muestras laminares es medir la conductancia laminar de la muestra. En un ejemplo, se mide la conductancia (y/o la resistencia) laminar de una oblea de semiconductores para garantizar la ausencia de variaciones no deseables de la resistencia laminar en obleas epitaxiales o implantadas con iones y templadas, antes de añadir caras etapas posteriores de tratamiento requeridas para producir circuitos integrados.

Se conoce que la conductancia laminar puede ser medida como una tensión proporcional de CC. El conocimiento de la conductancia laminar de una muestra de material es importante, porque permite la identificación incipiente de defectos en el material antes de emprender caras etapas posteriores de tratamiento que se requieren para producir dispositivos de circuitos integrados modernos. Si la muestra no se atiene a un perfil conocido de conductancia laminar, puede suponerse que hay presente un defecto en la oblea o en una porción de la oblea, y la oblea puede ser desechada o pueden llevarse a cabo etapas adicionales de tratamiento teniendo en cuenta el o los defectos.

Típicamente, los procedimientos y los sistemas actuales para medir la resistencia laminar de una muestra usan una configuración con dos bobinas, con una bobina situada en lados opuestos de la muestra sometida a ensayo. El beneficio de tales configuraciones con dos bobinas es que proporcionan dos campos magnéticos que penetran en la muestra o las muestras, y así la muestra es sometida a un campo distribuido de manera relativamente uniforme, lo cual es importante con fin de obtener una medición precisa de la resistencia laminar. Las desventajas de tales sistemas de dos bobinas son que deben ponerse dos bobinas bastante cerca entre sí para que el procedimiento de las corrientes parásitas sea eficaz, lo cual limita el espesor total de la muestra que debe medirse. Además, para los denominados sistemas de dos bobinas "en serie aditiva", la medición de muestras de gran diámetro requiere mayores longitudes de conductor entre las bobinas, lo que puede dar como resultado problemas de frecuencia y de pérdidas, reduciendo así la estabilidad del circuito que genera el campo magnético. En consecuencia, las mediciones obtenidas tienen una precisión menor de la deseable.

Además, puede resultar difícil y llevar mucho tiempo mover muestras grandes dentro y fuera de las bobinas opuestas y colocarlas debidamente cuando hay implicada una pluralidad de emplazamientos de medición.

Así, existe la necesidad de un sistema mejorado para medir la conductancia laminar de muestras de material. Específicamente, existe la necesidad de un dispositivo de ensayo de conductancia laminar que sea fácilmente amovible y posicionable con respecto a la muestra para permitir el ensayo sin mucha manipulación y posicionamiento de la muestra, así eliminando la necesidad de que la muestra sea movida entre un par de bobinas y permitiendo por ello el ensayo práctico de muestras mayores y más gruesas.

También existe la necesidad de un dispositivo que pueda ser usado para ensayar materiales distintos de los materiales tradicionales de semiconductores y/o paneles planos. Por ejemplo, sería deseable proporcionar un sistema no invasivo para llevar a cabo mediciones de la conductancia en auxilio de varios análisis médicos de diagnosis, tales como la monitorización de la circulación de la sangre y la oxigenación de tejidos humanos. Las técnicas anteriores que usan ultrasonidos son capaces únicamente de mostrar, por ejemplo, si un vaso sanguíneo permite una circulación satisfactoria, pero pueden seguir sin mostrar si el oxígeno procedente de la sangre que circula está siendo movido de forma adecuada al tejido circundante, proporcionando con ello un indicador de la salud general del tejido. Así, sería ventajoso proporcionar un sistema que pueda identificar situaciones en las cuales la circulación sanguínea es satisfactoria pero en la que, no obstante, el tejido puede seguir muriendo. Tales sistemas proporcionarían ventajosamente al personal médico información que no está disponible en la actualidad mediante técnicas no invasivas.

El documento US 6.549.006 B2 da a conocer un sistema y un procedimiento para medir la resistencia laminar de revestimientos metálicos en productos de obleas de semiconductores, comprendiendo el sistema una bobina para crear un campo magnético adyacente a una muestra, estando construida la bobina de núcleo de ferrita. El sistema comprende además un oscilador conectado a la bobina y un circuito de control automático de ganancia conectado al oscilador para detectar un cambio de tensión causado por la muestra cuando la muestra es expuesta al campo magnético.

El documento DE 23 09 889 A1 da a conocer un procedimiento y un aparato para el control de calidad de puntos de soldadura usando corrientes parásitas. Se usa una bobina que proporciona un campo de automatización para crear corrientes parásitas en un punto de soldadura que ha de ser medido, de modo que el volumen del punto de soldadura influya en los datos de la bobina de tal modo que, en base a las señales de la bobina, puedan extraerse conclusiones relativas al tamaño del punto de soldadura. Se usa una bobina que comprende dos devanados y un núcleo envolvente de ferrita. El núcleo envolvente de ferrita está situado dentro de un asa de plástico que proporciona cierta distancia con respecto al punto de soldadura que debe ser controlado.

Resumen de la invención Las desventajas hasta ahora asociadas con la técnica anterior son superadas por el diseño de la invención de un 10 sistema de medición de la conductancia/resistencia laminar con una sola bobina.

Se da a conocer un sistema para la medición de la conductancia de una muestra de material que comprende una bobina de ferrita para crear un campo magnético adyacente a la muestra que ha de ser sometida a ensayo, un oscilador conectado a la bobina de ferrita para aplicar una tensión a la bobina y un circuito de control automático de ganancia conectado al oscilador para detectar un cambio de tensión causado por la muestra cuando la muestra es colocada adyacente a la bobina de ferrita y expuesta al campo magnético, siendo proporcional el cambio de tensión a una conductancia de la muestra, siendo la bobina de ferrita una bobina de núcleo envolvente de ferrita.

El sistema comprende, además, un alojamiento amovible en el que la bobina envolvente de ferrita, el oscilador y el circuito de control automático de ganancia están contenidos dentro del alojamiento de tal modo que una porción de la bobina envolvente de ferrita sea posicionable adyacente a la muestra para exponer la muestra al campo 20 magnético. El sistema puede comprender, además, un conjunto de ajuste automático y un controlador de ordenador, estando conectado el conjunto de ajuste automático al alojamiento amovible para situar automáticamente la bobina en un emplazamiento deseado con respecto a la muestra. El conjunto de ajuste automático puede ser regulable a lo largo de tres ejes mutuamente perpendiculares, estando programado el controlador de ordenador para mover el conjunto de ajuste automático hasta una posición deseada en respuesta a una instrucción del usuario o a una rutina programada de antemano.

El sistema puede comprender, además, un sensor de desplazamiento y un bucle de control de realimentación. El sensor de desplazamiento puede estar configurado para medir la distancia entre la bobina y la muestra y comunicar información relativa a dicha distancia a dicho controlador de ordenador por medio de dicho bucle de realimentación. El controlador de ordenador puede ser operable para regular automáticamente la posición de la bobina con respecto a la muestra para mantener una distancia predeterminada entre la bobina y la muestra. El sistema puede comprender, además, una memoria asociada con la bobina, siendo capaz la memoria de almacenar una pluralidad de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema para medir la conductancia de una muestra de material que comprende:

una bobina (4) para crear un campo magnético adyacente a una muestra (6) sometida a ensayo; un oscilador (2) conectado a la bobina (4) para aplicar una tensión a la bobina (4) ; y un circuito (5) de control automático de ganancia conectado al oscilador (2) para detectar un cambio de tensión causado por la muestra (6) cuando la muestra es colocada adyacente a la bobina (4) y expuesta al campo magnético; en el que el cambio de tensión es proporcional a una conductancia de la muestra (6) , caracterizado porque la bobina (4) es una bobina de núcleo envolvente de ferrita y el sistema comprende, además, un alojamiento amovible (10, 32) , conteniéndose la bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita, el oscilador (2) y el circuito (5) de control automático de ganancia dentro del alojamiento (10, 32) , de tal modo que una porción de la bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita sea posicionable adyacente a la muestra (6) para exponer a la muestra al campo magnético.

2. El sistema de la reivindicación 1 que, además, comprende un conjunto (26, 35, 44) de ajuste automático y un controlador (46) de ordenador, estando conectado el conjunto (26, 35, 44) de ajuste automático a dicho alojamiento amovible (10, 32) para situar automáticamente la bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita en un emplazamiento deseado con respecto a la muestra (6) , siendo regulable el conjunto (26, 35, 44) de ajuste automático a lo largo de tres ejes mutuamente perpendiculares (x, y, z) , en el que al controlador (46) de ordenador está programado para mover el conjunto (26, 35, 44) de ajuste automático hasta una posición deseada en respuesta a una instrucción del usuario o a una rutina pre-programada.

3. El sistema de la reivindicación 2 que, además, comprende un sensor de desplazamiento y un bucle de control de realimentación, estando configurado el sensor de desplazamiento para medir la distancia entre la bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita y la muestra (6) y comunicando información relativa a dicha distancia a dicho controlador (46) de ordenador por medio de dicho bucle de realimentación, en el que dicho controlador (46) de ordenador es operable para regular automáticamente la posición de dicha bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita con respecto a dicha muestra (6) para mantener una distancia predeterminada (G) entre dicha bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita y dicha muestra (6) .

4. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que, además, comprende una memoria asociada con dicha bobina (4) de núcleo envolvente de ferrita, siendo capaz dicha memoria de almacenar una pluralidad de valores de conductancia para dicha muestra (6) , y un procesador asociado con dicha memoria, estando configurado dicho procesador para ejecutar instrucciones para el desarrollo de información de tendencias a partir de dicha pluralidad de valores de conductancia.


 

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