DE10031035A1

DE10031035A1 - Thermospannfutter für Messfühlerstation mit Abschirmung für kapazitiven Strom

Info

Publication number: DE10031035A1
Application number: DE10031035A
Authority: DE
Inventors: Clarence E Cowan; Paul A Tervo; John L Dunklee
Original assignee: Cascade Microtech Inc
Current assignee: FormFactor Beaverton Inc
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2001-01-11
Also published as: US20080042680A1; US6512391B2; US6445202B1; US20030080765A1; JP2001068515A; KR20010007576A; US20070030021A1; US7292057B2; US20020167329A1; US7616017B2; US20040150416A1; US6642732B2; US7138813B2; KR100676713B1

Abstract

Das Spannfutter einer Meßfühlerstation wird abgeschirmt gegen kapazitive Ströme, die durch die Schwankungen des Stroms zur Thermoeinheit eines Thermospannfutters generiert werden. Das Thermospannfutter beinhaltet ein Spannfutter zum Haltern einer zu testenden Vorrichtung; eine Thermoeinheit zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters und ein Leiterglied, das kapazitiv mit der Thermoeinheit gekoppelt, jedoch frei von einer direkten Verbindung damit ist. Das Leiterglied ist elektrisch mit dem Controller verbunden, der die Thermoeinheiten mit Strom versorgt. Das Leiterglied fängt im wesentlichen alle kapazitiven Ströme ab, die aus dem Betrieb der Thermoeinheit entstehen, und sieht einen leitenden Pfad zum Zurückschicken dieser Ströme an den Controller vor. Eine Verlängerung des leitenden, umweltdichten Gehäuses der Meßfühlerstation ist kapazitiv an das Leiterglied gekoppelt, um kapazitive Ströme abzufangen, die vom Leiterglied ausgehen, und diese Ströme zur Erdung außerhalb des umweltdichten Gehäuses zu führen.

Description

DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDER ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf Meßfühlersta tionen, die geeignet sind zum Durchführen von Niederstrom- und Niederspannungsmessungen, und genauer gesagt, auf ein System zur Minderung des Rauschens, das durch kapazitive Ströme verursacht wird, die sich aus dem Betrieb eines Thermospannfutters für eine Meßfühlerstation ergeben.

Integrierte Schaltkreisvorrichtungen werden in der Regel in oder auf einen Wafer aus Halbleitermaterial unter Anwendung wohlbekannter Techniken hergestellt. Vor dem Abschneiden der einzelnen integrierten Schaltkreisvorrichtungen vom Wafer werden an den einzelnen Vorrichtungen Tests durchgeführt, um festzustellen, ob die Vorrichtungen einwandfrei arbeiten. Der Wafer wird in einer Meßfühlerstation auf einem Spannfutter in einem gegen die Umwelt abgeschlossenen Gehäuse gehaltert. Meßfühler werden mit Testpunkten oder Kontaktflecken auf den integrierten Schaltkreisvorrichtungen in Kontakt gebracht und eine Reihe von Messungen wird durchgeführt. Schwindt et al., in US-Patent Nr. 5,663,653, offenbaren ein Beispiel für eine Meßfühlerstation, in der die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann und das Patent wird hiermit durch Querverweis angezogen.

Viele integrierte Schaltkreisvorrichtungen sind so konstru iert, daß sie bei anderen Temperaturen als bei Zimmertempe ratur arbeiten. Zur Durchführung von Tests bei anderen Temperaturen als Zimmertemperatur kann ein Thermospannfutter benutzt werden. Eine Konstruktion eines Thermospannfutters zum Haltern eines Wafer umfaßt eine Vielzahl Schichten und weist einen thermischen Treiber zum Verändern der Temperatur auf. Ein Thermospannfutter dieser Konstruktion wird von Schwindt in US-Patent Nr. 5,610,529 geoffenbart, das hier durch Querverweis angezogen wird.

Der thermische Treiber kann entweder das Spannfutter erwär men, kühlen oder erwärmen und kühlen. Zur Veränderung der Temperatur des Spannfutters kann der thermische Treiber eine oder mehrere thermische Einheiten aufweisen, einschließlich einer thermischen Vorrichtung und einer Vielzahl Stromleiter, die die thermische Vorrichtung mit einer Stromquelle verbin den. Thermische Vorrichtungen, in der Regel elektrische Widerstandsheizvorrichtungen oder thermoelektrische Wärme pumpen sind vorgesehen, um das Spannfutter auf Temperaturen über der Zimmertemperatur zu erwärmen. Die thermoelektrische Wärmepumpe, bekannt auch als Peltier-Vorrichtung, ist rever sibel und kann sowohl zum Kühlen als auch zum Erwärmen des Spannfutters benutzt werden. Die thermoelektrische Wärmepumpe umfaßt eine Anzahl Thermoelemente, die zwischen zwei elek trisch isolierende, wärmeleitende Platten eingelegt sind. Wenn Gleichstrom an die Thermoelemente angelegt wird, bewirkt der Peltier-Effekt, daß Wärme von einer Platte zur anderen übertragen wird. Die Richtung des Wärmeflusses ist umkehrbar durch Umkehren der Stromrichtung in den Thermoelementen. Das Inberührungbringen des Spannfutters mit der wärmeren Platte bzw. der kälteren Platte der thermoelektrischen Wärmepumpe wird entsprechend das Spannfutter entweder erwärmen oder kühlen. Zum Testen bei Temperaturen unter der Zimmertempe ratur kann das Thermospannfutter auch Durchgänge zum Durchführen von Kühlmittel enthalten, um das Spannfutter direkt zu kühlen oder überschüssige Wärme von der thermo elektrischen Pumpe abzuführen.

Beim Durchführen der Messungen mit Niederspannung oder Niederstrom, wie sia beim Testen von integrierten Schaltungs vorrichtungen üblich sind, sind auch sehr niedere elektrische Rauschpegel unbefriedigend. Thermospannfutter beinhalten ver schiedene Rauschquellen, und unzulässig hohe Rauschpegel sind ein allgemein bekanntes Problem beim Benutzen eines Thermo spannfutters. Eine sehr bekannte Rauschquelle ist das Ergeb nis der Ausdehnung bzw. Zusammenziehung der Komponenten des Thermospannfutters aufgrund der sich ändernden Temperatur. Die Ausdehnung oder Zusammenziehung verändert den Abstand zwischen leitenden Komponenten und führt zum Generieren kapazitiver Ströme, die die leitende Oberfläche des Spann futters erreichen können. Ausdehnung oder Zusammenziehung aufgrund von Temperaturänderungen können auch verhältnis mäßige Querbewegungen zwischen den mehrfachen Material schichten des Spannfutters bewirken. Relative Bewegungen zwischen den sich berührenden Schichten von isolierenden und leitenden Materialien können reibungselektrische Ströme erzeugen. In einem Meßfühlerstations-Spannfutter kann der reibungselektrische Strom als Rauschen in den Testmessungen in Erscheinung treten. Reibungselektrische Ströme lassen sich reduzieren durch eine Spannfutterkonstruktion, die eine Bewegung zwischen sich berührenden Schichten isolierender und leitender Materialien verhindert.

Der Betrieb thermischer Einheiten durch den Thermotreiber- Controller ist eine weitere potentielle Quelle für das Rauschen bei Benutzung eines Thermospannfutters. Um die Temperatur des Thermospannfutters zu verändern oder zu halten, fluktuiert der Thermotreiber-Controller den elektrischen Strom zu den Thermoeinheiten als Reaktion auf ein Temperatursteuersytem. Als Ergebnis eines Spannungs abfalls in den Leitern der Thermoeinheiten weisen physika lisch aneinanderliegende Teile der elektrischen Leiter zu und von den thermischen Vorrichtungen sowie innerhalb derselben unterschiedliche Potentiale auf. Wenn dann der Strom fluktu iert, verändert sich der Spannungsunterschied zwischen den Stromleitern mit der Zeit. Das führt zu einer Verschiebung der Ladungen im dielektrischen Material um die Leiter herum, die sich als Verschiebung oder kapazitiver Strom auswirkt, der an die leitende obere Fläche des Spannfutters gekoppelt ist. Dieser kapazitive Strom tritt dann in den Testmessungen als Rauschen auf.

Die derzeit praktizierte Technik zur Reduzierung der Auswir kungen kapazitiver Ströme beinhaltet das Abschirmen des Spannfutters gegen externe elektromagnetische Quellen. Jedoch haben sich die Abschirmschichten des leitenden Materials im Spannfutter als nicht erfolgreich bei der Eliminierung des vom Thermotreiber verursachten Rauschens herausgestellt. Zur Reduzierung des Rauschens infolge kapazitiver Ströme, die ihren Ursprung im Thermospannfutter haben, schalten die Anwender der Meßfühlerstationen häufig einfach die Thermoein heiten ab und warten, bis sich der Strom verteilt hat. Die betreffende RC-Zeitkonstante kann jedoch mehr als 5 Sekunden betragen. Das Abwarten einer Zeitspanne von 5 Zeitkonstanten (d. i. 25 Sekunden) bis das beobachtete Rauschen auf einen akzeptablen Pegel abgesunken ist bevor eine Messung durch geführt werden kann, beeinflußt wesentlich die Produktivität der Meßfühlerstation.

Erwünscht ist daher ein System zum Reduzieren des elektri schen Rauschens, das durch den Betrieb der thermischen Ein heit des Spannfutters einer Meßfühlerstation generiert wird. Reduzieren des vom Thermospannfutter generierten Rauschens verringert die Zeit, in der das Rauschen auf einen akzep tablen Pegel absinkt und verbessert so die Produktivität der Meßfühlerstation.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung überwindet die obigen Nachteile auf dem Stand der Technik durch Vorsehen eines Thermospannfutters für eine Meßfühlerstation, enthaltend ein Spannfutter zum Haltern der zu prüfenden Vorrichtung; eine Thermoeinheit zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters; einen Control ler, der elektrischen Strom an die Thermoeinheit schickt; und ein Leitglied, das kapazitiv mit der Thermoeinheit gekoppelt ist, während es frei von jedem direkten elektrischen Anschluß an die Thermoeinheit ist und elektrisch mit dem Controller verschaltet ist, um einen leitenden Rückpfad zum Controller für im wesentlichen alle kapazitiven Ströme vorzusehen, die während des Betriebs von der Thermoeinheit ihren Ausgang nehmen. Das leitende Glied fängt die kapazitiven Ströme ab, die aus den Thermoeinheiten des thermischen Treibers ihren Ausgehen nehmen, und führt sie leitend an den Thermotreiber- Controller zurück, der außerhalb der Gehäuse angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine leitende Erweiterung der geerdeten, leitenden Gehäuse, inner halb derer das Spannfutter angeordnet ist, kapazitiv an die Thermoeinheit angeschlossen, während sie frei von direktem Kontakt mit dieser ist, und sie ist elektrisch verschaltet mit der Erde, so daß sie für die kapazitiven Ströme von der Thermoeinheit einen leitenden Pfad zur Erde vorsieht. In dieser Ausführungsform fängt die Erweiterung der leitenden Gehäuse kapazitive Ströme ab, die von Teilen der Thermoein heit ausgehen und von anderen kapazitiv gekoppelten Abschir mungen der Thermoeinheit auslecken können. Als Ergebnis des Einschlusses der kapazitiv gekoppelten Abschirmung der Thermoeinheit wird das betriebsbedingte Rauschen in den Testmessungen der thermischen Einheiten ausgeschlossen oder wesentlich reduziert. Die Produktivität der Meßfühlerstation läßt sich steigern, weil weniger Zeit erforderlich ist, um das Rauschen, das beim Betrieb der Thermoeinheiten entsteht, auf akzeptable Pegel herunterzudrücken.

Die obige und noch weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leichter verständlich bei Betrachtung der folgenden Beschreibung anhand der begleitenden Zeich nungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Meßfühlerstation und umfaßt ein Thermospannfutter.

Fig. 2 ist ein Querschnitt eines beispielhaften Thermospann futters, das gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut wurde.

Fig. 3 ist eine beispielhafte Prinzipskizze einer Thermoein heit mit Abschirmung gemäß einem ersten Aspekt einer bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 ist eine beispielhafte Prinzipskizze einer Thermo einheit mit Abschirmung gemäß einem zweiten Aspekt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine beispielhafte Prinzipskizze einer Thermoein heit mit Abschirmung gemäß einem dritten Aspekt einer bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Wie in Fig. 1 gezeigt, beinhaltet eine Meßfühlerstation im allgemeinen ein gegen die Umwelt abgedichtetes Gehäuse 2, in dem ein Spannfutter 4 und ein oder mehrere Meßfühler 6 ange ordnet sind. Das umweltdichte Gehäuse 2 besteht in der Regel aus leitendem Material und ist geerdet 7, so daß die Innen kammer des Gehäuses 2 gegen außerhalb des Gehäuses 2 auf tretende elektromagnetische Felder abgeschirmt ist. Das Spannfutter 4 besteht in der Regel aus mehreren Schichten leitenden und dielektrischen Materials und ist an die ver schiedenen Leiter eines Koaxialkabels oder Triaxialkabels 8 angeschlossen. Das Spannfutter 4 beinhaltet eine Festspann technik zum Festspannen einer zu prüfenden Vorrichtung 10, im allgemeinen ein Wafer aus Halbleitermaterial, an der oberen Fläche 12 des Spannfutters 4. Die obere Fläche des Spann futters 4 ist in der Regel leitend. Eine Technik zum Be festigen einer zu testenden Vorrichtung 10 benutzt eine Vakuumquelle (nicht dargestellt), die außerhalb des umwelt dichten Gehäuses angeordnet ist. Die Vakuumquelle kommuni ziert durch geeignete Regelventile und Rohrleitungen mit Öffnungen (nicht dargestellt) in der oberen Fläche 12 des Spannfutters 4. Wenn die zu testende Vorrichtung 10 auf das Spannfutter 4 aufgesetzt wird, blockiert die Vorrichtung Öffnungen, die zur Vakuumquelle führen. Der Luftdruck hält dann die zu testende Vorrichtung 10 auf die Oberfläche 12 des Spannfutters. Ein oder mehr Meßfühler 6 können über der zu testenden Vorrichtung 10 positioniert werden und mit Test kontaktflecken auf der zu prüfenden Schaltung in Berührung gebracht werden. Die mit den Meßfühlern 6 verbundene Instru mentierung mißt vorgewählte Betriebsparameter der Schaltung an den Kontaktflecken.

Ein Thermospannfutter 14, siehe geschweifte Klammer, kann benutzt werden zum Testen des Betriebs von Vorrichtungen bei Temperaturen, die sich von der Umgebungstemperatur unter scheiden. Nehmen wir Bezug auf Fig. 2; das mit einer eckigen Klammer angezeigte Thermospannfutter 14 kann einen Thermo treiber 16 beinhalten, der die Fähigkeit aufweist, die Temperatur des Spannfutters 4, angezeigt mit einer eckigen Klammer, zu verändern, das oben auf dem Thermotreiber 16 gehaltert wird. Der Thermotreiber 16 kann so angeordnet werden, daß er Erwärmen, Kühlen oder Erwärmen und Kühlen des Spannfutters 4 bewirkt. Der Thermotreiber 16 umfaßt eine oder mehrere elektrisch betriebene Thermoeinheiten 20, deren jede eine oder mehrere Thermovorrichtungen 22 und eine Vielzahl isolierter Stromleiter 24 enthält, die die Thermovorrich tungen 22 mit einem Thermotreiber-Controller 18 verbinden. In der Regel sind die thermischen Vorrichtungen 22 Heizwider stände oder thermoelektrische Wärmepumpen. Heizwiderstände und thermoelektrische Wärmepumpen können die Temperatur des Spannfutters 4 erhöhen. Die thermoelektrische Wärmepumpe kann auch zum Kühlen des Spannfutters 4 benutzt werden. Die thermoelektrische Wärmepumpe, auch bekannt als Peltier- Vorrichtung, umfaßt eine Vielzahl elektrisch verschalteter Wärmelemente aus Halbleitermaterial des p-Typs und des n- Typs, die zwischen zwei Platten eines elektrisch isolie renden, wärmeleitfähigen Materials bestehen. Wenn an die Thermoelemente Gleichstrom angelegt wird, wird aufgrund des Peltier-Effekts Wärme von einer Platte zur anderen trans portiert. Die Richtung des Wärmeflusses wird umgekehrt durch Umkehren der Stromrichtung in den Halbleitern. Die Einwirkung der Temperatur der wärmeren bzw. kälteren Platte der thermo elektrischen Wärmepumpe auf das Spannfutter 4 wird entspre chend das Spannfutter 4 erwärmen oder kühlen.

Der Thermotreiber 16 kann auch Durchgänge 26 enthalten, um das Kühlmittel, das von einer (nicht dargestellten) Kühl mittelquelle geliefert wird, die in der Regel außerhalb des umweltdichten Gehäuses 2 angeordnet ist, umzuwälzen. Zum Testen bei Temperaturen unterhalb der Umgebungstemperatur kann das Spannfutter 4 direkt vom Kühlmittel gekühlt werden. Wenn eine thermoelektrische Wärmepumpe zum Kühlen des Spann futters benutzt wird, kann ein umgewälztes Kühlmittel erfor derlich sein, um die Wärme, die von der Wärmepumpe auf den Thermotreiber 16 übertragen wird, abzuführen.

Der elektrische Strom für die Thermoeinheiten 20 wird vom Thermotreiber-Controller 18 geliefert, der außerhalb des umweltdichten Gehäuses 2 angeordnet ist. Isolierte Strom leiter 24 leiten den elektrischen Strom zu den Thermovor richtungen 22 im Thermospannfutter 14. Als Reaktion auf das Temperaturfühlersystem leitet der Thermotreiber-Controller 18 den elektrischen Strom zur Thermoeinheit 20, um deren thermi schen Ausgang zu verändern, um die Zufuhr- oder Abzugsrate der thermischen Energie vom Spannfutter 4 entweder zu ver ringern oder zu erhöhen. Als Ergebnis des Spannungsabfalls in der Thermoeinheit 20 kommen anliegende Teile der isolierten Stromleiter 24 und der Leiter innerhalb der Thermovorrich tungen 22 auf unterschiedliche Potentiale. Das bewirkt eine Verschiebung der Ladung im dielektrischen Material, das die Leiter umgibt. Wenn der Thermotreiber-Controller 18 den Strom zur Thermoeinheit 20 variiert, verändert sich auch der Spannungsunterschied zwischen aneinanderliegenden Leitern mit der Zeit. Die Erfinder bemerkten, daß diese sich in der Zeit verändernde Ladungsverschiebung auch eine Verschiebung oder einen kapazitiven Strom bewirkt, der an die leitende obere Fläche 12 des Spannfutters 14 gekoppelt ist. Die Erfinder bemerkten ferner, daß sich dieser kapazitive Strom in den Testmessungen als Rauschen bemerkbar macht.

Die Erfinder kamen zu der Schlußfolgerung, daß die obigen kapazitiven Ströme eine signifikante Quelle für das Rauschen sind, wenn Messungen im Femtoampere-Bereich mit Meßfühler stationen auf dem Stand der Technik gemacht werden. Die Erfinder verstanden ferner, daß die leitende Abschirmung der Thermoeinheit 20, die kapazitiv mit den Leitern der Thermo einheit 20 gekoppelt ist, eine wesentliche Menge, und vor zugsweise im wesentlichen alle kapazitiven Ströme abfangen kann, die sich aus dem Betrieb der Thermoeinheit 20 ergibt, und sehen einen Leiterpfad vor, um jeden in der leitenden Abschirmung induzierten Strom zu dem Thermotreiber-Controller 18 zurückzuführen und zu erden. Das steht im Gegensatz zu den bisherigen akzeptierten Techniken, das Spannfutter selbst stärker abzuschirmen. Beziehen wir uns ferner auf Fig. 3; eine leitende Thermovorrichtungshülse 28 schließt im wesent lichen die Thermovorrichtungen 22 und die Stromleiter 24 an ihrer Verbindung zu den Thermovorrichtungen 22 ein. Varia tionen der Ladungsverschiebungen, die sich aus dem Betrieb der elektrischen Schaltung der Thermovorrichtung 22 ergeben, führen zu einem Verschiebungsstrom in der leitenden Thermo vorrichtungshülse 28. Mit anderen Worten, die Thermovorrich tungshülse 28 ist kapazitiv über "virtuelle" Kopplungs kondensatoren 30 mit der elektrischen Schaltung der Thermo vorrichtung 22 gekoppelt und fängt kapazitive Ströme ab, die sonst ihren Weg zur oberen Fläche 12 des Spannfutters 4 finden würden. Zwar können in der Thermovorrichtungshülse 28 Öffnungen erforderlich sein, sie sollten jedoch im Verhältnis zur Gesamtfläche der Thermovorrichtungshülse 28 minimal sein. Je vollständiger die Thermovorrichtungshülse 28 die Thermo vorrichtung 22 räumlich einschließt, desto vollständiger wird sie die kapazitiven Ströme abfangen, die aus der Thermo vorrichtung 22 austreten. Die Thermovorrichtungshülse 28 ist über die leitende Abschirmung des Kabels 32 leitend mit dem Thermotreiber-Controller 18 verbunden. Die leitende Ver bindung der Thermovorrichtungshülse 28 mit dem Thermotreiber- Controller 18 ergibt einen Pfad für jeden Strom in der Thermovorrichtungshülse 28 zum Ausgang aus dem umweltdichten Gehäuse 2 zum Thermotreiber-Controller 18. Der Treiber- Controller 18 liegt an Erde 7 und erweitert den leitenden Rückpfad für kapazitive Ströme zur Erde 7.

Die Erfinder kamen ferner zur völligen Erkenntnis, daß durch Einkapseln der Thermovorrichtungen 22 in einer leitenden Hülse 28 die RC-Zeitkonstante des Thermospannfutters drama tisch reduziert wird. Die Thermovorrichtungen 22 müssen nicht abgeschaltet werden, damit sich das Rauschen hinreichend abschwächt. Die Erfinder stellten fest, daß diese Reduktion der RC-Zeitkonstante aufgrund einer Reduktion der gespei cherten kapazitiven Ladung im dielektrischen Material im Spannfutter erfolgt, die als Absorptionskapazitanz be zeichnet wird. Die Absorptionskapazitanz eines Materials beinhaltet einen in Reihe geschalteten Widerstand, so daß im wesentlichen frühere Ladungen gespeichert und nur langsam abgeführt werden. Diese Absorptionskapazitanz wurde bisher bei der Konstruktion von Thermospannfuttern nicht berück sichtigt. Es gab nur wenig Motivation, wenn überhaupt, die Thermovorrichtungen 22 in einem leitenden Gehäuse einzu schließen, weil man glaubte, daß das Rauschen von den Thermo vorrichtungen 22 durch Abschirmschichten im Spannfutter 4 abgeführt werden könnte. Die Schichten des Spannfutters 4 beinhalten jedoch dielektrisches Material, das, wie der Erfinder bemerkte, in der Tat eine Quelle für die lange RC- Zeitkonstante ist.

Das Kabel 32 beinhaltet die Stromleiter 24, die den Thermo treiber-Controller 18 mit den Thermovorrichtungen 22 zu sammenschließt. Die Abschirmung des Kabels 32 erstreckt sich im Idealfall durch die Wand des umweltdichten Gehäuses 2 und umgibt die Stromleiter 24 an ihrem Eingangspunkt in die Thermovorrichtungshülse 28. Die Abschirmung des Kabels 32 ist kapazitiv gekoppelt an die Stromleiter 24 und fängt Ströme ab, die aus der Kapazitätswirkung der Stromschwankungen in den Stromleitern entstehen, und leitet sie an den Thermo treiber-Controller 18 zurück. Der Thermotreiber-Controller 18 liegt an Erde 21. Je komplexer die Abkapselung aller Leiter in der Thermoeinheit 20 durch die leitende Abschirmung ist, desto kompletter wird der Schutz der Testmessungen gegen das Rauschen, das durch den Betrieb der Thermoeinheit 20 gene riert wird.

Die Wände des umweltdichten Gehäuses 2 sind in der Regel aus leitendem Material. Das leitende Material schirmt die Kammer im umweltdichten Gehäuses 2 gegen elektromagnetische (EM) Felder ab, die außerhalb des Gehäuses 2 entstehen und die sonst zum Rauschen innerhalb des Meßfühlers 6 führen würden. Das umweltdichte Gehäuse 2 ist geerdet, um die in der Leiter wand durch die EM-Felder generierten Ströme zur Erde zurück zuführen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung ist die leitende Wand des umweltdichten Gehäuses erweitert, so daß sie im wesentlichen Teile der Thermoeinheiten umgibt. Die Erweiterung der Wand des Gehäuses sieht eine leitende Abschirmung vor, die kapazitiv mit den Thermoeinheiten gekoppelt ist, die kapazitive Ströme an die Gehäuseerde zurückführen kann.

Nehmen wir jetzt Bezug auf Fig. 3; in einem ersten Aspekt dieser bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Wand des umweltdichten Gehäuses 2 koaxial mit noch einer weiteren Abschirmschicht 34 des Kabels 32 zu einem Punkt in physika lisch nächster Nähe zur Thermovorrichtungshülse 28, ist jedoch frei von einer direkten elektrischen Verbindung mit der Abschirmung des Kabels 32, dem Thermotreiber-Controller 18 und der Thermovorrichtungshülse 28. Die Wand des umwelt dichten Gehäuses 2 erstreckt sich direkt bis zur Thermovor richtungshülse 28 durch Verbinden der äußeren Abschirmschicht 34 des Kabels 32 mit der Wand des umweltdichten Gehäuses 2. Das Kabel 32 beinhaltet die Stromleiter 24, die den Thermo treiber-Controller 18 mit den Thermovorrichtungen 22 ver bindet. Kapazitive Ströme, die von den Stromleitern 24 ausgehen, werden durch die Abschirmung des Kabels 32 abgefangen und an den Thermotreiber-Controller 18 und die Thermotreiber-Controller-Erde 21 rückgeführt. Die Erweiterung der Wand des umweltdichten Gehäuses 2 durch die äußere Abschirmung 34 des Stromkabels 32 ist kapazitiv durch einen "virtuellen" Kondensator 36 an die Abschirmung des Kabels 32 gekoppelt und fängt kapazitive Ströme ab, die von innerhalb des Kabels 32 auslecken und die sonst an das Spannfutter 4 gekoppelt werden könnten. Jeder Strom in der Erweiterung des umweltdichten Gehäuses 2 wird zur Erde 7 außerhalb des umweltdichten Gehäuses 2 rückgeführt, wenn der Schalter 23 geschlossen ist. Wenn der Schalter 23 offen ist, werden kapazitive Ströme an die Erde 25 eines Instruments 27 rück geführt, das durch Leiter 29 mit den Meßfühlern innerhalb der Kammer verbunden ist.

Nehmen wir jetzt Bezug auf Fig. 4; in einem zweiten Aspekt dieser bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Wand des umweltdichten Gehäuses 40 so weit, daß sie im wesent lichen die Thermovorrichtungen 42, die Thermovorrichtungs hülse 44 und das Stromkabel 46 umgibt, das die Thermovor richtungen 42 mit dem Thermotreiber-Controller 50 verbindet. Wärme wird dem Spannfutter 56 durch die Thermovorrichtungs hülse 44 und die Wand des umweltdichten Gehäuses 40 zu- bzw. von ihm abgeführt. Die Thermovorrichtungen 42 sind kapazitiv über virtuelle Kondensatoren 48 an die Thermohülse 44 ge koppelt. Die Thermovorrichtungshülse 44 und die Abschirmung der Stromkabel 48 sind ihrerseits kapazitiv über virtuelle Kondensatoren 52 an die Wand des umweltdichten Gehäuses 40 gekoppelt. Kapazitive Ströme in der Thermovorrichtungshülse 44 oder in der Abschirmung des Kabels 46 werden durch die leitende Abschirmschicht des Kabels 46 an den Thermotreiber- Controller 50 rückgeführt. Der Thermotreiber-Controller 50 ist durch Stromleiter 43 mit den Thermovorrichtungen 42 verbunden und liegt an Erde 51. Kapazitive Ströme, die aus der Thermovorrichtungshülse 44 oder dem Stromkabel 46 aus lecken, werden von der Wand des Gehäuses 40 abgefangen und an die Gehäuseerde 54 rückgeführt, wenn der Schalter 53 ge schlossen ist. Wenn der Schalter 53 offen ist, werden kapazitive Ströme in der Wand des umweltdichten Gehäuses 40 an die Erde des Instruments 57 rückgeführt. Das Instrument 57 ist mit dem Meßfühler 6 im umweltdichten Gehäuse durch die Leiter 47 des Instruments verbunden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird in einem dritten Aspekt der bevorzugten Ausführungsform die Wand des umweltdichten Ge häuses 60 erweitert und umgibt die Thermovorrichtungen 64 und die Stromleiter 62, die die Thermovorrichtungen 64 mit dem Thermotreiber-Controller 63 verbinden. Der Thermotreiber- Controller liegt an Erde 74. In diesem Aspekt der Erfindung sind die Thermovorrichtung 64 und die Stromleiter 62 über die virtuellen Kopplungskondensatoren 66 mit der Wand des umwelt dichten Gehäuses 60 kapazitiv gekoppelt. Kapazitive Ströme, die in den Thermovorrichtungen 64 oder Stromkabeln 62 gene riert werden, werden von der Abschirmung abgefangen, die durch die leitende Wand des Gehäuses 60 gebildet wird, und an die Gehäuseerde 68 rückgeführt, wenn der Schalter 69 ge schlossen ist. Wenn der Schalter 69 offen ist, werden die Wände des Gehäuses 60 durch das Instrument 73 zur Instrumen tenerde 71 geführt. Wärme wird übertragen zu und von dem Spannfutter 70 durch die Wand des umweltdichten Gehäuses 60.

Bergriffe und Ausdrücke, die in der obigen Beschreibung ver wendet werden, gelten nur beschreibend und nicht einschrän kend, und es besteht keine Absicht, durch das Benutzen solcher Bergriffe und Ausdrücke Äquivalente der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder Teile derselben auszuschließen, wobei anerkannt wird, daß der Umfang der vorliegenden Er findung ausschließlich in den folgenden Ansprüchen definiert und eingeschränkt wird.

Claims

1. Ein Thermospannfutter für eine Meßfühlerstation, enthaltend:

a) ein Spannfutter zum Haltern einer zu testenden Vorrichtung;
b) eine Thermoeinheit zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters;
c) einen Controller, der die Thermoeinheit mit elektrischem Strom versorgt;
d) ein Leiterglied, das mit der Einheit kapazitiv gekoppelt ist während es frei von einer direkten elektrischen Verbindung mit der Thermoeinheit ist; und
e) wobei das Leiterglied und der Controller elektrisch verschaltet sind, um einen leitenden Rückpfad zum Controller für im wesentlichen alle kapazitiven Ströme vorzusehen, die beim Betrieb der Thermoeinheit entstehen.

2. Das Spannfutter gemäß Anspruch 1, in dem das Leiterglied eine leitende Hülse aufweist, die im wesentlichen die Thermoeinheit umschließt.

3. Das Spannfutter gemäß Anspruch 1, das ferner eine elektrische Verbindung des Controllers zur Erde aufweist, um so eine leitende Erweiterung des leitenden Rückkehr pfads zum Controller bis zur Erde vorzusehen.

4. Ein Thermospannfutter für eine Meßfühlerstation, enthaltend:

a) Ein Spannfutter zum Haltern einer zu testenden Vorrichtung;
b) eine Thermoeinheit zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters;
c) einen Controller, der die Thermoeinheit mit elektrischem Strom versorgt;
d) ein erstes Leiterglied, das mit der Thermoeinheit kapazitiv gekoppelt ist während es frei von einem direkten elektrischen Kontakt mit ihr ist; und
e) wobei das erste Leiterglied und der Controller elektrisch verschaltet sind, um einen leitenden Rückpfad zu dem Controller für im wesentlichen alle kapazitiven Ströme vorzusehen, die beim Betrieb der Thermoeinheit entstehen; und
f) ein zweites Leiterglied, das elektrisch an Erde liegt und kapazitiv an das erste Leiterglied gekoppelt ist, während es frei von einer direkten elektrischen Verbindung mit dem erste Leiterglied ist, um einen leitenden Pfad zur Erde für kapazitive Ströme bereit zustellen, die von dem ersten Leiterglied herkommen.

5. Ein Thermospannfutter für eine Meßfühlerstation, enthaltend:

a) Ein Spannfutter zum Haltern einer zu testenden Vorrichtung;
b) eine Thermoeinheit zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters;
c) einen Controller, der die Thermoeinheit mit elektrischem Strom versorgt;
d) eine Vielzahl erster Leiter, die den Controller mit der Thermovorrichtung verbinden;
e) ein Leiterglied, das im wesentlichen die Thermo vorrichtung umgibt, während es frei von jeder direkten elektrischen Verbindung mit der Thermo vorrichtung ist; und
f) einen zweiter Leiter, der eine größere Länge der ersten Leiter umgibt und elektrisch den Controller und das Leiterglied elektrisch verschaltet um einen leitenden Rückpfad zu dem Controller für im wesent lichen alle kapazitiven Ströme vorzusehen, die beim Betrieb der Thermoeinheit entstehen.

6. Das Thermospannfutter gemäß Anspruch 5, das ferner einen dritten Leiter aufweist, der elektrisch an Erde liegt und eine größere Länge des zweiten Leiters umgibt, während er frei von jeder direkten elektrischen Verbindung mit dem zweiten Leiter ist, um einen leitenden Pfad an die Erde für kapazitive Ströme zu schaffen, die aus dem zweiten Leiter stammen.

7. Das Thermospannfutter gemäß Anspruch 5, das ferner eine elektrische Verschaltung des Controllers mit der Erde aufweist, um eine leitende Erweiterung zur Erde des leitenden Rückwegs zum Controller vorzusehen.

8. Ein Thermospannfutter für eine Meßfühlerstation, enthaltend:

a) Ein Spannfutter zum Haltern einer zu testenden Vorrichtung;
b) eine Thermoeinheit zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters;
c) einen Controller, der die Thermoeinheit mit elektrischem Strom versorgt;
d) eine Vielzahl erster Leiter, die den Controller mit der Thermovorrichtung verbinden; und
e) einen zweiter Leiter, der eine größere Länge der ersten Leiter umgibt und elektrisch mit dem Controller verbunden ist, um einen leitenden Rückpfad zu dem Controller für im wesentlichen alle kapazitiven Ströme vorzusehen, die aus den ersten Leitern als Ergebnis des Betriebs der Thermoeinheit austreten.

9. Das Thermospannfutter gemäß Anspruch 8, enthaltend eine elektrische Verschaltung des Controllers mit der Erde, um eine leitende Erweiterung zur Erde des leitenden Rück pfads zum Controller vorzusehen.

10. Das Thermospannfutter gemäß Anspruch 8, das ferner einen dritten Leiter aufweist, der elektrisch an Erde liegt und eine größere Länge des zweiten Leiters umgibt, während er frei von jeder direkten elektrischen Verbindung mit dem zweiten Leiter ist, um einen leitenden Pfad zur Erde für kapazitive Ströme vorzusehen, die aus dem zweiten Leiter stammen.

11. Eine Meßfühlerstation, enthaltend:

a) ein leitendes Gehäuse, das elektrisch an Erde liegt;
b) ein Spannfutter zum Haltern einer zu testenden Vorrichtung, wobei das Spannfutter innerhalb des Gehäuse angeordnet ist;
c) eine Thermoeinheit zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters;
d) einen Controller, der die Thermoeinheit mit elektrischem Strom versorgt;
e) ein Leiterglied, das mit der Thermoeinheit kapazitiv gekoppelt ist während es frei von einem direkten elektrischen Verbindung zu dieser ist;
f) wobei das Leiterglied und der Controller elektrisch verschaltet sind um einen leitenden Rückpfad zu dem Controller für im wesentlichen alle kapazitiven Ströme vorzusehen, die aus dem Betrieb der Thermo einheit entstehen; und
g) eine leitende Verlängerung des Gehäuses, die kapazitiv an das leitende Glied gekoppelt ist, während sie frei von einem direkten elektrischen Anschluß daran ist, um einen leitenden Pfad zur Erde für kapazitive Ströme vorzusehen, die von dem leitenden Glied stammen.

12. Die Meßfühlerstation gemäß Anspruch 11, ferner enthaltend eine elektrische Verschaltung des Controllers mit der Erde, um eine leitende Erweiterung zur Erde des leitenden Rückkehrpfads zum Controller vorzusehen.

13. Die Meßfühlerstation gemäß Anspruch 11, wobei die leitende Erweiterung im wesentlichen das Leiterglied umschließt.

14. Eine Meßfühlerstation, enthaltend:

a) ein leitendes Gehäuse, das elektrisch an Erde liegt;
b) ein Spannfutter zum Haltern einer zu testenden Vorrichtung, wobei das Spannfutter innerhalb des Gehäuses angeordnet ist;
c) eine Thermovorrichtung zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters;
d) eine Vielzahl von ersten Leitern, die die Thermo vorrichtung mit einem Controller zur Versorgung mit elektrischem Strom elektrisch verschalten, wobei der Controller außerhalb des Gehäuses angeordnet ist;
e) einen zweiter Leiter, der eine größere Länge der ersten Leiter umgibt, wobei der zweite Leiter mit den ersten Leitern kapazitiv gekoppelt ist während er frei von einer direkten Verbindung mit diesen ist und elektrisch mit dem Controller verbunden ist, um einen leitenden Rückpfad zu dem Controller für eine wesent lichen Menge der kapazitiven Ströme zu bilden, die aus den ersten Leitern als Ergebnis des Betrieb der Thermoeinheit stammen; und
f) eine leitende Erweiterung des Gehäuses, das einen größeren Teil der Länge des zweiten Leiters umhüllt während es frei ist von einer direkten elektrischen Verbindung mit dem zweiten Leiter, um so einen leitenden Pfad zur Erde zu bilden für kapazitive Ströme, die von dem zweiten Leiter stammen.

15. Die Meßfühlerstation gemäß Anspruch 14, in der die leitende Verlängerung dieses Leiterglied im wesentlichen umhüllt.

16. Die Meßfühlerstation gemäß Anspruch 14, die ferner ein leitendes Glied aufweist, das im wesentlichen die Thermo vorrichtung umhüllt und elektrisch mit dem zweiten Leiter verbunden ist, während es frei von direkter Verbindung mit der leitenden Verlängerung des Gehäuses ist.

17. Die Meßfühlerstation gemäß Anspruch 16, in der die leitende Verlängerung dieses Leiterglied im wesentlichen umhüllt.

18. Die Meßfühlerstation gemäß Anspruch 14, die ferner eine elektrische Verschaltung des Controllers mit der Erde aufweist, um so eine leitende Verlängerung zur Erde des leitenden Rückpfads zum Controller vorzusehen.

19. Eine Meßfühlerstation, enthaltend:

a) ein leitendes Gehäuse, das elektrisch an Erde liegt;
b) ein Spannfutter zum Haltern einer zu testenden Vorrichtung, wobei das Spannfutter innerhalb des Gehäuses angeordnet ist;
c) eine Thermoeinheit zum Modifizieren der Temperatur des Spannfutters;
d) einen Controller, der die Thermoeinheit mit elektrischem Strom versorgt;
e) ein erstes Leiterglied, das mit der Thermoeinheit kapazitiv gekoppelt ist während es frei von einer direkten elektrischen Verbindung mit dieser ist; und
f) wobei das erste Leiterglied mit dem leitenden Gehäuse elektrisch verbunden ist, um einen leitenden Rückpfad zur Erde für im wesentlichen alle kapazitiven Ströme vorzusehen, die durch den Betrieb der Thermoeinheit entstehen.

20. Die Meßfühlerstation gemäß Anspruch 19, die ferner ein zweites Leiterglied aufweist, das kapazitiv an die Thermoeinheit und an das erste Leiterglied gekoppelt ist und frei von einer direkten elektrischen Verbindung zu dieser ist, wobei das zweite Leiterglied elektrisch mit dem Controller verbunden ist, um einen elektrischen Rückpfad zum Controller für im wesentlichen alle kapazitiven Ströme zu bilden, die aus dem Betrieb der Thermoeinheit entstehen.