专利名称：改进的剪切测试设备夹紧机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及剪切测试工具。具体地，本发明涉及允许在设置程序期间剪切测试工具相对于安装板移动、但在剪切测试程序期间使剪切测试工具相对于安装板保持在固定位置的装置和方法。
背景技术：
半导体器件非常�。ǔ４�5mm2至50mm2，且一般包括用于将导电体结合到半导体基片的多个位置。每个结合部由附着到基片的焊料或金球沉积物组成。有必要测试结合部和基片之间的连接强度，其称为结合强度，以便确信结合方法适当且结合强度足够。因为结合部尺寸非常�。圆馐越岷锨慷人褂玫墓ぞ弑匦敕浅＞返囟ㄎ磺夷芄徊饬糠浅Ｐ〉牧推�。W02007/093799中描述的已知测试装置具有用于与结合部接合的测试工具。使用测试工具来将结合部剪离半导体基片并记录剪切结合部所需的力。在测试工具中并入了力传感器以测量力。为了确�？芍馗葱裕枰共馐怨ぞ叩哪┒嗽诨砻嫔戏降脑ざǜ叨却雍辖岷喜康牟嗝�。该距离小而关键，因为结合部通常为圆顶形的。距表面的预定间距消除了测试工具在基片上的滑动摩擦，并且确保了在相对于结合界面的精确的位置处施加剪切载荷。 因此，实际上，测试工具首先被移动到与基片表面接触并随后在进行剪切测试之前撤回预定的距离，通常为0. 05mm或更少。出现几个困难。装置自身的机构中的动摩擦和静摩擦可能在感测与基片表面的接触中造成困难。不准确的表面感测将不可避免地影响测试工具所撤回的距离，以及由此影响结合部被剪切所处的高度。所涉及的距离非常小且需要非常仔细感测表面接触的确切时刻而不压迫基片。也必须小心以防止在剪切测试之前或剪切测试期间测试工具在测试高度处的不受控制的移动。这样的移动可严重地影响测试结果的准确性且测试工具在测试高度的大的移动可能破坏相邻的结合部或线。感测基片表面时的低接触力和测试高度的精确控制这两个目的难以实现。US 6，078，387公开了用于感测测试工具的测试头与基片的接触的装置，其适合于在感测到接触时立即停止测试头的向下驱动。测试工具被支撑在一对悬臂的自由端上，所述悬臂在其相对端处固定到基板且偏转以允许测试头相对于基板的一些竖直移动。为了防止在剪切测试期间测试头的竖直移动，测试工具被悬臂对着基板弹性偏置。测试头可通过空气轴承移动离开基板以允许测试头以基本上无摩擦的方式竖直移动用于初始接触感测。 因而，当测试头首先触到基片表面时，它被基片表面推回到悬臂上。测试头相对于基板的移动或悬臂的移动能由光学探测器检测，且空气轴承随后被切断以确保测试头通过悬臂对着基板的弹性偏置而相对于基板固定。一旦测试头相对于基板固定，则使基板升高预定的量以便在测试工具的下端和基片之间留出期望的“退出距离”的间隙。可选的系统使悬臂将测试工具偏离基板以允许在初始定位期间测试头相对于基
4板的基本上无摩擦的运动，但随后利用由压缩空气驱动的活塞将测试工具压入与基板的接触中，以在测试程序期间产生测试工具上的对着基板的夹紧力。这两个系统有效地将测试头精确地定位在基片上方，同时在将测试工具初始定位在基片表面上方时提供相对较低的触碰力。然而，它们仍有一些缺点。第一个缺点是这些系统的成本相对较高。空气轴承为剪切测试工具的总体成本中相对较昂贵的部件。第二个缺点是在测试程序期间大量载荷必须由悬臂支撑。这意味着对于较高载荷的测试，必须使用更大且因此更重的悬臂。这又导致当初始地定位传感器时更大的触碰力， 这能导致对基片表面的破坏。这也导致对于不同的载荷测试使用不同的悬臂组件，进一步提高成本。第三个缺点是在空气轴承解决方案和压缩空气致动的活塞解决方案中，随着悬臂被推到或压紧基板，测试头被横向地移动，使得其能相对于基片定位但这是在进行测试之前。空气轴承的切断或测试工具顶着基板的夹紧不可避免地意味着除了测试头的横向移动之外还有一些竖直移动将发生。该移动能降低所得到的测试的精确性，尤其是所涉及的退出距离极小时。因此，本发明的目的是解决上述问题或至少提供有用的可选方案。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于测试结合部和电子基片之间的连接强度的剪切测试装置，例如用于测试焊球沉积物和电子基片之间的结合强度的剪切测试装置， 包括χ-y平台，基片附接到所述χ-y平台；剪切测试工具；驱动机构，所述驱动机构提供在测试方向上的在所述平台和所述测试工具之间的相对运动；基板，剪切测试工具通过弹性连接器附接基板，所述弹性连接器允许剪切测试工具相对于基板在垂直于测试方向的轴向方向上移动；至少一个邻接件，其相对于基板刚性地固定，所述至少一个邻接件与剪切测试工具接触；以及夹紧装置，其联接到基板且在静止位置和致动位置之间可移动，在静止位置，装置不被迫使与剪切测试工具接触，而在致动位置，装置被迫使与剪切测试工具接触以保持剪切测试工具在轴向方向上相对于基板静止，使得当驱动机构提供在测试方向上的在x-y平台和剪切测试工具之间的相对移动以使剪切测试工具在剪切测试期间从所述基片剪切掉结合部或球沉积物时，所述至少一个邻接件在剪切测试工具上提供额外的夹紧力。优选地，夹紧装置包括在致动位置接触剪切测试工具的单个元件。可选地，夹紧装置可包括在致动位置接触剪切测试工具的两个或多个元件。优选地，当夹紧装置处于致动位置时，剪切测试工具被保持在夹紧装置和所述至少一个邻接件之间。优选地，在致动位置，夹紧装置将剪切测试工具推入与第一邻接件和第二邻接件
5的接触中。优选地，夹紧装置经由气动机构在静止位置和致动位置之间可移动。优选地，所述至少一个邻接件，以及第一邻接件和/或第二邻接件的位置沿平行于与测试方向对齐的轴线的轴线可调节。优选地，允许剪切测试工具相对于基板移动的弹性连接器包括一对悬臂。优选地，剪切测试装置还包括传感器和控制器，所述传感器构造成当剪切测试工具相对于基板在轴向方向上的运动被检测到时产生信号，所述控制器连接到传感器和夹紧装置，其中所述控制器构造成响应于来自传感器的信号而将夹紧装置移动到致动位置。在本发明的第二方面中，描述了一种使用根据本发明的第一方面的剪切测试装置来测试结合部和电子基片之间的连接强度的新方法，包括以下步骤在轴向方向上距基片预定的距离处定位测试工具；在测试方向上提供测试工具和结合部之间的相对运动以使测试工具将结合部剪离基片，其中由结合部施加到测试工具的力使得剪切测试装置中的至少一个邻接件在测试工具上提供夹紧力；以及记录由结合部施加到测试工具的力。优选地，定位测试工具的步骤包括在轴向方向上朝基片移动测试工具；检测测试工具和基片之间的接触；以及当检测到接触时停止测试工具在轴向方向的移动。优选地， 方法还包括步骤在停止步骤之后夹紧测试工具以相对于基板固定测试工具的位置。优选地，方法还包括步骤在夹紧步骤之后将测试工具和基板移动离开基片预定的距离。优选地，方法还包括步骤在记录步骤之后相对于基板松开测试工具。
现将参考附图仅通过示例详细说明本发明的优选实施例，在附图中图1是根据本发明的剪切测试设备的示意图；图2是根据本发明的剪切测试装置的透视图；图3是根据本发明的剪切测试装置的截面图；图4是本发明的剪切测试装置的另一透视图，其中移除了夹具支撑块23 ；图5是更详细地示出剪切工具100到工具保持架200的安装以及应变片 160a-160d的截面图；图6是光传感器202和触碰调节螺钉120的元件的局部截面图；图7是装置的其它元件和预夹紧活塞33的局部截面图；图8是示出剪切测试装置的一部分的透视图，其中移除了夹具支撑块23以更详细地示出触碰块122 ；图9是示出根据本发明的设备的控制元件的示意图；图10是示出利用根据本发明的设备进行剪切测试时执行的方法步骤的流程图； 以及图11是用于检测来自应变片160a-160d的信号的电路的示意图。
具体实施方式
图1为根据本发明的剪切测试装置12的视图。该装置12包括安装到夹头11的剪切测试工具100，而夹头11本身安装到装置12的主体。机动化进程平台13位于剪切测试工具100下方，待测试样品可安装在所述机动化进程平台13上。如图3所示，样品通常为其上形成了焊球沉积物302的基片300，焊球沉积物302连接到基片300内的电子电路 (未显示)ο如图3最佳显示的，剪切测试工具100包括固定在工具保持架200中的剪切测试头10，而工具保持架200又固定在剪切主体22中。如稍后更详细说明的，测试头10给待测试的基片300上的球沉积物302施加剪切力。剪切测试工具100包括(稍后描述的)应变片，用于测量当球沉积物302被剪离受测试的基片300时测试头10受到的剪切力。剪切工具100(以稍后描述的方式)被保持在夹头11中，且在垂直于基片300的方向上可移动，所述方向此后称为Z方向或轴向方向。剪切工具100在Z方向的移动通过夹头11相对于主体12的移动来实现。夹头11通过球螺钉或丝杠和螺母(未显示)安装到主体12，且能由诸如伺服电动机或步进电动机(未显示)或现有技术熟知的任何其它合适的可控制的驱动装置的轴向驱动机构来驱动。参见，例如，可从Dage Holdings Limited, 25 Faraday Road, Rabans Lane Industrial Area, Aylesbury, Buckinghamshire, United Kingdom 购得的 Dage 4000 多功能结合测试机(Dage 4000 Multipurpose Bond Tester)。进程平台13可平行于受测的基片300的平面移动，所述平面此后称为X-Y平面。 这允许球沉积物302在测试程序期间在测试方向上沿测试方向轴线朝向剪切测试工具100 移动并通过剪切测试工具100。进程平台13的移动再次利用经丝杠和螺母、球螺钉和螺母联接到平台的合适的伺服电动机或步进电动机或者合适的带式驱动机构来实现，也如现有技术熟知的，如上面提到的Dage 4000多功能结合测试机(Dage 4000 Multipurpose Bond Tester)。图1还示出了控制装置，包括用于控制进程平台13的移动的两个操纵杆14、15，以及键盘16。还示出了显示器17、用于照明受测试的基片的灯18和辅助测试工具的精确定位的显微镜19。这些特征在例如上面提到的Dage 4000 Multipurpose Bond Tester的现有技术中也都是熟知的。参考图2，夹头11包括背面板20，一对悬臂式支撑臂21的一端利用螺钉105刚性地附接到所述背面板20。悬臂式支撑臂21在其相对端处支撑剪切测试工具100。剪切测试工具100，在一个优选的实施例中，包括剪切梁主体22，工具保持架200附接到所述剪切梁主体22，测试头10附接到所述工具保持架200。如图4最佳显示的，剪切梁主体22具有拼合夹具设计。工具保持架200被插入主体22内且随后螺钉110被紧固以将保持架200牢固地夹紧到主体22内。工具保持架200配备有从其轴的夹紧部分突出的定位销。该定位销接纳在拼合夹具22的裂缝中，使得工具相对于剪切梁主体22的旋转位置得以确保。剪切测试头10又通过翼形螺钉106附接到工具保持架200，如图5最佳显示的。测试头10在前表面上具有平面，翼形螺钉106操作到所述平面上。对着平面紧固翼形螺钉确保了测试头10相对于工具保持架200处于正确的旋转方位。悬臂21允许包括剪切梁主体22、工具保持架200和测试头10的剪切测试工具100以非常小的摩擦在Z方向上移动。尽管图2所示的示例使用了一对悬臂21以便使剪切测试工具100能够在Z方向移动，然而可使用其它弹性安装布置，例如压缩弹簧。
夹具支撑块23刚性地固定到背面板20。夹具支撑块23具有围绕剪切梁主体22 延伸的护罩部分112和例如通过螺钉(未显示)附接到背面板20的背面板部分114。夹具支撑块23的部分116在剪切梁主体22的相对侧上定位到背面板20。当(稍后描述的) 夹紧机构不处于其致动位置时，剪切梁主体22，且因此剪切测试工具100，在夹具支撑块23 内自由地上下移动。夹头11包括光学传感器202，该光学传感器202用于检测剪切工具100的测试头 10何时接触基片。如图6最佳显示的，传感器202被支撑在夹具支撑块23中。传感器202 包括发射器204和接收器206。发射器204穿过在夹具支撑块23中形成的孔208发射光
束ο触碰调节螺钉120被拧入触碰块122内。触碰块122通过螺钉124附接到剪切梁主体22，如图8最佳显示的。参考图6，触碰调节螺钉120穿过槽130突出(图6和图7显示)且能被向下拧而与槽130的底部132接触以阻挡从发射器204发射的光束并防止其被接收器206检测到。当该螺钉120被向下拧而顶住表面132时，其在测试工具100上施加向上的力，从而逆着悬臂21的偏置而提升测试工具100。测试工具100被螺钉120提升的距离越大，则悬臂对着夹具支撑块23的表面132偏置螺钉120的力越大。当工具100被向下移动而与基片300接触时，螺钉120的底端被提离表面132到其不再阻挡来自发射器204的光束的位置。这使接收器206检测到光束并因此向(稍后描述的)控制系统指示工具100已经接触基片300。如果螺钉120仅轻微地接触表面132，则仅需要轻的触碰力来将螺钉120的端部提离表面132。如果，另一方面，螺钉120被向下拧而以较大的力接触表面130，则需要较大的触碰力来向上移动螺钉120的端部使之不与表面130接触。因而，螺钉120穿过触碰块122 被向下拧到与夹具支撑块23的表面130接触的程度决定了允许光传感器202检测到剪切测试工具100与基片300的接触所需要的触碰力的量。传感器202联接到(稍后参考图9描述的)计算机控制部47，该计算机控制部47 也控制夹头11和剪切工具100的轴向驱动机构，以及X-y平台13的移动。当剪切工具100 相对于背面板20向上的移动由如上所述的接收器206进行的光束的检测而被检测到时，停止由轴向驱动机构引起的夹头11相对于主体12的进一步向下运动。此时，需要防止测试工具100的进一步移动，使得测试工具100能相对于基片300精确地定位。本发明的系统利用(稍后描述的)预夹紧机构来在检测到工具100触到基片时将剪切测试工具100相对于夹头背面板20保持到位。如图3所示，剪切梁主体22定位在后夹紧螺钉30和前夹紧螺钉31之间。后夹紧螺钉30穿过背面板20中的孔140进入且穿过夹具支撑块23的背面板部分114。前夹紧螺钉31穿过夹具支撑块23的护罩部分112的前部。在设置程序期间，当剪切梁主体处于没有侧向力施加至其的中性位置时，后夹紧螺钉30和前夹紧螺钉31是可调节的。在该中性位置，后夹紧螺钉30和前夹紧螺钉31朝测试工具100向内拧直到它们分别与剪切梁主体 22和工具保持架200仅非常轻微的接触，使得当剪切测试工具100相对于夹具支撑块23在 Z方向上在悬臂21上移动时有较小或没有摩擦。夹紧或预夹紧活塞33直接与前夹紧螺钉31相对地设置，如图7最佳显示的。夹紧活塞33位于夹具支撑块23的背面板114的腔或孔142中。压缩空气通过图4中示出的压缩空气供给线路144被供给到腔142中。一旦在腔142中，压缩空气就进入横向钻孔146， 该横向钻孔146已被穿过活塞33钻出。随后，空气进入洞148并离开活塞33的背面以对在背面板20中形成的背面腔150加压。背面腔150由0型圈152密封，且因此，留在腔142 和150中的加压空气迫使活塞33到图7中左边以迫使其对着剪切梁主体22。当移除加压空气时，因为活塞33在背面板14的孔140内可自由移动，所以没有活塞33对剪切梁主体 22施加的较大的力。因而，活塞33可操作来在静止位置和致动位置之间移动，在静止位置，活塞33不对剪切梁主体22施加较大的力，而在致动位置，活塞33对剪切梁主体22施加较大的力以夹紧剪切梁主体22以及因此在其和前夹紧螺钉31之间的测试工具100。夹紧活塞33在其致动位置时相对于夹具支撑块23和背面板20将剪切梁主体22和剪切工具100保持在固定位置。这防止在Z方向的任何移动，使得在悬臂21或剪切工具100上的进一步移动是不可能的。对夹紧活塞有其它可能的致动机构。例如，其能由螺线管或伺服电动机致动。只有当通过由(如前面描述的)接收器206检测光束而确定了剪切工具100的测试头10向下触到受测试的基片30时，夹紧活塞33才移动到致动位置，从而固定剪切梁主体22和工具100的位置。夹紧活塞能被称为预夹紧机构，因为其对剪切工具100提供初始的夹紧机构以当球沉积物302被移动而与剪切工具100接合时防止剪切工具100移动。然而，如下面进一步解释的，在剪切测试过程中作用于剪切工具100上的剪切力提高了剪切工具100上的夹紧力。注意到剪切工具100包括由碳化钨或类似的硬的、坚韧的材料制成的夹紧垫35， 其与后夹紧螺钉30和前夹紧螺钉31以及夹紧活塞33相对地定位。这确保了剪切测试工具100与夹紧螺钉30、31以及夹紧活塞33之间的良好接触，并确保有最小的磨损使得系统具有良好的可重复性和延长的使用寿命。类似地，后夹紧螺钉30和前夹紧螺钉31具有由硬化钢制成的接触表面。夹紧活塞33接触表面由黄铜或类似材料制成以确保平滑操作并且不被硬化。一旦夹紧活塞33已经相对于背面板20固定了剪切测试工具100，则在进行剪切测试之前，夹头11在Z方向移动离开基片预定的退出距离。该程序在该类型的剪切测试工具中是标准化的，且在WO 2005/114722中详细描述。在剪切测试期间，待测试的物体在测试方向上在剪切工具100的测试工具头10上施加剪切力，所述测试方向为所述物体和剪切测试工具100的测试工具头10之间的相对运动的方向。测试方向在图3中用箭头36表示。施加在剪切工具100的测试工具头10上的剪切力对着后夹紧螺钉30和前夹紧螺钉31推压测试工具100。剪切力的载荷由此通过夹紧螺钉30、31，而不是通过悬臂21传递到背面板20。剪切力越大，施加到夹紧螺钉30、31 上的载荷就越大。该布置减小了在剪切测试期间悬臂经受的载荷。因此，尽管预夹紧活塞 33初始地将剪切工具100夹紧到位，但是在剪切测试期间，剪切力本身提高了测试工具100 上的夹紧力。在现有夹头组件中，悬臂21必须承受在测试期间的剪切力的大部分。这导致当在较大测试载荷下进行剪切测试时需要更坚固且因此更重的悬臂。悬臂越重，在剪切测试之前在触碰程序期间剪切测试工具100施加在基片300上的触碰力就越大。然而，利用本发明的夹紧螺钉布置，悬臂21承担最小的载荷，且因此，悬臂21能被制造得相对较轻。图9为根据本发明的装置的控制元件的示意图。本发明中的移动部件为轴向驱动机构，示出为Z轴电动机和编码器41 ；电动机42，其在X-Y平面中驱动进程平台13的移动；以及夹紧活塞43，其在所示实施例中为气动活塞。这些装置中的每一个都由专用的运动控制电子设备44控制，所述运动控制电子设备44连接到个人计算机(PC)45。PC 45也从光学传感器202接收信号以指示测试工具100触到基片300上。光学传感器202示出为框46，且也具有其自身的专用控制器，这里称为触碰电子设备47。在运动控制电子设备44 和触碰电子设备47之间有直接链路。这允许迅速的信号响应以确保轴向驱动机构以可能的最快时间停止，以防止过度行进和相关的“重”触碰。图10示出利用根据本发明的装置设置并执行剪切测试所采取的步骤。在第一步骤505中，向下移动夹头11和测试工具100直到测试头10接触基片300。在步骤510中， 通过由接收器206检测光束来检测测试头10在基片300的表面上的触碰，如前面描述的。 当检测到触碰时，在步骤515中，停止朝基片300移动剪切夹头11的Z轴电动机的操作。在步骤520中，将压缩空气供给到腔142和150以将预夹紧活塞33移动到其致动位置，在此位置，其有力地接触剪切梁主体22以使剪切工具100相对于背面板20固定。在步骤525， 随后使夹头移动离开基片到预定的退出距离以准备剪切测试。在步骤530，通过移动机动化平台13以及由此附接到平台13的基片300而开始剪切测试，使得基片300上的球沉积物 302接触测试工具头10以将球沉积物302剪离基片300。在剪切测试期间，在步骤535，当测试头10将球沉积物302剪离基片300时载荷或力被施加到剪切测试头10。该剪切力优选地由应变片获取。如图5最佳显示的，在一个优选实施例中，四个应变片160a、160b、160c和160d被结合到工具保持架200。盖165保护应变片160a-160d。应变片160a、160b位于工具保持架200的前侧，面向将要在剪切测试中被剪离基片300的球沉积物302。应变片160c和160d位于刀具保持架200的相对的或后侧上。应变片160a-160d通过线(未显示)连接到电路，例如图11示意性地示出的全桥接电路120。如众所周知的，这样的电路将由应变片160a-160d的扭曲引起的电信号转变为力测量值，其指示将球沉积物302剪离基片300所需要的力。可选地，剪切力可由安装在剪切工具上的压电晶体来检测，如前面提到的WO 2007/093799 Al中描述的。利用任一种力检测技术，如步骤540表明的，当球沉积物302被对着剪切工具100驱动时，后夹紧螺钉30和前夹紧螺钉31进一步提高对剪切工具100的夹紧作用，如上面描述的。在步骤M5，完成剪切测试，且在步骤550将剪切测试工具100移动离开基片300 并将其返回到开始位置。在步骤555，通过从腔142和150去除空气压力来停用夹紧活塞33 使得活塞33能呈现其静止位置。这允许由驱动机构在Z方向上在悬臂21上移动剪切测试工具100。在步骤560，能通过再次执行相同的方法步骤重复剪切测试，如步骤565所示。因此，根据本发明的系统允许剪切工具100以相对较低的且可调节的触碰力触到待测试的基片上。该低的触碰力是由于因上述原因而需要的悬臂21的相对较低的质量。该系统还允许测试工具100相对于安装夹头20被固定使得能精确地控制测试工具100的竖直位置。这对于精确且可重复的剪切测试来说是重要的。因为剪切测试工具100经受的剪切载荷经由所述的夹紧布置，而不是经由悬臂传递到夹头背面板20，所以对于不同载荷的测试不需要具有不同的夹头组件。限定本发明优选方面的条款1. 一种用于测试结合部和电子基片之间的连接强度的剪切测试装置，包括χ-y平台，基片附接到所述χ-y平台；测试工具；驱动机构，所述驱动机构提供在测试方向上的在平台和测试工具之间的相对运动；基板，测试工具通过弹性连接器附接到基板，所述弹性连接器允许测试工具相对于基板在垂直于测试方向的轴向方向上移动；至少一个邻接件，所述至少一个邻接件相对于基板刚性地固定，所述至少一个邻接件与测试工具接触；以及夹紧装置，其相对于基板刚性地固定且在静止位置和致动位置之间可移动，在静止位置，夹紧装置不压紧测试工具，而在致动位置，夹紧装置压紧测试工具以在轴向方向上相对于基板将测试工具保持固定到位，使得当驱动机构提供在测试方向上的在平台和剪切测试工具之间的相对移动以使剪切测试工具在剪切测试期间从所述基片剪切掉所述结合部时，所述至少一个邻接件在剪切测试工具上提供额外的夹紧力。2.根据条款1所述的剪切测试装置，其中夹紧装置包括在致动位置压紧测试工具的单个元件。3.根据条款1或2所述的剪切测试装置，其中当夹紧装置处于致动位置时，测试工具被保持在夹紧装置和所述至少一个邻接件之间。4.根据前述任一项条款所述的剪切测试装置，其中所述至少一个邻接件包括相对于基板刚性地固定到位的第一邻接件和第二邻接件。5.根据条款4所述的剪切测试装置，其中第一邻接件和第二邻接件在轴向方向上间隔开定位。6.根据条款4或5所述的剪切测试装置，其中第一邻接件和第二邻接件位于测试工具的相对侧上。7.根据条款4、5或6所述的剪切测试装置，其中当驱动机构提供在测试方向上的在平台和剪切测试工具之间的相对移动以使剪切测试工具在剪切测试期间从所述基片剪切掉所述结合部时，第一邻接件和第二邻接件在剪切测试工具上提供额外的夹紧力。8.根据条款4-7中任一项所述的剪切测试装置，其中驱动机构沿测试方向轴线提供在测试方向上的相对运动，且其中第一邻接件和/或第二邻接件的位置可沿与测试方向轴线平行的一个或多个轴线调节。9.根据前述任一项条款所述的剪切测试装置，其中夹紧装置通过气动机构在静止位置和致动位置之间可移动。10.根据条款9所述的剪切测试装置，其中夹紧装置为气动致动活塞。11.根据前述任一项条款所述的剪切测试装置，其中弹性连接器包括在一端处相对于基板固定的一对悬臂，且其中测试工具被支撑在悬臂的相对端上。12.根据前述任一项条款所述的剪切测试装置，其中剪切测试装置还包括传感器和控制器，所述传感器构造成当测试工具相对于基板在轴向方向上的运动被检测到时产生信号，所述控制器连接到传感器和夹紧装置，其中所述控制器构造成响应于来自传感器的信号而将夹紧装置移动到致动位置。13.根据前述任一项条款所述的剪切测试装置，其中测试工具被容纳在相对于基板固定到位的夹具支撑块中。14.根据条款13所述的剪切测试装置，其中所述至少一个邻接件被附接到夹具支撑块，且夹紧装置安装在夹具支撑块中。15.根据条款13或14所述的剪切测试装置，其中夹紧装置为安装在夹具支撑块中的气动致动活塞。16.根据前述任一项条款所述的剪切测试装置，其中剪切测试工具包括附接到剪切主体的工具保持架和固定到工具保持架的测试头。17.根据前述任一项条款所述的剪切测试装置，还包括附接到测试工具的触碰块和穿过触碰块拧入的触碰螺钉，且还包括光学发送器和光学接收器，且其中触碰螺钉的端部能定位在光学发送器和光学接收器之间。18.根据条款17所述的剪切测试装置，其中测试工具容纳在相对于基板固定到位的夹具支撑块内，且其中光学发送器和光学接收器在触碰螺钉的相对侧上安装在夹具支撑块中。19.根据前述任一项条款所述的剪切测试装置，其中结合部为结合到基片的焊球沉积物。20. 一种使用根据前述权利要求的任一项所述的剪切测试装置来测试结合部和电子基片之间的连接强度的方法，包括以下步骤在轴向方向上距基片预定的距离处定位测试工具；在测试方向上提供测试工具和结合部之间的相对运动以使测试工具将结合部剪离基片，其中由结合部施加到测试工具的力引起剪切测试装置中的所述至少一个邻接件在测试工具上提供夹紧力；以及记录由结合部施加到测试工具的力。21.根据条款20所述的方法，其中定位测试工具的步骤包括在轴向方向上朝基片移动测试工具；检测测试工具和基片之间的接触；以及当检测到接触时停止测试工具在轴向方向的移动。22.根据条款21所述的方法，还包括步骤在停止步骤之后夹紧测试工具以相对于基板固定测试工具的位置。23.根据条款22所述的方法，还包括步骤在夹紧步骤之后将测试工具和基板移动离开基片预定的距离。24.根据条款22或23所述的方法，还包括步骤在记录步骤之后相对于基板松开测试工具。
1权利要求
1.一种用于测试结合部和电子基片之间的连接强度的剪切测试装置，包括χ-y平台，所述基片附接到所述χ-y平台；测试工具；驱动机构，所述驱动机构提供在测试方向上的在所述平台和所述测试工具之间的相对运动；基板，所述测试工具通过弹性连接器附接到所述基板，所述弹性连接器允许所述测试工具相对于所述基板在垂直于所述测试方向的轴向方向上移动；至少一个邻接件，所述至少一个邻接件相对于所述基板被刚性地固定，所述至少一个邻接件与所述测试工具接触；以及夹紧装置，所述夹紧装置相对于所述基板被刚性地固定且能在静止位置和致动位置之间移动，在所述静止位置，所述夹紧装置不被压到所述测试工具上，而在所述致动位置，所述夹紧装置被压到所述测试工具上以在轴向方向上相对于所述基板将所述测试工具保持固定到位，使得当所述驱动机构提供在所述测试方向上的在所述平台和剪切测试工具之间的相对运动以使所述剪切测试工具在剪切测试期间从所述基片剪切掉所述结合部时，所述至少一个邻接件在所述剪切测试工具上提供额外的夹紧力。
2.根据权利要求1所述的剪切测试装置，其中所述夹紧装置包括在所述致动位置中被压在所述测试工具上的单个元件。
3.根据权利要求1或2所述的剪切测试装置，其中当所述夹紧装置处于所述致动位置中时，所述测试工具被保持在所述夹紧装置和所述至少一个邻接件之间。
4.根据前述任一项权利要求所述的剪切测试装置，其中所述至少一个邻接件包括相对于所述基板刚性地固定到位的第一邻接件和第二邻接件。
5.根据权利要求4所述的剪切测试装置，其中所述第一邻接件和第二邻接件在轴向方向上以间隔开的关系定位。
6.根据权利要求4或5所述的剪切测试装置，其中所述第一邻接件和第二邻接件位于所述测试工具的相对侧上。
7.根据权利要求4、5或6所述的剪切测试装置，其中当所述驱动机构提供在所述测试方向上的在所述平台和剪切测试工具之间的相对运动以使所述剪切测试工具在剪切测试期间从所述基片剪切掉所述结合部时，所述第一邻接件和第二邻接件在所述剪切测试工具上提供额外的夹紧力。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的剪切测试装置，其中所述驱动机构沿测试方向轴线提供在测试方向上的相对运动，并且其中所述第一邻接件和/或第二邻接件的位置能沿与所述测试方向轴线平行的一个或多个轴线进行调节。
9.根据前述任一项权利要求所述的剪切测试装置，其中所述夹紧装置通过气动机构能够在静止位置和致动位置之间移动。
10.根据权利要求9所述的剪切测试装置，其中所述夹紧装置是气动致动活塞。
11.根据前述任一项权利要求所述的剪切测试装置，其中所述剪切测试装置还包括传感器和控制器，所述传感器构造成当所述测试工具相对于所述基板在轴向方向上的运动被检测到时产生信号，所述控制器连接到所述传感器和所述夹紧装置，其中，所述控制器构造成响应于来自所述传感器的信号而将所述夹紧装置移到所述致动位置中。
12.根据前述任一项权利要求所述的剪切测试装置，其中所述测试工具被容纳在夹具支撑块内，该夹具支撑块相对于所述基板被固定到位。
13.根据权利要求12所述的剪切测试装置，其中所述至少一个邻接件被附接到所述夹具支撑块，并且所述夹紧装置被安装在所述夹具支撑块中。
14.根据权利要求13或14所述的剪切测试装置，其中所述夹紧装置是安装在所述夹具支撑块中的气动致动活塞。
15.根据前述任一项权利要求所述的剪切测试装置，还包括附接到所述测试工具的触碰块和穿过所述触碰块拧入的触碰螺钉，且还包括光学发送器和光学接收器，并且其中所述触碰螺钉的端部能定位在所述光学发送器和所述光学接收器之间，其中，所述测试工具容纳在相对于所述基板固定到位的夹具支撑块内，并且其中所述光学发送器和所述光学接收器在所述触碰螺钉的相对侧上安装在所述夹具支撑块中。
全文摘要
本发明涉及改进的剪切测试设备夹紧机构，特别地，提供了用于测试结合部和电子基片之间的连接强度的剪切测试装置。该装置包括安装在基板上的剪切测试工具和夹紧机构。在设置程序期间，剪切测试工具相对于基板可移动。在测试程序期间，剪切测试工具相对于基板由夹紧机构夹紧在固定位置。提供了相对于基板固定到位的至少一个邻接件。在测试程序期间，驱动机构提供剪切测试工具和结合部之间的相对运动以使剪切测试工具将结合部剪离基片。当测试工具将结合部剪离基片时，所述至少一个邻接件在测试工具上提供额外的夹紧力。在优选的实施例中，与剪切测试工具相关联的应变片给电路提供信号，指示结合部和基片之间的连接强度。
文档编号G01N19/04GK102192877SQ20111005404
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年3月5日
发明者戴维·利利, 罗伯特·约翰·赛科斯, 马丁·巴格 申请人:诺信公司
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