專利名稱：高速拉伸試驗裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于半導體電結合的一測試裝置，尤其涉及適于高速拉伸試驗的裝置和方法。
背景技術：
半導體電結合裝置常常包括在一具有電路的基片上的一系列焊球或金球。這些球用于將單獨的電線連接至通路，或在基片對準接觸時連接至另外基片的通路。焊球將會再流動，而金球要進行焊接。
需要測試裝置來確認球具有與基片足夠的機械粘附，從而確認制造技術的耐久性。通過驅動一球側面的一工具來進行剪切測試，并通過與基片正交地夾緊和拉伸球來進行拉伸測試，這是已知的。
單獨的球通常排列成一排，且非常小。一焊球典型地直徑為1000-75μm，而一金球直徑為100-20μm。當這些“球”附連至一基片時，它們具有一略微半球的外觀。某些焊球和金球非常小的尺寸意味著斷裂力非常小，需要特殊的測量來將摩擦力減至最小，從而允許測量斷裂力。
需要在一高速應力下測試球/基片結合。在剪切測試情形下，可以驅動工具從遠處作用在相應的球上，從而可以產生必要的碰撞速度。然而，球的高速拉伸測試是難以進行的，因為測試工具必須首先夾緊球，從而在測試開始之前不能逐漸提高速度或動量。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種高速拉伸測試難題的解決方法。
根據本發(fā)明的一個方面，提供一種測試粘附至一基片的導電球的方法，包括以下步驟用一測試工具夾緊球，當推動基片輕輕靠在球上時沿一基本正交于基片的方向移動球，以及突然停止基片。
基片是輕輕支承的，從而在球和基片之間的結合上施加非常小的重力或慣性力。當基片停止時，測試工具的插入會引起作用在球上的一沖擊負荷，并因此將之施加在球/基片界面上。在一較佳的實施例中，測試工具拉動球，輕輕的支承例如由一輕彈簧或一空氣柱塞所提供。一空氣柱塞可能是較佳的，因為它具有一基本不變的速率。
在一較佳的實施例中，通過一測試機器的一固定抵靠部來停止基片，該測試機器具有一框架，測試工具可相對于該框架而移動。較佳地，該方法開始于基片與該抵靠部的接觸，推進測試工具靠在輕支承件上，從而推動基片遠離抵靠部至測試工具的速度倒轉的一位置，從而引起基片與抵靠部的突然接觸。
這樣的安排是有利的，因為它允許基片在夾緊期間受約束，并允許根據工具加速越過的距離，或根據越過一固定距離的加速度變化率，調整在基片約束點處的測試工具的速度。
此安排還可以用于靜拉伸測試，其中在拉動球之前，基片與抵靠部接觸。
根據本發(fā)明的一第二方面，提供了一種用于粘附至一基片的導電球的拉伸測試的裝置，該裝置包括用于夾緊粘附至一基片的一球的一夾緊件，具有用于支承基片的一表面的一臺板，用于在一基本正交于所述表面的軸線上移動夾緊件的裝置，在所述軸線上向夾緊件輕輕推動臺板的裝置，以及用于基片的一抵靠部，在使用中，臺板和夾緊件相對于抵靠部一致地移動，直到基片與抵靠部接觸為止，憑借此抵靠部，夾緊件和臺板趨向于移動分開。
該裝置允許施加突然的力至球/基片界面。可以提供傳統(tǒng)的裝置，來允許確定斷裂負荷。
基片可通過與一機器框架的一抵靠部的接觸而被直接阻止，或被夾緊至例如一臺板，從而阻止臺板(或其連接的一部分)，以間接地阻止基片。
較佳地，提供裝置來相對于一固定的抵靠部驅動夾緊件。向夾緊件輕輕推動臺板的裝置可以是例如一輕彈簧或一空氣柱塞。所需的推動力剛剛足以消除基片上的諸如可能由重力摩擦力或慣性力所施加的阻力。
附圖的簡要說明通過由僅僅在附圖中的例子所示的一較佳實施例的下面描述，本發(fā)明的其它特征將是顯而易見的，其中

圖1是根據本發(fā)明的一第一實施例的測試裝置的一示意的側視圖，以及圖2是根據本發(fā)明的一第二實施例的測試裝置的一示意的側視圖。
具體實施例方式
為了清楚地理解本發(fā)明，將附圖中所示的比例作了放大。尤其應該記得，所示焊球典型地直徑為大約100μm。
參見附圖，一剛性架11包括在每個側面帶有直立腿13的一基座12，每個腿具有在共同平面內的一向內定向的臂14，并在其中限定一開口15。
具有一柱塞17的一空氣致動器16居中地位于基座上，在該柱塞17上安置了一臺板18。如圖所示，具有一焊球20的一基片放置在臺板18上，在其邊緣與臂14的內側相接觸。
典型地，一基片上會有多個球，并形成為一規(guī)則排列。在一較佳的實施例中，測試工具是可分度的，例如通過應用一傳統(tǒng)X-Y軸驅動，來接合一所需的球，。此外，該裝置可包括機器視覺裝置，來允許在連續(xù)的球上方定位測試工具。
一拉伸測試裝置21具有相對的爪22，這對爪22適于相對于球20打開和閉合，可與臺板18正交地移動，以對球進行一拉伸測試。
在使用中，如圖所示，基片19定位在臺板18上，并通過柱塞17輕輕地推靠在臂14上。
將測試工具21向下驅動靠在球20上，且使爪閉合，從而夾緊球。然后將測試工具進一步向下驅動靠在柱塞17上，從而基片與臂14隔開一段距離。
致動器可以具有一永久的滲漏通道，來允許柱塞撤回而不在臺板上施加大量的力。
通過將測試工具21向上加速來完成測試，使柱塞17跟隨，始終保持臺板與基片接觸。
基片以一所需的速度與臂接觸，并立即停止。然而，測試工具繼續(xù)向上，且由于球的夾緊可施加一突然的猛拉至球/基片界面。通過此方式，該裝置就可為測量球/基片界面的斷裂力而完成一高速拉伸測試。通過已知的裝置測量斷裂力。
所示的裝置是概略的，且在基片上顯示了僅僅一個球。在實踐中，可以出現(xiàn)一系列球，提供的裝置可將測試頭或框架分度，從而在測試工具下放置所需的球。例如，框架11可以放置在一傳統(tǒng)的X-Y可移動臺子上。
框架當然可以具有代替腿13的一單獨的直立外壁以及圓周延伸的臂。假如需要，還可以提供相對于臺板定位和支承基片的傳統(tǒng)裝置。
當柱塞向上移動時，由柱塞17施加的力必須足以消除在結合/基片界面上的任何拉伸負荷。這種力可以憑經驗確定，且柱塞力可以例如通過供給它的一氣壓變化來調整。可以提供支承臺板18的其它傳統(tǒng)裝置，例如一輕彈簧，來替代致動器16。
在圖2中顯示了另一實施例。在此實施例中，柱塞的向上移動被阻止在內抵靠部上。因此，沒有東西突出于試樣而豎立。
詳細地說，一基座31支承一直立導管35，該直立導管35在其口部具有一環(huán)狀導子36，一活塞桿34在該環(huán)狀導子36內滑動?；钊麠U具有一較大的正交底部32，該底部32放置在一壓縮空氣供源的一入口上方。
導管通過一夾緊管33保持在位，該夾緊管33例如通過一外法蘭螺栓連接至基座31，并具有接合在導管35和導子36上的一內法蘭，如圖所示。
活塞桿34是圓柱形的，并緊密配合在導子36的圓柱形孔中。為了防止桿34的旋轉，底部32是正方形的，并與正方形截面的夾緊管33緊動配合。
活塞頭37包括用于一基片38的支承件，在基片38上形成有一焊球39。示意地顯示了夾緊爪40。
在使用中，通過適當?shù)难b置將基片38夾緊至活塞頭37，活塞桿允許例如通過活塞頭下側和夾緊管33之間的接觸而撤回至最大程度。使爪40下降，并起動來緊緊地夾住球39。通過入口施加壓縮空氣，從而當爪也向上加速時輕輕向上推動活塞桿。活塞桿34由導子36下側上的底部32的抵靠部來阻止，從而造成將一高速拉伸力施加至球39和表面40之間的界面。
可調整壓縮空氣的壓力和流量，來保證在整個測試中將一輕輕的向上負荷施加至基片。
為了重復測試，活塞桿可撤回，例如通過關閉壓縮空氣供源并使室中的壓力通過一孔而放出。然后，再將爪指向另一要測試的球上，并重復測試。
如上所述，此實施例在活塞頭/臺板37上方沒有任何障礙物，并因此可以使用一長度較短的爪工具，這會是有利的。應該意識到，在圖1的實施例中，臺板18可以具有用于接合臂14的一外臺階，從而臂14位于臺板的下表面下方。在此情形下，對基片需要用適當?shù)膴A緊裝置。
權利要求
1.一種測試粘附至一基片的一導電球的結合強度的方法，包括以下步驟用一測試工具夾緊所述球，當將所述基片輕輕推靠在所述球上時，沿一基本正交于粘附所述球的平面的方向移動所述球，以及突然停止所述基片。
2.如權利要求1所述的測試方法，其特征在于，包括將所述基片夾緊至一臺板的預備步驟，憑借此步驟，突然停止所述臺板，從而間接地停止所述基片。
3.如權利要求1或2所述的測試方法，其特征在于，包括如下步驟提供一氣動柱塞來將所述基片推靠在所述球上，以及用足以保證在球和基片之間的一輕壓縮負荷的量，將加壓空氣供給至所述柱塞，直到所述基片突然停止。
4.一種用于粘附至一基片的一導電球的結合的拉伸測試的裝置，包括一框架(11)，用于夾緊粘附至一基片(19)的一球(20)的一夾緊件(22)，用于在基本正交于粘附平面的一軸線上移動所述夾緊件(22)的裝置，用于在所述軸線上向所述夾緊件輕輕推動所述基片的所述框架的推動裝置(16、17)，以及用于所述基片的所述框架的一抵靠部(14)，在使用中，所述基片和球適于在所述軸線上一致移動，直到所述基片被所述抵靠部(14)所停止為止。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述推動裝置包括一氣動柱塞(16、17)。
6.如權利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述推動裝置(16、17)包括用于所述基片的一臺板(18)。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括一夾緊裝置，以在所述臺板(18)上可松開地約束一基片。
8.如權利要求4-7中的任意一項所述的裝置，其特征在于，適于通過在所述框架(33)和所述柱塞(34)之間的所述直接接觸來提供所述抵靠部。
9.如權利要求4-7中的任意一項所述的裝置，其特征在于，適于通過在所述框架(14)和所述基片(19)之間的直接接觸來提供所述抵靠部。
10.如權利要求6或7所述的裝置，其特征在于，適于通過在所述框架和臺板之間的直接接觸來提供所述抵靠部。
全文摘要
一種用于粘附至一基片(19)的一導電球(20)的結合強度的拉伸測試的裝置和方法。將一球(20)夾緊，并使之沿基本正交于粘附平面的一方向迅速移動。基片(19)由一抵靠部(14)來突然停止，以在球/基片界面施加一突加負荷。通過傳統(tǒng)裝置測量斷裂力。在測試期間，輕輕向球推動基片，來消除不需要的拉伸力。
文檔編號G01N19/04GK1950689SQ200580014183
公開日2007年4月18日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權日2004年3月22日
發(fā)明者B·K·S·皮庫克, R·J·賽克斯, A.N.威爾特謝爾 申請人:達格精密工業(yè)有限公司