CN101887007B - 剪力测试的无摩擦校正元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电气连接构件的接着强度测试装置及其无摩擦校正元件，该电气连接构件的接着强度测试装置包含：一平台，具有一个二维驱动器；一元件固持器，设置于该平台上且经配置以固持一电子元件；一直立式驱动器，设置于该平台上；一悬臂，设置于该直立式驱动器上；以及一测试头，以可旋转方式连接于该直立式驱动器。

Description

剪力测试的无摩擦校正元件
技术领域
本发明涉及一种电气连接构件的接着强度测试装置及其无摩擦校正元件，特别涉及一种电气连接构件的接着强度测试装置及其无摩擦校正元件，其中该接着强度测试装置包含一旋转式测试头，具有至少两根探针，分别用以测试电气连接构件的接着强度。
背景技术
半导体元件通常具有供导体接合的位置，这些位置一般具有球形的金球或焊球(统称为球体)。为了确认接合技术是否适宜及接着强度是否足够，必须测试基板与球体间的机械接着强度。现有技艺为通过一剪力工具施力于该球体的一侧，而为了避免剪力工具因摩擦基板表面而产生摩擦力，剪力工具的位置必须为可调式。
美国专利US 6,341,530公开了一种剪力测试工具，具有半圆柱形凹槽，对应于待测试的球体(焊球或金球)的外形，以便施加剪力而将球体从基板移开，其可应用于测试直径在50至100毫米的球体的接合强度。另，美国专利公开案US 2004/0103726公开了一种检视工具(vision system camera)，可安装到接着强度测试系统的测试模块中，可用以检视连接构件的剪力测试，以便有效地提升接着强度的剪力测试系统的功能。
除了球体的接着强度的剪力测试之外，半导体元件亦需要进行导线的接着强度的拉力测试。然而，上述现有技艺仅可进行剪力测试，无法进行拉力测试。此外，在剪力测试过程，剪力施加于球体，直到球体被移除；在拉力测试过程，拉力施加于导线，直到导线被移除。换言之，剪力测试与拉力测试二者均为破坏性测试，无法以完全相同的测试条件予以重复。因此，必须校正测试工具的施力大小，降低变异。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电气连接构件的接着强度测试装置及其无摩擦校正元件，其中该接着强度测试装置包含一旋转式测试头，具有至少两根探针，分别用以测试电气连接构件的接着强度。
在本发明的一实施例中，电气连接构件的接着强度测试装置包含一平台，具有一个二维驱动器；一元件固持器，设置于该平台上且经配置以固持一电子元件；一直立式驱动器，设置于该平台上；一悬臂，设置于该直立式驱动器上；以及一测试头，以可旋转方式连接于该直立式驱动器。
在本发明的一实施例中，剪力测试的无摩擦校正元件包含一基板；两个支撑件，设置于该基板上；一转轴，设置于该支撑件之间，该转轴具有两个锥形端，该转轴经配置以可旋转方式接触该支撑件；以及一校正件，固定于该转轴上。
上文已相当广泛地概述本发明的技术特征，以使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的保护范围的其它技术特征将描述于下文。本发明所属技术领域中具有通常技术人员应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域中具有通常知识的技术人员亦应了解，这类等效结构无法脱离所附的权利要求书所界定的本发明的精神和范围。
通过参照前述说明及下列附图，本发明的技术特征得以获得完全了解。
附图说明
图1及图2示出了本发明的接着强度的测试装置；
图3及图4示出了本发明的测试头；
图5示出了本发明的测试头的旋转操作；
图6示出了本发明的测试装置应用于一电子元件的剪力测试；
图7示出了本发明的测试装置应用于一电子元件的拉力测试；以及
图8示出了本发明的剪力测试的无摩擦校正元件。
其中，附图标记说明如下：
10测试装置
12平台
14二维驱动器
16元件固持器
18直立式驱动器
20悬臂
22转轴
30测试头
32第一探针
34第二探针
34A本体
34B钩部
36连接器
37显微镜
38力传感器
40电子元件
42球体
50电子元件
52导线
100无摩擦校正元件
110基板
112磁性元件
120支撑件
122磁性元件
130转轴
132锥形端
140校正件
142坠件
144磁块
150接触部
152探针
具体实施方式
图1及图2示出了本发明的电气连接构件的接着强度测试装置10。在本发明的一实施例中，该测试装置10包含一平台12，具有一个二维驱动器14；一元件固持器16，设置于该平台12的二维驱动器14上且经配置以固持一电子元件；一直立式驱动器18，设置于该平台12上；一悬臂20，设置于该直立式驱动器18上；以及一测试头30，以可旋转方式连接于该直立式驱动器18。在本发明的一实施例中，该测试头30经配置以沿一转轴22旋转，且该转轴22实质上垂直该悬臂20，亦即该转轴22实质上平行于一水平面。在本发明的一实施例中，该测试装置10可配置一控制器(例如电脑)，以便控制该二维驱动器14及该直立式驱动器18的移动。
图3及图4示出了本发明的测试头30。在本发明的一实施例中，该测试头30包含一第一探针32、实质上垂直于该第一探针32的一第二探针34、及经配置以在该测试头30移动时量测作用于该电子元件的力的力传感器38。在本发明的一实施例中，该第一探针32及该第二探针34连接于一连接器36，其进一步连接于该力传感器38。在本发明的一实施例中，该力传感器38包含一S形压电元件。
图5示出了本发明的测试头30的旋转操作。在本发明的一实施例中，该第一探针32的针尖位置与该第二探针34在沿该转轴22旋转后的针尖位置实质上相同，如此在该测试头30沿该转轴22旋转后无需校正针尖位置，因此操作者无需调整显微镜37即可直接观察针尖位置。
图6示出了本发明的测试装置10应用于一电子元件40的剪力测试。在本发明的一实施例中，该电子元件40包含多个球体42(例如金球或焊球)，该第一探针32为一剪力探针，其经配置以施加一剪力于该电子元件40的球体42，亦即该剪力探针经配置以水平方式推动该球体42。在进行测试之前，该测试头30沿着该转轴22旋转，使得该第一探针32朝向在该元件固持器16上的电子元件40。之后，在进行测试时，该二维驱动器14以水平方式持续地移动该元件固持器16，使得该剪力探针32持续地施加剪力于该球体42直到该球体42脱离该电子元件40，此时该力传感器38即可检测施加的剪力大小，其代表该球体42与该电子元件40上的接着强度。
图7示出了本发明的测试装置10应用于一电子元件50的拉力测试。在本发明的一实施例中，该电子元件50包含一导线52，该第二探针34包含一本体34A及一钩部34B，该钩部34B经配置以钩住该电子元件50的导线52，以便以直立方式拉动该导线52。在进行测试之前，该测试头30沿着该转轴22旋转，使得该第二探针34朝向在该元件固持器16上的电子元件50。之后，在进行测试时，该直立式驱动器18以直立方式持续地移动该元件固持器16，使得该第二探针34持续地施加拉力于该导线52直到该导线52脱离该电子元件50，此时该力传感器38即可检测施加的拉力大小，其代表该导线52与该电子元件50的接着强度。
图8示出了本发明的剪力测试的无摩擦校正元件100。在本发明的一实施例中，该无摩擦校正元件100包含一基板110；两个支撑件120，设置于该基板110上；一转轴130，设置于该支撑件120之间，该转轴130具有两个锥形端132，该转轴130经配置以可旋转方式接触该支撑件120；以及一校正件140，固定于该转轴130上。在本发明的一实施例中，各支撑件120包含一磁性元件122，且该转轴130实质上垂直该磁性元件122。在本发明的一实施例中，该转轴130主要通过该磁性元件122的磁力作用而置放于该支撑件120之间，且该转轴130的锥形端132的至少一个接触该磁性元件122。在本发明的一实施例中，该校正件140包含一接触部150，经配置以接触一探针152(例如该剪力探针32)，且该转轴130穿透该校正件140。
当该剪力探针32移动而接触该校正件140的接触部150时，该校正件140摆动，而连接于该剪力探针32的力传感器38即可检测该剪力探针32施加于该接触部150的力。在测试过程中，该剪力探针32反复地向前及向后移动，即重复地接触该校正件140的接触部150，而力传感器38即可反复地检测该剪力探针32施加于该接触部150的力而得到多笔量测数据。通过检查量测数据的变化情形即可得知量测数据是否落入一预定规格内。
由于该转轴130主要通过该磁性元件122的磁力作用而置放于该支撑件120之间，在校正过程中该校正件140摆动时与该支撑件120间的摩擦力可减少至一可忽略的程度，如此即解决了摩擦力对校正结果的影响。特别地，为了将该校正件140与该支撑件120间的摩擦力降低至一最小值，该转轴130的锥形端132尽可能地予以最小化。在本发明的一实施例中，该校正件包含一坠件142(plummet)及设置于该坠件142上一磁块144，且该基板110包含一磁性元件112(例如面向该磁块144的电磁铁)。如此，该校正件140的摆动周期可通过该磁块144及该磁性元件112的磁力作用而予以降低。此外，通过调整施加于该磁性元件112的电力，即可调整该磁块144及该磁性元件112的磁力大小，如此即可调整该坠件142的摆动周期，亦即该探针152的校正力可被调整。本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本发明所属技术领域中具有通常知识的人员应了解，在不背离所附权利要求书所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多制程可以不同的方法实施或以其它制程予以取代，或者采用上述两种方式的组合。
此外，本发明的保护范围并不局限于上文揭示的特定实施例的制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属技术领域中具有通常知识的人员应了解，基于本发明教示及揭示制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本发明实施例揭示的内容是以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，亦可使用于本发明。因此，所附的权利要求书用以涵盖用以此类制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。

Claims (6)

1.一种剪力测试的无摩擦校正元件，包含：
一基板；
两个支撑件，设置于该基板上；
一转轴，设置于该支撑件之间，该转轴具有两个锥形端，该转轴经配置以可旋转方式接触该支撑件；以及
一校正件，固定于该转轴上，其中该校正件包含一接触部，该接触部经配置以接触一探针。
2.根据权利要求1所述的无摩擦校正元件，其中该校正件包含一坠件。
3.根据权利要求2所述的无摩擦校正元件，其中该校正件还包含一磁块，该磁块设置于该坠件上，该基板包含一面向该磁块的磁性元件。
4.根据权利要求1所述的无摩擦校正元件，其中各支撑件包含一磁性元件，该转轴的一个锥形端接触该磁性元件。
5.根据权利要求4所述的无摩擦校正元件，其中该转轴垂直该磁性元件。
6.根据权利要求1所述的无摩擦校正元件，其中该转轴穿透该校正件。
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