DE19716461A1 - Pulltester mit kapazitivem Meßprinzip - Google Patents

Pulltester mit kapazitivem Meßprinzip

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DE19716461A1
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Gerd Mueller
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    • G—PHYSICS
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Description

Die Erfindung betrifft einen Pulltester für das zerstörende Prüfen von Drahtverbindungen der Mikrosystemtechnik mit den typ. Drahtdurchmessern im Bereich von 15-75 µm.
In der Mikroelektronik werden Bond - Drahtverbindungen mittels der Ultraschallschweiß­ technik vorwiegend mit Gold - oder Aluminiumdraht hergestellt. Diese Bondverbindung stellt den elektrischen Kontakt vom Substrat oder dem Bauteil - Gehäuse und dem mikro­ elektronischen Baustein her. Zur Optimierung von Bondparametern und zur Qualitätssicherung werden Pulltester eingesetzt um die erzielte Bondfestigkeit der Drahtverbindung verifizieren zu können.
Pulltester bekannter Art sind mit einem geregelten Pullmechanismus mit konstanter Abzugsgeschwindigkeit oder konstantem Kraftanstieg ausgestattet. Für die elektrische Messung der Abzugskraft des Drahtes wird dabei ein Sensor nach dem Prinzip eines Dehnmeßstreifens (DMS) eingesetzt.
Diese Art von Sensor liefert sehr geringe und störempfindliche Ausgangssignale. Der Dehnmeßstreifen ist dabei auf eine Art Biegefeder aufgeklebt. Die sehr geringen Ausgangssignale erfordern eine sehr aufwendige und teure Verstärkerelektronik. Der Einfluß der Klebeschichten der aufgeklebten DMS wirken sich zudem negativ auf die Genauigkeit und Langzeitstabilität aus. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen daß die DMS - Sensoren einen eingeschränkten Meßbereich haben und dadurch verschiedene Sensoren benötigt werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Pulltester so zu entwerfen, daß die Verwendung der teuren DMS-Sensoren vermieden werden kann und gleichzeitig die Genauigkeit und Störsicherheit des Systems verbessert wird.
Der realisierte Pulltester mit den obengenannten Merkmalen konnte durch den Einsatz eines einfachen kapazitiven Sensors (11) deutlich kostengünstiger aufgebaut werden (Abb. 1). Das Funktionsprinzip des Sensors (11) in dem erfindungsgemäßen Pulltesteres ist das eines Plattenkondensators. Durch eine Kraftwirkung auf den Sensor verformt sich dieser, so daß sich die beiden Kondensatorplatten voneinander entfernen und dadurch eine Kapazitätsänderung hervorgerufen wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Testhaken (9) mittels eines Adapters (10) direkt an den Sensor (11) befestigt und dadurch auf aufwendige Koppel- oder Führungselemente verzichtet werden kann. Durch die Kapazitätsänderung des Sensors kann zur Auswertung des Signals ein einfacher Oszillator verwendet werden, der abhängig von der Verformung des Sensors ein störungsempfindliches Ausgangssignal in Form einer veränderliche Frequenz liefert.
Abb. 2 zeigt den Aufbau des Pull-Testers ohne Mikroskop und Sensorabdeckung. Auf einer Aluminium-Grundplatte (1) ist eine polierte Edelstahlplatte (2) montiert. Auf dieser Edelstahlplatte wird der Substrathalter (3) in der Ebene bewegt um den Drahtbond unter dem Testhaken (9) zu plazieren. Der Testhaken ist in einer V-Nut und einem Halteblech am Sensor befestigt. Der Haken selbst hat eine Fußlänge von 75 µm und ist für max. 50 cN ausgelegt. Ebenso sind Testhaken mit anderen Fußlängen und Belastbarkeiten montierbar.
Der Substrathalter (3) ist in seiner Höhe verstellbar und ermöglicht so ein problemloses Einstellen des Abstandes von Testhaken und Drahtbond. Für das Aufspannen des Prüflings stehen Spannpratzen zur Verfügung, für eine optionale Aufspannung mittels Vakuum ist der Substrathalter mit einer Bohrung im Zentrum des Substrathalters versehen. Der Hubtisch (7) mit Motor und Inkrementaldrehgeber (6) ist auf einer in der Höhe verstellbaren Aluminiumplatte (5) montiert. Dies ermöglicht eine grobe Höheneinstellung um z. B. bei einem nicht mehr ausreichendem Verstellweg des Substrathalters bei sehr hohen Prüflingen oder bei der Verwendung eines anderen Substrathalters den Testhaken in eine geeignete Stellung zu bringen. Um eine parallele Ausrichtung der beiden Aluminiumplatten (1) und (2) zu gewährleisten wurden für die Grundeinstellung Einstellhülsen gefertigt, die über die Säulen (4) geschoben werden. Der Vorteil dieser Lösung besteht in erster Linie in der Vielzahl der Einstellmöglichkeiten.
Zur Aufnahme eines Stereomikroskops ist der Mikroskophalter (8) vorgesehen. Der Mikroskophalter ist zur individuellen Einstellung verschiebbar und in der Höhe einstellbar.

Claims (1)

  1. Pulltester zum zerstörenden und zerstörungsfreien Testen von Bonddrahtverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor beruhend auf kapazitivem Meßprinzip eingesetzt wird.
DE1997116461 1997-04-21 1997-04-21 Pulltester mit kapazitivem Meßprinzip Withdrawn DE19716461A1 (de)

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