JPH11264776A - 試験装置 - Google Patents

試験装置

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JPH11264776A
JPH11264776A JP10331663A JP33166398A JPH11264776A JP H11264776 A JPH11264776 A JP H11264776A JP 10331663 A JP10331663 A JP 10331663A JP 33166398 A JP33166398 A JP 33166398A JP H11264776 A JPH11264776 A JP H11264776A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具移動の側方成分をほぼなくした摩擦のな
い試験装置を提供する。 【解決手段】半導体装置の電線接着部を試験するための
装置は、ベースプレート（１１）上の異なった長さの２
つの片持ち式アーム（１４ａ、１４ｂ）と、アームの自
由端部の試験ヘッド（１５）を含む。この構造は、予想
たわみ範囲全体において試験ヘッドの試験フック（３
２）のほぼ摩擦のない直線移動を可能にする。空気圧ま
たは磁気式（２１、２２）の摩擦のないダンパが開示さ
れている。試験フック（３２）は試験ヘッドのステップ
モータ（３５）で向きを定めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置とそれ
の導電体の間の接着部の完全性を試験する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は非常に小さく、一般的に
０．２ｍｍ平方から１５ｍｍ平方である。半導体基板の
縁部の周囲には、導電体の接着を行うための多くの位置
が設けられており、これらの位置は一般的に約０．０５
ｍｍ幅で０．１ｍｍないし０．７ｍｍ間隔である。非常
に細く、一般的に直径が約０．０２５ｍｍの電線をそれ
ぞれの位置に接着して、これらの位置を対応の電気回路
および構成部材に接続する。接着方法が十分であるか、
また接着強度が満足できるものであるかを確認するため
に、それらの位置での接着完全性を試験することが必要
である。構成部材の寸法が非常に小さいこと、試験装置
を正確に位置決めしなければならないこと、測定しよう
とする力およびたわみが非常に小さいことから、問題が
生じる。
【０００３】既知の試験装置は、接着位置で電線と係合
する工具、例えば小型フックまたはピンセットを有す
る。実際には、半導体基板を拘束して、電線を工具で引
張ることによって、接着部の引張り強度を試験すること
ができる。必要に応じて、接着部または電線の破壊また
は非破壊試験を行うために必要な力を測定するために、
力変換器が装置に組み込まれている。
【０００４】装置によって測定される力は非常に小さ
い。多くの場合、これらの力は、試験装置自体内部の摩
擦および付着(stiction)力と同程度であり、従って、こ
れらの力の影響をできる限り減少させるように十分に注
意されている。しかしながら、従来の試験装置では、軸
受け部材の不定の内部摩擦やヒステリシス等によって、
力を測定する際にわずかであるが重大な変動が生じるこ
とは避けがたい。
【０００５】別の問題点は、接着部が壊れる時の側方成
分を排除できるように工具の移動を注意深く制御しなけ
ればならない点にあり、この側方成分は隣接の接着部ま
たは電線を破損させたり、あるいは接着部強度の計算を
さらに難しくするであろう。
【０００６】さらなる要件は、連続試験を最小の遅れで
実施できるようにすることである。従って、最大の生産
性を得るために、装置をできる限り素早く再度ゼロ目盛
りに合わせなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一般的な従来の試験装
置は、片持ち式アームの先端に工具を用いており、加え
られる荷重を測定するためにアームにひずみ計が取り付
けられている。そのようなアームの先端は必然的に円弧
を描いて移動し、従って、純粋な線形引張りが可能でな
いため、また円弧状の移動は別の電線または接着位置と
衝突する可能性があるため、この装置は望ましくない。
接着部または電線が荷重を受けた時に突然に壊れる場
合、衝突による破損の危険性が特に高い。
【０００８】工具をほぼ直線状に移動させるために、平
行四辺形のリンク機構が提案されているが、そのような
リンク機構はある程度の側方移動を保持しており、リン
ク機構のピボット点がさらなる摩擦源を生みだし、上記
のようにこれらの摩擦源は望ましくない。
【０００９】本発明は、上記問題点を考慮に入れるため
に開発されたものであって、工具移動の側方成分をほぼ
なくした摩擦のない試験装置を提供している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
装置とその導電体の間の接着部の完全性を試験するため
に、ほぼ同一方向に延出した２つの片持ち式アームを有
するベースプレートと、前記アームの自由端部に作動固
定された試験ヘッドと、該アームの平面上での前記ベー
スプレートに対する該試験ヘッドの移動時の該アームの
力たわみ特性を測定する測定手段を含む装置であって、
前記アームは有効長さが異なっており、試験ヘッドは、
有効長さが長い方のアームの一方側に試験基準面を有し
ており、有効長さが短い方のアームは有効長さが長い方
のアームの反対側に位置しており、前記アームのわずか
なたわみによって前記試験データがアームの延出方向に
ほぼ直交する方向に移動するように釣り合わせた装置が
提供されている。
【００１１】収束状または拡散状のアームを備えた構造
も可能であるが、移動構造が比較的複雑になる。従っ
て、好適な実施例では、アームはほぼ平行で、長さが異
なっており、試験ヘッドはアームにほぼ直交する方向に
延出している。
【００１２】異なった長さの片持ち式アームにすること
によって、試験基準面は一般的に従来の平行四辺形のリ
ンク機構よりもはるかに良好に、試験たわみ全体でほぼ
直線をたどることができるようになる。好適な実施例で
は、長いアームの長さの約２／３の短いアームおよび試
験基準面が長いアームからほぼ同一距離の位置にある試
験ヘッドにおいて、３．５ｍｍのたわみ全体で一般的な
ずれを０．０００５ｍｍにすることができる。それに対
して、同一構造で２つの長いアームを有する一般的な同
一長さのビーム構造は、同じたわみ範囲でのずれが０．
１ｍｍになるであろう。
【００１３】片持ち式アームは、アルミニウムから加工
することができ、また試験基準面の予想たわみ全体でそ
れらの弾性範囲内にとどまることができる適当な寸法に
することができる。
【００１４】好ましくは、装置は、試験ヘッドの相対移
動を減衰して装置を迅速に再度ゼロ目盛りに合わせるこ
とができるようにする非接触減衰装置、例えば空気圧ま
たは磁気ダンパを含む。好適な実施例では、ダンパは、
５サイクル以内で有効な減衰を行うことができる適当な
寸法を有する。
【００１５】試験ヘッドは、試験基準面の角位置を変更
することができる回転軸を含み、そのような変更は、フ
ックの方向決めに役立つ。好ましくは、軸を回転させる
ために同軸的ステップモータが設けられている。
【００１６】本発明の別の態様によれば、移動部材を備
えておらず、ベースプレートと、それからほぼ同一方向
に延出した２つの異なった長さの片持ち式アームと、こ
れらのアームの自由端部に作動固定された試験ヘッドを
含み、アームはほぼ平行であり、試験ヘッドは前記アー
ムの弾性移動によって前記ベースプレートに対して移動
可能である試験装置を提供している。そのような装置
は、従来のリンク機構形式の試験装置に固有の内部摩擦
をなくす。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴は、添付の図面
に単なる例示として挙げた好適な実施例の以下の説明か
ら明らかになるであろう。
【００１８】図面を参照すると、試験ヘッド１０に設け
られたベースプレート１１に固定質量体１２がねじ１３
で固定されている。上下の片持ち式アーム１４ａ、１４
ｂが質量体１２から平行に延出しており、その自由端部
が移動質量体１５になっている。図示のように、上側の
アーム１４ａは下側のアーム１４ｂより幾分短い。
【００１９】移動質量体１５は、アーム１４ａ、１４ｂ
によって加えられる弾性復帰力によって定められる限界
内で上下に移動することができる。固定質量体、アーム
および移動質量体は、例えばアルミニウム製にすること
ができる。
【００２０】移動質量体の上端部に空気ダッシュポット
アセンブリ２０が設けられており、ベースプレート１１
に取り付けられている下向きの円筒室２１と、上側アー
ム１４ａの自由端部付近において移動質量体１５に取り
付けられたピストン２２を含む。ピストン２２は室２１
にぴったりはまっているが、室の壁に接触していない。
既知のように、ダッシュポットは、低速では移動質量体
の摩擦のない移動を可能にするが、ピストン２２および
室２１の壁の間のわずかな隙間によって高速移動を減速
する。ピストンの直径および深さや隙間は、必要な作動
パラメータに従った所望の減衰効果を与えるように従来
技術によって選択される。
【００２１】一般的に、減衰されない移動質量体は、停
止して次の試験のために装置を再度ゼロ目盛りに合わせ
ることができるまでに、数百回振動するであろう。寸法
に適当に注意すれば、ダッシュポットアセンブリ２０
は、装置を再度ゼロ目盛りに合わせるまでの振動を５回
未満に減少させることができる。
【００２２】円筒形スリーブ３０が移動質量体１５から
下方へ延出しており、それに収容された引張り軸３１の
端部に、（図示の）フック、ピンセットまたは他の適当
な装置等の試験工具３２が取り付けられている。
【００２３】軸３１の上端部に、移動質量体の肩部３４
に載置されたカラー３３が設けられている。肩部３４は
当接部を形成しており、これによって試験中に移動質量
体の移動が軸３１に、またそれによってフック３２に伝
達される。
【００２４】軸３１の最上端部は電気ステップモータ３
５に連結されており、使用時にこのモータを励起するこ
とによって、軸を所定角度量だけ回転させることができ
る。ピン３６が軸３１から半径方向に延出しており、１
回転につき１回ずつ、光電エミッタ３７およびレシーバ
３８間のビームを遮断する。このため、ピン３６はデー
タムセンサとして機能し、ステップモータ３５と協動し
て工具３２の取り付け向きを選択することができる。
【００２５】一方または両方の片持ち式アームにひずみ
計５１が取り付けられており、移動質量体１５に対して
荷重／たわみ特性を与えるように校正される。ベースプ
レートの突起６１が試験ヘッドのウェブに設けられた開
口６２に遊嵌されており、アーム１４ａ、１４ｂをそれ
らの弾性範囲内に維持する距離に試験ヘッドの移動を制
限することができる。
【００２６】図２にわかりやすく示されているように、
移動質量体１５はベースプレート１１から離れており、
このために摩擦を伴わないで移動することができる。移
動質量体のたわみによって、片持ち式アーム１４ａ、１
４ｂによって加えられる戻り荷重が比例的に増加する。
前述したように、移動速度が低い場合、ダッシュポット
アセンブリの効果は無視される程度である。
【００２７】使用の際は、ベースプレート１１を、試験
ヘッド１０を三次元で移動させることができる多軸駆動
部に連結する。試験ヘッドを試験位置へ移動させて、試
験しようとする部分と係合するように工具３２の方向を
決める。
【００２８】試験ヘッドの上方移動によって、工具が試
験部分と係合し、電線４０が図１に示されている。荷重
の増加によって、移動質量体が下方へたわむ。試験電線
に対する増加荷重の値は、ひずみ計の特性から計算する
ことができる。移動質量体の移動は摩擦を伴わないた
め、試験工具における荷重を非常に正確に決定すること
ができる。
【００２９】試験片が壊れた時点で、移動質量体は上方
へ高速移動して振動する傾向がある。この高速移動はダ
ッシュポット２０によって直ちに減衰されるため、ひず
み計の出力を短時間で、一般的に１秒未満で再度ゼロ目
盛りに合わせることができる。
【００３０】アーム１４ａ、１４ｂが異なった長さであ
る結果、試験工具３２は破壊前の試験部分の同様なたわ
み範囲全体で直線経路に沿って移動する。この効果が図
３および図４に示されている。
【００３１】図３は、同一長さの片持ち式アームＣ、Ｄ
を有する試験ヘッドＢに取り付けられた試験工具Ａの移
動経路を示している。アームの有効長さが変化する時の
移動の側方成分がわかりやすく示され、矢印Ｅで表され
ている。図４は、本発明に従った試験ヘッドＦの移動経
路を示している。長さが異なったアームＧ、Ｈによっ
て、矢印Ｊで表されたほぼ直線状に移動することができ
る。
【００３２】このため、装置は、試験工具を最小曲率の
経路で移動させる真に弾性的で摩擦のない機構を提供
し、この経路は、予想されるわずかなたわみ全体では直
線とみなされる。この装置はまた、高速時の移動質量体
の自由振動を防止する摩擦のない減衰を行う。特殊な実
施例では、７４ｍｍおよび４１ｍｍの長さを有するアー
ムが、３．５ｍｍのたわみ全体で直線から０．０００５
ｍｍのずれを示した。７４ｍｍの同一長さのビームを有
する機構であれば、同じたわみ全体で約０．１ｍｍのず
れを示すであろう。このため、本発明の構造のずれは、
同一長さビーム構造よりも少なくとも大幅に改善され、
平行四辺形のリンク機構に固有の摩擦が排除される。こ
の種類の試験装置の場合、０．０００５ｍｍを超える側
方ずれは性能および正確度に影響を与えると考えられる
ため、本発明の装置は大きな改良である。
【００３３】変更形の実施例が図５および図６に示され
ており、変更形のダンパ７１を有する試験ヘッド７０を
備えている。その他の構成部材は第１実施例のものと同
じであり、共通の参照番号で示されている。
【００３４】ダンパ７１は、ベースプレート１１に取り
付けられたハウジング７３内に取り付けられた１つまた
は複数の永久磁石７２を含む。移動質量体１５の上端部
に取り付けられたベーン７４が、磁石７２内に形成され
た開口の中心に配置されている。作動の際に、永久磁石
７２は、ベーン７４内にベーンの移動を妨害する渦電流
を発生し、これはベーンの速度に比例する。従って、減
衰力はベーンの速度に比例し、低速度では無視される程
度である。しかし、荷重を受けた試験部分の破壊時に発
生するような高速度は大きく減衰される。
【００３５】第２実施例の１つの利点は、同様な減衰効
果に対して許容範囲を広くすることができ、従って、製
造および組立の両方の難しさが軽減される点にある。再
度ゼロ目盛りに合わせる時間を絶対最小値まで短縮した
い場合、積極減衰が考えられる。そのような機能は、全
自動試験装置に特に重要である。積極減衰は、例えば試
験ヘッドの変位を感知して、ベーン７４を取り囲む界磁
コイルに電流を流すことによって達成することができ
る。この方法では、試験ヘッドの停止位置からの変位量
に比例して磁気回復力を変更することによって減衰効果
を変化させることができる。
【００３６】予想たわみ範囲内で弾性を維持しながら、
例えば１００ｇ、１ｋｇおよび１０ｋｇの引張り力を加
えるように片持ち式アームを構成した幾つかの試験ヘッ
ドを準備することができ、アームの幅および厚さは適当
に設計される。移動質量体１５の実際の質量を補償する
ために、ひずみ計５１は一般的にアーム１４ｂに付設さ
れ、これによって自由状態ではほぼゼロひずみを示すこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を組み込んだ試験カートリッジの側面
図。
【図２】 図１の２−２線に沿った断面図。
【図３】 同一長さの片持ち式アームを有する試験ヘッ
ドの移動経路を示す。
【図４】 本発明に従った試験ヘッドの移動経路を示
す。
【図５】 本発明を組み込んだ変更形の試験カートリッ
ジの側面図。
【図６】 図６は、図５の６−６線に沿った断面図。
【符号の説明】
２ １０ 試験ヘッド １１ ベースプレート １２ 固定質量体 １３ ねじ １４ａ 片持ち式アーム １４ｂ 片持ち式アーム １５ 移動質量体 ２０ 空気ダッシュポットアセンブリ ３２ 試験工具 ３５ ステップモータ ５１ ひずみ計

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体装置とそれの導電体の間の接着部
    の完全性を試験するために、ほぼ同一方向に延出した２
    つの片持ち式アームを有するベースプレートと、該アー
    ムの自由端部に作動固定された試験ヘッドと、前記アー
    ムの平面上での前記ベースプレートに対する前記試験ヘ
    ッドの移動時の前記アームの力たわみ特性を測定する測
    定手段を含む装置であって、前記アームは有効長さが異
    なっており、前記試験ヘッドは、有効長さが長い方のア
    ームの一方側に試験基準面を有しており、有効長さが短
    い方のアームは有効長さが長い方のアームの反対側に位
    置しており、前記アームのわずかなたわみによって前記
    試験基準面が前記試験ヘッドの延出方向にほぼ直交する
    方向に移動するように釣り合わせた装置。
  2. 【請求項２】 前記アームはほぼ平行であり、前記試験
    ヘッドはアームにほぼ直交する方向に延出している請求
    項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記アームは一体であり、アルミニウム
    製である請求項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】 さらに、前記試験ヘッドの相対移動を減
    衰するために非接触減衰装置を備えている請求項１から
    ３のいずれか１項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記減衰装置は空気圧式である請求項４
    記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記減衰装置は磁気式である請求項４記
    載の装置。
  7. 【請求項７】 前記試験ヘッドは、前記アームに対する
    前記試験基準面の角位置を変更できるようにする回転軸
    を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
  8. 【請求項８】 さらに、前記軸を回転させるための軸方
    向ステップモータを含む請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記試験基準面は前記試験ヘッド上のフ
    ックによって定められている請求項１から８のいずれか
    １項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 移動部材を備えておらず、ベースプレ
    ートと、それからほぼ同一方向に延出した２つの異なっ
    た長さの片持ち式アームと、該アームの自由端部に作動
    固定された試験ヘッドを含み、前記アームはほぼ平行で
    あり、前記試験ヘッドは前記アームの弾性移動によって
    前記ベースプレートに対して移動可能である試験装置。
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