TW200302920A - Apparatus for performing a pull test - Google Patents

Description

200302920 玖、發明說明 (發明說明庾冷 %敌明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 【發明所屬之技術領域】 發明領域 根據申請專利範圍第1項之前言部分，本發明有關於

一種用於進行所謂拉伸試驗以決定銲線連接部的抗拉強声 之裝置。 X

【先前技術J 發明背景 拉伸試驗向來一直是最常用來試驗銲線連接部之方法 ίο ，此方法中，將一小的拉力鉤在兩銲接接觸部之間插在一 產干線迴圈底下並在與基材表面垂直的一方向（亦即通常往 上）以固定速度移動離開直到迴圈破壞或已經到達一預定 力量為止，利用一力量測裝置決定出各力矩施加的拉力， 且將線迴圈斷開時所施加的拉力值記錄作為拉斷強度（挪 15 〇ff strength)，藉以提供有關於銲接連接品質之資訊。 譬如藉由此程序，可以很良好地偵測出鲜線在腳鍾區 的弱化以及熔接品質，將試驗結果與相關品質公告（疑如 ’狐-ST则方法2Gum旨定之銲線連接料最小^拉 強度進行比較。 已經證實習知進行此程序的試驗裳置具有某些方面的 缺點，此等習知試驗裝置中習慣藉由偵測與鉤相附接之延 伸臂中所產生的拉力變形來達成力量測作用，量測•产 似乎整體均需要改進已經產生關於變動大氣溫娜 下的可複製性方面之問題。 20 200302920 玖、發明說明 【明内容;j 發明概要 本發明之目的係提供屬於此種一般類型之一改良的試 驗衣置’其特別經過設計即便在大氣溫度變動時仍可提供 5較精確且可複製的試驗結果。 可藉由一種具有根據申請專利範圍第1項之特徵之試 驗裝置來達成此目的。 本發明包括與先前慣用❸延伸臂原S不同之重要概念 其中將力里測裝置配置為與驅動單元所產生之拉力向量 10大致呈㈣軸向，進一步包括可確保銲線迴圈在其最高點 處被可罪地抓取之概念，以避免由於分力偏離了基材表面 的垂直方向而造成量測結果誤差。基於此目的，根據本發 明係提供用㈣測銲線迴圈中的最高點之偵測構件、以及 用於將拉力鉤自動定位使得拉力向量的起點位於輝線迴圈 15 隶南點底下之位置控制器。 力量測裝置較佳包含至少一測壓元件，此至少一測壓 元件係與拉力鉤的一驅動桿呈同軸向配置。為了具有廣泛 的溫度補償，力量測裝置較佳係包含配置於彼此頂上之一 組合式（一對）的測壓元件。 '° 另一較佳實施例中提供了鉤的驅動桿之一空氣軸承， 以貝際用來消除在習知軸承中所產生且會降低測量精度之 摩擦力。 本發明的概念的另一種有利發展中提供一馬達-齒輪 箱單元，以使拉力鉤繞著與驅動裝置作用方向對準之一軸 200302920 玖、發明說明 線而轉動，亦即將鉤相對於拉力鉤向量固定在—預定角产 ，此方式-方面可在具有複雜接合幾何結構的基材之情: 中便於操縱試驗裝置，另一方面因為可以避免釣相對Μ 線迴圈之潛在造成誤差的位置而幫助達成增高測量精度之 5 上述目標。 亦可藉由針對基材相對於鉤之座標控制式定位（因此 預定與鉤接合之迴圈的最高點）提供_xm來幫助達成 上述兩優點。 此方式應視為與提供下列各物緊密相M:—攝影機， 1〇其具有-導往銲線迴圈侧之視野；及一影像評估裝置，其 連接至攝影機藉以計算出攝影機影像中之辉線迴圈的最高 ^座標。或者’其亦可合併提供下物：―移動或鄰接感應 益’其與驅動單元且尤其是與拉力鉤的驅動桿相聯社 一相聯結之㈣及S估單元。此㈣及評估單元可用°來備 15測可使鉤接合銲線迴圈的複數個位置之最大值並決定出具 有最大间度之接合位置的x_y座標，鲜線迴圈中的最高點 位置之量測結果顯然係可作為樣本桌台的一對應計算出的 位置移位之一起點。 。。本發明的另一有利實施例中，將彈菁構件與釣及驅動 20單元相聯地配置，藉以預施應力使釣進入一指定初始位置 中並減弱鉤與銲線迴圈之間的接合作用及/或限制拉力量 ^護力量測裝置。特定言之，彈簀構件係包含具有低彈 黃常數以預施應力進入初始位置之至少一第一彈箬、以及 具有高彈簧常數以限制拉力之一第二彈菁’兩彈菁較佳與 200302920 玖、發明說明 ，動梓王同軸向配置，此配置導致一種容易製造及養護之 構& ’亚基本排除了可能對於測量結果導入誤差之傾斜力 矩及槓桿作用。 圖式簡單說明 可由申請專利範圍並參照圖式由一示範性實施例的下 文描述得知進一步特性，其中： 第1圖為用於說明試驗原理之一銲線迴圈的示意圖； 第2圖為用於顯示一拉伸試驗期間產生作用的力之另 一示意圖； 第3圖為根據本發明一實施例之一試驗裝置的示意圖； 第4圖顯示根據本發明之試驗裝置的一實施例的主要 部份的一縱剖面。

C 方式 J 較佳實施例之詳細說明 15 第1圖示意顯示-個在兩鋅接表面i、3之間f成—迴 圈之銲線5，-拉力鉤7已位於料底Μ特所謂拉伸試 驗’銲線5在朗點（銲接制部）5a、5b场接讀接表面 ’編號5c代表銲線迴圈中的最 高點，圖中鉤7係位於 最佳試驗位置’亦即位於迴圈5的最高點底下；為了方便 比較，以虛線顯示-往側邊位移因而處於不利於試驗的 置中之鉤（未編號）。 位 第2圖顯示一般性情況，其中鋒接接觸部處於不同位 準，並顯讀進行及評师伸試驗相_之心> 圖中標示可說明其功用’為了清楚得知第i圖與第2圖之間 20 200302920 θ、發明說明 的幾何關係，第2圖中標示出銲接接觸部％、％，且藉由 銲線（第2圖未顯示）所連接的組件在此情況中係為—料體 電路晶片及一導線。 參照第2圖’在其他方面則參照上述拉伸試驗之一般 描述。 10 15 第3圖以示意圖顯示根據本發明一實施例之一試驗裝 置的基本構造’在此處係用來試驗_銲接至_基材！之輝 線迴圈5的抗拉強度’將基材旧定至一…台並且由受到 座標控制階段3G控制之—桌台_單元來驅動其移動。 一個用於輸出至-影像評估裝置5G之咖攝影機4〇係 配置於基材_並記錄迴圈5的一影像（為求簡單起見，圖 中未正確顯示實際的攝影機位置），影像評估裝置50的輸 出係連接至座標控制階段3()的_輸人部，藉以基於攝影機 影像^亍計算而發訊告知座標控制階⑽有關於代表迴圈 5中最高點位置之座標，並讓x_y桌台1〇能夠依據此評估結 果而移動。 鉤7配置於一驅動器或量測桿13的下端，驅動器或量 7桿13以實際無摩擦方式支撐在一空氣軸承17中（與驅動 2〇 ^—起在T文中詳述）。提供—馬達_齒輪箱單元來調整鉤 20的角位置’驅動器或量測桿13係附接至一力量測裝置叫 ㈣地參照第4圖在下文中詳述)，其輸出訊號送到—記錄 早疋7〇，試驗裝置整體由一量測驅動單元8〇所驅動。 將驅動桿13的上端附接至一移動或鄰接感應器90，移 動或鄰接感應器90連接至一控制及評估單元1〇〇;並另外 200302920 坎、發明說明 連接控制及評估單元100故可自其將控制及量測訊號送到 量測驅動單元80及座標控制階段3〇。控制及評估單元係與 座‘彳工制階段（及桌台驅動單元2〇)以及量測驅動單元合 作以基於來自移動感應㈣之訊號決定出最高點位置，移 動感應器係偵測遵循鉤7與迴圈5的接合作用之驅動桿（量 測棒）13的移動，此外亦將最高點座標回報給^桌台的 座標控制階段3G，藉以引發基材i(因而亦包括迴圈5)的一 移動來達成與鉤7接合之最佳位置。 10 15 20 弟4圖為用於顯示根據本發明之試驗裝置的一目前較 佳實施例的重要部份之—縱剖面，其組裝在由數個部練 成且受到-覆蓋件η保護之—機械穩定性支撐結構9上， 圖中未顯示位於此結構外之評估裝置及驅動或電源供應組 件’但下文中仍提及這些組件。 拉力鉤7附接至一驅動桿13 ’驅動桿13同時亦作為“量 測桿”來傳遞量測力並以無摩擦方式引導通過—空氣轴承 軸15中的-空氣軸承17 ’此配置可確保—特別低摩擦的支 撐作用，因㈣保才虽精確之拉斷強度的量測值。 在空氣轴承軸15的上端，將—圓柱齒輪19不可旋轉式 固定至驅動桿13,圓㈣輪19„合—電馬達的輸出何 輪（兩者均未圖示）藉以使鉤7繞著驅動桿叫轴線而旋轉以 改變鉤的定向’結果即使對於困難的幾何格局仍可以將鉤 相對於受試驗的銲線連接部之位置加以細微地調整，藉I 即便對於各種不同組態之銲線連接部亦有助於達成“量 測精度及清楚可複製的評估結果。 10 200302920 玖、發明說明 驅動或量測桿13係受到一力量測裝置21之同轴向圍繞 j力量測裝置包含兩個相對定向且具有習知構造之感壓 疋件23a、23b。-個用以對於驅動桿13預施應力之所謂觸 底彈簧25係與下感壓元件23b相聯結，並—起將拉力釣7固 5定在初始位置中。一個可更換式主量測彈菁27係與上感壓 元件23a相聯結，並對於此彈菁27選用適合各情況下所施 加的量測範圍之彈簧常數。為了引導主量測彈菁27並同時 使-第-支撐表面可供驅動桿上的―保護彈簣（“s〇ftweg„ 彈簧）29所使用，提供_第—彈簧套筒31。保護彈菁29的 !〇上部係在-第二彈簧套筒33内受到引導，第二彈菁套筒^ 則支撐在一滚珠軸承35中藉以扭轉式保護上述彈簧。 在驅動或量測桿13的上端上方配置有一作為試驗裝置 的安全關閉裝置用之叉光電障壁37(其與未圖示的評估電 子裝置合作）。 15 上述的試驗裝置係由用於偵測及評估銲線迴圈中的最 高點位置之構件（未圖示）以及一 x_y桌台加以完成，該用於 債測及評估鋅線迴圈中的最高點位置之構件諸如係為一與 一用於評估輸出的裝置相連接之具有適當解析度的cCD攝 影機，可藉由此X-y桌台使支承住受試驗的銲線迴圈之一 2〇基材相對於拉力鉤7移動而將拉力鉤7插入銲線迴圈的最高 點底下，藉以達成試驗結果之最佳精度及可複製性。 本發明的實施例並不限於此範例及上述強調的型態， 在熟悉此技術者能力範圍内亦可能具有許多種修改。 【圖式簡說^明】 11 200302920 玖、發明說明 第1圖為用於說明試驗原理之一銲線迴圈的示意圖； 第2圖為用於顯示一拉伸試驗期間產生作用的力之另 一示意圖； 第3圖為根據本發明一實施例之一試驗裝置的示意圖； 5 第4圖顯示根據本發明之試驗裝置的一實施例的主要 部份的一縱剖面。 【圖式之主要元件代表符號表】 1，3…銲接表面 27···主量測彈簧 5…銲線(迴圈） 29…保護彈簧 5a，5b…銲接接觸部 30…座標控制階段 5c…迴圈的最高點 31，33…彈簧套筒 7…拉力鉤 35…滚珠軸承 9···支撐結構 37…叉光電障壁 10…X-y桌台 40-CCD攝影機 11…覆蓋件 50…影像評估裝置 13…驅動桿(量測桿） 60…馬達齒輪箱單元 15…空氣軸承桿 70…記錄單元 17…空氣軸承 80…量測驅動單元 19…圓柱齒輪 90…移動感應器（鄰接感應器) 20…桌台驅動單元 100…控制及評估單元 21…力量測裝置 CHIP…半導體電路 23a，23b…感壓元件 Lead···導線 25…觸底彈簣 12

Claims (1)

1. 200302920 拾、申請專利範圍 1· -制於進行-拉伸試驗以決定_銲線連接部的抗拉 強度之裝置，該裝置係包含一鮮線迴圈（5)，該鮮線迴 圈⑺位於一基材(1，3;cmp，lead)上的兩鋒接接觸部 (5a，5b)之間，且其中一拉力鉤⑺以可控制方式插入該 5 銲線迴圈底下，其中一驅動裝置連接至該鉤且產生一 與該基材表面大致呈垂直方向的拉力，其中_力量測 裝置（21)與該鉤相聯結以偵測各力矩的拉力，且其中一 記錄裝置連接至該力量測裝置藉以記錄下對於該鮮線 連接部的一拉斷強度， 10 其中該力量測裝置（21)與拉力向量（F)大致呈同軸 向配置，及 偵測構件（40,50,90，100)，其用以偵測設置該銲線 迴圈的最高點，及 位置控制構件（20,30)，其用於將該拉力鉤、因而 15 亦將該拉力向量原點自動地定位於該銲線迴圈的最高 點底下。 2·如申請專利範圍第丨項之裝置，其中該力量測裝置（21) 包含與該拉力鉤的一驅動桿呈同軸向配置之至少一感 壓元件（23a，23b)。 20 3.如申請專利範圍第2項之裝置，其中該力量測裝置（21) 包含配置於彼此頂上且與該拉力鉤的驅動桿呈同軸向 之一對的感壓元件（23A，23b)。 4·如申請專利範圍第2項之裝置，其中該拉力鉤的驅動桿 (13)支撐於一空氣軸承（15，17)中。 13 200302920 ίπ申請專利範圍 5.如申請專利範圍第1項之裝置，其中提供-馬達-齒輪 箱單元剛以使該拉力鉤⑺繞著該驅動裝置(80)的作 用方向而轉動，亦即將該拉力鉤相對於該拉力向量（F) 固定在一預定角位置中。 5 6.如申請專利範圍第旧之裝置，其中該位置控制構件包 含一χ-y桌台〇0,20,30),該x_y桌台（1〇2〇,3〇)用於使該 基材相對於該拉力鉤具有座標控制式移動、因此移至 該銲線迴圈的最高點。 1如申請專利範圍第旧之裝置，其中該偵測構件（4〇,5〇) 1〇 &含—攝影機⑽)及—影像評估裳置（50)，該攝影機 (4〇)的視㈣從該側導往該銲線迴圈⑸上，該影像評 估裝置（5〇)係連接至該攝影機藉簡該攝影機影像計算 出該銲線迴圈的最高點（5幻之座標。 8·如申請專利範圍第丨項之裝置，其中該偵測構件 15 (9〇，1〇〇)包含一移動及/或鄰接感應器（90)，該移動及/ 或鄰接感應11(90)係與該驅動裝置⑽)相聯結且尤其與 4拉力鉤⑺的驅動桿（13)相聯結，且該移動及/或鄰接 感應器（90)在輸入側上連接有一評估單元（1〇〇)藉以偵 測使拉力鉤接合該銲線迴圈（5)之複數個位置的迴圈高 0 度值亚決定出與該最大高度值之接合位置⑽的巧座 標。 9·如申請專利範圍第！項之裝置，其中彈菁構件（25_29)與 该拉力鉤（7)及該驅動裝置（8〇)相聯結以在一指定初始 位置中預先壓抵該拉力鉤並且減弱該拉力鉤與銲線迴 14 200302920 拾、申請專利範圍 圈之間的接合作用及/ 置⑼。 該制㈣力則轉該力量卿裝 1〇.:申:有專利範圍第9項之裳置，其中該等一 ^ 二：r:f!數以預拉張至該初始位置中及減弱 之第—彈黃（25刀）以及-具有高彈簀常數以 限制該拉力之第二彈簧（29)。 —月專矛J 1已圍第10項之裝置，其中將該等第一及第 ”（25 29)配置為與該拉力鉤的驅動桿呈現同軸向。 15