TW201040520A - Apparatus for testing bonding strength of electrical connections and frictionless calibration device for the same - Google Patents

Description

201040520 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭露係關於—種電氣連接構件 及其無摩擦校正元件，特別係關於—種電：度測試裝置 著強度測試裝置及其無摩擦校正元件，^連接構件之接 試裝置包含-旋轉式測試頭，呈有至小=該接著強度測 以測試電氣連接構件之接著強产。、根探針，分別用

❹ 【先前技術】 半‘體元件通常具有供導體接 〒腹按σ之位置，這些位置一 般具有球形的金球或焊球（ 聃马球體）。為了確認接合 技術適宜及接著強度足夠， 翼 湏測3式基板與球體間之機械 接著強度。習知技藝係藉由—剪力工且 機械 j刀工具施力於該球體之一 2 ’而為了避免剪力I具因摩擦基板表面而產生摩擦力， 剪力工具之位置必須為可調式。 "美國專US 6,341，53G公開了 -種剪力測試卫具，具有 半圓柱形凹槽，對應於待測試之球體（焊球或金球）的外形， 俾便轭加剪力而將球體從基板移開，其可應用於測試直徑 在50至1〇〇毫米之球體的接合強度。另，美國專利公開案us 2004/0103726公開了 一種檢視工具（visi〇n SyStem camera) ’可安裝到接著強度測試系統之測試模組中，可用以檢視 連接構件之剪力測試’俾便有效地提昇接著強度之剪力測 試系統的功能。 除了球體之接著強度的剪力測試之外，半導體元件亦 201040520 需要進行導線之接著強度的拉力測試。然而，上述習知 藝僅可進行剪力测試，無法進行拉力測試。此外，在剪力 測試過程，剪力係施加於賴，直到球體被移除；在^ 測試過程，拉力係施加於導線，直到導線被移除。換言之 ，剪力測試與拉力測試二者均為破壞性測試，無法以完全 相同的測試條件予以重覆。因此，必須校正測試卫具^ 力大小，降低變異。 & Ο 〇 【發明内容】 ▲本揭露之目的係提供一種電氣連接構件之接著強度測 武裝置及其無摩擦校正元件，其中該接著強度測試裝置包 T-旋轉式载頭，具有至少二根探針，分別用以測試 氣連接構件之接著強度。 露之一實施例中’電氣連接構件之接著強度測 :W +台’具有-個二維驅動器；—元件固持器 ，設置於該平台上且經配置以固持一電子元件 驅動器’設置於嗜芈Α μ . 辟 工 ” 、該千口上’一懸臂’設置於該直立式驅動 J。’以及—測試頭.，以可旋轉方式連接於該直立式驅動 一亡：揭露之一實施例中’剪力測試之無摩擦校正元件 m板；二個支撐件’^置於該基板上；_轉轴，咬 2=件之間，該轉轴具有二個錐形端，該轉軸經配 °方式接觸該支撑件；以及—校正件’ ϋ定於該 201040520 轉軸上。 又匕W廣泛地概述本揭露之技術特徵 ::㈣詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之= 專利乾圍標的之其它技術特徵將月 通常知識者應瞭解，可相 =:::與，施例可作為修改或設計其它結構或 Ο 〇 具有通揭路相同之目的。本揭露所屬技術領域中 卜:二:圍所：應瞭解’這類等效建構無法脫離後附之 申5月專利ί&圍所界定之本揭露的精神和範圍。 【實施方式】 圖1及圖2例示本揭露之電氣連接構件 裝置10。在本揭露之-實施财，該測料㈣包 台⑴具有-個二維驅動器14; 一元件固持器16，設置於 該平台12之二维聰紅时，/ t ' —維驅動态14上且經配置以固持一 -直―，設置於該平台一懸=置 於該直W㈣上；収—賴㈣1可旋轉^ 連接於該直立式驅動器18。在本揭露之—實施例中，該測 试頭勵配置以沿—轉軸22旋轉，且該轉轴 :rr:該轉軸22實質上平行於-水平面:在本； =例中，該測試裝置ι〇可配置—控制器（例如電 ^。俾便控制該二維驅動器14及該直立式驅動器以之移 201040520 圖3及圖4例示本揭露之測試頭30。在本揭露之—實施 例中，該測試頭30包含一第一探針32、實質上垂直於該第 一探針32之一第二探針34、及經配置以在該測試頭3〇移動 時量測作用於該電子元件之力的力感測器38。在本揭露< 一實施例中，該第一探針32及該第二探針34係連接於—連 接器36,其進一步連接於該力感測器38。在本揭露之_實 施例中，該力感測器38包含一 S形壓電元件。 Ο

圖5例示本揭露之測試頭30之旋轉操作。在本揭露之— 實施例中，該第一探針32之針尖位置與該第二探針34在沿 該轉轴22旋轉後之針尖位置實質上相同，如此在該測試頭 30沿該轉轴22旋轉後無需校正針尖位置’因此操作者無需 调整顯微鏡37即可直接觀察針尖位置。 圖6例示本揭露之測試裝 剪力測試。在本揭露之一實施例中，該電子元件40包含複 數個球體42 (例如金球或焊球），該第一探針32係一剪力 探針，其經配置以施加一剪力於該電子元件4〇之球體42， 亦即該剪力探針經置以水平方式推動該球體42。在進行 測試之前，該測試頭3〇沿著該轉軸22旋轉，使得該第一探 =32朝向在該元件固持器16上之電子元件4()。之後，在進 了測忒時，該—維驅動器14以水平方式持續地移動該元件 寺1™ 6使知' 5玄剪力探針32持續地施加剪力於該球體42 K亥球體42脫離該電子元件4〇，此時該力感測器38即可 、測施加之剪力大小’其代表該球體42與該電子元件40上 201040520 • · - · ---- 之接著強度。 圖7例示本揭露之測試裝置10應用於一電子元件50之 拉力測試。在本揭露之一實施例中，該電子元件5〇包含一 導線52 ’該第二探針34包含一本體34A及一鈎部34B，該鈎 部34B經配置以鈎住該電子元件5〇之導線52,俾便以直立方 式拉動s亥導線5 2。在進行測試之前，該測試頭3 〇沿著該轉 軸22旋轉，使得該第二探針34朝向在該元件固持器16上之 電子元件50。之後，在進行測試時，該直立式驅動器丨8以 直立方式持續地移動該元件固持器丨6，使得該第二探針3 4 持續地施加拉力於該導線52直到該導線52脫離該電子元件 ，此時該力感測器38即可偵測施加之拉力大小，其代表 該導線52與該電子元件50之接著強度。 - 圖8例示本揭露之剪力測試之無摩擦校正元件100。在 本揭露之一實施例中，該無摩擦校正元件1〇〇包含一基板 ;二個支撐件120，設置於該基板11〇上；一轉軸13〇， 〇 設置於該支撐件120之間，該轉軸130具有二個錐形端132 ，該轉軸130經配置以可旋轉方式接觸該支撐件12〇 •，以及 校正件140，固定於該轉轴13〇上。在本揭露之—實施例 中，各支撐件120包含一磁性元件122，且該轉軸13〇實質上 垂直該磁性元件122。在本揭露之一實施例中，該轉轴13〇 主要係藉由該磁性元件122之磁力作用而置放於該支樓件 120之間’且該轉軸13〇之錐形端132之至少—個接觸該磁性 兀件122。在本揭露之一實施例中，該校正件包含一接 201040520 觸部150，經配置以接觸一探針152 (例如該剪力探針32) ’且該轉軸130穿透該校正件140。 ‘該剪力探針3 _2移動而接觸該校正件14〇之接觸部150 知’該校正件140擺動，而連接於該剪力探針32之力感測器 38即可偵測該剪力探針32施加於該接觸部150之力。在測試 過程中’該剪力探針32反覆地向前及向後移動，即重覆地 接觸該校正件140之接觸部150，而力感測器38即可反覆地 债測該剪力探針32施加於該接觸部150之力而得到多筆量 測數據。藉由檢查量測數據之變化情形即可得知量測數據 是否落入一預定規格内。 由於該轉軸13 〇主要係藉由該磁性元件122之磁力作用 而置放於該支撐件12〇之間，在校正過程中該校正件14〇擺 動時與該支撐件120間之摩擦力可減少至一可忽略之程度 ’如此即解決了摩擦力對校正結果之影響。特而言之，為 了將該校正件140與該支撐件12〇間之摩擦力降低至一最小 〇 值，該轉軸130之錐形端132係盡可能地予以最小化。在本 揭露之一實施例中，該校正件包含一墜件142 (plummet) 及設置於該墜件142上一磁塊144,且該基板11〇包含一磁性 元件112 (例如面向該磁塊144之電磁鐵）。如此，該校正件 140之擺動週期可藉由該磁塊144及該磁性元件112之磁力 作用而予以降低。此外，藉由調整施加於該磁性元件丨12之 電力，即可調整該磁塊144及該磁性元件112之磁力大小， 如此即可調整該墜件142之擺動週期，亦即該探針152之校 201040520 正力係可調整者。本揭露之技術内容及技術特點已揭示々 上’然而本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解 在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍内 ’本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上 文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以 取代’或者採用上述二種方式之組合。 此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實 施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步 驟。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於 本揭露教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置 、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案 實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能， 而達到實質相同的結果，亦可使用於本揭露。因此，以下 之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、 物質之成份、裝置、方法或步驟。 【圖式簡單說明】 藉由參照前述說明及下列圖式，本揭露之技術特徵得 以獲得完全瞭解。 圖1及圖2例示本揭露之接著強度之測試裝置； 圖3及圖4例示本揭露之測試頭； 圖5例示本揭露之測試頭之旋轉操作； 圖6例示本揭露之測試裝置應用於一電子元件之剪力 201040520 測試； 圖7例示本揭露之測試裝置應用於一電子元件之拉力 測試；以及 圖8例示本揭露之剪力測試之無摩擦校正元件。 【主要元件符號說明】 10 測試裝置 12 平台 14 二維驅動器 16 元件固持器 18 直立式驅動器 20 懸臂 22 轉軸 30 測試頭 32 第一探針 34 第二探針 34A 本體 34B 釣部 36 連接器 37 顯微鏡 38 力感測器 11 201040520

40 電子元件 42 球體 50 電子元件 52 導線 100 無摩擦校正元件 110 基板 112 磁性元件 120 支撐件 122 磁性元件 130 轉軸 132 錐形端 140 校正件 142 墜件 144 磁塊 150 接觸部 152 探針 12

Claims (1)

1. 201040520 七、申請專利範園： 】· 一種電氣連接構件之接著強度測試裝置，包含： 平台，具有一個二維驅動器； 一元件固持器，設置於今 子元件； 4於該千°上且經配置以固持一電 直立式驅動器，設置於該平台上； 一懸臂’設置於該直立式驅動器上；以及 ο -測試頭，以可旋轉方式連接於該直立式驅動哭。 2. 根據凊未項i所述之接著強度測試袭置，其中 含-力感測器，經配置以在該測 ’二 電子元件之力。 、移動化罝測作用於該 3. ^請之接著強度測試裝置，其中該 4·根據請求項3所述之接著強度測試 係呈S形。 裝置’其中該壓電元件 ο 5. 根據請求項1所述之接著強度測試 衣置’其中該測試頭包 含一第一探針及一弟二探針，該第二 ^ 蘇針實質上垂直於該 弟一探針。 6. 根據請求項5所述之接著強度測試奘里 ^ ^ _ 、 置’其中該第一探針 之針尖位置與該第一彳朱針沿一棘紅·^ & 轉執旋轉後之針尖位置實 質上相同。 ' 7. 根據請求項5所述之接著強度測試 ^ 衣置，其中該第一探針 係一剪力探針’經配置以施加一酋士# ^力於該電子元件之球 縣〇 13 201040520 8. 根據請求項7所述之接著強声，Έ丨丨4壯 ^ 丧者強度測减裝置，其中該剪力探 係經配置以水平方式推動該球體。 9. 根據請求項5所述之接著強庚屯丨丨壯 关者強度測武裴置，其中該第二探針 包含-鈎部，經配置以鈎住該電子元件之導線。 1 〇.根據請求項9所述之接著強庚、、目丨丨q壯 按者強度測试裝置，其中該鈎部經配 置以直立方式拉動該導線。 Ο 〇 U.根據請求項1所述之接著強度測試裝置，其中該測試頭經 配置以沿-轉軸旋轉，該轉轴實質上垂直該懸臂。 12. 根據請求項丨所述之接㈣度賴|置，其中制試頭瘦 配置以沿-轉軸旋轉，該轉轴實質上平行於一水平面。 13. —種剪力測試之無摩擦校正元件，包含： 一基板； 二個支撐件，設置於該基板上； -轉軸1置於該支㈣之間，該轉軸具有二個錐形 端，該轉軸經配置以可旋轉方式接觸該支撐件；以及 一校正件，固定於該轉軸上。 14. 根據請求項13所述之無摩擦校正元件，其中該校正件包含 一墜件。 15，根據明求項14所述之無摩擦校正元件，另包含—磁塊，役 置於該墜件上，該基板包含—磁性元件，面向該磁塊。 16. 根據清求項13所述之無摩擦校正元件，其中各支樓件包含 一磁性元件，該轉軸之錐形端之一接觸該磁性元件。I/ 17. 根據請求項16所述之無摩擦校正元件，其中該轉軸實質上 201040520 垂直該磁性元件。 18. 根據請求項13所述之無摩擦校正元件，其中該轉軸穿透該 校正件。 19. 根據請求項13所述之無摩擦校正元件，其中該校正件包含 一接觸部，經配置以接觸一探針。

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