TWI513970B - 剪切試驗設備 - Google Patents

Description

剪切試驗設備

本發明係關於剪切測試工具。特定而言，本發明係關於一種允許一剪切測試工具在一設置程序期間相對於一安裝板移動但使該剪切測試工具在一剪切測試程序期間相對於該安裝板維持於一固定位置中之裝置及方法。

半導體裝置係極小，通常自5平方毫米至50平方毫米方，且通常包括用於將電導體結合至半導體基板之眾多場所。每一結合由黏合至基板之一焊料或金球沈積物組成。為確信結合方法係適當的且結合強度係充足的，必需測試結合與基板之間的附接強度(稱為結合強度)。由於結合之大小極小，因此用以測試結合強度之工具必須係既極準確地定位又能夠量測極小之力及偏差。

如WO2007/093799中所述之一習知測試裝置具有針對與一結合進行之嚙合之一測試工具。該測試工具用以自一半導體基板剪斷一結合且記錄剪切該結合所需之力。將一力傳感器併入至該測試工具中以量測力。

為確保可重複性，該測試工具之尖端必須在基板之表面上面之一預定高度處嚙合該結合之側。此距離較小但極重要，此乃因結合通常係圓頂狀的。與表面之一預定間隔既消除來自該測試工具在該基板上之滑動摩擦又確保剪切負載相對於結合界面施加於一精確位置處。因此，實際上，該測試工具係首先移動為與基板接觸且然後在執行剪切測試之前撤回一預定距離，通常係0.05 mm或更小。

數個困難出現。裝置之機構本身中之摩擦及靜摩擦可造成在感測與基板表面之接觸時之困難。不精確之表面感測將必然影響撤回該測試工具之距離且因此影響剪切該結合之高度。所涉及之距離極小且因此在不壓縮基板之情況下需要小心感測表面接觸之確切力矩。亦必須小心防止該測試工具在剪切測試之前或期間在測試高度處進行不受控制之移動。此移動可嚴重影響測試結果之準確度且該測試工具在測試高度處之顯著移動可損壞一毗鄰結合或導線。

感測基板之表面時之一低接觸力與對測試高度之準確控制兩者之雙重目的難以解決。

美國專利第6,078,387號揭示一種用於感測一測試工具之一測試頭與基板之接觸之裝置，該基板適於在感測接觸時立刻停止該測試頭之向下驅動。該測試工具支撐於一對懸伸臂之自由端上(該等懸伸臂在其相對端處緊固至一底板)且偏轉以允許測試頭相對於該底板進行少量垂直移動。為防止測試頭在剪切測試期間進行垂直移動，測試工具被該等懸伸臂彈簧偏壓抵靠該底板。可藉由一空氣軸承將該測試頭移離該底板以允許該測試頭以針對最初接觸感測之一大致無摩擦方式垂直地移動。因此，當該測試頭首先觸碰基板表面時，該等懸伸臂上之基板表面將其推回。該測試頭相對於該底板之移動或該懸伸臂之移動可由一光學偵測器偵測，且然後關斷空氣軸承以確保該測試頭藉由該等懸伸臂彈簧偏壓而相對於該底板固定抵靠該底板。一旦該測試頭相對於該底板固定，即將該底板提升一預定量以便在該測試工具之下部端與該基板之間留下具有所期望「下降(step off)距離」之一空隙。

一替代系統欲使該等懸伸臂將該測試工具偏壓遠離該底板以允許該測試頭在最初定位期間相對於該底板進行大致無摩擦移動，但接著使用由壓縮空氣驅動之一活塞來將該測試工具按壓為與該底板接觸以在一測試程序期間形成一夾緊力在該測試工具上抵靠該底板。

對於將一測試頭準確地定位於一基板上面而在將該測試工具最初定位於該基板表面上面時提供一相對低觸壓力，兩個此等系統係有效的。然而，其等仍遭受某些缺點。

第一缺點是相當高成本的此等系統。空氣軸承是一剪切測試工具之總成本中相當貴之組件。

第二缺點是，在一測試程序期間大部分負載不得不由懸伸臂支撐。此意味著對於較高負載、較大且因此較笨重之測試，必須使用懸伸臂。此又導致在最初定位感測器時之一較大觸壓力，其可導致對基板表面之損壞。此亦導致針對不同負載測試使用不同懸伸臂總成，從而進一步增加成本。

第三缺點是，在空氣軸承解決方案及壓縮空氣啟動活塞解決方案兩者中，當該等懸伸臂經推進或按壓抵靠該底板時橫向地移動該測試頭，以使得其可相對於該基板定位，但係在測試之前執行。該空氣軸承之關斷或該測試工具抵靠該底板之夾緊必然意味著除測試頭之橫向移動以外還將發生某一垂直移動。此移動會降低所得測試之準確度，尤其是在所涉及之極小下降之距離之情況下。

因此，本發明之一目標係解決上文所提及之問題或至少提供一有用替代方案。

根據本發明之一第一態樣，提供一種用於測試一結合與一電子基板之間的附接強度(諸如，用於測試一焊料球沈積物與一電子基板之間的結合強度)之剪切測試裝置，其包括：一x-y台，該基板附接至該x-y台；一剪切測試工具；一驅動機構，其提供該台與該測試工具之間沿一測試方向之相對移動；一底板，該剪切測試工具藉由一彈性連接器附接至該底板，該彈性連接器允許該剪切測試工具沿垂直於該測試方向之一軸向方向相對於該底板移動；至少一個拱座，其相對於該底板緊牢固定，該至少一個拱座與該剪切測試工具接觸；及一夾緊裝置，其耦合至該底板且可在其中不迫使該裝置與該剪切測試工具接觸之一靜止位置與其中迫使該裝置與該剪切測試工具接觸以使該剪切測試工具相對於該底板沿該軸向方向維持靜止之一致動位置之間移動，以使得當該驅動機構提供該x-y台與該剪切測試工具之間沿該測試方向之相對移動以致使該剪切測試工具在一剪切測試期間自該基板剪斷該結合或球沈積物時，該至少一個拱座對該剪切測試工具提供一額外夾緊力。

較佳地，該夾緊裝置包括在該致動位置中接觸該剪切測試工具之一單個元件。另一選擇係，該夾緊裝置可包括在該致動位置中接觸該剪切測試工具之兩個或兩個以上元件。

較佳地，當該夾緊裝置位於該致動位置中時，該剪切測試工具固持於該夾緊裝置與該至少一個拱座之間。

較佳地，在該致動位置中，該夾緊裝置將該剪切測試工具推進為與第一及第二拱座接觸。

較佳地，該夾緊裝置可經由一氣動機構而在該靜止位置與該致動位置之間移動。

較佳地，該至少一個拱座以及該第一及/或第二拱座之位置可沿平行於與該測試方向對準之一軸之一軸調整。

較佳地，允許該剪切測試工具相對於該底板移動之該彈性連接器包括一對懸伸臂。

較佳地，該剪切測試裝置進一步包括：一感測器，其經組態以在偵測到該剪切測試工具相對於該底板沿該軸向方向移動時產生一信號；及一控制器，其連接至該感測器及該夾緊裝置，其中該控制器經組態以回應於來自該感測器之該信號而將該夾緊裝置移動至該致動位置中。

在本發明之一第二態樣中，闡述一種使用根據本發明之該第一態樣之一剪切測試工具來測試一結合與一電子基板之間的附接強度之新方法，其包括以下步驟：沿該軸向方向將該測試工具定位於距該基板有一預定距離處；提供該測試工具與該結合之間沿該測試方向之相對移動以致使該測試工具自該基板剪斷該結合，其中由該結合施加至該測試工具之力致使該剪切測試裝置中之該至少一個拱座對該測試工具提供一夾緊力；及記錄由該結合施加至該測試工具之力。

較佳地，定位該測試工具之步驟包括：沿軸向方向朝向該基板移動該測試工具；偵測該測試工具與該基板之間的接觸；及在偵測到接觸時停止該測試工具沿該軸向方向之移動。較佳地，該方法進一步包括以下步驟：在該停止步驟之後夾緊該測試工具以相對於該底板固定該測試工具之位置。較佳地，該方法進一步包括以下步驟：在該夾緊步驟之後將該測試工具及底板移動為遠離該基板一預定距離。較佳地，該方法進一步包括以下步驟：在該記錄步驟之後相對於該底板鬆開該測試工具。

圖1係根據本發明之一剪切測試裝置12之一圖解。裝置12包括安裝至一匣盒11之一剪切測試工具100，該匣盒本身安裝至裝置12之主體。剪切測試工具100下面有一機動載物台13，其上可安裝欲測試之樣品。如圖3中所示，該等樣品通常係基板300，其上形成連接至基板300內之電子電路(未顯示)之焊料球沈積物302。

如圖3中最佳顯示，剪切測試工具100包含扣緊於一工具固持件200中之一剪切測試頭10，該工具固持件又緊固於一剪切本體22中。如稍後將更詳細地闡述，測試頭10將一剪切力施加至受測試之一基板300上之球沈積物302。剪切測試工具100包含用於量測測試頭10在自受測試之基板300剪斷球沈積物302時所經歷之剪切力之應變計(稍後闡述)。

剪切工具100固持於一匣盒11中(以稍後所述之一方式)且可沿垂直於基板300之一方向(下文中稱為Z方向或軸向方向)移動。剪切工具100沿Z方向之移動係藉由匣盒11相對於主體12之移動來達成。匣盒11藉由一球螺桿或導螺桿與螺母(未顯示)安裝至主體12，且可藉由諸如一伺服馬達或步進馬達(未顯示)之一軸向驅動機構或如先前技術中熟知之任一其他適合的可控制驅動配置來驅動。舉例而言，參見可自Dage Holdings Limited,25 Faraday Road,Rabans Lane Industrial Area,Aylesbury,Buckinghamshire,United Kingdom購得之Dage 4000多功能結合測試器。

載物台13可平行於受測試之一基板300之平面(下文中稱為X-Y平面)移動。此允許在一測試程序期間順著沿一測試方向(朝向且經過剪切測試工具100)之一測試方向軸移動球沈積物302。載物台13之移動同樣係使用經由一導螺桿與螺母、球螺桿與螺母或如先前技術中亦熟知之適合帶驅動機構(諸如，上文所提及之Dage 4000多功能結合測試器)耦合至該台之適合伺服馬達或步進馬達來達成。

圖1中亦顯示有控制裝置，包括：兩個操縱桿控制裝置14、15，其用於控制載物台13之移動；及一鍵盤16。亦顯示一顯示器17、用於照明受測試之基板之一燈18及有助於測試工具之準確定位之一顯微鏡19。此等特徵亦皆係先前技術中所熟知，諸如上文所提及之Dage 4000多功能結合測試器。

參考圖2，匣盒11包括一背板20，一對懸伸支撐臂21之一個端使用螺桿105緊牢附接至該背板。懸伸支撐臂21在其相對端處支撐剪切測試工具100。在一個較佳實施例中，剪切測試工具100包括一剪切樑本體22，一工具固持件200附接至該剪切樑本體，一測試頭10附接至該工具固持件。如圖4中最佳顯示，剪切樑本體22具有一裂口夾具設計。將工具固持件200插入至本體22中且然後上緊螺桿110以將固持件200牢固地夾緊至本體22中。工具固持件200係藉助自其軸件之經夾緊部分突出之一定位銷來裝配。將該定位銷接納於裂口夾具22之裂口中，以便確定該工具相對於剪切樑本體22之旋轉位置。剪切測試頭10又藉由如圖5中最佳顯示之一手轉螺桿(thumb screw)106附接至工具固持件200。測試頭10在手轉螺桿106操作至其上之一前部表面上具有一平坦部分。將手轉螺桿緊固抵靠該平坦部分確保測試頭10相對於工具固持件200在正確旋轉定向中。懸伸臂21允許剪切測試工具100(由剪切樑本體22、工具固持件200及測試頭10構成)在極小摩擦之情況下沿Z方向移動。

雖然圖2中所圖解說明之實例使用一對懸伸臂21以允許剪切測試工具100沿Z方向移動，但可使用其他彈性安裝配 置，舉例而言，一壓縮彈簧。

一夾具支撐塊23緊牢固定至背板20。夾具支撐塊23具有在剪切樑本體22周圍延伸之一罩部分112及藉由螺桿(未顯示)來附接至背板20之一背板部分114。夾具支撐塊23之一部分116定位於剪切樑本體22之與背板20相對之一側上。當夾緊機構(稍後闡述)不位於其致動位置中時，剪切樑本體22且因此剪切測試工具100在夾具支撐塊23內自由上下移動。

匣盒11包含用於在剪切工具100之測試頭10接觸基板時進行偵測之一光學感測器202。如圖6中最佳顯示，感測器202支撐於夾具支撐塊23中。感測器202包含一發射器204及一接收器206。發射器204透過形成於夾具支撐塊23中之孔口208投射一光束。

一觸壓調整螺桿120旋擰入一觸壓塊122。觸壓塊122藉由圖8中最佳顯示之螺桿124來附接至剪切樑本體22。參考圖6，觸壓調整螺桿120透過一槽130(圖6及7中所示)凸出且向下旋擰至與槽130之底部132接觸以阻擋自發射器204發射之光束且防止其被接收器206偵測到。

當此螺桿120經向下旋擰抵靠表面132時，其將一向上力施加於測試工具100上，從而抵抗懸伸臂21之偏壓舉起測試工具100。測試工具100被螺桿120舉起的距離越大，懸伸臂將螺桿120偏壓抵靠夾具支撐塊23之表面132之力越大。

當將工具100向下移動為與基板300接觸時，螺桿120之 底部端自表面132舉起至其中其不再阻擋來自發射器204之光束之一位置。此致使接收器206偵測到光束且藉此向控制系統(稍後闡述)指示工具100已接觸基板300。

若螺桿120僅稍微接觸表面132，則自表面132舉起螺桿120之端僅需要一較輕觸壓力。另一方面，若螺桿120向下旋擰以用較大力接觸表面130，則自與表面130之接觸向上移動螺桿120之端需要一較大觸壓力。因此，螺桿120向下旋擰穿過觸壓塊122至與夾具支撐塊23之表面130接觸之程度確定允許光學感測器202偵測到剪切測試工具100與基板300之接觸所需要之觸壓力之量。

感測器202耦合至一電腦控制裝置47(稍後參考圖9闡述)，其亦控制匣盒11及剪切工具100之軸向驅動機構及x-y台13之移動。當藉由如上文所述之接收器206偵測光學束來偵測剪切工具100相對於背板20之向上移動時，停止由軸向驅動機構相對於主體12進一步向下移動匣盒11。此時，必需防止測試工具100之進一步移動，以使得測試工具100可相對於基板300準確地定位。本發明之系統使用一預夾緊機構(稍後闡述)以在已偵測到工具100在該基板上觸壓時將剪切測試工具100相對於匣盒背板20固持於適當位置中。

如圖3中所示，剪切樑本體22定位於一後拱座與一前拱座之間，在本實施例中，該後拱座為一後部夾具螺桿30，而該前拱座為一前部夾具螺桿31。後部夾具螺桿30進入穿過背板20中之一孔140且旋擰穿過夾具支撐塊23之背板部分114。前部夾具螺桿31旋擰穿過夾具支撐塊23之罩部分112之前 部。當該剪切樑本體位於其中不將橫向力施加至其之一中間位置中時，前部夾具螺桿31及後部夾具螺桿30係可在一設置程序期間調整。在此中間位置中，前部夾具螺桿31及後部夾具螺桿30朝向測試工具100內部旋擰直至其等分別與剪切樑本體22及工具固持件200僅極輕地接觸，從而當在懸伸臂21上相對於夾具支撐塊23沿Z方向移動剪切測試100時造成極小或無摩擦。

一夾緊或預夾緊活塞33經定位以與前部夾具螺桿31直接相對，如圖7中最佳顯示。夾緊活塞33位於夾具支撐塊23之背板114中之一室或孔142內。壓縮空氣透過圖4中所示之壓縮空氣供應線路144供應至室142中。一旦進入室142中，該壓縮空氣即進入已鑽打穿過活塞33之十字鑽孔146。然後，空氣進入鏜孔148且自活塞33之背部排出以給形成於背板20中之背部室150加壓。背部室150由O形環152密封，且因此，捕獲於室142及150中之經加壓空氣將活塞33迫使至圖7中之左側以迫使其抵靠剪切樑本體22。當移除該經加壓空氣時，不存在由活塞33所施加抵靠剪切樑本體22之可感知力，此乃因活塞33可在背板14中之孔140內自由移動。

因此，活塞33可操作以在其中其不施加一可感知力抵靠剪切樑本體22之一靜止位置與其中其施加一可感知力抵靠剪切樑本體22以將剪切樑本體22且藉此測試工具100夾緊於該活塞與前部夾具螺桿31之間之一致動位置之間移動。夾緊活塞33在位於其致動位置中時將剪切樑本體22及剪切工具100相對於夾具支撐塊23及背板20固持於一固定位置中。此防止沿Z方向之任何移動，以使得不可能存在懸伸臂21上或剪切工具100之進一步移動。存在針對夾緊活塞之其他可能致動機構。舉例而言，其可藉由一螺線管或藉由一伺服馬達來致動。

夾緊活塞33移動至致動位置中，從而僅在以下情況下固定剪切樑本體22及工具100之位置：已藉由接收器206(如先前所述)偵測到光學束來確定剪切工具100之測試頭10已在受測試之基板300上觸壓。該夾緊活塞可稱為一預夾緊機構，此乃因其提供一最初夾緊機構至剪切工具100以防止剪切工具100在將球沈積物302移動為與剪切工具100嚙合時移動。然而，如下文進一步闡釋，在一剪切測試期間作用於剪切工具100上之剪切力增強剪切工具100上之夾緊力。

注意，剪切工具100包含由碳化鎢或類似硬、堅韌材料製成之夾具墊35，其經定位以與前部夾具螺桿31及後部夾具螺桿30以及夾緊活塞33相對。此確保剪切測試工具100與夾具螺桿30、31及夾緊活塞33之間的一良好接觸，且確保存在極小磨損以使得該系統具有良好可重複性及一經延長壽命。類似地，前部夾具螺桿31及後部夾具螺桿30具有由硬化鋼製成之接觸表面。夾緊活塞33接觸表面由黃銅或類似材料製成以確保平滑操作且不被硬化。

一旦夾緊活塞33已使剪切測試工具100相對於背板20不動，即在執行一剪切測試之前沿Z方向將匣盒11移動為遠離基板一預定下降之距離。此程序係此類型之剪切測試工具中之標準且詳細闡述於WO 2005/114722中。

在一剪切測試期間，受測試之一物件將一剪切力沿一測試方向施加於測試工具100之測試工具頭10上，該測試方向係該物件與剪切測試工具100之測試工具頭10之間的相對能夠之方向。該測試方向由圖3中之箭頭36指示。施加於剪切工具100之測試工具頭10上之剪切力抵抗前部夾具螺桿31及後部夾具螺桿30推進測試工具100。該剪切力之負載藉此透過夾具螺桿30、31而非透過懸伸臂21傳送至背板20。該剪切力越大，施加至夾具螺桿30、31之負載越大。此配置減小該等懸伸臂在一剪切測試期間所經歷之負載。因此，當預夾緊活塞33最初將剪切工具100夾緊於適當位置中時，在一剪切測試期間，剪切力本身增強測試工具100上之夾緊力。

在先前匣盒總成中，懸伸臂21不得不承受在一測試期間所經歷之剪切力之一大部分。此導致當在較大測試負載下實施剪切測試時需要更穩健且藉此更笨重之懸伸臂。懸伸臂越笨重，剪切測試工具100在一剪切測試之前的觸壓程序期間施加於一基板300上之觸壓力越大。然而，在本發明之夾具螺桿配置之情況下，懸伸臂21經受極小負載，且因此可使其等重量相對較輕。

圖9係根據本發明之一裝置之控制元件之一示意性圖解。本發明中之移動部件係：軸向驅動機構(顯示為一Z軸馬達與編碼器41)；馬達42，其驅動載物台13沿X-Y平面移動；及夾緊活塞43，其在該所圖解說明實施例中係一氣動活塞。此等裝置中之每一者由連接至一個人電腦(PC)45之專用運動控制電子器件44控制。PC 45亦自光學感測器202接收用以指示測試工具100在一基板300上觸壓之一信號。光學感測器202圖解說明為框46且亦具有其本身之專用控制器(本文中稱為觸壓電子器件47)。存在運動控制電子器件44與觸壓電子器件47之間的一直接鏈接。此允許迅速信號回應以確保該軸向驅動機構在最快的可能時間中停止以防止過度行進及相關聯之「重」觸壓。

圖10圖解說明使用根據本發明之一設備來設置及執行一剪切測試時所採取之步驟。在第一步驟505中，向下移動匣盒11及測試工具100直至測試頭10接觸基板300。在步驟510處，藉由接收器206偵測光學束來偵測測試頭10在基板300之表面上觸壓，如先前所述。當偵測到觸壓時，在步驟515處停止朝向基板300移動剪切匣盒11之Z軸馬達之操作。在步驟520處，將壓縮空氣供應至室142及150以將預夾緊活塞33移動至其中其迫使地接觸剪切樑本體22以使剪切工具100相對於背板20不動之其致動位置。在步驟525處，然後在準備一剪切測試中將該匣盒移動為遠離該基板至一預定下降之距離。在步驟530處，藉由移動機動台13且藉此將基板300附接至其以使得基板300上之一球沈積物302接觸測試工具頭10以自基板300剪斷球沈積物302來起始該剪切測試。

在該剪切測試期間，在步驟535中，當測試頭10將球沈 積物302自基板300剪斷時，一負載或力被施加至剪切測試頭10。此剪切力較佳係由應變計讀取。如圖5中最佳顯示，在一個較佳實施例中，將四個應變計160a、160b、160c及160d結合至工具固持件200。一蓋165保護應變計160a至160d。應變計160a及160b係在工具固持件200之前部側上，從而面對將在剪切測試期間自基板300剪斷之球沈積物302。應變計160c及160d係在工具固持件200之相對側或後部側上。

應變計160a至160d藉由導線(未顯示)連接至一電路，諸如(舉例而言)圖11中示意性地顯示之全橋電路120。如所熟知，此等電路將由應變計160a至160d之扭曲所產生之電信號轉換成力量測，其指示將球沈積物302自基板300剪斷所需要之力。

另一選擇是，可藉由安裝於剪切工具上之一壓電晶體來偵測該剪切力，如先前所提及之WO 2007/093799 A1中所述。使用任一力偵測技術，如步驟540處所指示，當球沈積物302經驅動抵靠剪切工具100時，前部夾具螺桿31及後部夾具螺桿30或前後拱座進一步增強剪切工具100上之夾緊動作，如上文所述。

在步驟545處完成該剪切測試，且在步驟550處將剪切測試工具100移動為遠離基板300並返回至一開始位置。在步驟555處，藉由自室142及150移除空氣壓力來去啟動夾緊活塞33以使得活塞33可呈現其靜止位置。此允許由驅動機構在懸伸臂21上沿Z軸移動剪切測試工具100。在步驟560 處，可藉由再執行相同方法步驟來重複該剪切測試，如步驟565中所示。

因此，根據本發明之一系統允許一剪切工具100用一相對低且可調整之觸壓力在受測試之一基板上觸壓。此低觸壓力係歸因於出於上文所述原因而需要之懸伸臂21之相對低質量。該系統亦允許相對於一安裝匣盒11固定測試工具100以使得可準確地控制測試工具100之垂直位置。此對於準確及可重複剪切測試而言較為重要。當剪切測試工具100所經歷之剪切負載係經由所述之夾緊配置而非經由懸伸臂傳送至匣盒背板20時，不必具有針對不同負載測試之不同匣盒總成。

界定本發明之較佳態樣之條款

1.一種用於測試一結合與一電子基板之間的附接強度之剪切測試裝置，其包括：一x-y台，該基板附接至該x-y台；一測試工具；一驅動機構，其提供該台與該測試工具之間沿一測試方向之相對移動；一底板，該測試工具藉由一彈性連接器附接至該底板，該彈性連接器允許該測試工具相對於該底板沿垂直於該測試方向之一軸向方向移動；至少一個拱座，其相對於該底板緊牢固定，該至少一個拱座與該測試工具接觸；及一夾緊裝置，其相對於該底板緊牢固定且可在其中 不迫使該夾緊裝置抵靠該測試工具之一靜止位置與其中迫使該夾緊裝置抵靠該測試工具以維持該測試工具相對於該底板沿該軸向方向固定於適當位置中之一致動位置之間移動，以使得當該驅動機構提供該台與該剪切測試工具之間沿該測試方向之相對移動以致使該剪切測試工具在一剪切測試期間自該基板剪斷該結合時，該至少一個拱座對該剪切測試工具提供一額外夾緊力。

2.如條款1之剪切測試裝置，其中該夾緊裝置包括在該致動位置中被迫使抵靠該測試工具之一單個元件。

3.如條款1或2之剪切測試裝置，其中當該夾緊裝置處於該致動位置中時，該測試工具係固持於該夾緊裝置與該至少一個拱座之間。

4.如任一前述條款之剪切測試裝置，其中該至少一個拱座包括相對於該底板緊牢固定於適當位置中之第一拱座及第二拱座。

5.如條款4之剪切測試裝置，其中該第一拱座與該第二拱座沿該軸向方向係定位成間隔開之關係。

6.如條款4或5之剪切測試裝置，其中該第一拱座及該第二拱座位於該測試工具之相對側上。

7.如條款4、5或6之剪切測試裝置，其中當該驅動機構提供該台與該剪切測試工具之間沿該測試方向之相對移動以致使該剪切測試工具在一剪切測試期間自該基板剪斷該結合時，該第一拱座及該第二拱座對該剪切測試工具提供一額外夾緊力。

8.　如條款4至7中任一條款之剪切測試裝置，其中該驅動機構沿著一測試方向軸提供沿一測試方向之相對移動，且其中該第一拱座及/或該第二拱座之該位置可沿著平行於該測試方向軸之一個或多個軸調整。

9.　如任一前述條款之剪切測試裝置，其中該夾緊裝置可藉由一氣動機構而在該靜止位置與該致動位置之間移動。

10.如條款9之剪切測試裝置，其中該夾緊裝置係一氣動致動之活塞。

11.如任一前述條款之剪切測試裝置，其中該彈性連接器包括在一個端處相對於該底板固定之一對懸伸臂，且其中該測試工具支撐於該等懸伸臂之相對端上。

12.如任一前述條款之剪切測試裝置，其中該剪切測試裝置進一步包括：一感測器，其經組態以在偵測到該測試工具相對於該底板沿該軸向方向移動時產生一信號；及一控制器，其連接至該感測器及該夾緊裝置，其中該控制器經組態以回應於來自該感測器之該信號而將該夾緊裝置移動至該致動位置中。

13.如任一前述條款之剪切測試裝置，其中該測試工具係接納於相對於該底板固定於適當位置中之一夾具支撐塊內。

14.如條款13之剪切測試裝置，其中該至少一個拱座附接至該夾具支撐塊，且該夾緊裝置安裝於該夾具支撐塊中。

15.如條款13或14之剪切測試裝置，其中該夾緊裝置係安裝於該夾具支撐塊中之一氣動致動之活塞。

16.如任一前述條款之剪切測試裝置，其中該剪切測試工具包括附接至一剪切本體之一工具固持件及緊固至該工具固持件之一測試頭。

17.如任一前述條款之剪切測試裝置，其進一步包括附接至該測試工具之一觸壓塊及旋擰穿過該觸壓塊之一觸壓螺桿，且進一步包括一光學發送器及一光學接收器，且其中該觸壓螺桿之一端可定位於該光學發送器與該光學接收器之間。

18.如條款17之剪切測試裝置，其中該測試工具係接納於相對於該底板固定於適當位置中之一夾具支撐塊內，且其中該光學發送器及該光學接收器在該觸壓螺桿之相對側上安裝於該夾具支撐塊中。

19.如任一前述條款之剪切測試裝置，其中該結合係結合至該基板之一焊料球沈積物。

20.一種使用如前述請求項中任一項之一剪切測試工具來測試一結合與一電子基板之間的附接強度之方法，其包括以下步驟：沿軸向方向將該測試工具定位於距該基板一預定距離處；提供該測試工具與該結合之間沿該測試方向之相對移動以致使該測試工具自該基板剪斷該結合，其中由該結合施加至該測試工具之力致使該剪切測試裝置中之至少一個拱座對該測試工具提供一夾緊力；及記錄由該結合施加至該測試工具之該力。

21.如條款20之方法，其中該定位該測試工具之步驟包括：沿該軸向方向朝向該基板移動該測試工具；偵測該測試工具與該基板之間的接觸；及在偵測到接觸時停止該測試工具沿該軸向方向之該移動。

22.如條款21之方法，其進一步包括以下步驟：在該停止步驟之後夾緊該測試工具以相對於該底板固定該測試工具之位置。

23.如條款22之方法，其進一步包括以下步驟：在該夾緊步驟之後將該測試工具及底板移動為遠離該基板一預定距離。

24.如條款22或23之方法，其進一步包括以下步驟：在該記錄步驟之後相對於該底板鬆開該測試工具。

10．．．剪切測試頭

11．．．匣盒

12．．．剪切測試裝置

13．．．機動載物台

14．．．操縱桿控制裝置

15．．．操縱桿控制裝置

16．．．鍵盤

17．．．顯示器

18．．．燈

19．．．顯微鏡

20．．．背板

21．．．懸伸支撐臂

22．．．剪切樑本體/裂口夾具

23．．．夾具支撐塊

30．．．後夾具螺桿

31．．．前夾具螺桿

33．．．夾緊或預夾緊活塞

35．．．夾具墊

41．．．Z軸馬達與編碼器

42．．．馬達

43．．．夾緊活塞

44．．．專用運動控制電子器件

45．．．個人電腦(PC)

47．．．觸壓電子器件

100．．．剪切測試工具

105．．．螺桿

106．．．手轉螺桿

110．．．螺桿

112．．．罩部分

114．．．背板部分

116．．．夾具支撐塊之部分

120．．．全橋電路/觸壓調整螺桿

122．．．觸壓塊

124．．．螺桿

130．．．槽

132．．．槽之底部/夾具支撐塊之表面

142．．．室或孔

144．．．壓縮空氣供應線路

148．．．鏜孔

150．．．背部室

152．．．O形環

160a．．．應變計

160b．．．應變計

160c．．．應變計

160d．．．應變計

165．．．蓋

200．．．工具固持件

202．．．光學感測器

204．．．發射器

206．．．接收器

208．．．孔口

300．．．基板

302．．．焊料球沈積物

現將參考附圖僅以實例之方式詳細闡述本發明之較佳實施例，附圖中：

圖1係根據本發明之一剪切測試設備之一示意性圖解；

圖2係根據本發明之一剪切測試裝置之一透視圖；

圖3係根據本發明之一剪切測試裝置之一剖視圖；

圖4係本發明之其中移除夾具支撐塊23之剪切測試裝置之另一透視圖；

圖5係更詳細地顯示將剪切工具10安裝至工具固持件200以及應變計160a至160d之一剖視圖；

圖6係光學感測器202之元件及觸壓調整螺桿120之一部分剖視圖；

圖7係裝置之預夾緊活塞33及其他元件之一部分剖視圖；

圖8係顯示剪切測試裝置之其中移除夾具支撐塊23以更詳細地顯示觸壓塊122之一部分之一透視圖；

圖9係顯示根據本發明之一設備之控制元件之一示意圖；

圖10係圖解說明在使用根據本發明之一設備來執行一剪切測試時所實施之方法步驟之一流程圖；且

圖11係用於偵測來自應變計160a至160d之信號之一電路之一示意圖。

10．．．剪切測試頭

12．．．剪切測試裝置

20．．．背板

22．．．剪切樑本體/裂口夾具

30．．．後夾具螺桿

31．．．前夾具螺桿

33．．．夾緊或預夾緊活塞

35．．．夾具墊

106．．．手轉螺桿

112．．．罩部分

114．．．背板部分

116．．．夾具支撐塊之部分

120．．．全橋電路/觸壓調整螺桿

200．．．工具固持件

300．．．基板

302．．．焊料球沈積物

Claims (15)

1. 一種用於測試一結合與一電子基板之間的附接強度之剪切測試裝置，其包括：一x-y台，該基板附接至該x-y台；一測試工具；一驅動機構，其提供該台與該測試工具之間沿一測試方向之相對移動；一底板，該測試工具藉由一彈性連接器附接至該底板，該彈性連接器允許該測試工具相對於該底板沿垂直於該測試方向之一軸向方向移動；至少一個拱座，其相對於該底板緊牢固定，該至少一個拱座與該測試工具接觸；及一夾緊裝置，其相對於該底板緊牢固定且可在其中不迫使該夾緊裝置抵靠該測試工具之一靜止位置與其中迫使該夾緊裝置抵靠該測試工具以維持該測試工具相對於該底板沿該軸向方向固定於適當位置中之一致動位置之間移動，以使得當該驅動機構提供該台與該剪切測試工具之間沿該測試方向之相對移動以致使該剪切測試工具在一剪切測試期間自該基板剪斷該結合時，該至少一個拱座對該剪切測試工具提供一額外夾緊力。
2. 如請求項1之剪切測試裝置，其中該夾緊裝置包括在該致動位置中被迫使抵靠該測試工具之一單個元件。
3. 如請求項1或2之剪切測試裝置，其中當該夾緊裝置處於該致動位置中時，該測試工具係固持於該夾緊裝置與該 至少一個拱座之間。
4. 如請求項1或2之剪切測試裝置，其中該至少一個拱座包括相對於該底板緊牢固定於適當位置中之第一拱座及第二拱座。
5. 如請求項4之剪切測試裝置，其中該第一拱座與該第二拱座沿該軸向方向係定位成間隔開之關係。
6. 如請求項4之剪切測試裝置，其中該第一拱座及該第二拱座位於該測試工具之相對側上。
7. 如請求項4之剪切測試裝置，其中當該驅動機構提供該台與該剪切測試工具之間沿該測試方向之相對移動以致使該剪切測試工具在一剪切測試期間自該基板剪斷該結合時，該第一拱座及該第二拱座對該剪切測試工具提供一額外夾緊力。
8. 如請求項4之剪切測試裝置，其中該驅動機構沿著一測試方向軸提供沿一測試方向之相對移動，且其中該第一拱座及/或該第二拱座之該位置可沿著平行於該測試方向軸之一個或多個軸調整。
9. 如請求項1或2之剪切測試裝置，其中該夾緊裝置可藉由一氣動機構而在該靜止位置與該致動位置之間移動。
10. 如請求項9之剪切測試裝置，其中該夾緊裝置係一氣動致動之活塞。
11. 如請求項1或2之剪切測試裝置，其中該剪切測試裝置進一步包括：一感測器，其經組態以在偵測到該測試工具相對於該底板沿該軸向方向移動時產生一信號；及一控 制器，其連接至該感測器及該夾緊裝置，其中該控制器經組態以回應於來自該感測器之該信號而將該夾緊裝置移動至該致動位置中。
12. 如請求項1或2之剪切測試裝置，其中該測試工具係接納於相對於該底板固定於適當位置中之一夾具支撐塊內。
13. 如請求項12之剪切測試裝置，其中該至少一個拱座被附接至該夾具支撐塊，且該夾緊裝置被安裝於該夾具支撐塊中。
14. 如請求項13之剪切測試裝置，其中該夾緊裝置係安裝於該夾具支撐塊中之一氣動致動之活塞。
15. 如請求項1或2之剪切測試裝置，其進一步包括附接至該測試工具之一觸壓塊及旋擰穿過該觸壓塊之一觸壓螺桿，且進一步包括一光學發送器及一光學接收器，且其中該觸壓螺桿之一端可定位於該光學發送器與該光學接收器之間，其中該測試工具係接納於相對於該底板固定於適當位置中之一夾具支撐塊內，且其中該光學發送器及該光學接收器在該觸壓螺桿之相對側上安裝於該夾具支撐塊中。