TWI783556B - 用於測試互連鍵合部的設備和方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於測試電子器件的鍵合強度的互連鍵合部測試設備，該電子器件包括至少一個附接至所述電子器件的互連鍵合部。所述互連鍵合部測試設備具有定位機構以及安裝至該定位機構上的測試工具元件。測試工具元件被構造為推動互連鍵合部的第一部分並提拉互連鍵合部的第二部分，定位機構操作以在測試中將所述測試工具元件與所述互連鍵合部對齊，並且向互連鍵合部的第一部分施加推力以及向互連鍵合部的第二部分施加拉力。所述互連鍵合部測試設備具有夾具，該夾具包括其上安裝的至少一個力感測元件。該至少一個力感測元件被構造為在與測試工具元件接合時向測試工具元件施加阻力。

Description

用於測試互連鍵合部的設備和方法
本發明涉及一種用於測試電子器件上諸如導線鍵合部等互連鍵合部的強度的設備和方法，特別涉及一種既可以進行剪切測試又可以進行拉力測試的設備。
在組裝和封裝半導體的過程中，導線鍵合機用於將半導體晶片與襯底電互連。從包含鍵合導線的線圈將導線提供至毛細管以執行導線鍵合。通常，每個鍵合部都包括鍵合到襯底表面的一段金線或銅線。
測試鍵合部的強度對於用戶確認所形成的特定導線或互連鍵合部是否合格很是重要。受制於鍵合部的大小，用於測試這些鍵合部的鍵合強度的測試工具必須能夠準確地測量很小的力和撓度。
存在多種已知類型的鍵合測試，例如剪切測試和提拉測試。剪切測試通過向鍵合部的側面施加剪切力以從襯底上剪切掉鍵合部來測試鍵合部的剪切強度。拉力測試通過將導線拉離導線鍵合部來測試導線鍵合部的提拉強度。
執行這些測試的機器通常具有測試工具，該工具可以相對鍵合部放置，以執行測試。接著，可以移動測試工具來執行測試，所述測試通常涉及測量破壞鍵合部所需的力。由於用戶必須手動執行此類測試，而且還需使用不同的機器來執行不同類型的測試，因此很是耗時。
此外，由於機器性能會隨時間而發生變化，從而使得電動機產生的力或感測器檢測到的力會在一段時間內飄忽不定。如果在流水線生產中出現這種情況，則測試準確性會受到影響。因此，為了對測試機進行預防性維護，使用者需要定期(有時每週或甚至每天)手動執行力測試。這既繁瑣又耗時，進而降低了機器的整體設備效率。
因此，設計一種避免並克服這些缺點的互連鍵合部測試設備將是有益的。
因此，本發明的目的是尋求提供一種互連鍵合部測試設備，其適於對形成在電子器件上的互連鍵合部執行剪切測試和提拉測試。
本發明的另一個目的是尋求提供一種互連鍵合部測試設備，其適於執行自監測機器力測試。
因此，本發明的第一態樣提供了一種用於測試電子器件的鍵合強度的互連鍵合部測試設備，所述電子器件包括至少一個附接至所述電子器件的互連鍵合部，所述互連鍵合部測試設備包括：定位機構；測試工具元件，其安裝在所述定位機構上，並被構造為在測試期間推動所述互連鍵合部的第一部分且提拉所述互連鍵合部的第二部分；夾具，其包括至少一個力感測元件，所述力感測元件安裝在所述夾具上，且所述至少一個力感測元件被構造為在與所述測試工具元件接合時向測試工具元件施加阻力，其中，所述定位機構操作以在測試期間將所述測試工具元件與所述互連鍵合部對齊，並且向所述互連鍵合部的第一部分施加推力以及向所述互連鍵合部的第二部分施加拉力。
在一個實施例中，所述測試工具元件包括第一測試工具和第二測試工具，所述第一測試工具被構造為施加推力以推動互連鍵合部的第一部分，所述第二測試工具被構造為施加拉力以提拉互連鍵合部的第二部分。
在一個實施例中，推力的方向垂直於拉力的方向。
在一個實施例中，所述互連鍵合部測試設備還包括連接到第一測試工具和第二測試工具的至少一個感測器，所述至少一個感測器操作以確定在施加推力和拉力時施加至第一測試工具和第二測試工具上的反作用力。
在一個實施例中，所述至少一個感測器是第一力感測器。
在一個實施例中，所述第一測試工具的遠離所述定位機構的底端具有尖端部，所述尖端部被構造為在施加推力時接合至所述互連鍵合部的第一部分。
在一個實施例中，所述第二測試工具在其遠離所述定位機構的遠側端具有拉鉤，所述拉鉤被構造為在施加拉力時接合至所述互連鍵合部的第二部分。
在一個實施例中，所述至少一個力感測元件包括至少一個撓曲部。
在一個實施例中，所述夾具還包括安裝到所述夾具的恆重部，並且所述測試工具元件被構造為接合並提起所述恆重部。
在一個實施例中，所述恆重部是自重塊。
在一個實施例中，所述至少一個力感測元件還包括第二力感測器。
在一個實施例中，所述第二力感測器是應變儀。
在一個實施例中，所述夾具還包括安裝在夾具上的杠杆塊，並且測試工具元件被構造為接合並提起所述杠杆塊。
在一個實施例中，所述第二力感測器是壓電感測器。
在一個實施例中，所述第二力感測器是彎曲型感測器。
根據本發明的第二態樣，提供了一種測試電子器件的鍵合強度的方法，所述電子器件包括附接到所述電子器件的至少一個互連鍵合部，所述方法包括以下步驟：提供安裝在定位機構上的測試工具元件；用所述定位機構移動所述測試工具元件以將所述測試工具元件與所述互連鍵合部對齊；用所述測試工具元件向所述互連鍵合部的第一部分施加推力並向所述互連鍵合部的第二部分施加拉力；將所述測試工具元件與安裝在所述夾具上的力感測元件接合；以及通過所述力感測元件確定施加至所述測試工具元件的反作用力。
在一個實施例中，所述測試工具元件包括第一測試工具和第二測試工具，所述第一測試工具被構造為向所述互連鍵合部的第一部分施加推力，所述第二測試工具被構造為向所述互連鍵合部的第二部分施加拉力。
在一個實施例中，施加推力和拉力的步驟還包括以下步驟：用連接到所述第一和第二測試工具的至少一個感測器確定施加至所述第一和第二測試工具的反作用力。
以下說明書部分、所附申請專利範圍和附圖有利於更好地理解上述和其他特徵、方面和優點。
10:測試設備
12:前軌道
14:後軌道
16:載物台
18:框架
19:引線框架
20:定位機構
22:測試工具元件
24:剪切工具
25:尖端部
26:提拉工具
27:拉鉤
28:圖像感測器
30:夾具
31:頂板
32:力感測元件
34:自重塊
35:夾具支撐件
36:導線
38:感測器
39:參考標記
40:殼體
41:負荷感測器式應變儀
42:杠杆塊
43:樞軸銷
44:緊固件
45:凸塊
46:C形夾狀緊固件
47:內腔
48:撓曲片
49:撓曲片
51:U形支架
52:突起
53:突起
圖1是根據本發明的第一較佳實施例的互連鍵合部測試設備的等距視圖。
圖2是其上安裝有測試工具元件的定位機構的正視圖。
圖3是夾具的等距視圖，其中該夾具上安裝有力感測元件和自重塊。
圖4A是定位機構的正視圖，其中在自監測機器剪切力測試過程中測試工具與夾具接合。
圖4B是標有參考標記的力感測元件的特寫視圖。
圖5A是夾具的等距視圖，其中力感測元件與第一測試工具接合。
圖5B是機器所習得的剪切工具尖端部的反作用力與剪切工具所移動的距離之間的關係的曲線圖。
圖6A是與自重塊接合並將其提起的提拉工具的等距視圖。
圖6B是圖6A所示的提拉工具的側視圖，其中感測器連接到該提拉工具。
圖6C是一段時間內提拉工具提起自重塊所需的力的曲線圖。
圖7A是根據本發明的第二較佳實施例的互連鍵合部測試設備的等距視圖。
圖7B是圖7A所示的互連鍵合部測試設備的側視圖。
圖8A是根據本發明的第二較佳實施例的互連鍵合部測試設備的截面側視圖。
圖8B是根據本發明的第二較佳實施例的導線鍵合部測試設備的平面圖。
圖8C是沿圖8B所示的A-A線的截面視圖。
圖9A是根據本發明的第三較佳實施例的截面側視圖，其中夾具上安裝有撓曲片。
圖9B是圖9A的平面圖，其中夾具上安裝有多個撓曲片。
圖10是推動壓力感測器的剪切工具的側視圖。
圖1是根據本發明的第一較佳實施例的互連鍵合部測試設備10的等距視圖。例如，可以利用導線鍵合機來創建所測試的互連鍵合部。通常，互連鍵合部測試設備10包括定位機構20、一對前後軌道12、14、以及夾具30，其中定位機構上安裝有測試工具元件22。
夾具30安裝到框架18上，框架18又安裝在前軌道12上。夾具30可以具有多個通孔38。夾具30可以通過任意合適的緊固裝置安裝到框架18上，例如，利用通孔38固定的螺釘或緊固件。可替代地，夾具30也可以通過合適的黏合劑安裝到框架18上。框架18可以通過任意合適的緊固裝置安裝到前軌道12上，例如螺釘或緊固件。可替代地，框架18也可以通過合適的黏合劑安裝到前軌道12上。因此，夾具30相對於前軌道12的位置是固定的。
前軌道12和後軌道14在橫向上彼此間隔設置，使得前軌道12位於夾具30和後軌道14之間。前軌道12大致平行於後軌道14。前軌道12和後軌道14 之間設置有載物台16，其適於接收例如引線框架19等襯底所支撐的電子器件以進行測試。本實施例將參考引線框架進行說明。然而，本領域技術人員可以理解的是，本發明中公開的鍵合強度測試同樣適於除引線框架之外的其他襯底。
可以通過夾緊裝置將引線框架19保持在載物台16上。例如，可以通過夾持器(未示出)機械地將引線框架19夾在載物台上，然後通超載物台16上設置的真空抽吸裝置將其進一步保持在載物台16上。引線框架19適於在剪切測試或拉線測試期間與測試工具元件22接合。
定位機構20可以連接至XY驅動機構(未示出)，XY驅動機構在水平面上驅動定位機構20穿過XY軸。可替代地，XY驅動機構可以連接到保持引線框架19的載物台16，從而在水平面上驅動載物台16穿過XY軸。可以將單獨的Z向驅動機構(未示出)連接到定位機構20，以驅動定位機構20沿Z方向垂直移動。X、Y和Z向驅動機構可以根據來自處理器的程式設計指令一起或單獨地運行以移動定位機構20。例如，定位機構20可以被程式設計為進行移動以使得測試工具元件22位於互連鍵合部上方以及接合至引線框架19上的互連鍵合部。
互連鍵合部測試設備10可以例如被構造為對電子器件的互連鍵合部執行剪切推球測試和拉線測試。儘管本發明內容涉及互連鍵合部，但是技術人員通過公開的內容可以理解本發明不限於此。例如，互連鍵合部可以是但不限於導線鍵合部、球形鍵合部、球形凸塊、植球後焊線(BSOB)、焊線後植球(BBOS)、球垂直陣列(BVA)、堆疊晶片導線鍵合部、晶片貼裝鍵合部和楔形鍵合部。下面將描述如何根據本發明的實施例執行剪切推球測試和拉線測試。
參照圖1，測試工具元件22被構造為對支撐在引線框架19上的電子器件執行剪切推球測試和/或拉線測試。可以將待測試的堆疊的引線框架裝載到與載物台16隔開設置的料盒(未示出)上。用戶確定待測試的引線框架。在測試期間，送料器(未顯示)將選定的引線框架推到載物台16上。可以先通過夾持器(未 示出)將引線框架19機械地夾在載物臺上，然後通過載物台16上產生真空抽吸來將其進一步保持在載物台16上。
在剪切推球測試期間，XY驅動機構驅動定位機構20移動，使得測試工具元件22的剪切工具位於待測試的互連鍵合部上方。接著，Z向驅動機構驅動定位機構20朝著待測試的互連鍵合部垂直向下移動。一旦剪切工具和與待測試的互連鍵合部相鄰的電子器件或引線框架19的頂面接觸，定位機構20就被垂直向上提升至預定高度，以將剪切工具24提升至同樣的高度。該預定高度可以由用戶程式設計確定，並取決於待測試的互連鍵合部的大小。之後，XY驅動機構驅動定位機構20移動，使其推動互連鍵合部直到互連鍵合部被完全剪切掉。當剪切工具推動互連鍵合部時，互連鍵合部會向剪切工具的尖端部施加反作用力。接著，連接到剪切工具的感測器可以測量將互連鍵合部完全推離導線框架所需的反作用力，進而得出球剪切力。
在XY驅動機構連接到載物台16的替代設置中，XY驅動機構驅動保持引線框架19的載物台16，使得測試工具元件22的剪切工具位於待測試的互連鍵合部的上方。接著，Z向驅動機構置驅動定位機構20朝著待測試的互連鍵合部垂直向下移動。一旦剪切工具和與待測試的互連鍵合部相鄰的電子器件或引線框架19的頂面接觸，定位機構20就垂直向上提升至預定高度，以將剪切工具24提升同樣的高度。該預定高度可以由用戶程式設計確定，並取決於待測試的互連鍵合部的大小。之後，XY驅動機構驅動載物台以推動剪切工具24的尖端部，直到互連鍵合部被完全剪切掉。
在拉線測試期間，XY驅動機構驅動定位機構20移動，使得測試工具元件22的提拉工具位於待測試的互連鍵合部的上方。接著，Z向驅動機構驅動定位機構20朝著待測試的互連鍵合部垂直向下移動。提拉工具上的拉鉤與待測試的互連鍵合部的導線接合。接著，Z向驅動機構驅動提拉工具將互連鍵合部 的導線向上朝定位機構提拉直到導線斷裂或鍵合部斷開並被提離引線框架19(以發生較早的情況為准)。與提拉工具連接的感測器則測量提起導線直到導線斷裂或鍵合部斷開所需的拉力，從而得出導線拉力。
在XY驅動機構連接到載物台16的替代設置中，XY驅動機構可以驅動保持引線框架19的載物台16，使得測試工具元件22的提拉工具位於待測試的互連鍵合部的上方。接著，Z向驅動機構驅動定位機構20朝著待測試的互連鍵合部垂直向下移動。提拉工具上的拉鉤與待測試的互連鍵合部的導線接合。接著，Z向驅動機構驅動提拉工具將互連鍵合部的導線向上朝定位機構提拉直到導線斷裂或鍵合部斷開並被提離引線框架19(以發生較早的情況為准)。因此，本發明所述的互連鍵合部測試設備允許在同一機器上執行剪切測試和拉力測試。從而無需使用多台機器或手動更改機器的測試工具，就可以執行不同類型的測試。其優勢在於，幾乎無需人工干預，因為可以自動進行剪切推球測試和拉線測試並將結果發送給處理器。
而且用戶還可以自行選擇進行哪種測試(剪切推球測試或拉線測試)，並且可以根據使用者的要求進行程式設計。例如，用戶為了節省成本可能偏向於在進行剪切推球測試之前先進行拉線測試。在本示例中，執行拉線測試直到導線斷裂之後，剩下的球形鍵合部仍可用於進行剪切推球測試，從而可以最大程度地減少資源的浪費。但是，如果先進行剪切推球測試，則無法在同一球形鍵合部上進行拉線測試，因為屆時球形鍵合已經被剪切掉了。
在引線框架上進行了剪切推球測試和拉線測試之後，推動裝置(未顯示)推動引線框架將其從載物台16上卸下。接著，載物台16準備接收下一引線框架進行測試。這使得整個互連鍵合部的測試完全自動化，無需人工干預。
操作上述互連鍵合部測試設備10時，驅動機構和感測器的性能會隨時間而產生變化，從而導致在一段時間內驅動力和所感測的力飄忽不定，使 得測試結果變得越來越不準確。因此，最好是週期性地檢測互連鍵合部測試設備10，從而確保其尤其是在沒有人為干預的情況下可以持續按預期運行。
圖2是其上安裝有測試工具元件22的定位機構20的正視圖。測試工具元件22包括剪切工具24和提拉工具26。剪切工具24在遠離定位機構20的底端具有尖端部25。較佳地，尖端部25的形狀為錐形(更清楚地如圖5A所示)。剪切工具24連接至感測器(未示出)。提拉工具26在遠離定位機構20的底端具有拉鉤27。提拉工具26連接至感測器38(如圖6B所示)。
定位機構20上還安裝有圖像感測器28，其與測試工具元件22隔開設置。因此，圖像感測器28可與定位機構20一起移動。圖像感測器28可以是照相機的形式，而且定位成使得通過圖像感測器28能夠觀察到夾具30。圖像感測器28可操作以將測試工具元件22與夾具30對齊，從而執行自監測機器力測試。
圖3是可以與本發明的較佳實施例一起使用的夾具30的等距視圖。夾具30上安裝有力感測元件32和自重塊34。較佳地，力感測元件32安裝在夾具30的頂面，並且在自監測機器剪切力測試期間被剪切工具24推動。較佳地，力感測元件32周圍的區域應當保持清空，以避免在測試工具元件22進行自監測機器剪切力測試的期間產生任何干擾。力感測元件32可以由任意柔韌的材料或由當力施加到其上時會進行彈性偏轉、變形或剪切的合適材料製成。力感測元件32可以是但不限於撓曲部、片材、機加工金屬、由彈簧彈性保持的部件、應變儀、壓電感測器、彎曲型感測器或力感測器。較佳地，力感測元件32的形狀是具有多個側壁的規則形狀，例如可以具有四個側壁。這是有益的，因為其使得力感測元件32在自監測機器剪切力測試期間具有多個接觸點。剪切工具24可以被構造為對力感測元件32四個側壁中的任一個施力來推動力感測元件32。
夾具30可以具有多個通孔38，其用於通過螺釘和緊固件等合適的緊固裝置將夾具30安裝到框架18。圖3所示的實施例示出了兩個孔。但是，可以採用任何數量的孔將夾具30操作性地連接至前軌道12。
恆重部(例如自重塊34)位於安裝在夾具30側壁上的夾具支撐件35上。可替代地，夾具支撐件35可以與夾具30一體形成。較佳地，夾具支撐件35沿平行於前軌道12的方向從夾具30延伸。自重塊34被構造為擱置在夾具支撐件35的頂面上。自重塊34可以由已知品質(如自由重量)的任何材料製成。導線36附接到自重塊34的頂面。導線36適於在自監視機器拉力測試期間與提拉工具26接合。導線36可以由至少具有延展性的金屬製成，從而當提拉工具26提起自重塊34時，導線36不會斷裂。較佳地，導線36由諸如金屬的硬質材料製成。
圖4A是定位機構20的正視圖，其中在自監測機器剪切力測試過程中剪切工具24與力感測元件32接合。在自監測機器剪切力測試期間，與定位機構20連接的XY驅動機構驅動定位機構20到使得測試工具元件22位於夾具30的垂直上方的位置。
可以在夾具30上標出參考標記39(參見圖4B)，從而可以由圖像感測器28觀察到。可以在力感測元件32上標出參考標記39，從而當圖像感測器28捕獲到參考標記39的圖像時，剪切工具24在上方對齊力感測元件32，以執行自監測機器剪切力測試。也可以在自重塊34上標出參考標記39，從而當圖像感測器28捕獲到參考標記39的圖像時，提拉工具26可以在上方對齊自重塊34，以執行自監測機器拉力測試。可替代地，可以同時在力感測元件32和自重塊34上標出參考標記39，從而當圖像感測器28捕獲到兩個參考標記39中的任一者的圖像時，剪切工具24和提拉工具26可以分別在上方對齊力感測元件32或自重塊34，以執行自監測機器力測試。參考標記39可以具有任意形式或形狀，或者其可以位於沿夾具、力感測元件或自重塊的任意位置，只要可以通過圖像感測器28觀 察到即可。較佳地，參考標記39位於夾具、力感測元件或自重塊的頂面，從而能夠通過圖像感測器28獲得參考標記39的無遮擋圖像。
當圖像感測器28捕獲到夾具30上標出的參考標記39的圖像時，圖像感測器28可以確認測試工具元件22與夾具30對齊。可以通過發送到XY驅動機構的信號來校正圖像感測器28所捕獲的與對齊相距的任何偏離和偏差。
一旦確認測試工具元件22與夾具30對齊，Z向驅動機構即可驅動定位機構20使剪切工具24在垂直方向上朝向力感測元件32移動。在圖4A所示的實施例中，剪切工具24與力感測元件32接觸。在該階段此時提拉工具26處於“擱置”位置，在此期間，提拉工具26與自重塊34的導線36並不接合。
圖5A是夾具30的等距視圖，其中力感測元件32與剪切工具24接合。剪切工具24的尖端部25被構造為推動力感測元件32的側壁。Z向驅動機構驅動定位機構20垂直向下移動直到尖端部25接觸位於夾具30頂面的頂板31。當接觸到頂板31時，定位機構20被垂直向上提升至預定高度，以將剪切工具24也提升至相同高度。該預定高度可以由用戶程式設計確定，並取決於所使用的力感測元件32的特性。頂板31可以由例如藍寶石等硬質材料製成。
之後，可以通過XY驅動機構驅動定位機構20沿如圖5A所示的S方向移動並推動力感測元件32的側壁。力感測元件32將會發生彈性變形並在尖端部25上產生反作用力R。與剪切工具24連接的感測器可以測量作用在尖端部25上的反作用力R並將資料發送給處理器。處理器記錄反作用力R的值以及剪切工具24所移動的距離。
機器可以習得作用在尖端部25上的反作用力R與剪切工具24所移動的距離之間的關係，其結果如圖5B所示。在圖5A所示的實施例中，剪切工具24沿S方向推動力感測元件32。應當注意的是，剪切工具24還可以被構造為對 力感測元件32四個側壁中的任一個施力來推動力感測元件32，從而得出剪切工具24的尖端部25上的反作用力R。
在圖5B中，剪切工具24的尖端部25處產生的反作用力R與剪切工具24移動的距離之間的關係被習得，進而獲得所習得的斜率。自監測機器剪切力測試可以根據使用者的偏好和需求來程式設計使其定期進行。例如，可以將自監測機器剪切力測試設置為每週或每月進行一次。可以將每次剪切力測試所獲得的結果製成表格，並比較該斜率與所習得的斜率。理想狀態下，任何與習得的斜率的差別和偏差都應在最小限度內。容許公差可以由用戶確定。較佳地，建議的容許公差為+/- 0.5%。如果測試結果落在容許公差之外，處理器可以警告用戶，進而在剪切工具24和/或感測器上執行必要的補償和/或校正動作。
有利地，剪切工具24和尖端部25由例如金屬等硬質材料製成。例如，剪切工具可以由鈦或鋁-鋰合金製成，以及尖端部可以由碳化鎢製成。通常根據待測試的互連鍵合部來設置尖端部25的尺寸或形狀。因此，尖端部25是可替換的，並且相應地，更大或更小的尖端部可用於更大或更小的鍵合部。
圖6A是與自重塊34接合並將其提起的提拉工具26的等距視圖。自重塊34置於夾具支撐件35上。提拉工具26具有拉鉤27，其位於提拉工具26的遠離定位機構20的末端。附接在自重塊頂面上的導線36適於與拉鉤27接合並且沿定位機構20的方向被向上提拉。在自監測機器拉力測試期間，當提拉工具26與自重塊34的導線36對齊時，Z向驅動機構(未示出)驅動提拉工具26垂直向下移動，從而使得拉鉤27與導線36接合。接著，Z向驅動機構驅動提拉工具26朝著定位機構20向上移動。提拉工具26沿遠離夾具支撐件35的方向L向上提起自重塊34。如圖6B所示，感測器38連接至提拉工具26。感測器38可以是測力計。感測器38可用于測量將自重塊34提離夾具支撐件35所需的力。如圖6C中的曲線所示，將自重塊34提離夾具支撐件35所需的力是恆定的，不會隨時間發生變化。
可替代地，可以在力感測元件32上執行自監測機器拉力測試。在這種情況下，力感測元件32可以安裝在夾具30上，使得力感測元件32的一部分從夾具30延伸(未示出)。可以在力感測元件32的邊緣附近形成槽口(未示出)，並且該槽口適於與提拉工具26的拉鉤27接合。在自監測機器拉力測試期間，當提拉工具26與力感測元件32上的槽口對齊時，Z向驅動機構驅動提拉工具26垂直向下移動，從而使得拉鉤27與力感測元件32上的槽口接合。接著，Z向驅動機構驅動提拉工具26，使其沿定位機構20的方向向上移動。力感測元件32將會發生彈性變形並在拉鉤27上產生反作用力。與提拉工具26連接的感測器可以測量作用在拉鉤27上的反作用力並將資料發送給處理器。處理器記錄反作用力的值以及提拉工具26所移動的距離。機器可以習得作用在拉鉤27上的反作用力與提拉工具26所移動的距離之間的關係，其結果與如圖5B所示的習得的斜率相似。
自監測機器拉力測試可以根據使用者的偏好和需求來程式設計使其定期進行。例如，可以將自監測機器拉力測試程式設計為每週或每月進行一次。可以將每次拉力測試獲得的結果與恆力曲線或習得的斜率進行比較。理想狀態下，任何與恆力曲線或習得的斜率的差別和偏差都應最小。容許公差可以由用戶確定。較佳地，建議的容許公差為+/- 0.5%。如果測試結果落在容許公差之外，處理器可以警告用戶，進而在提拉工具26和/或感測器38上執行必要的補償和/或校正動作。因此，可以隨著時間推移對機器的性能進行自監測。
有利地，拉鉤27由例如金屬等硬質材料製成。通常根據待測試的互連鍵合部來設置拉鉤27的尺寸。所以，拉鉤27是可替換的，並且可以相應地使用更大或更小的拉鉤。因此，能夠隨著時間的推移對機器的性能進行自監測，無需人為干預來使用不同的測試工具執行力測試。這將減少設備發生故障的可能性，降低維護成本，減少停機時間，提高生產品質。
圖7A和7B是根據本發明的第二較佳實施例的互連鍵合部測試設備的等距視圖和側視圖。夾具30具有內腔47，並且該夾具30安裝在框架18上，使得前軌道12被容納在夾具的內腔47內(如圖7B所示)。夾具容納在殼體40內。殼體40的頂面具有一對凹槽，該一對凹槽位於殼體40靠近前軌道12的一端。該凹槽適於在自監測機器力測試期間容納剪切工具24和提拉工具26。力感測元件安裝在夾具上，使得力感測元件位於前軌道12上方。如圖7B所示，剪切工具24的尖端部25和提拉工具26位於前軌道12的上方。因此，在本實施例中，自監測機器力測試的工作區域在前軌道12的上方。這對於由於定位機構的行程較短以及空間的限制而無法正確到達力感測元件進行自監測機器力測試的機器尤其有利。
圖8A是根據本發明的第二較佳實施例的互連鍵合部測試設備的截面側視圖。本實施例中的力感測元件可以是杠杆塊42。杠杆塊42通過U形支架51安裝在夾具30上，並用緊固件44等合適的緊固裝置緊固。當向杠杆塊42的對端被施加拉力時，杠杆塊42會繞樞軸43旋轉。杠杆塊42的對端設置有槽口，該槽口適於與拉鉤27接合並且沿定位機構的方向被向上提拉。
在自監測機器拉力測試期間，當提拉工具26與杠杆塊42上的槽口對齊時，Z向驅動機構(未示出)驅動提拉工具26垂直向下移動，從而使得拉鉤27與杠杆塊42上的槽口接合。接著，Z向驅動機構驅動提拉工具26，使其沿定位機構20的方向向上移動。因此，提拉工具26沿方向L1提起杠杆塊42的對端，從而使得杠杆塊42繞樞軸銷43旋轉。如之前圖6B中所示，感測器38連接至提拉工具26。感測器38可以是測力計。感測器38可以測量作用在拉鉤27上的反作用力並將資訊發送給處理器。處理器記錄反作用力的值以及提拉工具26所移動的距離。機器可以習得作用在拉鉤27上的反作用力R與提拉工具26所移動的距離之間的關係，其結果如圖5B所示。
圖8B是根據本發明的第二較佳實施例的互連鍵合部測試設備的平面圖，圖8C是沿圖8B所示的A-A線的截面圖。夾具30的一端安裝有第二力感測元件，該第二力感測元件可以是應變儀，例如其可以是如圖8B所示的負荷感測器式應變儀41。負荷感測器式應變儀41的遠離夾具30的對端設置有凸塊45。負荷感測器式應變儀41通過突起52安裝到夾具30上並通過C形夾狀緊固件46固定。C形夾狀緊固件46將負荷感測器式應變儀41牢固地保持在夾具30上。
在自監測機器剪切力測試期間，剪切工具24的尖端部25被構造為推動負荷感測器41的凸塊45。Z向驅動機構驅動定位機構垂直向下移動，直到尖端部25與負荷感測器41的凸塊45對齊為止。之後，可以通過XY驅動機構驅動定位機構，使其如圖8C所示沿S1方向移動並推動凸塊45。負荷感測器式應變儀41將會發生彈性變形並在尖端部25上產生反作用力。與剪切工具24連接的感測器可以測量作用在尖端部25的反作用力並將資訊發送給處理器。處理器記錄反作用力的值以及剪切工具24所移動的距離。機器可以習得作用在尖端部25上的反作用力與剪切工具24所移動的距離之間的關係，其結果如圖5B所示。
圖9A是根據本發明的第三較佳實施例的夾具的截面側視圖，其中夾具上安裝有撓曲片。諸如撓曲片48等力感測元件通過緊固件44安裝至夾具30。可以如上述實施例所述以類似的方式執行自監測機器拉力測試。在自監測機器拉力測試期間，提拉工具26可以被構造為提起撓曲片48的靠近前軌道12的自由端。與提拉工具26連接的感測器可以測量作用在拉鉤27上的反作用力並將資訊發送給處理器。處理器記錄反作用力的值以及提拉工具26所移動的距離。機器可以習得作用在拉鉤27上的反作用力與提拉工具26所移動的距離之間的關係，其結果如圖5B所示。
圖9B是圖9A的平面圖，其中夾具30上安裝有多個撓曲片。夾具30上安裝有力感測元件，例如多個撓曲片49。多個撓曲片49被構造為在自監測 機器剪切力測試期間與剪切工具24的尖端部25接合。剪切工具24在突起53處推動多個撓曲片49，該突起位於多個撓曲片49的遠離夾具30的一端。與剪切工具24連接的感測器可以測量作用在尖端部25上的反作用力並將資訊發送給處理器。處理器記錄反作用力的值以及剪切工具24所移動的距離。機器可以習得作用在尖端部25上的反作用力與剪切工具24所移動的距離之間的關係，其結果如圖5B所示。
儘管已經提供了關於使用力感測元件來執行自監測機器力測試的各種示例，但是本領域技術人員根據本發明可以理解本文提供的示例不限於此。例如，力感測器、壓電感測器或其他適於直接或間接地測量力的感測器可以用於代替撓曲部和撓曲件安裝到夾具30上，如圖10示意性所示。
儘管本發明已經非常詳細地參照某些實施例進行了描述，但也可能有其他實施例。
因此，所附申請專利範圍的精神和範圍不應限於本文包含的實施例的描述。
10:測試設備
12:前軌道
14:後軌道
16:載物台
18:框架
19:引線框架
20:定位機構
22:測試工具元件
30:夾具
34:自重塊
35:夾具支撐件
38:通孔

Claims (18)

  1. 一種用於測試電子器件的鍵合強度的互連鍵合部測試設備，所述電子器件包括至少一個附接至所述電子器件的互連鍵合部，所述互連鍵合部測試設備包括： 定位機構； 測試工具元件，其安裝在所述定位機構上，並被構造為在測試期間推動所述互連鍵合部的第一部分且提拉所述互連鍵合部的第二部分；以及 夾具，其包括至少一個力感測元件，該力感測元件安裝在所述夾具上，且所述至少一個力感測元件被構造為在與所述測試工具元件接合時向所述測試工具元件施加阻力， 其中，所述定位機構操作以在測試期間將所述測試工具元件與所述互連鍵合部對齊，並且向所述互連鍵合部的第一部分施加推力以及向所述互連鍵合部的第二部分施加拉力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述測試工具元件包括第一測試工具和第二測試工具，所述第一測試工具被構造為施加推力以推動所述互連鍵合部的第一部分，所述第二測試工具被構造為施加拉力以提拉所述互連鍵合部的第二部分。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述推力的方向垂直於所述拉力的方向。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之互連鍵合部測試設備，其中，還包括連接到所述第一測試工具和所述第二測試工具的至少一個感測器，所述至少一個感測器操作以確定在施加推力和拉力時施加至所述第一測試工具和所述第二測試工具上的反作用力。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述至少一個感測器是第一力感測器。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述第一測試工具的遠離所述定位機構的底端具有尖端部，所述尖端部被構造為在施加推力時接合至所述互連鍵合部的第一部分。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述第二測試工具在其遠離所述定位機構的遠側端具有拉鉤，所述拉鉤被構造為在施加拉力時接合至所述互連鍵合部的第二部分。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述至少一個力感測元件包括至少一個撓曲部。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述夾具還包括安裝到所述夾具的恆重部，並且所述測試工具元件被構造為接合並提起所述恆重部。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述恆重部是自重塊。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述至少一個力感測元件包括第二力感測器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述第二力感測器是應變儀。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述夾具還包括安裝到所述夾具上的杠杆塊，以及所述測試工具元件被構造為接合並提起所述杠杆塊。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述第二力感測器是壓電感測器。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之互連鍵合部測試設備，其中，所述第二力感測器是彎曲型感測器。
  16. 一種用於測試電子器件的鍵合強度的方法，所述電子器件包括附接到所述電子器件的至少一個互連鍵合部，所述方法包括以下步驟： 提供安裝在定位機構上的測試工具元件； 用所述定位機構移動所述測試工具元件以將所述測試工具元件與所述互連鍵合部對齊； 用所述測試工具元件向所述互連鍵合部的第一部分施加推力並向所述互連鍵合部的第二部分施加拉力； 將所述測試工具元件與安裝在夾具上的力感測元件接合；以及 通過所述力感測元件確定施加至所述測試工具元件上的反作用力。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中，所述測試工具元件包括第一測試工具和第二測試工具，所述第一測試工具被構造為向所述互連鍵合部的第一部分施加推力，所述第二測試工具被構造為向所述互連鍵合部的第二部分施加拉力。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中，在施加推力和拉力時，還包括以下步驟：用連接到所述第一測試工具和所述第二測試工具的至少一個感測器確定施加至所述第一測試工具和所述第二測試工具上的反作用力。
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