WO2015027266A1 - Mechanical method for testing electronic components - Google Patents

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WO2015027266A1
WO2015027266A1 PCT/AT2014/050191 AT2014050191W WO2015027266A1 WO 2015027266 A1 WO2015027266 A1 WO 2015027266A1 AT 2014050191 W AT2014050191 W AT 2014050191W WO 2015027266 A1 WO2015027266 A1 WO 2015027266A1
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ultrasonic
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vibration
coupling element
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Khatibi GOLTA
Brigitte Weiss
Agnieszka Betzwar KOTAS
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Golta Khatibi
Brigitte Weiss
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    • GPHYSICS
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    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01R31/281Specific types of tests or tests for a specific type of fault, e.g. thermal mapping, shorts testing
    • G01R31/2817Environmental-, stress-, or burn-in tests

Abstract

The invention relates to a device for testing microelectronic components (MK). Said type of device comprises an elongate sample holder for housing at least one electronic component which is to be tested and an ultrasonic actuator which comprises an ultrasonic transducer for generating ultrasonic waves and a coupling element which is mechanically joined thereto. Said coupling element transforms said ultrasonic waves into mechanical oscillations and mechanically couples the ultrasonic transducer to the sample holder. Said ultrasonic actuator is designed and coupled to the sample holder such that said sample holder is excited so as to generate a bending oscillation.

Description

Mechanisches Prüfverfahren für Komponenten der Elektronik  Mechanical test method for components of electronics
Die Erfindung betrifft das Gebiet der mechanischen Prüfverfahren für The invention relates to the field of mechanical test methods for
Elektronikkomponenten, insbesondere für sogenannte„mikroelektronische Komponenten" (MK). Electronic components, in particular for so-called "microelectronic components" (MK).
Elektronische Komponenten (im Englischen auch„electronic package Systems", EPS) erfahren Beanspruchungen während ihrer Nutzung, welche ihre Electronic components (in English also "electronic package Systems", EPS) experience stresses during their use, which their
Lebensdauer und Zuverlässigkeit stark beeinträchtigen können. Insbesondere können Belastungen, die durch das Einwirken mechanischer Kräfte (z.B. Druck- und Zugbeanspruchungen aufgrund thermischer, thermo-mechanischer oder zyklischer Belastungen) auftreten, zu Beschädigungen der Komponenten führen. Insbesondere Komponenten, die aus mehreren Teilen (z.B. Schichten, Chips, Kontakten etc.) zusammengesetzt sind, leiden unter solchen Stresseinflüssen. Dabei können Delamination von Schichten und Rissbildung auftreten, die die Komponenten schädigen und schließlich einen kompletten Ausfall einer Life and reliability can severely affect. In particular, stresses caused by the application of mechanical forces (e.g., compressive and tensile stresses due to thermal, thermo-mechanical or cyclic loads) can result in component damage. In particular, components composed of multiple parts (e.g., layers, chips, contacts, etc.) suffer from such stressors. This can cause delamination of layers and cracking that can damage the components and ultimately a complete failure of one
Komponente mit sich bringen. Es ist daher wichtig, elektronische Komponenten, die in ihrem Einsatzgebiet mit mechanischen Belastungen zu rechnen haben, auf deren Belastbarkeit und infolgedessen auf die Ermüdungserscheinungen hin zu testen, um mögliche Schwachstellen bei der Entwicklung neuer Komponenten berücksichtigen zu können. Component with it. It is therefore important to test electronic components that are subject to mechanical stress in their field of application, to test their load capacity and, as a result, the signs of fatigue in order to be able to take into account potential weaknesses in the development of new components.
Prüfverfahren zur Simulation solcher Beanspruchung sind z.B. Biegetests, bei denen die Proben eingespannt und dann mittels gezielter Krafteinleitung gebogen werden. Derartige Biegetests sind jedoch nicht geeignet, das Ermüdungsverhalten der zu prüfenden Elektronikkomponenten zu ermitteln. Ganz allgemein sind Ultraschallprüfverfahren bekannt, um mit hoher Frequenz eine mechanische Wechselbelastung zu simulieren (die in der Realität z.B. durch eine thermische Wechselbelastung verursacht wird) und das Ermüdungsverhalten einer Probe abhängig von der Zahl der Lastwechsel zu ermitteln. Mikroelektronische Test methods for simulating such stress are e.g. Bending tests, in which the samples are clamped and then bent by means of a targeted application of force. However, such bending tests are not suitable for determining the fatigue behavior of the electronic components to be tested. In general, ultrasound test methods are known for simulating high frequency mechanical loading (which in reality is caused, for example, by thermal cycling) and determining the fatigue behavior of a sample as a function of the number of load changes. microelectronic
Komponenten (MK) sind aufgrund ihrer kleinen Abmessungen (z.B. im Components (MK) are known for their small dimensions (e.g.
Submillimeterbereich bis hin zu ca. 10 mm) jedoch nicht für derartige Submillimeter range up to about 10 mm) but not for such
Prüfverfahren geeignet. Die Aufgabe besteht also darin, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren bereitzustellen, mit der/dem kleine Proben, konkret elektrische Test method suitable. The task is therefore a device or a Provide method with the / the small samples, specifically electrical
Komponenten, Belastungstests unterzogen werden können. Components, stress tests can be subjected.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. The object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 6.
Gemäß einem Beispiel der Erfindung umfasst dabei eine Vorrichtung zum Prüfen von mikroelektronischen Komponenten (MK) folgendes: einen langgestreckten Probenhalter zur Aufnahme von mindestens einer zu prüfenden elektronischen Komponente und einen Ultraschallaktor, der einen Ultraschalltransducer zur Erzeugung von Ultraschallwellen und ein mit diesem verbundenes mechanisches Koppelelement aufweist, das die Ultraschallwellen in eine mechanische Schwingung transformiert und den Ultraschalltransducer mechanisch an den Probenhalter koppelt. Der Ultraschallaktor ist dabei derart ausgebildet und mit dem Probenhalter gekoppelt, dass der Probenhalter zu einer Biegeschwingung angeregt wird. According to one example of the invention, a device for testing microelectronic components (MK) comprises the following: an elongate sample holder for receiving at least one electronic component to be tested and an ultrasonic actuator having an ultrasonic transducer for generating ultrasonic waves and a mechanical coupling element connected thereto which transforms the ultrasonic waves into a mechanical vibration and mechanically couples the ultrasonic transducer to the sample holder. The ultrasound actuator is designed in such a way and coupled with the sample holder, that the sample holder is excited to a bending vibration.
Ein weiteres Beispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von elektronischen Komponenten. Dabei wird ein langgestreckter Probenhalter mit mindestens einer darauf angebrachten zu prüfenden elektronischen Komponente mit Hilfe eines Ultraschallaktors zum Schwingen angeregt. Der Ultraschallaktor ist dabei mit dem Probenhalter über ein Kopplungselement derart mechanisch gekoppelt; dass der Probenhalter zu einer Biegeschwingung angeregt wird. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt: Another example of the invention relates to a method for testing electronic components. In this case, an elongate sample holder with at least one electronic component to be tested is excited by means of an ultrasonic actuator to vibrate. The ultrasonic actuator is mechanically coupled to the sample holder via a coupling element in this way; that the sample holder is excited to a bending vibration. The invention will be explained in more detail with reference to the examples shown in the figures. The illustrations are not necessarily to scale and the invention is not limited to the aspects presented. Rather, emphasis is placed on representing the principles underlying the invention. In the pictures shows:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer zu prüfenden elektrischen Figure 1 shows an embodiment of an electrical to be tested
Komponente im Querschnitt, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der Prüf-Vorrichtung in der Seitenansicht, Component in cross section, FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the testing device in side view,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des Probenhalters mit darauf Figure 3 shows an embodiment of the sample holder with it
angebrachten elektronischen Komponenten in der Seitenansicht,  attached electronic components in side view,
Figur 4 ein vom Ultraschallaktor erzeugte Biegungsmode des FIG. 4 shows a bending mode of the ultrasonic mode generated by the ultrasonic actuator
Probenhalters in der Seitenansicht,  Sample holder in side view,
Figuren 5A-C die ersten drei möglichen Schwingungsmoden im Probenhalter, und FIGS. 5A-C show the first three possible vibration modes in the sample holder, and
Figur 6 Platzierung der elektronischen Komponenten auf dem Figur 6 Placement of the electronic components on the
Probenhalter mit Berücksichtigung der angeregten Mode. In den Abbildungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleicher oder ähnlicher Bedeutung.  Sample holder with consideration of the excited mode. In the figures, like reference characters designate like or similar components of like or similar meaning.
Figur 1 zeigt ein als illustratives Beispiel eine mikroelektronische Komponente, wie sie im Rahmen der Erfindung auf Ermüdungserscheinungen geprüft werden soll. FIG. 1 shows as an illustrative example a microelectronic component as it is to be tested for fatigue phenomena in the context of the invention.
Die mikroelektronische Komponente (ein MK) ist eine zusammengesetzte Struktur, die sich aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften (z.B. Young's Modul, Schubmodul, Wärmeausdehnungskoeffizient, Textur, etc.) und Formen im Bereich der Mikro- und Nanoelektronik zusammen- setzt. Das Ausführungsbeispiel in Figur 1 umfasst dabei eine Multilayer-Struktur 50, d.h. mehrere übereinander angebrachte Schichten unterschiedlicher Materialien (Multilayer) sowie eingeschlossene Metallisierungen 56, Durchbohrungen bzw. Vias 52 (auch PTH, plated through-hole) und Halbleiter-Chips 54 und 52, die in die Multilayer-Struktur 50 integriert (Chip 54) oder an der Oberfläche der Multi- layer-Struktur 50 montiert sein können (Flip-Chip 52). An der Oberfläche können zudem SMD-Bauelemente 53 angeordnet sein. Die Vielzahl von Schichten hat eine große Zahl an Grenzflächen (z.B. an der Klebeschicht 55) zur Folge, welche Schwachpunkte in der elektronischen Komponente im Hinblick auf mechanische Belastungen darstellen. Die dort auftretenden Beanspruchungen können zur Delamination der Schichten führen. Des Weiteren können Risse auftreten, die sich dann bei fortschreitender Beanspruchung ausbreiten und letztendlich zur The microelectronic component (a MK) is a composite structure composed of different materials with different physical properties (eg, Young's modulus, shear modulus, coefficient of thermal expansion, texture, etc.) and shapes in the field of microelectronics and nanoelectronics. The exemplary embodiment in FIG. 1 in this case comprises a multilayer structure 50, ie a plurality of layers of different materials (multilayer) attached to one another and enclosed metallizations 56, vias 52 (also PTH, plated through-hole) and semiconductor chips 54 and 52, which may be integrated into the multilayer structure 50 (chip 54) or mounted on the surface of the multilayer structure 50 (flip-chip 52). In addition, SMD components 53 can be arranged on the surface. The multiplicity of layers result in a large number of interfaces (eg at the adhesive layer 55), which weak points in the electronic component with respect to mechanical Represent loads. The stresses occurring there can lead to the delamination of the layers. Furthermore, cracks can occur, which then spread as the stress increases and ultimately to the
Zerstörung der elektronischen Komponente (MK) führen können. Destruction of the electronic component (MK).
In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung in der Seitenansicht dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst dabei einen Ultraschallaktor 20, der für die Erzeugung der gewünschten Schwingung genutzt wird. Der Ultraschallaktor 20 umfasst dabei einen Ultraschalltransducer 21 , der Ultraschall- wellen einer bestimmten gewählten Frequenz erzeugt. Der Transducer 21 ist beispielsweise ein Piezotransducer, bei dem durch eine angelegte hochfrequente Wechselspannung mechanische Schwingungen erzeugt werden. Der Transducer ist mit einem mechanischen Wandler 22 verbunden, der eine Longitudinalschwin- gung ausführt, wobei die Schwingungsfrequenz der Ultraschallfrequenz des Aktors entspricht. Mit dem mechanischen Wandler 22 ist ein mechanisches Kopplungselement 23 verbunden, dessen Funktion darin besteht, den Ultraschallaktor 20 mit einem langgestreckten Probenhalter 10 derart zu verbinden, sodass dieser mit der Schwingungsfrequenz - idealerweise resonant - zu einer Biegeschwingung angeregt wird. Das Kopplungselement wird auch als Sonotrode bezeichnet. Diese ist derart ausgestaltet, dass die angelegte Schwingungsfrequenz ihrer eigenen Resonanzfrequenz entspricht. Der Probenhalter 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel nur schematisch angedeutet um die Verbindung zwischen ihm und dem Ultraschallaktor zu verdeutlichen. Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Probenhalters 10. Dieser ist zur FIG. 2 shows an embodiment of a testing device according to the invention in a side view. The device 1 in this case comprises an ultrasonic actuator 20, which is used for generating the desired oscillation. The ultrasound actuator 20 in this case comprises an ultrasound transducer 21 which generates ultrasound waves of a specific selected frequency. The transducer 21 is, for example, a piezoelectric transducer in which mechanical vibrations are generated by an applied high-frequency AC voltage. The transducer is connected to a mechanical transducer 22, which performs a longitudinal oscillation, wherein the oscillation frequency corresponds to the ultrasonic frequency of the actuator. Connected to the mechanical transducer 22 is a mechanical coupling element 23 whose function is to connect the ultrasonic actuator 20 to an elongated sample holder 10 such that it is excited at the oscillation frequency-ideally resonant-to a bending oscillation. The coupling element is also referred to as sonotrode. This is designed in such a way that the applied oscillation frequency corresponds to its own resonance frequency. The sample holder 10 is indicated only schematically in this embodiment in order to clarify the connection between it and the ultrasound actuator. Figure 3 shows an embodiment of the sample holder 10. This is for
Vereinfachung in verkürzter Form dargestellt. Innerhalb der Vorrichtung ist er von langgestreckter Geometrie (in Relation zur Dicke) um Biegeschwingungen besser ausführen zu können. Im Wesentlichen kann es sich um einen (statisch bestimmt gelagerten) Biegebalken handeln. Der Probenhalter besitzt eine Oberseite 1 1 und eine der Oberseite vertikal gegenüberliegende Unterseite 12. Auf dem  Simplification shown in abbreviated form. Within the device it is of elongated geometry (in relation to the thickness) to better perform bending vibrations. Essentially, it may be a (statically determined mounted) bending beam. The sample holder has a top 1 1 and a top side vertically opposite bottom 12. On the
Probenhalter 10 ist zumindest eine zu prüfende elektronische Komponente 15 kraftschlüssig befestigt, wobei jene sowohl auf der Oberseite 1 1 als auch auf der Unterseite 12 des Probenhalters 10 befestigt sein können. Die Anbringung der _ Sample holder 10, at least one electronic component to be tested 15 is frictionally secured, which may be mounted both on the top 11 and on the bottom 12 of the sample holder 10. The attachment of the _
elektronischen Komponenten erfolgt dabei auf eine Art und Weise, bei der sie der Biegeschwingung des Probenhalters folgen. Beispielsweise können die electronic components is carried out in a manner in which they follow the bending vibration of the sample holder. For example, the
elektrischen Komponenten auf den Probenhalter aufgeklebt werden. Die am Probenhalter 10 (Biegebalken) z.B. aufgeklebten Proben erfahren dann eine wechselnde ZugVDruckbelastung entsprechend der Biegeschwingung des Probenhalters. electrical components are glued to the sample holder. On the sample holder 10 (bending beam) e.g. glued samples then experience an alternating ZugVDruckbelastung corresponding to the bending vibration of the sample holder.
Andere Varianten der festen aber schadensfreien Anbringung seien hier allerdings nicht ausgeschlossen. Grundsätzlich können die elektronischen Komponenten an belieben Positionen auf den beiden Probenhalterseiten 1 1 und 12 und auch an den beiden Seitenflächen 13, die entlang der Längsrichtung des Probenhalters verlaufen und die Probenhalterseiten 1 1 und 12 miteinander verbinden, angebracht werden, wobei sich bestimmte Positionen als vorteilhaft erweisen werden, wie anhand von nachfolgenden Figuren noch erläutert wird. Eine elektronische Komponente 15', die an einer der Seitenflächen 13 angebracht ist, ist in Figur 3 schematisch angedeutet. Die Position der Anregung, d.h. der Ort, an dem der Ultraschallaktor bzw. dessen Kopplungselement 23 (z.B. Sonotrode) mit dem Probenhalter 10 verbunden ist, kann ebenfalls beliebig sein, wobei diese so gewählt werden und mit der Schwingfrequenz abgestimmt werden kann, dass der Probenhalter auf einer Eigenfrequenz in einem bestimmten (zu der Eigenfrequenz passenden) Schwingungsmode schwingt. Other variants of the fixed but damage-free attachment are not excluded here. In principle, the electronic components can be mounted at arbitrary positions on the two sample holder sides 11 and 12 and also on the two side surfaces 13 which run along the longitudinal direction of the sample holder and connect the sample holder sides 11 and 12 with certain positions being advantageous prove, as will be explained with reference to subsequent figures. An electronic component 15 ', which is attached to one of the side surfaces 13, is indicated schematically in FIG. The position of the excitation, i. the location at which the ultrasound actuator or its coupling element 23 (eg sonotrode) is connected to the sample holder 10 may also be arbitrary, wherein these are chosen and can be tuned with the vibration frequency that the sample holder at a natural frequency in a certain (matching the natural frequency) vibration mode oscillates.
Figur 4 zeigt das Ausbilden der ersten Schwingungsmode der möglichen Figure 4 shows the formation of the first mode of vibration of the possible
Biegeschwingungen im (beidseitig gelagerten) Probenhalter, wobei das Bending vibrations in the (on both sides mounted) sample holder, wherein the
Koppelelement 23 annähernd in der Mitte des Probenhalters 10 mechanisch angekoppelt ist. Wie anhand von Figuren 5A-C noch erläutert wird, besitzt der so angeregte erste Schwingungsmode eine maximale Auslenkung in der Mitte des Probenhalters, wo in diesem Ausführungsbeispiel auch die Anregung erfolgt. Die Biegeschwingung des Probenhalters und die daraus folgende Biegung resultiert an der Oberfläche des Probenhalters in einer wechselnden Zug-/Druckbelastung entlang der Längsachse des Probenhalters. Diese wird durch die stoffschlüssige Befestigung der elektronischen Komponenten 15 mit dem Probenhalter 10 auf diese übertragen. Damit können selbst jene sehr kleinen elektronischen Komponenten 15 durch das Ultraschallsystem einer Vielzahl von Belastungszyklen ausgesetzt und damit effektiv geprüft werden. Coupling element 23 is approximately mechanically coupled in the middle of the sample holder 10. As will be explained with reference to FIGS. 5A-C, the first oscillation mode excited in this way has a maximum deflection in the middle of the sample holder, where excitation also occurs in this exemplary embodiment. The bending vibration of the sample holder and the consequent bending results on the surface of the sample holder in an alternating tensile / compressive load along the longitudinal axis of the sample holder. This is transmitted by the integral attachment of the electronic components 15 with the sample holder 10 on this. This even allows very small electronic Components 15 are exposed by the ultrasound system a variety of load cycles and thus tested effectively.
Wie bereits erwähnt wird durch die Biegeschwingung eine wechselnde Zug- /Druckbelastung in dem Probenhalter und auch in den daran befestigten Proben erzeugt. Die Darstellung in Figur 4 zeigt also nur eine Momentaufnahme zum Zeitpunkt maximaler Auslenkung in Richtung Oberseite 1 1 des Probenhalters. As already mentioned, the bending vibration produces an alternating tensile / compressive load in the sample holder and also in the samples attached thereto. The illustration in FIG. 4 thus shows only a snapshot at the time of maximum deflection in the direction of the upper side 11 of the sample holder.
Figuren 5A-C zeigen drei mögliche Schwingungsmoden im Probenhalter. Figures 5A-C show three possible modes of vibration in the sample holder.
Betrachtet man den Probenhalter 10, so entscheiden im Wesentlichen zweiConsidering the sample holder 10, essentially decide two
Einflussfaktoren über die Wellenlängen, der sich im Resonanzfall ausbildenden Schwingungsmoden. Zum einen liegt die Art der Einspannung des Probenhalters fest, wo sich fest vorgegebene Knoten (Orte, an denen die Auslenkung des Probenhalters stets Null ist) befinden. Wellen mit solchen ausgezeichneten Orten werden als stehende Wellen bezeichnet. Folglich besitzen stehende Wellen neben den Knoten 40 auch Punkte maximaler Auslenkung (sog. Schwingungsbäuche 41 ). Dabei ist zu beachten, dass an diesen Punkten nicht stets eine maximale Auslenkung herrscht, diese Punkte unterliegen ebenso der Schwingung und nehmen daher zu gewissen Zeitpunkten ebenfalls den Wert Null. Allerdings ist in diesen Punkten die Auslenkung relativ zu allen anderen Punkten zu bestimmten Zeitpunkten extremal (d.h. maximal in beide Schwingungsrichtungen). In allen Ausführungsbeispielen sind diese Orte der Einspannung an den beiden jeweiligen Enden des Probenhalters; somit gibt es keine Auslenkung an diesen Punkten. Zum Anderen entscheidet die Länge des Probenhalters 10 über die Wellenlänge der sich ausbildenden stehenden Wellen. Jeder Wellenlänge einer Welle in einem Medium (hier das Material des Probenhalters) ist über die physikalische Influencing factors over the wavelengths of the vibration modes forming in the resonance case. On the one hand, the type of clamping of the sample holder is fixed, where fixed predetermined nodes (places where the deflection of the sample holder is always zero) are located. Waves with such excellent locations are called standing waves. Consequently, standing waves in addition to the nodes 40 also have points of maximum deflection (so-called antinodes 41). It should be noted that at these points there is not always a maximum deflection, these points are also subject to the vibration and therefore take at certain times also the value zero. However, at these points, the displacement is extreme relative to all other points at certain times (i.e., maximum in both directions of oscillation). In all embodiments, these locations are the clamping at the two respective ends of the sample holder; so there is no deflection at these points. On the other hand, the length of the sample holder 10 determines the wavelength of the forming standing waves. Each wavelength of a wave in a medium (here the material of the sample holder) is beyond the physical
Beziehung οΡ=λ·ν eine (Eigen-) Frequenz v zugeordnet. Entscheidend dafür ist die sogenannte Phasengeschwindigkeit cP der Welle innerhalb des Mediums. Diese Größe ist materialspezifisch und wird dadurch durch den Probenhalter 10 vorgegeben. Somit sind durch den Probenhalter 10 selbst, seine Einspannung und seine Länge die Schwingungsmoden (d.h. deren Wellenlänge λ und somit auch deren Resonanzfrequenz) festgelegt. Wird der Probenhalter nun mit einer Relationship ο Ρ = λ · ν assigned a (eigen-) frequency v. Decisive for this is the so-called phase velocity c P of the wave within the medium. This size is material-specific and is thereby predetermined by the sample holder 10. Thus, by the sample holder 10 itself, its clamping and its length, the vibration modes (ie, their wavelength λ and thus also their resonance frequency) determined. Will the sample holder now with a
Frequenz angeregt, die einer seiner Eigenfrequenz entspricht, so bildet sich in ihm eine Schwingungsmode aus, der zu dieser Eigenfrequenz passt. Es ist also möglich bei Kenntnis aller relevanten Größen gezielt sowohl die Punkte mit Knoten 40 als auch mit Bäuchen 41 vor dem eigentlich Prüfverfahren zu ermitteln, was später noch einen wichtigen Aspekt für das eigentliche Verfahren darstellt, da die Proben an den Stellen maximaler Auslenkung angeordnet werden können. Stimulated frequency corresponding to one of its natural frequency, it forms in him a vibration mode that matches this natural frequency. It is thus possible, with knowledge of all relevant variables, to determine selectively both the points with node 40 and with the bulges 41 before the actually test method, which later still represents an important aspect for the actual method, since the samples are arranged at the points of maximum deflection can.
Das Einbringen der Anregung ist an jedem Punkt des Probenhalters möglich, jedoch sind Punkte, an denen sich die Schwingungsbäuche 41 befinden, effizienter, da hierbei der größte Energieübertrag auf den Probenhalter 10 gewährleistet und somit das Verfahren am effizientesten ist. The introduction of the excitation is possible at any point of the sample holder, but are points at which the antinodes 41 are more efficient, since this ensures the greatest energy transfer to the sample holder 10 and thus the process is most efficient.
In Figur 5A ist die erste mögliche Schwingungsmode 30 (oder auch Grundschwingung) dargestellt, wobei die Wellenlänge λ der Schwingung hierbei das Doppelte der Länge L des Probenhalters 10 beträgt (Ι_=λ/2). Das (einzige) Schwingungs- maximum 41 befindet sich hierbei genau in der Mitte des Probenhalters, weshalb als Anregungsposition hierbei die Mitte am sinnvollsten ist. FIG. 5A shows the first possible oscillation mode 30 (or fundamental oscillation), the wavelength λ of the oscillation here being twice the length L of the specimen holder 10 (Ι_ = λ / 2). The (only) oscillation maximum 41 is located exactly in the middle of the sample holder, which is why the center is most sensible here as the excitation position.
Figur 5B zeigt die zweite mögliche Schwingungsmode 31 (oder auch erste FIG. 5B shows the second possible oscillation mode 31 (or also first
Oberschwingung). Diese Mode besitzt bereits einen weiteren Knoten 40 (in der Mitte des Probenhalters) sowie zwei Maxima 41 bei jeweils 1/4 bzw. % der Harmonic). This fashion already owns another node 40 (in the middle of the sample holder) as well as two peaks 41 in each of 1/4 and% of the
Probenhalterlänge L. Es ist daher sinnvoll, in der Nähe dieser beiden Punkte anzuregen. Sample holder length L. It is therefore useful to encourage near these two points.
Analog zeigt Figur 5C einen weitere Schwingungsmode 32 (siebte Oberschwin- gung). Das gezielte Anregen einer Resonanzfrequenz kann also über das Analogously, FIG. 5C shows a further oscillation mode 32 (seventh harmonic oscillation). The targeted excitation of a resonant frequency can therefore over the
Anpassen der Anregungsfrequenz geschehen (also der Ultraschallfrequenz). Will oder kann man diese jedoch nicht variieren, besteht die Möglichkeit, die Länge des Probenhalters 10 (an die Frequenz des Ultraschallaktors) anzupassen, um eine bestimmte Resonanzfrequenz des Systems einzustellen. Man wählt die Probenhalterlänge also derart, dass die fixe Anregungsfrequenz genau einer Resonanzfrequenz entspricht. Figur 6 zeigt den Probenhalter 10 mit darauf angebrachten auf der Oberseite 1 1 und Unterseite 12 sowie elektronischen Komponenten 15' an beiden Seitenflächen 13 sowie eine mögliche angeregte Schwingungsmode im Probenhalter 10. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Ultraschallaktor hier nicht dargestellt. Um neben der maximalen Anregungsenergie auch die maximale Zug- bzw. Adjusting the excitation frequency happen (ie the ultrasonic frequency). However, if one does not want to or can not vary these, it is possible to adjust the length of the sample holder 10 (to the frequency of the ultrasonic actuator) in order to set a specific resonance frequency of the system. One chooses the sample holder length so that the fixed excitation frequency corresponds exactly to a resonant frequency. FIG. 6 shows the sample holder 10 with its top side 1 1 and underside 12 and electronic components 15 'on both side surfaces 13 as well as a possible excited oscillation mode in the sample holder 10. For reasons of clarity, the ultrasonic actuator is not shown here. In addition to the maximum excitation energy and the maximum train or
Druckbeanspruchung den aufgebrachten elektronischen Komponenten 15 zuzuführen, ist es sinnvoll, jene ebenfalls an Punkten mit Bäuchen anzubringen, was dank der festgelegten Position dieser Punkte bereits vor dem Prüfverfahren durchgeführt werden kann. To apply compressive stress to the applied electronic components 15, it is useful to attach those also at points with bellies, which can be done thanks to the fixed position of these points already before the test procedure.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Vorrichtung zum Prüfen von Komponenten der Elektronik; die Vorrichtung umfasst folgendes: 1 . Apparatus for testing components of electronics; the device comprises:
einen langgestreckten Probenhalter zur Aufnahme mindestens einer zu prüfenden elektronischen Komponente;  an elongate sample holder for receiving at least one electronic component to be tested;
einen Ultraschallaktor umfassend einen Ultraschalltransducer zur Erzeugung von Ultraschallwellen und ein mit diesem verbundenes mechanisches Koppelelement, das die Ultraschallwellen in eine mechanische Schwingung überführt und den Ultraschalltransducer mechanisch an den Probenhalter koppelt, wobei der Ultraschallaktor derart ausgebildet und mit dem Probenhalter gekoppelt ist, dass der Probenhalter zu einer Biegeschwingung angeregt wird.  an ultrasonic actuator comprising an ultrasonic transducer for generating ultrasonic waves and a mechanical coupling element connected thereto, which mechanically transposes the ultrasonic waves and mechanically couples the ultrasonic transducer to the sample holder, wherein the ultrasonic actuator is configured and coupled to the sample holder such that the sample holder a bending vibration is excited.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , bei der der Ultraschallaktor eine resonante Longitudinalschwingung mit einer Ultraschallfrequenz ausführt, welche in den Probenhalter eingekoppelt wird, wobei der Probenhalter geometrisch so ausgestaltet und auf die Ultraschallfrequenz abgestimmt ist, dass er eine resonante Schwingung ausführt. 2. Device according to claim 1, wherein the ultrasonic actuator performs a resonant longitudinal vibration at an ultrasonic frequency, which is coupled into the sample holder, wherein the sample holder is geometrically configured and tuned to the ultrasonic frequency that it performs a resonant oscillation.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 wobei die resonante Schwingung des Probenhalters eine von der Ultraschallfrequenz abhängige Wellenlänge aufweist und der Probenhalter eine Länge hat, die einer halben Wellenlänge oder einer Wellenlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen einer oder einer halben Wellenlänge entspricht. 3. Apparatus according to claim 2, wherein the resonant vibration of the sample holder has a wavelength dependent on the ultrasonic frequency and the sample holder has a length which corresponds to a half wavelength or a wavelength or an integer multiple of one or one half wavelength.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , bei der die zu prüfende(n) elektronische(n) Komponente(n) auf einer Ober- und/oder einer Unterseite sowie an beiden Seitenflächen 13 des Probenhalters angeordnet ist (sind), sodass die zu prüfende(n) elektronische(n) Komponente(n) im Wesentlichen einer oszillierenden Zug-Druck Belastung ausgesetzt sind. 4. Device according to claim 1, wherein the electronic component or components to be tested are (are) arranged on an upper side and / or a lower side and on both side surfaces 13 of the sample holder so that the ( n) electronic component (s) are exposed to substantially an oscillating train-pressure load.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 4, bei der der Probenhalter mit einer Eigenfrequenz angeregt wird sodass der Probenhalter in einem zur Eigenfrequenz passenden Schwingungsmode schwingt. 5. The device according to claim 1 or 4, wherein the sample holder is excited at a natural frequency so that the sample holder oscillates in a natural frequency matching vibration mode.
6. Vorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Ultraschalltransducer dazu ausgebildet und derart mit dem Koppelelement verbunden ist, dass sich in diesem eine Schwingung entlang seiner Längsrichtung ausbildet. 6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the ultrasonic transducer is formed and connected to the coupling element, that forms in this a vibration along its longitudinal direction.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der das Koppelelement eine Sonotrode ist, deren Resonanzfrequenz der Ultraschallfrequenz entspricht. 7. Apparatus according to claim 6, wherein the coupling element is a sonotrode whose resonant frequency corresponds to the ultrasonic frequency.
8. Verfahren zum Prüfen von elektronischen Komponenten; umfassend folgende Schritte: 8. Method for testing electronic components; comprising the following steps:
Bereitstellen eines langgestreckten Probenhalters mit mindestens einer darauf angebrachten zu prüfenden elektronischen Komponente,  Providing an elongate sample holder having at least one electronic component to be tested thereon,
Bereitstellen eines Ultraschallaktors, der mit dem Probenhalter über ein Kopplungselement mechanisch gekoppelt ist;  Providing an ultrasonic actuator mechanically coupled to the sample holder via a coupling element;
wobei die durch den Ultraschallaktor erzeugten Ultraschallwellen in eine mechanische Schwingung überführt werden, die durch das Kopplungselement auf den Probenhalter übertragen wird, sodass dieser zu einer Biegeschwingung angeregt wird.  wherein the ultrasonic waves generated by the ultrasonic actuator are converted into a mechanical vibration, which is transmitted by the coupling element to the sample holder, so that it is excited to a bending vibration.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die anregende Ultraschallfrequenz einer Resonanzfrequenz des Probenhalters entspricht. 9. The method of claim 8, wherein the exciting ultrasonic frequency corresponds to a resonant frequency of the sample holder.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem die Länge des Probenhalters derart gewählt ist, dass eine Resonanzfrequenz des Probenhalters der anregenden Ultraschallfrequenz entspricht. 10. The method of claim 9, wherein the length of the sample holder is selected such that a resonant frequency of the sample holder corresponds to the exciting ultrasonic frequency.
1 1 . Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Kopplung an einer Position maximaler Auslenkung des Probenhalters erfolgt. 1 1. Method according to one of claims 8 to 10, wherein the coupling takes place at a position of maximum deflection of the sample holder.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , bei dem die elektronischen Komponenten an Positionen maximaler Auslenkung des Probenhalters auf dem Probenhalter angebracht sind. 12. The method according to any one of claims 8 to 1 1, wherein the electronic components are mounted at positions of maximum deflection of the sample holder on the sample holder.
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