一种剪切力测试装置，包括一个基板，在所述基板上设有弹性体，所述弹性体具有可朝向或远离所述基板移动的自由端，测试头连接在所述自由端上，所述弹性体具有两个间隔一定距离设置的可相互抵消水平位置偏移的U形弹性臂，所述两个U形弹性臂的自由端连接在一起，测试头固定安装在所述自由端上。在两个U形弹性臂之间设有弹性体的固定端，两个U形弹性臂的固定端连为一体，并与所述基板固定连接；两个U形弹性臂的远离自由端的一端通过连接板固定连接。本发明专利技术具有在剪切力测试过程中，接触定位位置不会发生水平方向的偏移，保证在细线间距或极细线间距半导体剪切力测试中极端精密定位的要求，具有测试可靠性和精准性高的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于细线间距和超细线间距半导体器件及其导线或导体焊接牢固性剪切力测试装置。
技术介绍
随着半导体科技的不断发展，越来越多的功能被集成到尺寸很小的晶元基板上， 晶元基板上的布线越来越密集。目前，65nm线宽器件已经开发成功，而45nm线宽技术终将实现量产。细线间距(Fine Pitch)或超细线间距(Ultra Fine Pitch)引线键合技术逐步推广应用，使得焊接于晶元上的导线或导体间的间距越来越小，达到了 60-40um。未来的几年甚至可能达到35-30um的极细线间距。同样大小的芯片，具有了更为强大的功能。而焊接在晶元上的导线直径通常为25. 4um/20um或更细的直径如18um.焊接金球的直径则相应为32um-50um。这些连接导线和金球必须牢固可靠地焊接在晶元基板上的焊盘上。因为被测试焊接目标物很小，测试装置必须能精准地对准要测试的焊接金球，并在对准后测试结束前不产生对位偏移，以保证测试结果的准确性。已知的测试装置都是具有水平摆放或竖直摆放的测力传感器和用来与被测试焊接目标物附着平面进行接触定位和进行剪切力测试的工具推刀的基本结构。通过工具推刀与被测试焊接目标物附着平面进行接触，从而感知被测试焊接目标物附着平面在Z轴向的位置，以此位置为基准，确定被测试焊接目标物的底部，并相对该被测试焊接目标物的底部位置上升一个预定的高度h，如3um，再进行剪切力测试相对运动。从而得到具有可重复性的焊接强度测试值。据公开的专利US6078387，揭示了一种实现感知接触的机构这种机构的主体是由具有水平双臂悬臂梁结构，该双臂悬臂梁的一端固定在固定块上，另一端(自由端)连接着移动块和探针(即本文所说的工具推刀)。在空气轴承的作用下，该双臂悬臂梁的自由端可以上下自由移动。再利用光电传感器感知固定在该双臂悬臂梁的自由端的移动块上的探针在接触到被测试焊接目标物附着平面而产生的位移。然后，关闭压缩空气的供给，停止空气轴承的作用，利用该双臂悬臂梁的弹性把移动块固定在固定块上，实现定位的目的。根据物理常识和几何学知识，悬臂梁自由端相对固定端发生上下位移形变时，自由端不可避免地会同时发生水平方向上的位移。也就是说，采用悬臂梁结构实现接触感知的方法实际上存在接触前和接触后定位位置水平偏移的问题。如图4所示的偏移量P1。假设悬臂梁的长度为L;为了接触，自由端在接触目标平面后，旋转一个角度al ； 悬臂梁自由端端点从Dl移动到D2。悬臂梁自由端不可避免地发生了一个位置偏移P1。由三角关系，很容易得出位置偏移Pl与旋转角度a 1和两次位移连线与垂直线的夹角a2及悬臂梁长度L的对应关系如下B = 2XLXSin(al/2)Pl = BXSina2 = 2XLXSin(al/2) XSin(a2)在此，我们不讨论具体悬臂梁结构带来的具体偏移量的问题，但可以肯定的判断由悬臂梁结构构成的接触定位方式会导致接触定位位置偏移，而这种接触定位位置水平偏移Pl (图4)，有可能导致工具推刀与被测试焊接目标物发生错位。且不同大小接触力度会造成接触定位位置水平偏移量Pl的非线性变化，不利于控制不同大小接触力度。图5从剪切力测试相对运动方向形象地展示了细线间距或极细线间距半导体产品金球焊接剪切力测试中，工具推刀和焊接金球的相对应尺寸关系和测试时相对位置关系。如图5，在密集排列的焊接金球阵列中，因为排列的焊接金球很密集，焊接金球之间的间距很小，工具推刀在进行剪切力测试前对准的位置不能发生沿着定位位置水平偏移Pl (图 5)方向上的位置偏移。这种定位位置偏移，有可能导致工具推刀和被测试焊接金球发生错位的剪切，即焊接金球可能没有被完整地剪切和部分地剪切到了两个焊接金球，从而招致失败的测试结果。这种定位位置水平偏移的问题在细线间距或超细线间距半导体剪切力测试时，是应该尽量避免的。当然，在使用悬臂梁结构的情况下，可以想办法把旋转角度控制在很小的范围，以减小定位位置水平偏移量P1。但并不能避免用这种方式进行感知接触时定位位置偏移的产生。且当需要较大的接触力来确认接触时，势必需要较大的旋转角度al，而这样一来，定位位置偏移Pl就会相应大幅度加大。为了解决上述问题，中国专利文献CN201382828公开了一种剪切力测试装置，包括一个可上下移动的基板，在所述基板上设有弹性体，所述弹性体具有一个可朝向或远离所述基板移动的自由端，测试头连接在所述自由端上，所述弹性体是一个水平对称结构弹性体，所述自由端位于所述水平对称结构弹性体的对称线上，在所述测试头上方设有一个用于固定所述测试头的压紧机构；所述自由端和基板之间设有便于自由端和连接于其上的测试头一起上下移动的间隙，当所述测试头定位准确后，在所述压紧机构的作用下，所述自由端紧靠在所述基板上，固定所述测试头。这种剪切力测试装置，较好地解决了在剪切力测试过程中，接触定位位置时会发生水平方向的偏移的问题，但是，这种装置还存在前后微小幌动的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述缺陷，向社会提供一种不仅可完全消除定位位置水平偏移的问题，而且还可以保证测试具有更高的可靠性和精确性的剪切力测试装置。本专利技术的基本想法是，本专利技术所采用的传感器结构导入了一种主动自然的反向水平位移的偏移量补偿，从原理上最大限度的减少这种测试过程中偏移的发生。本专利技术的技术方案是设计一种剪切力测试装置，包括一个基板，在所述基板上设有在感知接触时可通过主动自然的反向水平位置偏移补偿来消除接触定位位置偏移的弹性体，所述弹性体具有可朝向或远离所述基板移动的自由端，测试头连接在所述自由端上， 所述弹性体包括100、100’、200、200’四个弹性臂，其中，弹性臂100、100’首尾相连构成第一 U形弹性臂，弹性臂200、200’首尾相连构成第二 U形弹性臂。参见图2。所述弹性体的弹性臂100、100’构成的第一 U形弹性臂，以及弹性臂200、200’构成的第二U形弹性臂上下摆放相隔一定距离。所述第一U形弹性臂和第二U形弹性臂的固定端分别与设置在第一 U形弹性臂和第二 U形弹性臂之间的固定块400相连接，并且固定块400固定安装在基板4上。所述第一 U形弹性臂和第二 U形弹性臂的自由端连接起来，测试头固定在所述自由端5上。作为对本专利技术的改进，在所述自由端和基板之间设有用于在所述测试头感知微小的接触力的过程中，使自由端和连接于其上的测试头保持远离基板一定间隙的微动机构。作为对本专利技术的进一步改进，所述微动机构包括滑块和空气轴承，所述滑块与所述自由端活动连接，并平整地压在所述基板上，在所述滑块后侧设有空气轴承，空气轴承的出气口对着所述滑块的后侧面。当压缩空气导入时，空气轴承启动作用，将所述滑块与所述自由端和连接于其上的所述测试头推开并保持与所述基板一定间隙。当接触定位位置准确地找到后，撤除压缩空气，空气轴承停止作用，所述滑块与所述自由端和连接于其上的所述测试头被所述弹性体压回到基板上，并通过接触摩擦力固定到基板上。作为对本专利技术的进一步改进，所述微动机构是平面滚动轴承或直线轴承。作为对本专利技术的进一步改进，所述微动机构是在所述自由端设有磁性体，在相对于自由端的位置的基板上设有线圈，线圈通电后，所述线圈产生的磁性与所述自由端上的磁性相同，对所述自由端产生排斥作本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种剪切力测试装置，包括一个基板，在所述基板上设有弹性体，所述弹性体具有可朝向或远离所述基板移动的自由端，测试头连接在所述自由端上，其特征在于：所述弹性体具有两个间隔一定距离设置的可相互抵消水平位置偏移的Ｕ形弹性臂，所述两个Ｕ形弹性臂的自由端连接在一起，测试头固定安装在所述自由端上。在两个Ｕ形弹性臂之间设有弹性体的固定端，两个Ｕ形弹性臂的固定端连为一体，并与所述基板固定连接；两个Ｕ形弹性臂的远离自由端的一端通过连接梁固定连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宾伟雄，
申请(专利权)人：宾伟雄，
类型：发明
国别省市：94
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