一种测试半导体产品结合强度的方法及装置

技术领域

本发明涉及用于半导体电结合测试的方法和装置，尤其涉及适于高速拉伸试验的方法和装置。

背景技术

半导体电结合电路通常包括在一具有电路的基片上的一系列焊球或金球。这些球用于将单独的电线连接至通路，或在基片对准接触时连接至另外基片的通路。

需要测试装置来确认球具有与基片足够的机械粘附，从而确认制造技术的耐久性。通过驱动一球侧面的一工具来进行剪切测试，并通过与基片正交地夹紧和拉伸球来进行拉伸测试，这是已知的。

单独的球通常样列成一排，且非常小。焊球典型地直径为1000-75um，而金球直径为100-20um。当这些“球”附连至一基片时，它们具有一略微半球的外观。某些焊球和金球非常小的尺寸意味着断裂力非常小，需要特殊的测量装置和方法才可以测量其断裂力。

如中国专利文献CN1950689A公开的高速拉伸试验装置和方法，它是将一球（焊球或金球）夹紧，并使之沿基本正交于粘附平面的一方向迅速移动。基片由一抵靠部来突然停止，以在球与基片界面施加一突加负荷，来测量球与基片的断裂力。

上述方法存在的问题是很难确保产生力的装置（如气缸或类似具有拉力功能的装置）与夹紧工具实现同步移动，从而导致测试结果准确度不高，难以判断有效测试时刻，在达到要求的拉拔测试速度的时候，样品本身大概率被提前拉伸或压缩；从而无法从技术上实现重复稳定的测试；且测试可靠性低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明向社会提供一种可以技术上更容易实现重复稳定的测试，且测试可靠性高的测试半导体产品结合强度的方法及装置。

本发明的技术方案是：提供一种测试半导体产品结合强度的方法，包括以下步骤：

S1、将带有被测物的基板固定至夹具组件；

S2、使用测试工具，与所述被测物相配合，使所述测试工具与所述被测物固定连接，并保持测试工具与被测物不动；

S3、采用高速移动装置驱动所述夹具组件和基板瞬间向下加速移动，从而将所述被测物从所述基板上扯下；

S4、测量在被测物-基板的分界面处的结合力。

作为对本发明的改进，所述高速移动装置是通过快速挤压楔形块的斜面，从而驱动所述夹具组件和基板向下高速移动的。

作为对本发明的改进，所述高速移动装置是通过快速撞击第一击打块，从而驱动所述夹具组件和基板向下高速移动的。

本发明还提供一种测试半导体产品结合强度的装置，包括安装板、基板承载机构、高速移动装置和驱动组件，所述基板承载机构和所述高速移动装置设在所安装板上，所述高速移动装置通过所述驱动组件驱动所述基板承载机构沿Z轴方向向下快速移动；使用时，将带有被测物的基板固定至所述基板承载机构的夹具组件；使测试工具的拉力夹子夹紧所述被测物；并保持拉力夹子和被测物不动；所述高速移动装置驱动所述夹具组件和基板瞬间向下加速移动，从而将所述被测物从所述基板上扯下。

作为对本发明的改进，所述基板承载机构包括夹具组件，在所述夹具组件的下底面上设有连接板，所述连接板设在Z向导轨上，并沿所述Z向导轨上下移动；在所述基板承载机构的底部与所述安装板之间设有缓冲弹簧。

作为对本发明的改进，所述驱动组件包括驱动组件主体、驱动轮和楔形块，所述驱动轮水平设在所述驱动组件主体上，所述楔形块设在连接板的下部，所述驱动组件主体位于安装板的直线导轨上；所述楔形块和所述驱动轮被配置成当所述驱动轮水平移动时，所述驱动轮挤压所述楔形块的斜面，使连接板向下高速移动。

作为对本发明的改进，所述高速移动装置包括电机和同步皮带轮组件，所述电机驱动同步皮带轮组件运动，所述驱动组件主体与所述同步皮带轮组件的皮带连接。

作为对本发明的改进，所述驱动组件包括驱动组件主体、主动击打块和被动击打块，所述主动击打块通过Z轴滑块滑动地设在所述驱动组件主体上，所述被动击打块设在连接板的下部；所述主动击打块和被动击打块被配置成当所述主动击打块垂直向下移动时，所述主动击打块撞击所述被动击打块，使连接板向下高速移动。

作为对本发明的改进，所述高速移动装置包括电机和同步皮带轮组件，所述电机驱动同步皮带轮组件运动，所述Z轴滑块与所述同步皮带轮组件的皮带连接。

作为对本发明的改进，本发明还包括下压保持气缸，所述下压保持气缸与所述基板承载机构邻接。

本发明由于采用了在测试过程中只有被测样品的被测物和基板中的基板需要移动，而被测物是固定的，因此，本发明在技术上更容易实现重复稳定的测试；测试可靠性更高。

另外，本发明只需要实现基板承载机构单一部分的运动，所以本发明的控制系统和算法逻辑等更简单，且更可靠。

附图说明

图1是本发明方法的方框结构示意图。

图2是本发明装置第一种实施例的立体结构示意图。

图3是图2的另一视角的立体结构示意图。

图4是图2所示实施例的使用状态示意图。

图5是本发明装置第二种实施例的平面结构示意图。

具体实施方式

下面以从基板上扯下导电球为例来加以说明本发明，当然，本发明除了可以用于从基板上扯下导电球，也可以用于测试两种不同种类材料的结合性能，本发明中的被测物包括但不限于是导电球；测试工具所使用的固定被测物工具包括但不限于是拉力夹子，只要是能将被测物固定住的结构均可以。

请参见图1，图1揭示的是一种测试半导体产品结合强度的方法，包括以下步骤：

S1、将带有导电球的基板固定至夹具组件；所述夹具组件包括固定夹板和移动夹板，所述移动夹板在调节手柄的控制下可以相对于所述固定夹板往复移动，从而可以将基板固定至夹具组件上，从而实现基板的相对固定；

S2、使用测试工具，与所述导电球相配合，使所述测试工具的拉力夹子夹紧所述导电球；并保持拉力夹子和导电球不动；测试工具及其拉力夹子是现有技术，其中拉力夹子是测试工具的一个部件，在这里不再赘述；

S3、采用高速移动装置驱动所述夹具组件和基板瞬间向下加速移动，从而将所述导电球从所述基板上扯下；

S4、测量在导电球与基板的分界面处的结合力；结合力的测试方法是现有技术，在这里不再赘述。

本发明由于采用了在测试过程中只有被测样品的导电球和基板中的基板需要移动，而导电球是固定的，因此，技术上更容易实现重复稳定的测试；测试可靠性更高。再，本发明只需要实现基板承载机构单一部分的运动，所以本发明的控制系统和算法逻辑等更简单，且更可靠。

优选的，所述高速移动装置是通过快速挤压楔形块的斜面，从而驱动所述夹具组件和基板向下高速移动的。

优选的，所述高速移动装置是通过快速撞击第一击打块，从而驱动所述夹具组件和基板向下高速移动的。

请参见图2-图4，图2-图4揭示的是一种测试半导体产品结合强度的装置第一实施例，包括安装板1、基板承载机构2、高速移动装置3和驱动组件4，所述基板承载机构2和所述高速移动装置3设在所安装板1上，在所述基板承载机构2的底部与所述安装板1之间设有缓冲弹簧5，本实施例中，所述缓冲弹簧5包括第一缓冲弹簧51和第二缓冲弹簧52，所述第一缓冲弹簧51和第二缓冲弹簧52间隔预定距离设置；所述高速移动装置3通过所述驱动组件4驱动所述基板承载机构2沿Z轴方向向下快速移动；使用时，将带有导电球61的基板6固定至所述基板承载机构2的夹具组件21；使测试工具7（参见图4）的拉力夹子71夹紧所述导电球61；并保持拉力夹子71和导电球61不动；所述高速移动装置3驱动所述夹具组件21和基板6瞬间向下加速移动，从而将所述导电球61从所述基板6上扯下。

本实施例中，所述夹具组件21包括固定夹板211和移动夹板212，所述移动夹板212在调节手柄213的控制下可以相对于所述固定夹板211往复移动，从而可以将基板6固定至夹具组件21上，从而实现基板6的相对固定。

优选的，所述基板承载机构2包括夹具组件21，在所述夹具组件21的下底面上设有连接板22，所述连接板22设在Z向导轨23上，并沿所述Z向导轨23上下移动；所述缓冲弹簧5设在所述连接板22下部；所述缓冲弹簧5的作用是在所述基板承载机构2下行时起到对所述基板承载机构2缓冲，适当减小所述基板承载机构2的下行速度。

优选的，所述驱动组件4包括驱动组件主体41、驱动轮42和楔形块43，所述驱动轮42水平设在所述驱动组件主体41上，所述楔形块43设在连接板22的下部，所述驱动组件主体41设在直线导轨44上，可沿着直线导轨44往复运动，所述直线导轨44设在所述安装板1上；所述楔形块43和所述驱动轮42被配置成当所述驱动轮42水平移动时，所述驱动轮42挤压所述楔形块43的斜面431，使连接板22向下高速移动。

优选的，所述高速移动装置3包括电机31和同步皮带轮组件32，所述电机31驱动同步皮带轮组件32运动，所述驱动组件主体41与所述同步皮带轮组件32的皮带321连接；本实施例中，所述电机31可以采用伺服电机，以便于系统控制。

根据需要，本发明中的同步皮带轮组件32可以用丝杆螺母结构代替；本发明中的所述高速移动装置3可以用气缸代替，当所述高速移动装置3为气缸时，所述气缸可以直接作用于所述驱动组件主体41；本发明中的所述高速移动装置3可以用直线电机代替，可以起到同样的作用。

优选的，本发明还包括下压保持气缸8，所述下压保持气缸8与所述基板承载机构2邻接；所述下压保持气缸8被设置成当测试没有进行时，所述下压保持气缸8将所述基板承载机构2托住，当测试开始的瞬间，所述下压保持气缸8释放所述基板承载机构2，以便测试。

在实际使用中，基板6上可能会出现一系列导电球61，这时，本发明可将拉力夹子71或整体装置分度，从而在测试工具下放置所需的导电球61。如图4所示，本发明就是通过X轴9和Y轴91将整体装置进行分度的。本发明中所述X轴9和Y轴91是现有技术，在这里不再赘述。

请参见图5，图5是本发明装置第二种实施例的平面结构示意图。

图5所示实施例与图2所示实施例相比，其大体结构相同，所不同的是所述驱动组件4包括驱动组件主体41、主动击打块44和被动击打块45，所述主动击打块44通过Z轴滑块441滑动地设在所述驱动组件主体41上，所述被动击打块45设在连接板22的下部；所述主动击打块44和被动击打块45被配置成当所述主动击打块44垂直向下移动时，所述主动击打块44撞击所述被动击打块45，使连接板22向下高速移动。优选的，所述高速移动装置3包括电机31和同步皮带轮组件32，所述电机31驱动同步皮带轮组件32运动，所述Z轴滑块441与所述同步皮带轮组件32的皮带321连接。

显然，本发明中的同步皮带轮组件32可以用丝杆螺母结构代替；本发明中的所述高速移动装置3可以用气缸代替，当所述高速移动装置3为气缸时，所述气缸可以直接作用于所述驱动组件主体41；本发明中的所述高速移动装置3可以用直线电机代替，可以起到同样的作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。