接合测试设备的制作方法

本发明涉及一种接合测试设备，尤其是用于确定存在于基底上的接合和/或材料的强度的接合测试设备。

背景技术：

1、半导体和电子组件中的电连接通常包括接合(bond)，并且已知可以对这些接合进行机械测试，以作为测量接合品质的手段。一种这样的测试是在被已知为接合测试设备的系统上进行的并且被已知为剪切测试。为了执行这种测试，接合测试仪的被已知为剪切工具的零件将安装在基底上的材料或接合加载到特定负载或加载直到发生某种类型的故障。在该剪切或接合测试期间，对大致平行于由基底限定的平面的剪切方向上的力进行测量。在执行剪切测试后，还对剪切表面进行目视检查。

2、已知剪切工具相对于存在于基底上的接合的点位的位置对准精度是非常重要的。在已知技术中，存在多种设计以获得关于剪切工具参照接合的点位的位置对准的尽可能最佳的精度。与空间的三个维度一致，剪切工具相对于接合的点位有三种对准。

技术实现思路

1、本公开涉及这些对准中的一种，其已知为“剪切高度”。在正交于基底的表面的z方向上看，“剪切高度”是剪切工具(的前端)与基底的邻近被测试的接合或材料的表面之间的距离。这种高度对准的精度对于执行精确的接合测试是最重要的，并且应当在剪切测试之前和期间以尽可能精确的方式设定和维持“剪切高度”。然而，这种精度通常局限于已知的接合测试技术所能达到的精度。

2、目的是提供一种改进的接合测试设备，在该接合测试设备中可以更精确地设定“剪切高度”，从而能够更精确地执行接合测试。

3、在本公开的第一实施例中，提出了一种用于确定存在于基底上的接合和/或材料的强度的接合测试设备，其中该设备至少包括：框架壳体；位移单元，用于使框架壳体在正交于由基底限定的平面的方向上位移；剪切工具部件，被容纳在框架壳体中并且被布置用于在平行于由基底限定的平面的方向上向接合和/或材料施加剪切力；和剪切高度设定单元，被容纳在框架壳体中，其中剪切高度设定单元被布置为在位移单元使框架壳体在朝向基底的方向上位移的第一操作条件下确定剪切工具部件何时与基底接触，从而获得接触高度，以及在位移单元不使框架壳体位移的第二操作条件下将剪切工具部件相对于框架壳体在远离基底的方向上移动，以基于接触高度设定剪切工具部件的剪切高度。

4、因此，与现有技术的接合测试构造相比，可以更精确地设定“剪切高度”。在该实施例的情况下，只有剪切工具部件正在位移以设定剪切高度。因此，正在位移的是质量(mass)的有限的量，并且因为所有这些移动都是在局部完成的，所以可以获得非常高的精度。由于有限的质量位移和局部移动，根据本公开的接合测试设备可以被非常精确地操作并能够实现在亚微米范围内的剪切高度设定。

5、优选地在一个实施例中，剪切高度设定单元包括安装在剪切高度设定单元和框架壳体之间的传感器元件，其中传感器元件是从由电容式距离传感器元件、光学距离传感器元件或线性可变位移换能器元件构成的组中所选择的一个元件。因此，可以精确地确定剪切工具部件‘触碰’基底表面的时刻，这对于剪切高度的下述设定至关重要。

6、在本公开的另一实施例中，剪切高度设定单元包括安装在剪切高度设定单元和框架壳体之间的高度致动器单元，该高度致动器单元被布置为在第二操作条件下将剪切工具部件相对于框架壳体在远离基底的方向上移动。由于高度致动器单元只需将剪切工具部件相对于框架壳体在远离基底的方向上位移，因此整体质量位移是有限的并且涉及的也是有限数量的零件，在剪切方向上的刚度可以非常高，从而确保了剪切高度设定的尤其在亚微米范围内的改进的精度。

7、在一个优选实施例中，高度致动器单元包括压电致动器元件以及电磁体连接单元，该电磁体连接单元被布置用于在第二操作条件下将压电致动器元件与剪切工具部件机械连接。尤其地，剪切工具部件包括由磁性材料(或铁磁性材料)制成的接触法兰元件。由(铁)磁性材料制成的接触法兰元件在第一操作条件下将刚好擦过电磁体连接单元，在此期间电磁体连接单元被停用。在第二操作条件下，电磁体连接单元将被激活并且接触法兰元件和剪切工具部件将被机械地联接到电磁体连接单元和压电致动器元件。这种由磁力引起的机械互连使得压电致动器元件将剪切工具部件精确地上下位移并将剪切工具部件提升到所需的剪切高度。

8、在本公开的又一第二实施例中，提出了一种用于确定存在于基底上的接合和/或材料的强度的接合测试设备，其中该设备至少包括：框架壳体；位移单元，用于使框架壳体在正交于由基底限定的平面的方向上位移；剪切工具部件，被容纳在框架壳体中并且被布置用于在平行于由基底限定的平面的方向上向接合和/或材料施加剪切力；和剪切高度设定单元，被容纳在框架壳体中，其中该剪切高度设定单元被布置为在位移单元使框架壳体在朝向基底的方向上位移的第一操作条件下确定剪切工具部件何时与基底接触，从而获得接触高度，以及在位移单元不使框架壳体位移的第二操作条件下将剪切工具部件相对于框架壳体在远离基底的方向上移动，以基于接触高度设定剪切工具部件的剪切高度。根据该实施例，高度致动器单元包括电机，例如但不限于音圈致动器元件，以精确地使剪切工具部件上下位移并且将剪切工具部件提升到所需的剪切高度。

9、在第一和第二实施例两者中，剪切高度设定单元还可以包括控制单元，该控制单元被配置为控制位移单元和/或电磁体连接单元的第一操作条件和第二操作条件。

10、尤其地，控制单元被配置为在第一操作条件下向随后停用的电磁体连接单元施加减小的交流电，以将存在于电磁体连接单元中的剩磁减小到所需量。任何剩磁都会在由(铁)磁性材料制成的接触法兰元件上产生小的吸引力，从而在剪切工具部件和高度致动器单元之间造成不需要的一些摩擦。剩磁力可以有利于保证法兰元件仍与电磁体接触，但是以受控的接触摩擦量接触。

技术特征：

1.一种用于确定存在于基底上的接合和/或材料的强度的设备，所述设备至少包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述剪切高度设定单元包括安装在所述剪切高度设定单元和所述框架壳体之间的传感器元件。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述传感器元件是从由电容式距离传感器元件、光学距离传感器元件或线性可变位移换能器元件构成的组中所选择的一个元件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述剪切高度设定单元还包括安装在所述剪切高度设定单元和所述框架壳体之间的高度致动器单元，所述高度致动器单元被布置为在所述第二操作条件下将所述剪切工具部件相对于所述框架壳体在远离所述基底的方向上移动。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述高度致动器单元包括压电致动器元件以及电磁体连接单元，所述电磁体连接单元被布置用于在所述第二操作条件下将所述压电致动器元件与所述剪切工具部件机械连接。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述剪切工具部件包括由磁性材料制成的接触法兰元件。

7.根据权利要求4所述的设备，其中所述高度致动器单元包括音圈致动器元件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述剪切高度设定单元还包括控制单元，所述控制单元被配置为控制所述位移单元的所述第一操作条件和所述第二操作条件。

技术总结
本发明提出了一种用于确定存在于基底上的接合和/或材料的强度的接合测试设备，其中该设备至少包括：框架壳体；位移单元，用于使框架壳体在正交于由基底限定的平面的方向上位移；剪切工具部件，被容纳在框架壳体中并且被布置用于在平行于由基底限定的平面的方向上向接合和/或材料施加剪切力；和剪切高度设定单元，被容纳在框架壳体中，其中剪切高度设定单元被布置为在位移单元使框架壳体在朝向基底的方向上位移的第一操作条件下确定剪切工具部件何时与基底接触，从而获得接触高度，以及在位移单元不使框架壳体位移的第二操作条件下将剪切工具部件相对于框架壳体在远离基底的方向上移动，以基于接触高度设定剪切工具部件的剪切高度。

技术研发人员：C·B·M·范·米尔,R·J·赛克斯,R·W·J·博南
受保护的技术使用者：赛世铁克
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15