專利名稱：一種焊球強(qiáng)度測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于位移和氣體壓強(qiáng)測(cè)試裝置，特別涉及一種焊球強(qiáng)度測(cè)試裝置，用于微電子封裝器件強(qiáng)度測(cè)試。
背景技術(shù)：
微電子封裝元器件中焊點(diǎn)的強(qiáng)度是衡量封裝可靠性的重要指標(biāo)之一。目前主要通過拉伸試驗(yàn)、三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)、四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)或剪切試驗(yàn)對(duì)焊球強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。這類試驗(yàn)是在宏觀尺度上的試驗(yàn)，當(dāng)焊球直徑小于100 μ m時(shí)，焊球的強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比有較大差距。 為克服以上測(cè)量方式的缺陷，出現(xiàn)了對(duì)微小焊球進(jìn)行拉伸試驗(yàn)來測(cè)量焊球強(qiáng)度的方法，其原理為把焊盤或者芯片固定，測(cè)量元件(探針、切刀)向焊球運(yùn)動(dòng)、接觸焊球并對(duì)焊球施加作用力直到焊球被破壞，通過傳感器測(cè)量在一過程中焊球和測(cè)量元件之間的作用力。這種測(cè)量方法在焊球的體積不斷減小以及芯片上焊球密度增加時(shí)，測(cè)量元件幾何尺寸減小，增加了制造加工難度，同時(shí)更小的測(cè)量元件意味著較低的強(qiáng)度，對(duì)焊球進(jìn)行測(cè)試時(shí)易變形甚至破壞，給測(cè)試儀器和結(jié)果準(zhǔn)確性造成不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種焊球強(qiáng)度測(cè)試裝置，解決現(xiàn)有接觸式測(cè)量方法需要制造加工更小的測(cè)量元件并保證其強(qiáng)度的問題。本發(fā)明的一種焊球強(qiáng)度測(cè)試裝置，包括氣源、增壓泵、左支架、絲桿、噴嘴、噴嘴載臺(tái)、光柵尺位移傳感器、元件載臺(tái)、右支架、底座和光柵尺支架；其特征在于所述氣源和增壓泵通過管路連接，所述增壓泵、左支架、右支架、光柵尺支架依次固定在底座上，噴嘴載臺(tái)通過絲桿與左支架上端配合，所述光柵尺位移傳感器由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭組成，所述標(biāo)尺光柵由光柵尺支架支撐呈水平狀態(tài)，標(biāo)尺光柵一端與左支架連接，光柵讀數(shù)頭和所述噴嘴載臺(tái)固連；所述元件載臺(tái)和右支架上端固定連接，元件載臺(tái)和噴嘴載臺(tái)處于同一水平高度；所述噴嘴固定在所述噴嘴載臺(tái)上，通過軟管和所述增壓泵連接。實(shí)際測(cè)量前先把一個(gè)壓力傳感器安裝在元件載臺(tái)上，移動(dòng)絲桿，將噴嘴對(duì)準(zhǔn)壓力傳感器，兩者之間距離為L(zhǎng)，L = 2 10mm，噴嘴在一定范圍內(nèi)向壓力傳感器噴氣，調(diào)節(jié)增壓泵，記錄增壓泵輸出氣體壓強(qiáng)，光柵尺位移傳感器和壓力傳感器分別記錄下噴嘴的位移和壓力傳感器處的壓強(qiáng)，于是就可以采集到距離噴嘴為L(zhǎng)的氣體壓強(qiáng)曲線。在L范圍選取多個(gè)距離L1、L2、…，獲得多個(gè)不同距離上的氣體壓強(qiáng)曲線，從元件載臺(tái)上卸下壓力傳感器。測(cè)試時(shí)，將帶焊球的焊盤或者芯片固定在元件載臺(tái)上，調(diào)整好元件載臺(tái)和噴嘴之間的位置，調(diào)整焊盤或者芯片的高度，移動(dòng)絲桿，將噴嘴對(duì)準(zhǔn)焊球。噴嘴向著焊球移動(dòng)到距離焊球Ll之處，Ll在L范圍之內(nèi)，由小到大調(diào)整增壓泵輸出的氣體壓強(qiáng)，焊球受到的氣體壓力逐漸增大，直至焊球從焊盤或者芯片上脫離，將此時(shí)的距離Ll和增壓泵輸出氣體壓強(qiáng)代入預(yù)先所測(cè)的距離與氣體壓強(qiáng)曲線，就可得到焊球從開始受力直到脫離時(shí)焊球所在位置的壓強(qiáng)，由壓強(qiáng)和焊球的受力面積算出焊球的受力，再由焊球焊點(diǎn)處的截面積計(jì)算出剪切應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊球強(qiáng)度的測(cè)量；焊球從焊盤或芯片上脫落時(shí)增壓泵輸出壓強(qiáng)數(shù)值和噴嘴所處的距離Ll是兩個(gè)需要測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在測(cè)試過程中由于設(shè)置的噴嘴輸出壓強(qiáng)數(shù)值和位置等參數(shù)不適合，比如焊球不脫離或者脫離較快，可以調(diào)節(jié)噴嘴的位置，在L范圍之內(nèi)選擇另一距離L2，測(cè)量氣體輸出壓強(qiáng)，帶入氣體壓強(qiáng)曲線。本發(fā)明空氣或氮?dú)馔ㄟ^噴嘴輸出，對(duì)焊球施加作用力，與接觸式的測(cè)量裝置相比， 噴嘴的口徑可以大于焊球直徑，不需要制造加工與焊球尺寸相近并且高強(qiáng)度的探針或者切刀，在實(shí)際測(cè)量中也避免了測(cè)試工具的損耗和誤差，噴嘴輸出壓力可以設(shè)置，測(cè)量的靈活性和測(cè)量范圍較大，可以有效保護(hù)測(cè)量?jī)x器并保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確。


圖1為本發(fā)明的主視圖；圖2為本發(fā)明的俯視圖；圖3為氣體壓強(qiáng)曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括氣源1、增壓泵2、左支架3、絲桿4、噴嘴5、噴嘴載臺(tái) 6、光柵尺位移傳感器7、元件載臺(tái)9、右支架10、底座11和光柵尺支架12 ；所述氣源1和增壓泵2通過管路連接，所述增壓泵2、左支架3、右支架10、光柵尺支架12依次固定在底座 11上，噴嘴載臺(tái)6通過絲桿4與左支架3上端配合，所述光柵尺位移傳感器由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭組成，所述標(biāo)尺光柵由光柵尺支架12支撐呈水平狀態(tài)，標(biāo)尺光柵一端與左支架 3連接，光柵讀數(shù)頭和所述噴嘴載臺(tái)6固連；所述元件載臺(tái)9和右支架10上端固定連接，元件載臺(tái)9和噴嘴載臺(tái)6處于同一水平高度；所述噴嘴5固定在所述噴嘴載臺(tái)6上，通過軟管和所述增壓泵2連接。氣源1可采用鋼瓶裝壓縮空氣或氮?dú)?；增壓?采用深圳市思特克氣動(dòng)液壓有限公司GB60型號(hào)的空氣增壓泵；絲桿4采用廣州奧欣機(jī)械有限公司的BTK 3210-2.6絲桿；光柵尺位移傳感器7采用德國海德漢LC 483絕對(duì)式直線光柵尺位移傳感器，連接相配套的數(shù)顯表，壓力傳感器采用昆山雙橋傳感器測(cè)控技術(shù)有限公司的CYG512型超薄形壓力傳感器， 粘貼在倒T型固定架上，與配套數(shù)顯器相連接。圖3所示為氣體壓強(qiáng)曲線示意圖，圖中，橫軸為增壓泵輸出氣體壓強(qiáng)，縱軸為壓力傳感器處的氣體壓強(qiáng)，圖中表示了距離噴嘴為5mm和7mm的兩條氣體壓強(qiáng)曲線。
權(quán)利要求
1. 一種焊球強(qiáng)度測(cè)試裝置，包括氣源、增壓泵、左支架、絲桿、噴嘴、噴嘴載臺(tái)、光柵尺位移傳感器、元件載臺(tái)、右支架、底座和光柵尺支架；其特征在于所述氣源和增壓泵通過管路連接，所述增壓泵、左支架、右支架、光柵尺支架依次固定在底座上，噴嘴載臺(tái)通過絲桿與左支架上端配合，所述光柵尺位移傳感器由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭組成，所述標(biāo)尺光柵由光柵尺支架支撐呈水平狀態(tài)，標(biāo)尺光柵一端與左支架連接， 光柵讀數(shù)頭和所述噴嘴載臺(tái)固連；所述元件載臺(tái)和右支架上端固定連接，元件載臺(tái)和噴嘴載臺(tái)處于同一水平高度；所述噴嘴固定在所述噴嘴載臺(tái)上，通過軟管和所述增壓泵連接。
全文摘要
一種焊球強(qiáng)度測(cè)試裝置，屬于位移和氣體壓強(qiáng)測(cè)試裝置，解決現(xiàn)有接觸式測(cè)量方法需要制造加工更小的測(cè)量元件并保證其強(qiáng)度的問題。本發(fā)明包括氣源、增壓泵、左支架、絲桿、噴嘴、噴嘴載臺(tái)、光柵尺位移傳感器、元件載臺(tái)、右支架、底座和光柵尺支架；本發(fā)明空氣或氮?dú)馔ㄟ^噴嘴輸出，對(duì)焊球施加作用力，與接觸式的測(cè)量裝置相比，噴嘴的口徑可以大于焊球直徑，不需要制造加工與焊球尺寸相近并且高強(qiáng)度的探針或者切刀，在實(shí)際測(cè)量中也避免了測(cè)試工具的損耗和誤差，噴嘴輸出壓力可以設(shè)置，測(cè)量的靈活性和測(cè)量范圍較大，可以有效保護(hù)測(cè)量?jī)x器并保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確；適用于微電子封裝器件強(qiáng)度測(cè)試。
文檔編號(hào)G01N3/10GK102494949SQ20111032086
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者劉勝, 徐明海, 徐春林, 汪學(xué)方, 王宇哲, 胡暢 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)