CN113933180A - 用于测试互连键合部的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于测试电子器件的键合强度的互连键合部测试设备，该电子器件包括至少一个附接至所述电子器件的互连键合部。所述互连键合部测试设备具有定位机构以及安装至该定位机构上的测试工具组件。测试工具组件被构造为推动互连键合部的第一部分并提拉互连键合部的第二部分，定位机构操作以在测试中将所述测试工具组件与所述互连键合部对齐，并且向互连键合部的第一部分施加推力以及向互连键合部的第二部分施加拉力。所述互连键合部测试设备具有夹具，该夹具包括其上安装的至少一个力感测元件。该至少一个力感测元件被构造为在与测试工具组件接合时向测试工具组件施加阻力。

Description

用于测试互连键合部的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于测试电子器件上诸如导线键合部等互连键合部的强度的设备和方法，特别涉及一种既可以进行剪切测试又可以进行拉力测试的设备。
背景技术
在组装和封装半导体的过程中，导线键合机用于将半导体晶片与衬底电互连。从包含键合导线的线圈将导线提供至毛细管以执行导线键合。通常，每个键合部都包括键合到衬底表面的一段金线或铜线。
测试键合部的强度对于用户确认所形成的特定导线或互连键合部是否合格很是重要。受制于键合部的大小，用于测试这些键合部的键合强度的测试工具必须能够准确地测量很小的力和挠度。
存在多种已知类型的键合测试，例如剪切测试和提拉测试。剪切测试通过向键合部的侧面施加剪切力以从衬底上剪切掉键合部来测试键合部的剪切强度。拉力测试通过将导线拉离导线键合部来测试导线键合部的提拉强度。
执行这些测试的机器通常具有测试工具，该工具可以相对键合部放置，以执行测试。接着，可以移动测试工具来执行测试，所述测试通常涉及测量破坏键合部所需的力。由于用户必须手动执行此类测试，而且还需使用不同的机器来执行不同类型的测试，因此很是耗时。
此外，由于机器性能会随时间而发生变化，从而使得电动机产生的力或传感器检测到的力会在一段时间内飘忽不定。如果在流水线生产中出现这种情况，则测试准确性会受到影响。因此，为了对测试机进行预防性维护，用户需要定期（有时每周或甚至每天）手动执行力测试。这既繁琐又耗时，进而降低了机器的整体设备效率。
因此，设计一种避免并克服这些缺点的互连键合部测试设备将是有益的。
发明内容
因此，本发明的目的是寻求提供一种互连键合部测试设备，其适于对形成在电子器件上的互连键合部执行剪切测试和提拉测试。
本发明的另一个目的是寻求提供一种互连键合部测试设备，其适于执行自监测机器力测试。
因此，本发明的第一方面提供了一种用于测试电子器件的键合强度的互连键合部测试设备，所述电子器件包括至少一个附接至所述电子器件的互连键合部，所述互连键合部测试设备包括：定位机构；测试工具组件，其安装在所述定位机构上，并被构造为在测试期间推动所述互连键合部的第一部分且提拉所述互连键合部的第二部分；夹具，其包括至少一个力感测元件，所述力感测元件安装在所述夹具上，且所述至少一个力感测元件被构造为在与所述测试工具组件接合时向测试工具组件施加阻力，其中，所述定位机构操作以在测试期间将所述测试工具组件与所述互连键合部对齐，并且向所述互连键合部的第一部分施加推力以及向所述互连键合部的第二部分施加拉力。
在一个实施例中，所述测试工具组件包括第一测试工具和第二测试工具，所述第一测试工具被构造为施加推力以推动互连键合部的第一部分，所述第二测试工具被构造为施加拉力以提拉互连键合部的第二部分。
在一个实施例中，推力的方向垂直于拉力的方向。
在一个实施例中，所述互连键合部测试设备还包括连接到第一测试工具和第二测试工具的至少一个传感器，所述至少一个传感器操作以确定在施加推力和拉力时施加至第一测试工具和第二测试工具上的反作用力。
在一个实施例中，所述至少一个传感器是第一力传感器。
在一个实施例中，所述第一测试工具的远离所述定位机构的底端具有尖端部，所述尖端部被构造为在施加推力时接合至所述互连键合部的第一部分。
在一个实施例中，所述第二测试工具在其远离所述定位机构的远侧端具有拉钩，所述拉钩被构造为在施加拉力时接合至所述互连键合部的第二部分。
在一个实施例中，所述至少一个力感测元件包括至少一个挠曲部。
在一个实施例中，所述夹具还包括安装到所述夹具的恒重部，并且所述测试工具组件被构造为接合并提起所述恒重部。
在一个实施例中，所述恒重部是自重块。
在一个实施例中，所述至少一个力感测元件还包括第二力传感器。
在一个实施例中，所述第二力传感器是应变仪。
在一个实施例中，所述夹具还包括安装在夹具上的杠杆块，并且测试工具组件被构造为接合并提起所述杠杆块。
在一个实施例中，所述第二力传感器是压电传感器。
在一个实施例中，所述第二力传感器是弯曲型传感器。
根据本发明的第二方面，提供了一种测试电子器件的键合强度的方法，所述电子器件包括附接到所述电子器件的至少一个互连键合部，所述方法包括以下步骤：提供安装在定位机构上的测试工具组件；用所述定位机构移动所述测试工具组件以将所述测试工具组件与所述互连键合部对齐；用所述测试工具组件向所述互连键合部的第一部分施加推力并向所述互连键合部的第二部分施加拉力；将所述测试工具组件与安装在所述夹具上的力感测元件接合；以及通过所述力感测元件确定施加至所述测试工具组件的反作用力。
在一个实施例中，所述测试工具组件包括第一测试工具和第二测试工具，所述第一测试工具被构造为向所述互连键合部的第一部分施加推力，所述第二测试工具被构造为向所述互连键合部的第二部分施加拉力。
在一个实施例中，施加推力和拉力的步骤还包括以下步骤：用连接到所述第一和第二测试工具的至少一个传感器确定施加至所述第一和第二测试工具的反作用力。
以下说明书部分、所附权利要求和附图有利于更好地理解上述和其他特征、方面和优点。
附图说明
下文将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中。
图1是根据本发明的第一优选实施例的互连键合部测试设备的等距视图。
图2是其上安装有测试工具组件的定位机构的正视图。
图3是夹具的等距视图，其中该夹具上安装有力感测元件和自重块。
图4A是定位机构的正视图，其中在自监测机器剪切力测试过程中测试工具与夹具接合。
图4B是标有参考标记的力感测元件的特写视图。
图5A是夹具的等距视图，其中力感测元件与第一测试工具接合。
图5B是机器所习得的剪切工具尖端部的反作用力与剪切工具所移动的距离之间的关系的曲线图。
图6A是与自重块接合并将其提起的提拉工具的等距视图。
图6B是图6A所示的提拉工具的侧视图，其中传感器连接到该提拉工具。
图6C是一段时间内提拉工具提起自重块所需的力的曲线图。
图7A是根据本发明的第二优选实施例的互连键合部测试设备的等距视图。
图7B是图7A所示的互连键合部测试设备的侧视图。
图8A是根据本发明的第二优选实施例的互连键合部测试设备的截面侧视图。
图8B是根据本发明的第二优选实施例的导线键合部测试设备的平面图。
图8C是沿图8B所示的A-A线的截面视图。
图9A是根据本发明的第三优选实施例的截面侧视图，其中夹具上安装有挠曲片。
图9B是图9A的平面图，其中夹具上安装有多个挠曲片。
图10是推动压力传感器的剪切工具的侧视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的第一优选实施例的互连键合部测试设备10的等距视图。例如，可以利用导线键合机来创建所测试的互连键合部。通常，互连键合部测试设备10包括定位机构20、一对前后轨道12、14、以及夹具30，其中定位机构上安装有测试工具组件22。
夹具30安装到框架18上，框架18又安装在前轨道12上。夹具30可以具有多个通孔38。夹具30可以通过任意合适的紧固装置安装到框架18上，例如，利用通孔38固定的螺钉或紧固件。可替代地，夹具30也可以通过合适的粘合剂安装到框架18上。框架18可以通过任意合适的紧固装置安装到前轨道12上，例如螺钉或紧固件。可替代地，框架18也可以通过合适的粘合剂安装到前轨道12上。因此，夹具30相对于前轨道12的位置是固定的。
前轨道12和后轨道14在横向上彼此间隔设置，使得前轨道12位于夹具30和后轨道14之间。前轨道12大致平行于后轨道14。前轨道12和后轨道14之间设置有载物台16，其适于接收例如引线框架19等衬底所支撑的电子器件以进行测试。本实施例将参考引线框架进行说明。然而，本领域技术人员可以理解的是，本发明中公开的键合强度测试同样适于除引线框架之外的其他衬底。
可以通过夹紧装置将引线框架19保持在载物台16上。例如，可以通过夹持器（未示出）机械地将引线框架19夹在载物台上，然后通过载物台16上设置的真空抽吸装置将其进一步保持在载物台16上。引线框架19适于在剪切测试或拉线测试期间与测试工具组件22接合。
定位机构20可以连接至XY驱动机构（未示出），XY驱动机构在水平面上驱动定位机构20穿过XY轴。可替代地，XY驱动机构可以连接到保持引线框架19的载物台16，从而在水平面上驱动载物台16穿过XY轴。可以将单独的Z向驱动机构（未示出）连接到定位机构20，以驱动定位机构20沿Z方向垂直移动。X、Y和Z向驱动机构可以根据来自处理器的编程指令一起或单独地运行以移动定位机构20。例如，定位机构20可以被编程为进行移动以使得测试工具组件22位于互连键合部上方以及接合至引线框架19上的互连键合部。
互连键合部测试设备10可以例如被构造为对电子器件的互连键合部执行剪切推球测试和拉线测试。尽管本发明内容涉及互连键合部，但是技术人员通过公开的内容可以理解本发明不限于此。例如，互连键合部可以是但不限于导线键合部、球形键合部、球形凸块、植球后焊线(BSOB)、焊线后植球(BBOS)、球垂直阵列(BVA)、堆栈晶片导线键合部、晶片贴装键合部和楔形键合部。下面将描述如何根据本发明的实施例执行剪切推球测试和拉线测试。
参照图1，测试工具组件22被构造为对支撑在引线框架19上的电子器件执行剪切推球测试和/或拉线测试。可以将待测试的堆叠的引线框架装载到与载物台16隔开设置的料盒（未示出）上。用户确定待测试的引线框架。在测试期间，送料器（未显示）将选定的引线框架推到载物台16上。可以先通过夹持器（未示出）将引线框架19机械地夹在载物台上，然后通过载物台16上产生真空抽吸来将其进一步保持在载物台16上。
在剪切推球测试期间，XY驱动机构驱动定位机构20移动，使得测试工具组件22的剪切工具位于待测试的互连键合部上方。接着，Z向驱动机构驱动定位机构20朝着待测试的互连键合部垂直向下移动。一旦剪切工具和与待测试的互连键合部相邻的电子器件或引线框架19的顶面接触，定位机构20就被垂直向上提升至预定高度，以将剪切工具24提升至同样的高度。该预定高度可以由用户编程确定，并取决于待测试的互连键合部的大小。之后，XY驱动机构驱动定位机构20移动，使其推动互连键合部直到互连键合部被完全剪切掉。当剪切工具推动互连键合部时，互连键合部会向剪切工具的尖端部施加反作用力。接着，连接到剪切工具的传感器可以测量将互连键合部完全推离导线框架所需的反作用力，进而得出球剪切力。
在XY驱动机构连接到载物台16的替代设置中，XY驱动机构驱动保持引线框架19的载物台16，使得测试工具组件22的剪切工具位于待测试的互连键合部的上方。接着，Z向驱动机构置驱动定位机构20朝着待测试的互连键合部垂直向下移动。一旦剪切工具和与待测试的互连键合部相邻的电子器件或引线框架19的顶面接触，定位机构20就垂直向上提升至预定高度，以将剪切工具24提升同样的高度。该预定高度可以由用户编程确定，并取决于待测试的互连键合部的大小。之后，XY驱动机构驱动载物台以推动剪切工具24的尖端部，直到互连键合部被完全剪切掉。
在拉线测试期间，XY驱动机构驱动定位机构20移动，使得测试工具组件22的提拉工具位于待测试的互连键合部的上方。接着，Z向驱动机构驱动定位机构20朝着待测试的互连键合部垂直向下移动。提拉工具上的拉钩与待测试的互连键合部的导线接合。接着，Z向驱动机构驱动提拉工具将互连键合部的导线向上朝定位机构提拉直到导线断裂或键合部断开并被提离引线框架19（以发生较早的情况为准）。与提拉工具连接的传感器则测量提起导线直到导线断裂或键合部断开所需的拉力，从而得出导线拉力。
在XY驱动机构连接到载物台16的替代设置中，XY驱动机构可以驱动保持引线框架19的载物台16，使得测试工具组件22的提拉工具位于待测试的互连键合部的上方。接着，Z向驱动机构驱动定位机构20朝着待测试的互连键合部垂直向下移动。提拉工具上的拉钩与待测试的互连键合部的导线接合。接着，Z向驱动机构驱动提拉工具将互连键合部的导线向上朝定位机构提拉直到导线断裂或键合部断开并被提离引线框架19（以发生较早的情况为准）。因此，本发明所述的互连键合部测试设备允许在同一机器上执行剪切测试和拉力测试。从而无需使用多台机器或手动更改机器的测试工具，就可以执行不同类型的测试。其优势在于，几乎无需人工干预，因为可以自动进行剪切推球测试和拉线测试并将结果发送给处理器。
而且用户还可以自行选择进行哪种测试（剪切推球测试或拉线测试），并且可以根据用户的要求进行编程。例如，用户为了节省成本可能偏向于在进行剪切推球测试之前先进行拉线测试。在本示例中，执行拉线测试直到导线断裂之后，剩下的球形键合部仍可用于进行剪切推球测试，从而可以最大程度地减少资源的浪费。但是，如果先进行剪切推球测试，则无法在同一球形键合部上进行拉线测试，因为届时球形键合已经被剪切掉了。
在引线框架上进行了剪切推球测试和拉线测试之后，推动装置（未显示）推动引线框架将其从载物台16上卸下。接着，载物台16准备接收下一引线框架进行测试。这使得整个互连键合部的测试完全自动化，无需人工干预。
操作上述互连键合部测试设备10时，驱动机构和传感器的性能会随时间而产生变化，从而导致在一段时间内驱动力和所感测的力飘忽不定，使得测试结果变得越来越不准确。因此，最好是周期性地检测互连键合部测试设备10，从而确保其尤其是在没有人为干预的情况下可以持续按预期运行。
图2是其上安装有测试工具组件22的定位机构20的正视图。测试工具组件22包括剪切工具24和提拉工具26。剪切工具24在远离定位机构20的底端具有尖端部25。优选地，尖端部25的形状为锥形（更清楚地如图5A所示）。剪切工具24连接至传感器（未示出）。提拉工具26在远离定位机构20的底端具有拉钩27。提拉工具26连接至传感器38（如图6B所示）。
定位机构20上还安装有图像传感器28，其与测试工具组件22隔开设置。因此，图像传感器28可与定位机构20一起移动。图像传感器28可以是照相机的形式，而且定位成使得通过图像传感器28能够观察到夹具30。图像传感器28可操作以将测试工具组件22与夹具30对齐，从而执行自监测机器力测试。
图3是可以与本发明的优选实施例一起使用的夹具30的等距视图。夹具30上安装有力感测元件32和自重块34。优选地，力感测元件32安装在夹具30的顶面，并且在自监测机器剪切力测试期间被剪切工具24推动。优选地，力感测元件32周围的区域应当保持清空，以避免在测试工具组件22进行自监测机器剪切力测试的期间产生任何干扰。力感测元件32可以由任意柔韧的材料或由当力施加到其上时会进行弹性偏转、变形或剪切的合适材料制成。力感测元件32可以是但不限于挠曲部、片材、机加工金属、由弹簧弹性保持的部件、应变仪、压电传感器、弯曲型传感器或力传感器。优选地，力感测元件32的形状是具有多个侧壁的规则形状，例如可以具有四个侧壁。这是有益的，因为其使得力感测元件32在自监测机器剪切力测试期间具有多个接触点。剪切工具24可以被构造为对力感测元件32四个侧壁中的任一个施力来推动力感测元件32。
夹具30可以具有多个通孔38，其用于通过螺钉和紧固件等合适的紧固装置将夹具30安装到框架18。图3所示的实施例示出了两个孔。但是，可以采用任何数量的孔将夹具30操作性地连接至前轨道12。
恒重部（例如自重块34）位于安装在夹具30侧壁上的夹具支撑件35上。可替代地，夹具支撑件35可以与夹具30一体形成。优选地，夹具支撑件35沿平行于前轨道12的方向从夹具30延伸。自重块34被构造为搁置在夹具支撑件35的顶面上。自重块34可以由已知质量（如自由重量）的任何材料制成。导线36附接到自重块34的顶面。导线36适于在自监视机器拉力测试期间与提拉工具26接合。导线36可以由至少具有延展性的金属制成，从而当提拉工具26提起自重块34时，导线36不会断裂。优选地，导线36由诸如金属的硬质材料制成。
图4A是定位机构20的正视图，其中在自监测机器剪切力测试过程中剪切工具24与力感测元件32接合。在自监测机器剪切力测试期间，与定位机构20连接的XY驱动机构驱动定位机构20到使得测试工具组件22位于夹具30的垂直上方的位置。
可以在夹具30上标出参考标记39（参见图4B），从而可以由图像传感器28观察到。可以在力感测元件32上标出参考标记39，从而当图像传感器28捕获到参考标记39的图像时，剪切工具24在上方对齐力感测元件32，以执行自监测机器剪切力测试。也可以在自重块34上标出参考标记39，从而当图像传感器28捕获到参考标记39的图像时，提拉工具26可以在上方对齐自重块34，以执行自监测机器拉力测试。可替代地，可以同时在力感测元件32和自重块34上标出参考标记39，从而当图像传感器28捕获到两个参考标记39中的任一者的图像时，剪切工具24和提拉工具26可以分别在上方对齐力感测元件32或自重块34，以执行自监测机器力测试。参考标记39可以具有任意形式或形状，或者其可以位于沿夹具、力感测元件或自重块的任意位置，只要可以通过图像传感器28观察到即可。优选地，参考标记39位于夹具、力感测元件或自重块的顶面，从而能够通过图像传感器28获得参考标记39的无遮挡图像。
当图像传感器28捕获到夹具30上标出的参考标记39的图像时，图像传感器28可以确认测试工具组件22与夹具30对齐。可以通过发送到XY驱动机构的信号来校正图像传感器28所捕获的与对齐相距的任何偏离和偏差。
一旦确认测试工具组件22与夹具30对齐，Z向驱动机构即可驱动定位机构20使剪切工具24在垂直方向上朝向力感测元件32移动。在图4A所示的实施例中，剪切工具24与力感测元件32接触。在该阶段此时提拉工具26处于“搁置”位置，在此期间，提拉工具26与自重块34的导线36并不接合。
图5A是夹具30的等距视图，其中力感测元件32与剪切工具24接合。剪切工具24的尖端部25被构造为推动力感测元件32的侧壁。Z向驱动机构驱动定位机构20垂直向下移动直到尖端部25接触位于夹具30顶面的顶板31。当接触到顶板31时，定位机构20被垂直向上提升至预定高度，以将剪切工具24也提升至相同高度。该预定高度可以由用户编程确定，并取决于所使用的力感测元件32的特性。顶板31可以由例如蓝宝石等硬质材料制成。
之后，可以通过XY驱动机构驱动定位机构20沿如图5A所示的S方向移动并推动力感测元件32的侧壁。力感测元件32将会发生弹性变形并在尖端部25上产生反作用力R。与剪切工具24连接的传感器可以测量作用在尖端部25上的反作用力R并将数据发送给处理器。处理器记录反作用力R的值以及剪切工具24所移动的距离。
机器可以习得作用在尖端部25上的反作用力R与剪切工具24所移动的距离之间的关系，其结果如图5B所示。在图5A所示的实施例中，剪切工具24沿S方向推动力感测元件32。应当注意的是，剪切工具24还可以被构造为对力感测元件32四个侧壁中的任一个施力来推动力感测元件32，从而得出剪切工具24的尖端部25上的反作用力R。
在图5B中，剪切工具24的尖端部25处产生的反作用力R与剪切工具24移动的距离之间的关系被习得，进而获得所习得的斜率。自监测机器剪切力测试可以根据用户的偏好和需求来编程使其定期进行。例如，可以将自监测机器剪切力测试设置为每周或每月进行一次。可以将每次剪切力测试所获得的结果制成表格，并比较该斜率与所习得的斜率。理想状态下，任何与习得的斜率的差别和偏差都应在最小限度内。容许公差可以由用户确定。优选地，建议的容许公差为+/- 0.5％。如果测试结果落在容许公差之外，处理器可以警告用户，进而在剪切工具24和/或传感器上执行必要的补偿和/或校正动作。
有利地，剪切工具24和尖端部25由例如金属等硬质材料制成。例如，剪切工具可以由钛或铝-锂合金制成，以及尖端部可以由碳化钨制成。通常根据待测试的互连键合部来设置尖端部25的尺寸或形状。因此，尖端部25是可替换的，并且相应地，更大或更小的尖端部可用于更大或更小的键合部。
图6A是与自重块34接合并将其提起的提拉工具26的等距视图。自重块34置于夹具支撑件35上。提拉工具26具有拉钩27，其位于提拉工具26的远离定位机构20的末端。附接在自重块顶面上的导线36适于与拉钩27接合并且沿定位机构20的方向被向上提拉。在自监测机器拉力测试期间，当提拉工具26与自重块34的导线36对齐时，Z向驱动机构(未示出)驱动提拉工具26垂直向下移动，从而使得拉钩27与导线36接合。接着，Z向驱动机构驱动提拉工具26朝着定位机构20向上移动。提拉工具26沿远离夹具支撑件35的方向L向上提起自重块34。如图6B所示，传感器38连接至提拉工具26。传感器38可以是测力计。传感器38可用于测量将自重块34提离夹具支撑件35所需的力。如图6C中的曲线所示，将自重块34提离夹具支撑件35所需的力是恒定的，不会随时间发生变化。
可替代地，可以在力感测元件32上执行自监测机器拉力测试。在这种情况下，力感测元件32可以安装在夹具30上，使得力感测元件32的一部分从夹具30延伸（未示出）。可以在力感测元件32的边缘附近形成槽口（未示出），并且该槽口适于与提拉工具26的拉钩27接合。在自监测机器拉力测试期间，当提拉工具26与力感测元件32上的槽口对齐时，Z向驱动机构驱动提拉工具26垂直向下移动，从而使得拉钩27与力感测元件32上的槽口接合。接着，Z向驱动机构驱动提拉工具26，使其沿定位机构20的方向向上移动。力感测元件32将会发生弹性变形并在拉钩27上产生反作用力。与提拉工具26连接的传感器可以测量作用在拉钩27上的反作用力并将数据发送给处理器。处理器记录反作用力的值以及提拉工具26所移动的距离。机器可以习得作用在拉钩27上的反作用力与提拉工具26所移动的距离之间的关系，其结果与如图5B所示的习得的斜率相似。
自监测机器拉力测试可以根据用户的偏好和需求来编程使其定期进行。例如，可以将自监测机器拉力测试编程为每周或每月进行一次。可以将每次拉力测试获得的结果与恒力曲线或习得的斜率进行比较。理想状态下，任何与恒力曲线或习得的斜率的差别和偏差都应最小。容许公差可以由用户确定。优选地，建议的容许公差为+/- 0.5％。如果测试结果落在容许公差之外，处理器可以警告用户，进而在提拉工具26和/或传感器38上执行必要的补偿和/或校正动作。因此，可以随着时间推移对机器的性能进行自监测。
有利地，拉钩27由例如金属等硬质材料制成。通常根据待测试的互连键合部来设置拉钩27的尺寸。所以，拉钩27是可替换的，并且可以相应地使用更大或更小的拉钩。因此，能够随着时间的推移对机器的性能进行自监测，无需人为干预来使用不同的测试工具执行力测试。这将减少设备发生故障的可能性，降低维护成本，减少停机时间，提高生产质量。
图7A和7B是根据本发明的第二优选实施例的互连键合部测试设备的等距视图和侧视图。夹具30具有内腔47，并且该夹具30安装在框架18上，使得前轨道12被容纳在夹具的内腔47内（如图7B所示）。夹具容纳在壳体40内。壳体40的顶面具有一对凹槽，该一对凹槽位于壳体40靠近前轨道12的一端。该凹槽适于在自监测机器力测试期间容纳剪切工具24和提拉工具26。力感测元件安装在夹具上，使得力感测元件位于前轨道12上方。如图7B所示，剪切工具24的尖端部25和提拉工具26位于前轨道12的上方。因此，在本实施例中，自监测机器力测试的工作区域在前轨道12的上方。这对于由于定位机构的行程较短以及空间的限制而无法正确到达力感测元件进行自监测机器力测试的机器尤其有利。
图8A是根据本发明的第二优选实施例的互连键合部测试设备的截面侧视图。本实施例中的力感测元件可以是杠杆块42。杠杆块42通过U形支架51安装在夹具30上，并用紧固件44等合适的紧固装置紧固。当向杠杆块42的对端被施加拉力时，杠杆块42会绕枢轴43旋转。杠杆块42的对端设置有槽口，该槽口适于与拉钩27接合并且沿定位机构的方向被向上提拉。
在自监测机器拉力测试期间，当提拉工具26与杠杆块42上的槽口对齐时，Z向驱动机构（未示出）驱动提拉工具26垂直向下移动，从而使得拉钩27与杠杆块42上的槽口接合。接着，Z向驱动机构驱动提拉工具26，使其沿定位机构20的方向向上移动。因此，提拉工具26沿方向L1提起杠杆块42的对端，从而使得杠杆块42绕枢轴销43旋转。如之前图6B中所示，传感器38连接至提拉工具26。传感器38可以是测力计。传感器38可以测量作用在拉钩27上的反作用力并将信息发送给处理器。处理器记录反作用力的值以及提拉工具26所移动的距离。机器可以习得作用在拉钩27上的反作用力R与提拉工具26所移动的距离之间的关系，其结果如图5B所示。
图8B是根据本发明的第二优选实施例的互连键合部测试设备的平面图，图8C是沿图8B所示的A-A线的截面图。夹具30的一端安装有第二力感测元件，该第二力感测元件可以是应变仪，例如其可以是如图8B所示的负荷传感器式应变仪41。负荷传感器式应变仪41的远离夹具30的对端设置有凸块45。负荷传感器式应变仪41通过突起52安装到夹具30上并通过C形夹状紧固件46固定。C形夹状紧固件46将负荷传感器式应变仪41牢固地保持在夹具30上。
在自监测机器剪切力测试期间，剪切工具24的尖端部25被构造为推动负荷传感器41的凸块45。Z向驱动机构驱动定位机构垂直向下移动，直到尖端部25与负荷传感器41的凸块45对齐为止。之后，可以通过XY驱动机构驱动定位机构，使其如图8C所示沿S1方向移动并推动凸块45。负荷传感器式应变仪41将会发生弹性变形并在尖端部25上产生反作用力。与剪切工具24连接的传感器可以测量作用在尖端部25的反作用力并将信息发送给处理器。处理器记录反作用力的值以及剪切工具24所移动的距离。机器可以习得作用在尖端部25上的反作用力与剪切工具24所移动的距离之间的关系，其结果如图5B所示。
图9A是根据本发明的第三优选实施例的夹具的截面侧视图，其中夹具上安装有挠曲片。诸如挠曲片48等力感测元件通过紧固件44安装至夹具30。可以如上述实施例所述以类似的方式执行自监测机器拉力测试。在自监测机器拉力测试期间，提拉工具26可以被构造为提起挠曲片48的靠近前轨道12的自由端。与提拉工具26连接的传感器可以测量作用在拉钩27上的反作用力并将信息发送给处理器。处理器记录反作用力的值以及提拉工具26所移动的距离。机器可以习得作用在拉钩27上的反作用力与提拉工具26所移动的距离之间的关系，其结果如图5B所示。
图9B是图9A的平面图，其中夹具30上安装有多个挠曲片。夹具30上安装有力感测元件，例如多个挠曲片49。多个挠曲片49被构造为在自监测机器剪切力测试期间与剪切工具24的尖端部25接合。剪切工具24在突起53处推动多个挠曲片49，该突起位于多个挠曲片49的远离夹具30的一端。与剪切工具24连接的传感器可以测量作用在尖端部25上的反作用力并将信息发送给处理器。处理器记录反作用力的值以及剪切工具24所移动的距离。机器可以习得作用在尖端部25上的反作用力与剪切工具24所移动的距离之间的关系，其结果如图5B所示。
尽管已经提供了关于使用力感测元件来执行自监测机器力测试的各种示例，但是本领域技术人员根据本发明可以理解本文提供的示例不限于此。例如，力传感器、压电传感器或其他适于直接或间接地测量力的传感器可以用于代替挠曲部和挠曲件安装到夹具30上，如图10示意性所示。
尽管本发明已经非常详细地参照某些实施例进行了描述，但也可能有其他实施例。
因此，所附权利要求书的精神和范围不应限于本文包含的实施例的描述。

Claims (18)

1.一种用于测试电子器件的键合强度的互连键合部测试设备，所述电子器件包括至少一个附接至所述电子器件的互连键合部，所述互连键合部测试设备包括：
定位机构；
测试工具组件，其安装在所述定位机构上，并被构造为在测试期间推动所述互连键合部的第一部分且提拉所述互连键合部的第二部分；以及
夹具，其包括至少一个力感测元件，该力感测元件安装在所述夹具上，且所述至少一个力感测元件被构造为在与所述测试工具组件接合时向所述测试工具组件施加阻力，
其中，所述定位机构操作以在测试期间将所述测试工具组件与所述互连键合部对齐，并且向所述互连键合部的第一部分施加推力以及向所述互连键合部的第二部分施加拉力。
2.根据权利要求1所述的互连键合部测试设备，其中，所述测试工具组件包括第一测试工具和第二测试工具，所述第一测试工具被构造为施加推力以推动所述互连键合部的第一部分，所述第二测试工具被构造为施加拉力以提拉所述互连键合部的第二部分。
3.根据权利要求1所述的互连键合部测试设备，其中，所述推力的方向垂直于所述拉力的方向。
4.根据权利要求2所述的互连键合部测试设备，其中，还包括连接到所述第一测试工具和所述第二测试工具的至少一个传感器，所述至少一个传感器操作以确定在施加推力和拉力时施加至所述第一测试工具和所述第二测试工具上的反作用力。
5.根据权利要求4所述的互连键合部测试设备，其中，所述至少一个传感器是第一力传感器。
6.根据权利要求2所述的互连键合部测试设备，其中，所述第一测试工具的远离所述定位机构的底端具有尖端部，所述尖端部被构造为在施加推力时接合至所述互连键合部的第一部分。
7.根据权利要求2所述的互连键合部测试设备，其中，所述第二测试工具在其远离所述定位机构的远侧端具有拉钩，所述拉钩被构造为在施加拉力时接合至所述互连键合部的第二部分。
8.根据权利要求1所述的互连键合部测试设备，其中，所述至少一个力感测元件包括至少一个挠曲部。
9.根据权利要求8所述的互连键合部测试设备，其中，所述夹具还包括安装到所述夹具的恒重部，并且所述测试工具组件被构造为接合并提起所述恒重部。
10.根据权利要求9所述的互连键合部测试设备，其中，所述恒重部是自重块。
11.根据权利要求1所述的互连键合部测试设备，其中，所述至少一个力感测元件包括第二力传感器。
12.根据权利要求11所述的互连键合部测试设备，其中，所述第二力传感器是应变仪。
13.根据权利要求12所述的互连键合部测试设备，其中，所述夹具还包括安装到所述夹具上的杠杆块，以及所述测试工具组件被构造为接合并提起所述杠杆块。
14.根据权利要求11所述的互连键合部测试设备，其中，所述第二力传感器是压电传感器。
15.根据权利要求11所述的互连键合部测试设备，其中，所述第二力传感器是弯曲型传感器。
16.用于测试电子器件的键合强度的方法，所述电子器件包括附接到所述电子器件的至少一个互连键合部，所述方法包括以下步骤：
提供安装在定位机构上的测试工具组件；
用所述定位机构移动所述测试工具组件以将所述测试工具组件与所述互连键合部对齐；
用所述测试工具组件向所述互连键合部的第一部分施加推力并向所述互连键合部的第二部分施加拉力；
将所述测试工具组件与安装在夹具上的力感测元件接合；以及
通过所述力感测元件确定施加至所述测试工具组件上的反作用力。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述测试工具组件包括第一测试工具和第二测试工具，所述第一测试工具被构造为向所述互连键合部的第一部分施加推力，所述第二测试工具被构造为向所述互连键合部的第二部分施加拉力。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在施加推力和拉力时，还包括以下步骤：用连接到所述第一测试工具和所述第二测试工具的至少一个传感器确定施加至所述第一测试工具和所述第二测试工具上的反作用力。
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