[发明专利]结合测试机和包括多个测试工具的结合测试机的夹头

说明书

本发明涉及结合测试机和包括多个测试工具的结合测试机的夹头。适合在结合测试机中使用的夹头包括：多个不同的测试工具组件；旋转机构；驱动单元；和空气接口。结合测试机接收关于哪个工具处于使用位置的反馈，并且作为响应接通或关断压缩空气供给，以适应使用中的测试工具。夹头包括改进的日内瓦机构。夹头包括用于测试工具的安装板，安装板具有相同的测试工具连接区域，以便任一测试工具能连接至任一工具连接区域。在单个夹头中提供能够被选择性地移动至使用位置的多个测试工具允许操作者更换工具，而不必在需要不同测试工具时拆下和再安装不同的测试工具夹头。这改进了操作的简易性，并且节省了操作者时间。另外描述了使用夹头的新颖方法。

技术领域

本发明涉及一种用于测试半导体器件上的电结点强度的装置。具体地，本发明涉及一种能够在电结点上执行不同类型测试的装置，测试诸如为剪切测试、拉力测试和推力测试。

背景技术

半导体器件非常小，通常为5mm x5mm的正方形至50mm x50mm的正方形，并且通常包括用于将电导体结合至半导体衬底的许多点。每个结点都由焊料球/或隆起或铜柱或金属线组成。

必须测试结点的结合强度，以便确定具体的结合方法是足够的。由于结点的尺寸非常小，所以用于测试这些结点的结合强度的工具必须能够精确地测量非常小的力和偏转。

存在许多种类型的用于测试结点强度的结点测试。例如，剪切测试通过向结点的侧方施加剪切力并且将结点从衬底剪切掉来测试结点的剪切强度。拉力测试通过将结点从衬底拉开来测试结点的拉力强度。在推力测试中，力或载荷沿竖直平面直接向下施加到结点上。

执行这些测试的机器通常包括结合测试工具，其为剪切测试工具、推力测试工具或拉力测试工具，该结合测试工具在测试时能够相对于结点定位，并且然后结点或工具被移动以便执行测试，该测试包括测量破坏结点所需的力。每个结合测试工具都被安装至载荷传感器，该载荷传感器设有力换能器和相关的电子装置。

虽然存在多种不同的测试工具，但是对于每种测试工具，用于在测试期间定位测试工具并且移动测试工具和结点的机器部分可以是相同的。因此，测试工具已经被设计成从机器的其余部分可移除，以便它们能够用不同类型的测试工具或者适合不同的测量范围或不同类型的结点或测试的测试工具代替。可能期望在测试时在单个衬底上使用多种不同的测试工具，所以可能需要操作者频繁地执行测试工具的替换。

能够精确地测量微小力的要求导致对每种测试工具性能的特定要求。剪切测试工具被用以将结点从衬底剪脱，并且记录剪切结点所需的力。力换能器被联接至剪切测试工具以测量该力。为了确保剪切测量的可重复性，重要的是测试工具的尖端必需在高于衬底表面的预定高度处与结点的侧方接合。该距离小但是关键，因为结点通常为圆顶形。离表面的预定间距消除了测试工具在衬底上的滑动摩擦，并且确保了剪切载荷被施加在相对于结点界面的精确位置处。因此，在实践中，测试工具首先被移动以接触衬底表面，然后在执行剪切测试之前缩回预定距离，通常为0.05mm或更小。

存在多种困难。装置本身的机构内的摩擦和粘附可导致难以感测与衬底表面的接触。不精确的表面感测将不可避免地影响测试工具缩回的距离，并且由此影响剪切结点的高度。所涉及的距离非常小，并且需要仔细感测表面接触的确切运动，而不压缩衬底。还必须仔细地防止测试工具在剪切测试之前或期间在测试高度处的不受控运动。这种运动可能严重地影响结果的准确性，并且测试工具在测试高度处的明显运动可能损伤相邻的结点或电线。

难以解决下列两个目标，即在感测衬底的表面时的低接触力以及关于测试高度的精确控制。