專利名稱：拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試工具的制作方法
技術領域：
本發明關于一種測試裝置，尤指一種拉線、球剪力與晶片剪力等測量的重復性與再現性測試裝置。
背景技術：
除了覆晶封裝(FC，flip-chip)外，大部分的其他封裝，例如小疊置封裝(SOP，small outline package)、超薄疊置封裝(TSOP，thin small outline package)、四邊引腳封裝(QFP，quad flat package)與可塑性球閘陣列封裝(PBGA)等都需要應用到打線(wire-bonding)操作。為確認封裝體的品質與可靠度(reliability)，拉線(WP，wire-pull)與晶片剪力(DS，die shear)測試成為必要的步驟。此外，對球附著型封裝而言，例如可塑性球閘陣列封裝(PBGA)與覆晶封裝(FC)，球剪力(BS，ball shear)測試對所有封裝業者而言亦是制程中所必須使用的測試步驟。以下將對目前業界所應用的拉線測試(WP，wire-pull)與球剪力測試(BS，ball shear)等做一代表性的簡略敘述。
請參閱圖1，其為已知的拉線測試(WP)示意圖。拉線測試(WP)為一量測接合(bond)品質的指標，其主要是用以測試于垂直方向的接合強度(strength of thebond)或計算接合強度分布(bond strength distributions)。拉線測試(WP)可應用至藉由焊錫(soldering)、熱壓縮(thermocompression)、超音波(ultrasonic)或其他相關技術所接合的線對晶片接合(wire-to-die bond)、線對基板接合(wire-to-substrate)或線對微電子裝置封裝體內的鉛焊接合，其亦可應于微電子裝置封裝體外部的接合測試，例如終端對基板(terminals-to-substrate)...等。如圖1所示，拉線測試(WP)藉由一卡勾裝置11提供一適當且特定的垂直應力于接合(bond)、鉛線(lead wire)或終端(terminals)等處，以量測接合強度，進而可以了解到封裝成品的品質與可靠度。
請參閱圖2，其為一已知的球剪力(BS)測試示意圖。球剪力(BS)測試亦為一量測接合(bond)品質的指標，其用以量測球接合(ball bond)或契型接合(wedge bond)與一晶片接合表面(die bonding surface)間的接合強度，亦即水平方向的接合強度。球剪力(BS)測試所得的接合強度可表示金屬接合健全與否以及鋁打線(aluminum wire bonds)至晶片或封裝接合表面的接合品質。如圖2所示，球剪力(BS)測試先將待測試樣品夾固于一樣品固定裝置上，再藉由一剪力提供裝置21提供一適當的水平方向剪力于球接合(ball bond)處使其脫離焊墊(bond pad)，以量測出球接合與焊墊間的接合強度，藉此可進一步了解到封裝成品的品質與可靠度。
然而，上述測試對被測試的樣品而言都具有破壞性，如此將使重復性(Repeatability)研究更為困難。重復性與再現性(R&R)是為一指標，代表一測試裝置于絕對相同的測試條件下以相同的部分或樣品重復測試后的結果差異程度。重復性研究的目的是為決定該量測裝置之內在變異是否于一可接受范圍或于一短時間內穩定。
重復性研究必須于一很短時間內以同一樣品測試多次，然而上述的測試對被測試的樣品而言都具有破壞性，因而使重復性研究變得更困難。于每次校正后，重復性與再現性(R&R)研究是用來確定校正無誤的必要報告。目前，所有的封裝業者都很簡略地對不同線做拉線測試(WP)的重復性研究，如此將導致偏差，因為并非每一條線都是相同的，且沒有人可以證明這樣的變異是可以接受的。因此，這樣的模擬是錯誤的，且假如線與線的差異很大時，可能會有更大的誤差產生。
發明內容
本發明的主要目的為提供一種簡單的測試工具設計以克服前述錯誤模擬的缺點。
本發明的再一目的為提供一種新穎的測試工具，使拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性研究可藉由本發明的測試工具進行，且取代于真實打線(wirebond)上進行破壞式測試，因此可節省許多成本(例如測試的樣品)與時間(例如制作樣品的時間)。
本發明的另一目的為提供一種拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試工具設計，可藉由選擇適當的規格與磁場大小，而使拉線等測試的重復性與再現性研究得以應用至更廣之校正范圍。
本發明的又一目的為提供一種測試裝置，其應用于拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試中，其中該拉線、球剪力與晶片剪力測量藉由一應力提供裝置進行。該測試裝置包括一底座，其具有一支撐桿；一手臂，其可軸轉地固定于該支撐桿上；以及一磁力產生裝置，其設置于該底座，用以產生一可調制的磁力，以提供一拉力拉引該手臂的一端。藉以，該應力提供裝置得提供一應力于該手臂的一特定位置，使該手臂的該端脫離該磁力產生裝置。
根據本發明的構想，其中該測試裝置還包括一彈性元件，其設置于該底座相對于該磁力產生裝置的位置上，以于該手臂脫離該磁力產生裝置的拉力時，提供一彈性恢復力以緩沖該手臂的沖擊。
根據本發明的構想，其中該測試裝置還包括一連接器，用以連接該手臂與該支撐桿，俾使該手臂得以于X與Y軸方向軸轉于該支撐桿。
根據本發明的構想，其中該磁力產生裝置是藉由其電流的變化以提供該可調制的磁力。
根據本發明的構想，其中該測試裝置還包括多個刻度，其形成于該手臂上，用以提供不同的校正范圍。
根據本發明的構想，其中該特定位置為該多個刻度其中之一。
根據本發明的構想，其中每一該刻度具有一中空駝峰。
根據本發明的構想，其中每一該刻度于其底部具有一凹陷刻度。
本發明的又一目的為提供一種拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試裝置，其中該拉線、球剪力與晶片剪力測量藉由一應力提供裝置進行。該測試裝置包括一底座，其具有一支撐桿；一手臂，其可軸轉地固定于該支撐桿上；至少一刻度，其形成于該手臂上，用以供該應力提供裝置施一應力；以及一磁力產生裝置，其設置于該底座，用以產生一可調制的磁力，以提供一拉力拉引該手臂的一端。藉以，在該應力裝置所施該應力時，使該手臂的該端脫離該磁力產生裝置。
本發明的又一目的為提供一種重復性與再現性測試裝置，其應用于拉線、球剪力與晶片剪力測量中。該重復性與再現性測試裝置包括一應力提供裝置，用以提供一拉線測試的應力；一底座，其具有一支撐桿；一手臂，其系可軸轉地固定于該支撐桿上；以及至少一刻度，其形成于該手臂上，用以供該應力提供裝置施一應力；以及一磁力產生裝置，其設置于該底座，用以產生一可調制的磁力，以提供一拉力拉引該手臂的一端。如此，在該應力裝置所施該應力時，使該手臂的該端脫離該磁力產生裝置。
根據本發明的構想，其中該應力提供裝置為一卡勾裝置或一剪力提供裝置。
本發明可藉由下列圖式及詳細說明，得一更深入的了解
圖1其為已知的拉線測試示意圖。
圖2其為已知的球剪力測試示意圖。
圖3其為本發明較佳實施例的拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試裝置結構示意圖。
圖4(a)其為本發明較佳實施例的重復性與再現性測試裝置應用于一拉線測試的結構示意圖。
圖4(b)其為本發明較佳實施例的重復性與再現性測試裝置應用于一球剪力測試的結構示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖3，其為本發明較佳實施例的拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試裝置結構示意圖。如圖3所示，本發明的測試裝置是由一底座31、一磁力產生裝置32、一手臂33與多個刻度34所組成。如圖3所示，該手臂33設置于該底座31的一支撐桿35上，且可藉由一連接器36而于X與Y方向上軸轉于該支撐桿35。連接器36可以承受來自X與Y方向的力量。該磁力產生裝置32可產生一磁場，用以提供一磁力于該手臂33。該磁力產生裝置32的磁場可視實際需要而調整，因此該磁力亦可隨需要而變化。刻度34設置于該手臂33上，每一該刻度34具有一中空駝峰亦或于該每依刻度的底部具有一凹陷刻度(未圖示)。該底座31上另設置有一彈簧37，其相對于該磁力產生裝置32。該彈簧37當該手臂因外部剪力或拉力而克服磁力產生裝置32拉力時，可提供一彈力以降低手臂33突然軸轉的沖擊。
于本發明的實施例中，對拉線測試而言，使用較小的磁場即可；然而對球剪力與晶片剪力測試而言，則需要使用較大的磁場。
請參閱圖4(a)，其為本發明較佳實施例的重復性與再現性測試裝置應用于一拉線測試的結構示意圖。如圖4(a)所示，在進行拉線測量的重復性與再現性研究時，先將拉線測試所使用的卡勾裝置41穿過手臂33上的一特定刻度的中空駝峰亦或接觸該特定刻度底面的凹陷刻度，而磁力產生裝置32可提供一固定且適當的向下拉力以利拉線測試的進行。當卡勾裝置41所施拉的力量使該手臂33脫離該磁場的拉力時，即可得到一相對應的接合強度值。重復多次后，即可于相同的條件得到一組測試數值，進而完成拉線測量的重復性與再現性研究，如此可避免對樣品產生破壞所導致的重復性與再現性研究困難。
不同的刻度34設計是為提供校正所需的范圍變化。假設，固定磁力產生裝置32所產生的磁場，則當欲測試線接合強度介于F/Lb與F/Lh之間時可選擇位置B至位置H上的刻度以校正拉線量測系統(其中，F系為磁力產生裝置32所產生的垂直方向磁力，Lb與Lh分別為位置B至位置H離連接器36的距離)。由重復性定義可知，在進行重復性研究時，必須于很短的時間內完成。因此可忽略磁場大小的變異。
請參閱圖4(b)，其為本發明較佳實施例的重復性與再現性測試裝置應用于一球剪力測試的結構示意圖。如圖4(b)所示，在進行球應力測量的重復性與再現性研究時，可藉由球剪力測試所使用的剪力提供裝置42提供一剪力于手臂33上的一特定刻度，而磁力產生裝置32可提供一固定且適當的向內拉力以利球剪力測試的進行。當剪力提供裝置42所施的剪力使該手臂33脫離該磁場向內拉力時，即可得到一相對應的接合強度值。重復多次后，即可于相同的條件得到一組測試數值，進而完成拉線測量的重復性與再現性研究，如此亦可避免對樣品產生破壞所導致的重復性與再現性研究困難。
綜上所述，本發明包括一簡單的設計以克服已知錯誤模擬的缺點，且重復性與再現性研究可藉由本發明的測試裝置進行，取代于真實打線(wire bond)上進行破壞式測試，因此可節省許多成本(例如，測試的樣品)與時間(例如制作樣品的時間)。本發明的設計可藉由選擇適當的規格與磁場大小，而使拉線等測試的重復性與再現性研究得以應用至更廣的校正范圍。
此外，本發明還具有下述新穎與進步的種種優點1.磁力產生裝置可藉由其電流的變化而調整磁場，因此藉由本發明的測試裝置，可同時提供不同且合適的應力于拉線、球剪力與晶片剪力測量。因為通常拉線測試所需的應力小于球剪力與晶片剪力測試。
2.本發明的測試裝置可得拉線、球剪力與晶片剪力測量的最佳模擬。
3.本發明的測試裝置可同時提供拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性報告。
本發明可得由熟悉本技術領域者任施匠思而為諸般修飾，都不脫如附的權利要求范圍。
權利要求
1.一種測試裝置，其應用于拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試中，其中該拉線、球剪力與晶片剪力測量藉由一應力提供裝置進行，該測試裝置包括一底座，其具有一支撐桿；一手臂，其可軸轉地固定于該支撐桿上；以及一磁力產生裝置，其設置于該底座，用以產生一可調制的磁力，以提供一拉力拉引該手臂的一端，如此，在該應力提供裝置提供一應力于該手臂的一特定位置時，使該手臂的該端得以脫離該磁力產生裝置。
2.如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，該測試裝置還包括一彈性元件，其設置于該底座相對于該磁力產生裝置的位置上，以在該手臂脫離該磁力產生裝置的拉力時，提供一彈性恢復力以緩沖該手臂的沖擊。
3.如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，該測試裝置還包括一連接器，以連接該手臂與該支撐桿，以使該手臂得以于X與Y軸方向軸轉于該支撐桿。
4.如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，該磁力產生裝置藉由其電流的變化以提供該可調制的磁力。
5.如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，該測試裝置還包括多個刻度，其形成于該手臂上，用以提供不同的校正范圍。
6.如權利要求5所述的測試裝置，其特征在于，該特定位置為該多個刻度其中之一。
7.如權利要求5所述的測試裝置，其特征在于，每一該刻度具有一中空駝峰。
8.如權利要求5所述的測試裝置，其特征在于，每一該刻度于其底部具有一凹陷刻度。
9.一種拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試裝置，其中該拉線、球剪力與晶片剪力測量藉由一應力提供裝置進行，該測試裝置包括一底座，其具有一支撐桿；一手臂，其可軸轉地固定于該支撐桿上；至少一刻度，其形成于該手臂上，用以供該應力提供裝置施一應力；以及一磁力產生裝置，其設置于該底座，用以產生一可調制的磁力，俾以提供一拉力拉引該手臂的一端，如此，在該應力裝置所施該應力時，使該手臂的該端脫離該磁力產生裝置。
10.一種復性與再現性測試裝置，其應用于拉線、球剪力與晶片剪力測量中，重復性與再現性測試裝置包括一應力提供裝置，用以提供一拉線測試的應力；一底座，其具有一支撐桿；一手臂，其可軸轉地固定于該支撐桿上；至少一刻度，其形成于該手臂上，用以供該應力提供裝置施一應力；以及一磁力產生裝置，其設置于該底座，用以產生一可調制的磁力，以提供一拉力拉引該手臂的一端，如此，在該應力裝置所施該應力時，使該手臂的該端脫離該磁力產生裝置。
11.如權利要求10所述的重復性與再現性測試裝置，其特征在于，該應力提供裝置為一卡勾裝置或一剪力提供裝置。
全文摘要
本發明為一種拉線、球剪力與晶片剪力測量的重復性與再現性測試裝置，其中該拉線、球剪力與晶片剪力測量藉由一應力提供裝置進行。該測試裝置包括一底座，其具有一支撐桿；一手臂，其可軸轉地固定于該支撐桿上；至少一刻度，其形成于該手臂上，用以供該應力提供裝置施一應力；以及一磁力產生裝置，其設置于該底座，用以產生一可調制的磁力，以提供一拉力拉引該手臂的一端。如此，在該應力裝置所施該應力時，使該手臂的該端得以脫離該磁力產生裝置。
文檔編號H01L21/66GK1481007SQ0213684
公開日2004年3月10日 申請日期2002年9月6日 優先權日2002年9月6日
發明者簡維廷 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司, 中芯國際集成電路制造(上海)有限公