專利名稱：一種微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及材料性能的檢測(cè)領(lǐng)域，主要是一種微小金屬絲/球可變形性
的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
金絲球焊技術(shù)滿足了上世紀(jì)90年代封裝工藝的要求并得到了迅速發(fā)展與廣泛應(yīng) 用。隨著在高密度封裝中遇到的困難以及微電子行業(yè)對(duì)利潤(rùn)的不斷追逐，研究人員開始使 用工藝性能更好、價(jià)格更為低廉的銅來代替金。銅所擁有的優(yōu)良電學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械性能以及 低成本等優(yōu)點(diǎn)使得用銅絲替代傳統(tǒng)金絲用于引線鍵合成為半導(dǎo)體封裝工藝發(fā)展的新方向。 然而由于銅絲以及銅球硬度更高，可變形性能相對(duì)較差，絲球鍵合過程中硅芯片容易出現(xiàn) 損傷。為解決以上問題，新型銅絲開發(fā)人員采用調(diào)整銅絲化學(xué)成分以及制造工藝的方法來 提高銅絲以及相對(duì)應(yīng)銅球的可變形性能。開發(fā)過程中需要對(duì)銅絲樣品及其它們經(jīng)過燒球工 藝后得到的銅球進(jìn)行基本性能測(cè)試獲得反饋信息。采用傳統(tǒng)方法如拉伸試驗(yàn)、顯微硬度試 驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試費(fèi)工費(fèi)時(shí)，試驗(yàn)周期長(zhǎng)。另外銅絲以及銅球尺寸小，僅為數(shù)十微米，在試樣制備 過程中人為干擾因素多，試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差大，測(cè)量精度差。再加上顯微硬度測(cè)試法本身原理性 的缺陷，壓痕尺度效應(yīng)明顯，試驗(yàn)效果并不理想。銅絲以及銅球可變形性能測(cè)試比較已經(jīng)成 為銅絲快速研發(fā)的瓶頸。為縮短新銅絲的研發(fā)周期，銅絲研發(fā)人員急需一種能夠在短時(shí)間 內(nèi)對(duì)銅絲樣品以及它們所對(duì)應(yīng)的銅球可變形性進(jìn)行考察的新方法。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可快速得到結(jié)果，更直觀的微 小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種微小金屬絲/球可變形性的測(cè) 量裝置，主要包括線夾、振幅桿、鍵合工具、鍵合平臺(tái)和底座，底座上設(shè)有連接桿，線夾及振 幅桿連接固定在連接桿上，底座上固定有鍵合平臺(tái)，振幅桿的一端夾有鍵合工具，鍵合工具 與鍵合平臺(tái)相對(duì)應(yīng)，振幅桿的另一端安裝有光柵尺，線夾上設(shè)有力傳感器，力傳感器位于振 幅桿的上部。 所述線夾及振幅桿通過鉸鏈與連接桿連接固定，線夾和振幅桿可沿鉸合點(diǎn)擺動(dòng)。
本實(shí)用新型有益的效果是本實(shí)用新型通過微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置 對(duì)金屬材料進(jìn)行測(cè)量，然后進(jìn)行可變形性能比較，通過此測(cè)量裝置來進(jìn)行測(cè)量的方法可以
在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成io種金屬絲樣品的測(cè)量，執(zhí)行速度快，分辨力高，能迅速給科研人員提供
可靠反饋信息，對(duì)可變形性能進(jìn)行比較評(píng)估。
圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型可變性能比較測(cè)量原理圖；[0009] 圖3是本實(shí)用新型測(cè)量方法的流程示意圖。 附圖標(biāo)記說明線夾1，力傳感器2，鍵合工具3，鍵合平臺(tái)4，振幅桿5，鉸鏈6，連接 桿7，光柵尺8，金屬材料9，底座10。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明 如圖1所示，這種微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置，主要包括線夾1、振幅桿 5、鍵合工具3、鍵合平臺(tái)4和底座IO，線夾1采用剛性材料制成，以保證在受小載荷時(shí)不發(fā) 生變形，振幅桿5具有一定的柔性，受小載荷后可發(fā)生純彈性變形，底座10上設(shè)有連接桿7， 線夾1及振幅桿5通過鉸鏈6與連接桿7連接固定，線夾1和振幅桿5可沿鉸合點(diǎn)擺動(dòng)，底 座10上固定有鍵合平臺(tái)4，鍵合平臺(tái)4通過機(jī)械壓緊的方式固定在底座10上，振幅桿5的 一端夾有鍵合工具3，并保持位置固定，鍵合工具3與鍵合平臺(tái)4相對(duì)應(yīng)，鍵合工具3中夾有 待測(cè)的金屬材料9，振幅桿5的另一端安裝有光柵尺8，光柵尺8的測(cè)量精度為亞微米級(jí)，能 夠滿足微米尺度場(chǎng)合下的位移測(cè)量應(yīng)用，光柵尺8主要用于振幅桿5在z方向上的位移變 化測(cè)量。線夾1上設(shè)有力傳感器2，力傳感器2位于振幅桿5的上部。 壓迫變形過程中，變形壓力促使振幅桿5發(fā)生擺動(dòng)，并帶動(dòng)鍵合工具3在鍵合平臺(tái) 4上壓迫金屬材料9發(fā)生彈、塑性變形，隨后，鍵合工具3上的變形壓力將撤銷，金屬材料9 上的彈性變形得到回復(fù)。通過光柵尺8測(cè)量鍵合工具3在z方向上的位移變化，即變形前 后的位置變化。由于金屬絲或金屬球在變形過程中始終與鍵合工具3緊密接觸，因此金屬 材料9的變形情況可以通過鍵合工具3在z方向上的位移變化間接反映出來。而線夾1上 固定安置的力傳感器2主要用來監(jiān)測(cè)壓迫變形過程中所使用的實(shí)際變形壓力。對(duì)振幅桿5 施加載荷時(shí)，線夾1保持位置不變，而振幅桿5會(huì)因受力而發(fā)生彈性變形，振幅桿5與線夾1 上的力傳感器2的相對(duì)位置發(fā)生變化，力傳感器2將相對(duì)位置變化信號(hào)按一定的計(jì)算方法 換算成力學(xué)信號(hào)并通過終端輸出。通過光柵尺8記錄金屬材料9變形前后的位移變化，通 過力傳感器2測(cè)量實(shí)際變形載荷，因此可以計(jì)算出在特定載荷下金屬絲或金屬球所發(fā)生的 變形量。 如圖2中所示，左側(cè)的是硬球，可變性差；右側(cè)是軟球，可變性好；金屬絲或金屬球 變形量的大小與變形載荷大小以及自身的可變形性相關(guān)。針對(duì)不同金屬絲或金屬球樣品采 用相同的變形載荷，因此可變形性好的金屬絲或金屬球?qū)⒏菀鬃冃危冃魏蟮慕z高或球 高更小。 如圖3所示，這種微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量方法，將待測(cè)的金屬材料9夾在 鍵合工具3內(nèi)，鍵合工具3向下運(yùn)動(dòng)直至金屬材料9與鍵合平臺(tái)4相接觸，記錄此時(shí)鍵合工 具3的位置zl，金屬材料9與鍵合平臺(tái)4相接觸通過力傳感器2的感應(yīng)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)；然后 對(duì)金屬材料9施加指定變形載荷后，迫使金屬材料9發(fā)生塑性變形，施加的指定變形載荷通 過力傳感器2的信號(hào)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)，以保證在同一測(cè)量條件下進(jìn)行，撤銷變形載荷后，金屬材 料9彈性變形得以回復(fù)，通過光柵尺8記錄金屬材料9變形后的鍵合工具3位置z2 ;根據(jù) 這兩個(gè)位置數(shù)據(jù)，計(jì)算出金屬材料9在特定變形載荷作用下所發(fā)生的塑性變形量，通過比 較不同金屬材料9的塑性變形量來比較金屬材料9的可變形性，用以下公式來表示金屬絲 或球在特定變形載荷下所具有的可變形能力<formula>formula see original document page 5</formula> 其中DF為金屬材料在指定變形載荷F下的可變形性系數(shù)，D金屬絲/金屬球?yàn)榻饘俨牧?的初始直徑。 通過以上方法可以將不同的金屬絲樣品以及它們所對(duì)應(yīng)的金屬球在同等變形條 件下進(jìn)行可變形性測(cè)試，比較它們的可變形性系數(shù)DF就可以迅速發(fā)現(xiàn)誰具有較高的可變形 能力，并可以將所有樣品的可變形性進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確比較不同樣品可變形性的目 的。 除上述實(shí)施例外，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新 型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置，主要包括線夾(1)、振幅桿(5)、鍵合工具(3)、鍵合平臺(tái)(4)和底座(10)，其特征在于底座(10)上設(shè)有連接桿(7)，線夾(1)及振幅桿(7)連接固定在連接桿(7)上，底座(10)上固定有鍵合平臺(tái)(4)，振幅桿(5)的一端夾有鍵合工具(3)，鍵合工具(3)與鍵合平臺(tái)(4)相對(duì)應(yīng)，振幅桿(5)的另一端安裝有光柵尺(8)，線夾(1)上設(shè)有力傳感器(2)，力傳感器(2)位于振幅桿(5)的上部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置，其特征是所述線夾 (1)及振幅桿(5)通過鉸鏈(6)與連接桿(7)連接固定，線夾(1)和振幅桿(5)可沿鉸合點(diǎn) 擺動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置，其特征是所述鍵合 工具(3)中夾有待測(cè)的金屬材料(9)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置，其特征是所述鍵合 平臺(tái)(4)通過機(jī)械壓緊的方式固定在底座(10)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置，主要包括線夾、振幅桿、鍵合工具、鍵合平臺(tái)和底座，底座上設(shè)有連接桿，線夾及振幅桿連接固定在連接桿上，底座上固定有鍵合平臺(tái)，振幅桿的一端夾有鍵合工具，鍵合工具與鍵合平臺(tái)相對(duì)應(yīng)，振幅桿的另一端安裝有光柵尺，線夾上設(shè)有力傳感器，力傳感器位于振幅桿的上部。本實(shí)用新型有益的效果是本實(shí)用新型通過微小金屬絲/球可變形性的測(cè)量裝置對(duì)金屬材料進(jìn)行測(cè)量，然后進(jìn)行可變形性能比較，通過此測(cè)量裝置來進(jìn)行測(cè)量的方法可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成10種金屬絲樣品的測(cè)量，執(zhí)行速度快，分辨力高，能迅速給科研人員提供可靠反饋信息，對(duì)可變形性能進(jìn)行比較評(píng)估。
文檔編號(hào)G01N3/08GK201508299SQ20092019915
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
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