(57)【要約】【課題】電気的ボンドの強度を試験するデバイスを提供する。【解決手段】複数の試験ツールと、複数の異なる試験ツールが互いに角度的に離間した回転機構と、回転機構に結合され、回転機構を回転させて使用位置へかつそこから複数の異なる試験ツールを移動する駆動ユニットと、位置決めアセンブリ上の対応する空気インタフェースから圧縮空気を受け入れる空気インタフェースとを含むボンド試験機での使用に適するカートリッジ。ボンド試験機は、圧縮空気供給装置をオン又はオフに切り換える。カートリッジは、ジュネーブ機構を含む。カートリッジは、同一試験ツール接続区域を有する装着プレートを含む。複数の試験ツールを与えることは、異なる試験ツールカートリッジを脱装着して再装着する必要なくツールを交換することを可能にする。これは、作動の容易さとオペレータ時間の節約を与える。カートリッジを使用する新しい方法も説明する。【選択図】図２ａ
2015014603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンド試験機の移動アセンブリに取外し可能に結合するように構成されたカートリッジであって、
複数の異なる試験ツールアセンブリと、
回転機構であって、該回転機構に装着された前記複数の異なる試験ツールアセンブリの各々が互いに角度的に離間した前記回転機構と、
前記回転機構に結合され、該回転機構を回転させて使用位置へかつそこから前記複数の異なる試験ツールアセンブリの各々を移動するように構成された駆動ユニットと、
前記ボンド試験機の前記移動アセンブリ上の対応する空気インタフェースから圧縮空気を受け入れるための空気インタフェースと、
を含むことを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記回転機構は、駆動輪及び従動輪を有するジュネーブ駆動機構を含み、
前記駆動輪の一定の回転が、前記従動輪の間欠的回転を引き起こす、
ことを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記従動輪は、複数の使用位置の間で移動可能であり、前記駆動輪は、該従動輪を移動するように構成され、
少なくとも１つの弾性要素が、前記従動輪と前記駆動輪の間で摩擦係合状態にあり、
前記弾性要素は、前記駆動輪が静止している時に前記複数の使用位置のうちの１つからの前記従動輪の移動を拘束するように構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記駆動ユニットに接続され、各試験ツールが使用位置に近づく時に該駆動ユニットを制御して前記回転機構内の駆動輪の回転を減速するように構成された制御回路を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記試験ツールアセンブリのうちの１つ又はそれよりも多くの方位を検出するように構成された方位検出器を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記方位検出器は、ＭＥＭＳ加速度計を含むことを特徴とする請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記試験ツールアセンブリのうちの１つ又はそれよりも多くの位置を検出するように構成された位置検出器を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記複数の異なる試験ツールアセンブリは、剪断試験ツールアセンブリ及び引張試験ツールアセンブリを含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記試験ツールアセンブリの少なくとも１つが、圧縮空気を使用する空気軸受を含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記試験ツールアセンブリの各々が、カートリッジ主本体に取外し可能に装着されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
前記カートリッジ主本体は、２つの同一の試験ツール接続区域を有する装着プレートを含み、
前記２つの同一の試験ツール接続区域のいずれかに２つの異なる試験ツールアセンブリを装着することができる、
ことを特徴とする請求項１０に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
使用位置にない各試験ツールアセンブリを覆うハウジングを更に含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
１つの位置で前記ハウジングが前記試験ツールアセンブリの全てを覆うように構成されることを特徴とする請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１４】
前記カートリッジ主本体は、可撓性導電体を通じた電気的接続を維持しながら装着プレートの回転を許す該可撓性導電体に接続された電力及びデータ接続を含む前記試験ツールのための該装着プレートを含むことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１５】
前記回転駆動機構の前記従動輪がロック位置に達する時を感知するように設けられた光断続器を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１６】
前記光断続器によって検出されるフラグ特徴部が設けられることを特徴とする請求項１５に記載のカートリッジ。
【請求項１７】
どのツールが前記使用位置にあるかに関するフィードバックを送り、そのために前記ボンド試験機がそれに応答して使用中の該試験ツールに適合するように適切に圧縮空気供給装置をオン又はオフに切り換えることができるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載のカートリッジ。
【請求項１８】
ボンド試験機での使用に適するカートリッジであって、
複数の異なる試験ツールと、
ジュネーブ機構であって、前記複数の異なる試験ツールの各々が、該ジュネーブ機構装着され、かつ互いに角度的に離間した前記ジュネーブ機構と、
前記ジュネーブ機構に結合され、該ジュネーブ機構を回転させて使用位置へかつそこから前記複数の異なる試験ツールの各々を移動するように構成された駆動ユニットと、
を含むことを特徴とするカートリッジ。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載のカートリッジと、
試験される物体を受け入れるように構成されたステージテーブルと、
前記ステージテーブルに結合され、前記カートリッジが装着されており、該ステージテーブルに対して該カートリッジを位置決めして移動するように作動可能である移動アセンブリと、
を含むことを特徴とするボンド試験ツール。
【請求項２０】
ジュネーブ駆動機構であって、
複数の使用位置の間で移動可能な従動輪と、
前記従動輪を移動するように構成された駆動輪と、
を含み、
前記従動輪は、前記駆動輪との摩擦係合状態にあって該駆動輪が静止している時に指標付き位置からの該従動輪の移動を拘束するように構成された少なくとも１つの弾性要素を含む、
ことを特徴とするジュネーブ駆動機構。
【請求項２１】
複数の異なる試験ツールアセンブリと、
回転機構であって、前記複数の異なる試験ツールアセンブリの各々が該回転機構に装着されて互いに角度的に離間した前記回転機構と、
前記回転機構に結合され、該回転機構を回転させて使用位置へかつそこから前記複数の異なる試験ツールアセンブリの各々を移動するように構成された駆動ユニットと、
前記試験ツールアセンブリのうちの１つ又はそれよりも多くの方位を検出して試験ツールが前記使用位置にあるか否かを決定するように構成され、該試験ツールアセンブリに結合された加速度計、又は前記回転機構に結合された光断続器、又は該試験ツールアセンブリに結合された加速度計と該回転機構に結合された光断続器との組合せである方位検出器と、
を含むことを特徴とするボンド試験システム。
【請求項２２】
複数の異なる試験ツールアセンブリと、回転機構であって、該複数の異なる試験ツールアセンブリの各々が該回転機構に装着されて互いに角度的に離間した前記回転機構と、該回転機構に結合され、該回転機構を回転させて使用位置へかつそこから該複数の異なる試験ツールアセンブリの各々を移動するように構成された駆動ユニットとを含むボンド試験システムを作動する方法であって、
前記回転機構を作動させて前記複数の試験ツールアセンブリを移動する段階と、
センサからの信号に基づいて、選択された試験ツールアセンブリが前記使用位置にあると決定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記試験ツールアセンブリは、前記回転機構上の試験ツールマウント上の複数の位置に各々装着することができ、
前記試験ツールマウントに結合されたメモリストレージデバイス上に格納された情報に基づいて、該試験ツールマウント上の前記試験ツールアセンブリの各々の位置を決定する段階、
を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記センサは、前記試験ツールアセンブリに結合された加速度計又は前記回転機構に結合された光断続器であることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
ボンド試験機での使用に適する複数の異なる試験ツールアセンブリであって、該試験ツールアセンブリのうちの少なくとも２つの各々が、底板に移動可能に装着された試験ツールを含み、かつ該底板に該試験ツールを締め付けるように作動可能であるか又は該底板から該試験ツールを解除するように作動可能であるかのいずれかの空圧又は油圧締め付け機構を含む前記複数の異なる試験ツールアセンブリと、該試験ツールアセンブリにおいて該締め付け機構の各々を作動するように構成されたピストン及びシリンダとを含むボンド試験カートリッジを作動させる方法であって、
前記試験ツールアセンブリのどれが使用位置にあるかに関するフィードバックを受け入れる段階と、
前記フィードバックに基づいて前記使用位置にある前記試験ツールアセンブリに適するように前記ピストン及びシリンダを作動させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
ボンド試験機を作動させる方法であって、
第１の試験ツール及び第２の試験ツールを有するマルチツールカートリッジを該カートリッジを前記ボンド試験機上の対応するインタフェースとの係合状態に摺動させ、それによって該カートリッジの電子インタフェース及び圧縮空気インタフェースを該ボンド試験機上の該対応するインタフェースと嵌合させることによって該ボンド試験機に装着する段階と、
前記ボンド試験機によって実行される第１のタイプの試験を選択する段階と、
前記カートリッジ内の前記試験ツールの位置を該カートリッジ内の該試験ツールの該位置を格納するメモリデバイスから情報を読み取ることによって決定する段階と、
前記メモリデバイスから読み取った前記情報に基づいて、前記第１の試験ツールを前記カートリッジのハウジング内の非使用位置から第１のタイプの試験を実行する使用位置まで回転させる段階と、
前記第１の試験ツールを使用して前記第１のタイプの試験を実行する段階と、
前記ボンド試験機を使用して実行される第２のタイプの試験を選択する段階と、
前記メモリデバイスから読み取った前記情報に基づいて、前記第１の試験ツールを前記ハウジング内の前記使用位置から非使用位置まで回転させ、同時に前記第２の試験ツールを該ハウジング内の非使用位置から第２のタイプの試験を実行する使用位置まで回転させる段階と、
前記第２の試験ツールを使用して前記第２のタイプの試験を実行する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
光断続器又は加速度計からの信号が、前記第１及び第２の試験ツールが前記使用位置にある時を判断するために使用されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ボンド試験機から前記カートリッジを脱装着し、単一ツールカートリッジを該ボンド試験機に装着して該単一ツールカートリッジを使用して試験を実行する段階を更に含むことを特徴とする請求項２６又は請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス上で電気的ボンドの強度を試験するためのデバイスに関する。特に、本発明は、電気的ボンドに対する剪断試験、引張試験、及び押圧試験のような異なるタイプの試験を実行することが可能なデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは非常に小さく、典型的には５ｍｍ×５ｍｍ平方〜５０ｍｍ×５０ｍｍ平方であり、典型的には、半導体基板に導体をボンディングするための多数の部位を含む。各ボンドは、半田ボール／バンプ、又は銅ピラー又はワイヤから構成される。
【０００３】
特定のボンディング方法が適切であることを確信するために、ボンドのボンド強度を試験しなければならない。非常に小さいサイズのボンドに起因して、これらのボンドのボンド強度を試験するのに使用するツールは、非常に小さい力及びたわみを正確に測定することが可能でなければならない。
【０００４】
ボンド強度を試験するのに使用するいくつかの異なるタイプのボンド試験がある。例えば、剪断試験は、ボンドの側面に剪断力を与え、ボンドを基板から剪断して落とすことによってボンドの剪断強度を試験する。引張試験は、基板から離れるようにボンドを引っ張ることによってボンドの引張強度を試験する。押圧試験においては、力又は荷重をボンドの上に直接に下向きに垂直平面に与える。
【０００５】
これらの試験を実行する機械は、典型的には、ツールが剪断試験ツール、押圧試験ツール、又は引張試験ツールであろうと、試験中にボンドに対して位置決めすることができ、次に、ボンド又はツールのいずれかがボンドを破壊するのに必要な力の測定を含む試験を実行するために移動されるボンド試験ツールを含む。各ボンド試験ツールは、力変換器及び関連電子機器を備えたロードセルに装着される。
【０００６】
様々な異なる試験ツールが存在するが、試験中に試験ツールを位置決めし、かつ試験ツール又はボンドを移動するのに使用する機械の一部は、各試験ツールに対して同じである場合がある。従って、試験ツールは、それらを異なるタイプの試験ツール、又は異なる範囲の測定に適切な試験ツール、又は異なるタイプのボンド又は試験と交換することができるように、機械の残りの部分から取外し可能であるように設計されてきた。試験中の単一基板上でいくつかの異なる試験ツールを使用することが望ましい場合があり、従って、オペレータは、頻繁に試験ツールの交換を行うことを要求される場合がある。
【０００７】
小さい力を正確に測定することを可能とする要件は、各試験ツールの性能に対してある一定の要件へと導く。剪断試験ツールを使用してボンドを基板から剪断して落とし、ボンドを剪断するのに必要な力を記録する。力を測定するために、力変換器を剪断試験ツールに結合する。剪断測定の反復性を保証するために、試験ツールの先端が基板の表面の上の予め決められた高さでボンドの側面と係合することが必須である。ボンドは一般的にドーム形であるので、この距離は小さいが重要である。表面からの予め決められた間隔は、基板上の試験ツールから両方の滑り摩擦を排除し、ボンドインタフェースに対して正確な位置に剪断荷重を与えることを保証する。従って、実際には、試験ツールは、最初に基板表面と接触するように移動され、次に、剪断試験を実行する前に予め決められた距離、典型的には０．０５ｍｍ又はそれ未満だけ引き戻される。
【０００８】
いくつかの困難が生じる。デバイス自体の機構内の摩擦及び吸着は、基板表面との接触を検知するのに困難を引き起こす場合がある。不正確な表面検知は、試験ツールを引き戻す距離及び従ってボンドを剪断する高さに必然的に影響を与える。伴う距離は非常に小さいので、基板を圧縮することなく基板接触のまさにその瞬間を検知することに注意を払わなくはならない。剪断試験前又は剪断試験中に、試験高さで試験ツールの制御不良移動を阻止することにも注意を払わなくはならない。このような移動は、試験結果の精度に深刻な影響を与える場合があり、試験高さにおける試験ツールの有意な移動は、隣接するボンド又はワイヤに損傷を与える場合がある。
【０００９】
基板の表面を検知する時の低い接触力と試験高さの正確な制御との対になった目的は、解決することが困難である。
【００１０】
ＵＳ６，０７８，３８７は、基板と試験ツールの試験ヘッドとの接触を検知するためのデバイスを開示しており、基板は、接触を検知する時に試験ヘッドの下向き駆動を即座に停止するようになっている。１対の平行な屈曲部の自由端で試験ツールを支持し、屈曲部は、これらの反対端を底板に固定し、底板に対する試験ヘッドの何らかの垂直移動を可能にするようにたわむ。剪断試験中に試験ヘッドの垂直移動を阻止するために、試験ツールは、底板に対して屈曲部によってバネ付勢される。試験ヘッドは、空気軸受によって底板から離れるように移動して、初期接触検知のために実質的に無摩擦方式で試験ヘッドを垂直に移動することを可能にすることができる。従って、試験ヘッドが最初に基板表面に触れる時に、試験ヘッドは、屈曲部上の基板表面によって押し戻される。底板に対する試験ヘッドの移動又は屈曲部の移動は、光学検出器によって検出することができ、次に、空気軸受のスイッチをオフにして、底板に対する屈曲部のバネ付勢によって底板に対して試験ヘッドを固定することを保証する。試験ヘッドを底板に対して固定した状態で、試験ツールの下端と望ましい「ステップオフ距離」の基板との間のクリアランスを残すように、予め決められた量だけ底板が上昇する。
【００１１】
代替システムは、底板から離れるように平行な屈曲部に試験ツールを付勢させ、初期位置決め中に底板に対して試験ヘッドの実質的に摩擦なしの移動を可能にするが、次に、圧縮空気によって駆動されるピストンを使用して底板と接触するように試験ツールを押圧して、試験手順中に底板に対して試験ツール上に締め付け力を生成することである。ＥＰ２３６３７０１Ａに開示している更に別の代替手段は、底板から離れるように屈曲部に試験ツールを付勢させ、初期位置決め中に底板に対して試験ヘッドの実質的に摩擦なしの移動を可能にするが、次に、圧縮空気によって駆動されるピストンを使用して底板に固定された当接部に対して試験ツールを締め付けることである。剪断試験中に追加の締め付け力を与えるように位置決めされた更に別の当接部により、当接部を補完することができる。
【００１２】
全てのこれらの代替手段において、屈曲部の使用は、基板に損傷を与えることなく基板の表面を検知する機能を提供する。試験ツールは、次に、空圧作動式クランプにより底板に対する移動が阻止される。
【００１３】
引張及び押圧試験は、典型的には、フック又はジョーツールを使用し、かつロードセルに対して異なる構成を必要とする。しかし、ツールはまた、垂直方向に与えられた力を検出するように屈曲部上に位置決めされた１つ又はそれよりも多くの歪みゲージを有する１対の平行な屈曲部を使用する場合がある。屈曲部は、ボンドに対する荷重速度を制御し、かつ基板との偶然の接触による損傷を最小にするために高度に柔軟にしなければならない。このタイプの引張試験ツールの例は、ＵＳ６３０１９７１Ｂ１に説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＵＳ６，０７８，３８７
【特許文献２】ＥＰ２３６３７０１Ａ
【特許文献３】ＵＳ６３０１９７１Ｂ１
【特許文献４】ＵＳ６３０１９７１
【特許文献５】ＥＰ２３６３７０１
【特許文献６】ＵＳ６，０７８，３８７Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
説明された機械は、ボンドを破壊するのに必要な力の優れた測定を提供するが、機械の使用しやすさを改善することが望ましいと考えられる。特に、高精度の測定を保持しながら、異なる試験ツールの間で切り換える機能を改善することが望ましいと考えられる。そのような改良を既存の機械に対して可能にすることができることも望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様において、ボンド試験機の移動アセンブリに取外し可能に結合するように構成されたカートリッジを提供し、カートリッジは、複数の異なる試験ツールアセンブリと、回転機構であって、回転機構に装着された複数の異なる試験ツールアセンブリの各々が互いに角度的に離間した上記回転機構と、回転機構に結合され、回転機構を回転させて使用位置へかつそこから複数の異なる試験ツールアセンブリの各々を移動するように構成された駆動ユニットと、ボンド試験機の移動アセンブリ上の対応する空気インタフェースから圧縮空気を受け入れるための空気インタフェースとを含む。
【００１７】
単一カートリッジ内の使用位置に選択的に移動することができる複数の試験ツールアセンブリの提供により、異なる試験ツールを必要とする度に異なる試験ツールカートリッジを脱装着して再装着する必要なくオペレータがツールを交換することを可能にする。これは、作動しやすさを改善し、オペレータ時間を節約する。試験ツールアセンブリは、各試験ツールを使用位置へかつそこから移動することができるように回転機構によって回転される。試験ツールアセンブリは、試験ツールアセンブリの全てが同時に回転するように互いに対して固定することができ、高々、単一試験ツールアセンブリのみが常に使用位置にある。
【００１８】
回転機構及び駆動ユニットをカートリッジ内に設けることで、互換性のある試験ツール配置を既存のボンド試験機に換装することを可能にする。空気インタフェースは、高精度位置決め及び測定に対して、特に剪断試験ツールに対して空圧締め付け機構の使用を可能にする。
【００１９】
カートリッジは、好ましくは、特定の機器の必要なく手動に実施することができる簡単な方式でボンド試験機に取外し可能に結合するように構成される。これは、必要に応じてカートリッジを他のマルチツール又は単一ツールカートリッジによって交換することを可能にする。
【００２０】
本明細書に使用される場合に「試験ツールアセンブリ」という用語は、引張試験、押圧試験、又は剪断試験のような特定の試験を実行するように構成されたツールと試験中に与えられる力を測定するためのロードセルとを含むアセンブリを意味する。
【００２１】
回転機構は、改善されたジュネーブ駆動機構を含むのが有利である。ジュネーブ機構は、典型的にはピン及びスロット配置を使用して従動輪の間欠的回転運動の中に駆動輪の連続回転運動を伝達する機構である。本明細書に開示するジュネーブ機構は、それが望ましい位置に従動輪をロックする点で以前のジュネーブ機構に勝る改善点があると考えられる。ジュネーブ駆動機構は、複数の使用位置の間で移動可能な従動輪と、従動輪を移動するように構成された駆動輪とを含むことができる。ジュネーブ駆動機構は、試験ツールアセンブリの各々を使用位置に正確に駆動することを可能にし、実質的に回転位置決め誤差の可能性を排除する。従動輪及び駆動輪は、互いに係合して駆動輪が静止している時に使用位置からの従動輪の移動を拘束又は阻止するように構成することができる。従動輪は、駆動輪がいずれかの方向に望ましくないほど回転するのを阻止するように駆動輪と摩擦係合状態の少なくとも１つのかつ有利には少なくとも２つの弾性要素を含むのが有利である。各弾性要素は、たわみ又は板バネを含むことができる。
【００２２】
カートリッジは、駆動ユニットに接続された制御回路を更に含むことができ、制御回路は、各試験ツールアセンブリが使用位置に近づく時に駆動ユニットを制御して回転機構の駆動輪の回転を減速するように構成される。駆動輪のこの減速は、減速が使用位置にもたらされる時に試験ツールの振動を低減する。これは、駆動輪の回転の大部分に対して従動輪が回転しないので、ジュネーブ駆動機構の使用の場合に特に有利である。駆動輪の回転のこの部分は、できるだけ迅速に行われるのが有利である。駆動輪が従動輪のスロットと係合して従動輪を回転させる時に、従動輪の回転速度は、試験ツールアセンブリのうちの１つの使用位置に達するまで漸次的に減少することが有利である。
【００２３】
カートリッジは、従動輪の方位、従って、試験ツールの方位を検出するように構成された方位検出器を更に含むことができる。これは、いつ試験ツールが（及びどの試験ツールが）使用位置にあるかを制御回路が確立することを可能にする。方位検出器は、従動輪に装着されたＭＥＭＳ加速度計を含むことができ、かつ従動輪に装着された回路基板上に固定することができる。
【００２４】
カートリッジは、試験ツールアセンブリのうちの１つ又はそれよりも多くの位置を検出するように構成された位置検出器を更に含むことができる。位置検出器は、光断続器を含むことができる。
【００２５】
複数の異なる試験ツールアセンブリは、試験ツールアセンブリのあらゆる組合せを含むことができる。一部の実施形態において、カートリッジは、剪断試験ツールアセンブリ及び引張試験ツールアセンブリを含むことができる。複数の異なる試験ツールアセンブリは、複数の剪断試験ツールを含むことができ、各剪断試験ツールアセンブリにおいて締め付け機構を作動するように構成されたピストン及びシリンダを更に含むことができる。締め付け機構は、ＥＰ２３６３７０１Ａに開示されたタイプのものとすることができ、この特許の内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。これに代えて、ピストン及びシリンダは、カートリッジの外側にボンド試験機に設けることができる。試験ツールアセンブリのうちの１つ又はそれよりも多くは、圧縮空気を使用する空気軸受を含むことができる。好ましい空気軸受は、ＵＳ６，０７８，３８７に説明されており、この特許の内容は引用によって本明細書に組み込まれている。
【００２６】
試験ツールアセンブリの各々は、取外し可能にカートリッジ主本体に装着されるのが有利である。異なる試験ツールアセンブリは、カートリッジの中に交換されて特定のオペレータ要件を満たすことができる。カートリッジ主本体は、２つの同一の試験ツール接続区域を有する装着プレートを含むことができ、２つの異なる試験ツールアセンブリは、２つの同一の試験ツール接続区域のいずれかに装着することができる。
【００２７】
カートリッジは、好ましくは、ハウジングを含み、ハウジングは、使用位置にない各試験ツールアセンブリを覆う。これは、使用位置にない試験ツールアセンブリを保護する。カートリッジは、１つの位置でハウジングが試験ツールアセンブリの全てを覆うように構成することができる。これは、カートリッジが使用中でない時に試験ツールの全てを保護し、特にカートリッジの貯蔵及び輸送中に有利である。
【００２８】
試験ツールアセンブリのうちの１つ又はそれよりも多くは、１つ又はそれよりも多くの屈曲部によって底板に装着された試験ツールを含むことができる。押圧又は引張試験ツールの場合に、屈曲部は、力測定変換器を含むことができる。一実施形態において、屈曲部上の歪みゲージを使用して、引張又は押圧試験の結果としての屈曲部の歪みを測定する。剪断試験ツールの場合には、試験ツールは、力測定変換器を含むことができる。剪断試験ツールアセンブリの屈曲部は、試験中の基板上の低接地力を保証するために設けられる。
【００２９】
カートリッジ主本体は、電力及びデータ接続を含む試験ツールのための装着プレートを含むことができる。電力及びデータ接続は、可撓性導電体に接続することができ、可撓性導電体は、可撓性導電体を通じて電気的接続を維持しながら装着プレートが回転することを可能にする。
【００３０】
カートリッジは、回転駆動機構の従動輪が試験ツールのうちの１つの使用位置に対応するロック位置に達する時を検知するように設けられた光断続器を更に含むことができる。光断続器によって検出されるフラグ特徴部を設けることができる。
【００３１】
カートリッジは、どのツールが使用位置であるかに関してボンド試験機にフィードバックを送るように構成することができ、従って、ボンド試験機は、それに応答して使用中の試験ツールに適合するように適切に圧縮空気供給装置のスイッチをオン又はオフに切り換えることができる。
【００３２】
本発明の第２の態様において、ボンド試験機での使用に適するカートリッジを提供し、カートリッジは、ボンド試験機での使用に適する複数の異なる試験ツールアセンブリであって、試験ツールアセンブリのうちの少なくとも２つの各々が、底板に移動可能に装着された試験ツールを含み、かつ底板に試験ツールを締め付けるように作動可能であるか又は底板から試験ツールを解除するように作動可能であるかのいずれかの空圧又は油圧締め付け機構を含む上記複数の異なる試験ツールアセンブリと、試験ツールアセンブリの締め付け機構の各々を作動するように構成されたピストン及びシリンダとを含む。
【００３３】
本発明の第３の態様において、ボンド試験機での使用に適するカートリッジを提供し、カートリッジは、複数の異なる試験ツールアセンブリと、ジュネーブ駆動機構であって、複数の異なる試験ツールアセンブリの各々が、ジュネーブ機構に装着され、かつ互いに角度的に離間した上記ジュネーブ駆動機構と、ジュネーブ駆動機構に結合され、ジュネーブ機構を回転させて使用位置へかつそこから複数の異なる試験ツールアセンブリの各々を移動するように構成された駆動ユニットとを含む。
【００３４】
本発明の第４の態様において、本発明の第１〜第４の態様のいずれかによるカートリッジと、試験される物体を受け入れるように構成されたステージテーブルと、ステージテーブルに結合され、カートリッジが装着されており、ステージテーブルに対してカートリッジを位置決めして移動するように作動可能である移動アセンブリとを含むボンド試験ツールを提供する。
【００３５】
好ましくは、カートリッジは、使用中にカートリッジの従動輪が駆動されて、回転の水平軸線の回りで回転するように移動アセンブリに装着される。試験ツールの各々は、次に、ステージテーブル上の基板の上の同じ使用位置まで各々回転することができる。有利な態様において、カートリッジは、移動アセンブリに取外し可能に装着される。移動アセンブリは、圧縮空気をカートリッジに供給してカートリッジの１つ又はそれよりも多くの締め付け機構を作動するように構成された圧縮空気供給装置を含むことができる。
【００３６】
本発明の第５の態様において、複数の使用位置の間で移動可能な従動輪と従動輪を移動するように構成された駆動輪とを含むジュネーブ駆動機構を提供し、従動輪は、駆動輪との摩擦係合状態にあって駆動輪が静止している時に指標付き位置からの従動輪の移動を拘束するように構成された少なくとも１つの弾性要素を含む。
【００３７】
有利な態様において、従動輪は、駆動輪と摩擦係合状態の少なくとも２つの弾性要素を含む。各弾性要素は、従動輪から延びて駆動輪の表面と接触するように押し付けられるその自由端に構成された柔軟梁を含むことができる。駆動輪上の弾性アームによって与えられた力は、駆動輪上の軸受面に対して及び有利には駆動輪に対して半径方向に向けることができる。このようにして、駆動輪に対して従動輪を装荷して各位置においてゼロバックラッシュを得ることができ、これは、従動輪を停止する時に駆動輪に対して望ましい位置に従動輪をロックすることができることを意味する。
【００３８】
駆動輪は、複数の指標付き位置の間で従動輪を移動するために従動輪の１つ又はそれよりも多くのスロットと係合するように構成された係合ピンを含むことができる。軸受面は、係合ピンが従動輪のスロットと係合する時に弾性アームと係合しないように構成することができる。
【００３９】
本発明のこの態様のジュネーブ駆動機構は、ボンド試験機を参照して本明細書に説明するが、ジュネーブ駆動機構は、他の機能を実施するために他の機械でも同様に使用することができ、特に既存の解決法がバックラッシュを受けるところでは有用であるとすることができることは明らかであるはずである。
【００４０】
本発明の第６の態様において、ボンド試験システムを提供し、システムは、複数の異なる試験ツールアセンブリと、回転機構であって、回転機構に装着された複数の異なる試験ツールアセンブリの各々が互いに角度的に離間した上記回転機構と、回転機構に結合され、回転機構を回転させて使用位置へかつそこから複数の異なる試験ツールアセンブリの各々を移動するように構成された駆動ユニットと、試験ツールが使用位置にある時を判断するように試験ツールアセンブリのうちの１つ又はそれよりも多くの方位を検出するように構成され、試験ツールアセンブリに結合された加速度計、又は回転機構に結合された光断続器、又は試験ツールアセンブリに結合された加速度計と回転機構に結合された光断続器との組合せである方位検出器とを含む。
【００４１】
本発明の第７の態様において、複数の異なる試験ツールアセンブリと、回転機構であって、回転機構に装着された複数の異なる試験ツールアセンブリの各々が互いに角度的に離間した上記回転機構と、回転機構に結合され、回転機構を回転させて使用位置へかつそこから複数の異なる試験ツールアセンブリの各々を移動するように構成された駆動ユニットとを含むボンド試験システムを作動する方法を提供し、本方法は、回転機構を作動させて複数の試験ツールアセンブリを移動する段階と、センサからの信号に基づいて、選択された試験ツールアセンブリが使用位置にあると決定する段階とを含む。
【００４２】
センサは、試験ツールアセンブリに結合された加速度計又は回転機構に結合された光断続器とすることができる。
【００４３】
試験ツールアセンブリは、回転機構上の試験ツールマウント上の複数の位置に各々装着することができ、本方法は、試験ツールマウントに結合されたメモリストレージデバイス上に格納された情報に基づいて試験ツールマウント上の試験ツールアセンブリの各々の位置を決定する段階を更に含むことができる。
【００４４】
本発明の第８の態様において、ボンド試験機での使用に適する複数の異なる試験ツールアセンブリであって、試験ツールアセンブリのうちの少なくとも２つの各々が、底板に移動可能に装着された試験ツールを含み、かつ底板に試験ツールを締め付けるように作動可能であるか又は底板から試験ツールを解除するように作動可能であるかのいずれかの空圧又は油圧締め付け機構を含む上記複数の異なる試験ツールアセンブリと、試験ツールアセンブリにおいて締め付け機構の各々を作動するように構成されたピストン及びシリンダとを含むボンド試験カートリッジを作動する方法を提供し、本方法は、試験ツールアセンブリのうちのどれが使用位置にあるかに関するフィードバックを受け入れる段階と、使用位置にある試験ツールアセンブリに適合するようにフィードバックに基づいてピストン及びシリンダを作動する段階とを含む。
【００４５】
本発明の第９の態様において、ボンド試験機を作動する方法を提供し、本方法は、カートリッジの電子インタフェース及び圧縮空気インタフェースがボンド試験機上の対応するインタフェースと嵌合するようにボンド試験機上で対応するインタフェースとの係合状態にカートリッジを摺動することにより、第１の試験ツール及び第２の試験ツールを有するマルチツールカートリッジをボンド試験機に装着する段階と、ボンド試験機によって実行される第１のタイプの試験を選択する段階と、カートリッジ内に試験ツールの位置を格納するメモリデバイスから情報を読み取ることによってカートリッジ内の試験ツールの位置を決定する段階と、メモリデバイスから読み取った情報に基づいて、カートリッジのハウジング内の非使用位置から第１のタイプの試験を実行する使用位置まで第１の試験ツールを回転させる段階と、第１の試験ツールを使用して第１のタイプの試験を実行する段階と、ボンド試験機を使用して実行される第２のタイプの試験を選択する段階と、メモリデバイスから読み取った情報に基づいて、ハウジング内の非使用位置から第２のタイプの試験を実行する使用位置まで第２の試験ツールを回転させながら、ハウジング内の使用位置から非使用位置まで第１の試験ツールを回転させる段階と、第２の試験ツールを使用して第２のタイプの試験を実行する段階とを含む。
【００４６】
光断続器又は加速度計からの信号を使用して、第１及び第２の試験ツールが使用位置にある時を判断することができる。
【００４７】
本方法は、ボンド試験機からカートリッジを脱装着する段階と、単一ツールカートリッジをボンド試験機に装着して単一ツールカートリッジを使用して試験を実行する段階とを更に含むことができる。
【００４８】
本発明の１つの態様を参照して説明した特徴は、本発明の他の態様に等しく適用することができる。特に、本発明の第１の態様に関して説明した特徴は、本発明の第２、第３、及び第６の態様に適用することができ、本発明の第８及び第９の態様に関して説明した特徴は、本発明の第７の態様に適用することができることは明らかなはずである。
【００４９】
添付の図面を参照して単に一例として本発明の実施形態をここで詳細に以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明によるボンド試験機の側面図である。
【図２ａ】本発明によるカートリッジの下側斜視図である。
【図２ｂ】図２ａのカートリッジの側面図である。
【図２ｃ】非使用構成の図２ａのカートリッジの下面図である。
【図３ａ】外側ハウジングを取り外した図２ａのカートリッジの正面斜視図である。
【図３ｂ】図３ａのカートリッジの後面図である。
【図４】回転機構を示すために試験ツールアセンブリの一部分を切り欠いた図３ａのカートリッジを示す図である。
【図５】図４のカートリッジの回転機構を示す図である。
【図６】試験ツールを取り外した図２ａのカートリッジを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、本発明によるボンド試験機の図である。機械は、複数の試験ツールアセンブリ１００（そのうちの１つのみを図１で見ることができる）を収容するカートリッジ１０を含み、カートリッジ１０は、デバイスの移動アセンブリ１４に装着される。試験ツールアセンブリ１００の下に電動式ステージテーブル１２があり、その上に試験されるサンプルを装着することができる。サンプルは、典型的には、半田ボールが堆積する基板であり、ワイヤボンドを形成して基板の上に電子構成要素を接続する。
【００５２】
カートリッジ１０は、移動アセンブリ１４によって以下でＺ方向又は軸線方向と呼ぶサンプルに垂直な方向に移動可能である。これは、試験ツールアセンブリをサンプルに対して位置決めすることを可能にし、引張試験に必要な移動を提供するか又は剪断試験のためにツールを位置決めする。カートリッジ１０を支持する移動アセンブリ１４は、ボールネジ又は送りネジ及びナット（図示せず）に装着され、当業技術で公知のようにサーボモータ又はステッパモータ（図示せず）又はいずれかの他の適切な制御可能駆動配置のような軸線方向駆動機構によって駆動することができる。例えば、英国バッキンガムシャー州エールズベリーの２５  Ｆａｒａｄａｙ  Ｒｏａｄ，Ｒａｂａｎｓ  Ｌａｎｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｒｅａ所在のＤａｇｅ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｌｔｄ．から入手可能な４０００Ｐｌｕｓ  Ｂｏｎｄ  Ｔｅｓｔｅｒを参照されたい。
【００５３】
ステージテーブル１２は、本明細書で以後Ｘ−Ｙ平面と呼ぶ試験中のサンプルの平面に平行に移動可能である。これは、剪断試験手順中に剪断試験ツールの方向に及びそれを過ぎて試験方向の試験方向軸線に沿ってボール付着物を移動することを可能にする。上述のＤａｇｅ  ４０００Ｐｌｕｓ  Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ  Ｂｏｎｄ  Ｔｅｓｔｅｒのような従来技術において同じく公知のように、送りネジ及びナット、ボールネジ及びナット、又は好ましいベルト駆動機構を通してテーブルに結合された好ましいサーボモータ又はステッパモータを使用してステージテーブル１２の移動が達成される。
【００５４】
同じく図１に示すのは、ステージテーブル１２の移動を制御するジョイスティック制御器１６及びキーボード１５である。試験ツールの正確な位置決めを助けるためのディスプレイ１７及び顕微鏡１８も示している。これらの特徴はまた、Ｄａｇｅ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄから入手可能なＤａｇｅ  ４０００Ｐｌｕｓ  Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ  Ｂｏｎｄ  Ｔｅｓｔｅｒのような従来技術で全て公知である。
【００５５】
図２ａは、カートリッジ１０の下側斜視図である。カートリッジは、３つの試験ツールアセンブリを保持する試験ツールマウント１１０を覆う外側ハウジング２６を有する。ハウジング２６から延びる使用位置に１つの試験ツールアセンブリ１００を示している。詳細に説明するように、試験ツールアセンブリは、非使用位置と使用位置の間で試験ツールを移動するようにハウジング２６内で回転することができる。
【００５６】
図２ｂは、図２ａのカートリッジの側面図である。カートリッジが、ハウジング２６の装着部分２４に形成された電気的インタフェース２０及び圧縮空気インタフェース２２を含むことは図２ｂから認められる。ハウジングの装着部分２４は、機械の移動アセンブリ１４に装着するように構成される。いずれかの適切な装着インタフェースを使用することができる。この実施形態において、電気的インタフェース２０及び圧縮空気インタフェース２２が、ボンド試験機上で対応するインタフェースと嵌合するように、装着部分２４は、ボンド試験機上の対応するインタフェースと係合状態に摺動するように構成される。カートリッジがボンド試験機と完全に係合した状態で、カートリッジは、手動で締めつけネジ１９によって適切な位置に締め付けられる。望ましくは、カートリッジは、換装ボンド試験ツールアセンブリとして既存のボンド試験機の移動アセンブリとも呼ばれる位置決めアセンブリに装着可能であるように構成される。
【００５７】
図２ｃは、非使用構成の図２ａのカートリッジの下面図である。試験ツールマウント１１０は、試験ツール１００のどれも使用位置になく、全ての試験ツールアセンブリがハウジング２６によって覆われる貯蔵位置までハウジング２６内で回転している。これは、輸送及び貯蔵中に有用である。
【００５８】
図３ａは、外側ハウジングを取り外した図２ａのカートリッジの正面斜視図である。装着部分２４は、ジュネーブ駆動機構上に試験ツールマウントを支持する。３つの個別の試験ツールアセンブリを明らかに見ることができる。引張ツールアセンブリ１０２、第１の剪断ツールアセンブリ１０４、及び第２の剪断ツールアセンブリ１０６は、各々装着プレート１１２に固定される。各試験ツールアセンブリは、試験ツール１０３、１０５、１０７を含み、試験ツール１０３、１０５、１０７は、試験ツールマウントの回転軸から半径方向外向きに延びる。各試験ツールは、１対の屈曲部の自由端で支持され、屈曲部は底板に固定される。試験ツールは、典型的には、屈曲部の自由端にボルトで締められる。屈曲部は、典型的には、一体成形から機械加工され、ボルトが通過して試験ツールを固定することができる開口部を含む。屈曲部は、撓んで底板に対する試験ヘッドの何らかの垂直移動を可能にする。引張試験ツールアセンブリは、ＵＳ６３０１９７１に説明されたタイプのものである。剪断試験ツールアセンブリは、ＵＳ６０７８３８７及びＥＰ２３６３７０１に説明されたタイプのものである。しかし、試験ツールアセンブリのあらゆる組合せをカートリッジに使用することができることは明らかなはずである。電子回路１２０は、試験ツールマウント１１０に固定される。電子回路１２０は、試験ヘッド１０３、１０５、１０７から信号を受け取って処理し、電子インタフェース２０に信号を出力するように構成される。電子回路はまた、マウントの方位及び従って試験ツールの方位を決定するのに使用するＭＥＭＳ加速度計１２２を含む。これは、試験ツールが（及びどの試験ツールが）使用位置にある時を制御回路が確立することを可能にする。圧縮空気の供給をほぼ制御することができるように、かつ測定データを適正に解釈することができるように、電子インタフェース２０を通して位置決めアセンブリの制御回路にこの情報を提供する。
【００５９】
中間コネクタ盤１２６を通じた可撓性電子接続部１２４及び接続部１２８により、カートリッジの装着部分２４から試験ツールマウント１１０への電力及びデータ接続が与えられる。図３ｂは、図３ａのカートリッジの後面図である。図３ｂに示す回路基板１２０は、電子インタフェース２０に接続される。接続部１２８は、回路基板１２０の一端に及び中間コネクタ盤１２６の他端に固定される。可撓性接続部１２４は、中間コネクタ盤１２６の一端に及び回路基板１２０の他端に固定される。接続部１２８を成形して試験ツールが回転するためのクリアランスが与えられる。可撓性接続部１２４は、電気的接続を維持しながら装着部分２４に対して試験ツールマウント１１０が回転することを可能にする。
【００６０】
圧縮空気インタフェース２２は、空気入力管１５０に接続される。空気入力管１５０は、試験ツールマウント１１０の回転軸の周囲の回転取り付け部１５２に接続される。電力は、装着部分回路基板１２１を通して、次にワイヤ１２５を通して電気的インタフェース２０からモータ１３２に供給される。試験ツールアセンブリのための回転駆動機構は、ジュネーブ駆動機構である。これは、ほとんどが図４及び図５に明確に示されている。図４は、回転機構を示すために試験ツールマウントの一部分を切り欠いた図３ａのカートリッジを示している。図５は、試験ツールアセンブリ及び試験ツールマウントを完全に取り外した図４のカートリッジの回転機構を示している。
【００６１】
図５を参照すると、ジュネーブ駆動機構は、ウォーム歯車１３４（これは、図４に部分的に切り欠かれて示されている）を駆動するモータ１３２を含む。ウォーム歯車は、平歯車１３６が装着されたウォームホイール１３８と係合する。平歯車１３６は、ジュネーブ駆動機構の駆動輪１３０と係合する。駆動輪１３０は、ジュネーブ駆動機構の従動輪１４０と係合するように構成されたピン１３１を含む。従動輪１４０は、ピン１３１が通過することができる複数の等しく離間したスロット１４２を含む。ピン１３１がスロット１４２に入る時に、ピン１３１は従動輪１４０と係合し、駆動輪が回転すると従動輪が回転する。９０度回転後に、ピン１３１は、スロット１４２を離れ、その後、駆動輪の回転は、ピン１３１が次のスロット１４２に入るまで従動輪をそれ以上回転させない。駆動輪１３０の各全回転は、従動輪１４０の４分の１回転をもたらす。ピン１３１が従動輪と係合していない回転の期間に、駆動輪は、比較的迅速に回転し、次に、ピン１３１が従動輪と係合する回転の期間中に減速するようにモータ１３２を制御する。従動輪の低速回転は、低速回転が従動輪に取りつけられた試験ツールの振動を低減するので有利であり、その理由は、従動輪が、測定精度に影響を与える可能性があるからである。モータの制御は、装着部分回路基板１２１によってもたらされ、装着部分回路基板１２１はまた、加速度計１２２及び光断続器１２３から方位データを受け入れる。
【００６２】
この実施形態において、従動輪に４つのスロット１４２があり、従動輪に４つの個別のロック位置を提供する。これは、各試験ツールにつき１つの３つの使用位置と、試験ツールの全てをハウジング２６内に保持する貯蔵位置とを提供する。しかし、どのような数のスロットも選択することができることは明らかなはずである。同様に、従動輪が、駆動輪の各全回転に対して複数回新しい位置に移動するように、１つよりも多くのピン１３１を駆動輪１３０上に設けることができる。
【００６３】
ピン１３１がスロット１４２に係合せず、かつ駆動輪が静止している時に、従動輪のあらゆる移動を阻止するか又は最小にするために、従動輪は、駆動輪１３０上の軸受面１３５と係合するような形状にされた複数の弓形弾性梁１４４を含む。弾性梁１４４及び軸受面１３５は、ピン１３１がスロット１４２と係合するまで従動輪の移動を阻止するように成形される。特に、軸受面は、回転の約２７０度にわたって延びる。弾性梁は可撓性であり、軸受面１３５との摩擦係合を保証し、適切な位置に従動輪をロックし、かつ従動輪を揺れるようにする可能性があるあらゆるクリアランスを排除する。特に、弾性梁１４４は、クリアランスが弾性アームの軸受面と固定端部の間に存在するこれらの自由端において軸受面と係合するように構成される。駆動輪と従動輪の回転軸の位置を注意深く設定することにより、従動輪を前負荷して従動輪の各位置でゼロバックラッシュを得ることができる。これは、駆動輪に取りつけられた試験ツールを使用位置に指標付けする時にいつも同じ望ましい位置に位置決めすることを保証する。
【００６４】
図３ｂに示す光断続器１２３を備えて、回転駆動機構の従動輪がロック位置に達する時を検知する。光断続器によって検出されるフラグ特徴部を駆動輪の後面上に設ける。フラグ特徴部は、駆動輪の１８０度にわたって延びる隆起１３３であり、駆動輪は、駆動輪と接触する２つの弾性梁の係合に対応する。隆起が光ビームを遮断するように、光断続器１２３を配置する。加速度計１２２からの情報と共に光断続器からの情報を使用して、試験手順を始めることができると決定する。
【００６５】
カートリッジを装着する機械内ではなくてカートリッジ内に回転機械をもたらすことで、回転を必要としないマルチツールカートリッジ及び単一ツールカートリッジと共にその機械を使用することを可能にし、特にマルチツールカートリッジを必要としないこれらの顧客に対して機械の費用を低く抑制する。更に、カートリッジ内に回転機構を収容することで、機械とカートリッジの間のインタフェースを簡素化する。電気的インタフェース及び圧縮空気インタフェースのみが必要である。
【００６６】
図４は、試験ツールマウントの一部分を切り欠いた図３ａのカートリッジを示している。マウント１１０は、ジュネーブ駆動機構の従動輪に簡単に締結されることを見ることができる。空気軸受機構を有するこれらの試験ツールアセンブリの接続管１５６と空圧締め付け機構を有するこれらの試験ツールアセンブリのピストン１５４との両方に、回転式装着部１５２を通して圧縮空気を送出する。
【００６７】
剪断試験ツールアセンブリ１０６は、ＥＰ２３６３７０１Ａに説明されたタイプの締め付け機構を有する。ピストン及びシリンダ１５４を備えて、試験ツールアセンブリ１０６内の締め付けレバーを作動し、剪断試験中に底板に対して固定位置に試験ツール１０７を保持する。第２のレバー１５８を備えて、ピストン１５４によって与えられた力を拡大し、締め付け部位における行程を縮小する。２次レバーは、締め付けレバーに作用する第１の端部とピストン１５４によって作用する第２の端部とを有する。２次レバーは、両端で底板に取りつけられたピン１５９の回りでピボット回転する。ピンは、第１の端部よりも２次レバーの第２の端部の近くに位置し、従って、レバーの第２の端部は、第１の端部よりも短い経路を通して移動する。これは、ピストン１５４の必要な行程の長さを縮小し、試験ツール１０７の上に締め付けレバーの予め決められた移動を生成する。ピストン及びシリンダ１５４を使用して、異なる試験ツールアセンブリにおいて複数の締め付けを作動させることができる。
【００６８】
ピストン及びシリンダのための及び剪断試験ツールアセンブリ１０４の空気軸受のための空気は、制御されてボンド試験機の位置決めアセンブリから切り換えられる。異なるタイプの締め付け配置は、異なる制御器を必要とする。ＵＳ６，０７８，３８７Ａに説明されたタイプの空気軸受タイプのアセンブリは、エアオンを使用して締め付けを解除し、エアオフを使用して締め付ける。ＥＰ２３６３７０１Ａに説明されたタイプの締め付けタイプアセンブリは、エアオンを使用して締め付けて、エアオフを使用して締め付けを解除する。ボンド試験機は、試験ツールマウントから、特に加速度計１２２からどのツールが使用位置にあるかに関してフィードバックを受け入れる。位置決めアセンブリ内のコントローラは、従って、使用中の試験ツールに適合するように空気供給装置のスイッチをオン又はオフに切り換えることができる。
【００６９】
図６は、試験ツールアセンブリを取り外した図２ａのカートリッジを示している。試験ツールアセンブリは、機械的締結１１４を使用して装着プレート１１０に簡単にボルトで締められることは図６から認められる。各試験ツールと装着プレートの間の電気的接続は、インタフェース１１６を通して行われる。各変換器アセンブリは、共通の位置に接続を有する。
【００７０】
共通コネクタ位置は、試験ツールアセンブリを交換可能にすることができる。各試験ツールアセンブリはまた、共通の装着固定孔及びロケーションドエルを共有する。従って、装着プレート１１０は、３つの同一試験ツール接続区域Ａ、Ｂ、Ｃと１つの電子回路区域１２０とによって取り囲まれた中央ハブから構成される。接続区域Ａから始まって図６の反時計回り方向に移動すると、ツール接続区域の各々は、他方に対して９０°回転する。各々は、同一位置に位置決めされた電気的インタフェース１１６、機械的締結要素１１４、固定孔１１５、及びロケーションドエル１１７を有する。これは、試験ツールのいずれかをツール接続区域のいずれにも装着することができることを意味する。カートリッジは、試験ツールアセンブリの特定の組合せで組み立てられ、特定の顧客要件に適合することができる。カートリッジの組み立て及び設定中に、典型的には製造施設において、カートリッジの回路基板１２０上の不揮発性メモリデバイスは、較正値と共に装着プレート１１０上のツールの各々のタイプを用いてプログラムされる。メモリ位置を参照することにより試験ツールの各々の位置を決定することができるように、装着プレート１１０上の各装着位置にメモリデバイス内のメモリ位置を割り当てる。
【００７１】
カートリッジの構造を説明してきたが、その作動は以下の通りである。ボンド試験機上の対応するインタフェースと係合状態に装着位置２４を摺動させることにより、カートリッジがボンド試験機に装着され、それによって電子インタフェース２０及び圧縮空気インタフェース２２は、ボンド試験機上の対応するインタフェースと嵌合する。カートリッジがボンド試験機と完全に係合した状態で、カートリッジは、手動で締めつけネジ１９によって適切な位置に締め付けられる。最初に、全ての３つの試験ツールは、カートリッジの外側ハウジング２６内の「止めた」位置、すなわち、非使用位置にある。ユーザが試験を開始したい時に、試験される物体は、最初にステージテーブル１２に配置されて固定される。ユーザは、次に、キーボード１５及び表示スクリーン１７を使用して実行される試験のタイプを選択する。装着プレート上の試験ツールの位置は、カートリッジ上のメモリデバイスを読み取るボンド試験機によって決定される。必要な試験ツールは、次に、使用位置に回転され、試験ツールが使用位置に近づく時に減速して振動を最小にする。例えば、引張試験に対しては、ジュネーブ機構を作動し、装着プレート１１０を回転させ、引張試験ツール１０３を使用位置に回転させる。光断続器１２３及び加速度計１２２の両方からの信号を使用して、引張試験ツールが使用位置にある時を確認する。次に、引張試験を実行することができる。ジョイスティック制御器１６を使用して、試験される特定のボンドを試験ツールの下に位置決めするようにステージテーブルを移動する。次に、移動アセンブリ１４を使用して引張試験を実行する。屈曲部上の歪みゲージを使用して、下に重なる基板からボンドを引くのに必要な力を測定する。
【００７２】
その後に剪断試験を実行することになる場合に、ユーザは、キーボード１５及び表示スクリーン１７を使用して実行される剪断試験のタイプを選択する。次に、必要な剪断試験ツールは、装着プレート１１０によって使用位置まで回転される。光断続器１２３及び加速度計１２２からの信号を使用して、剪断試験ツールが使用位置にある時を判断する。ユーザは、ジョイスティック制御器を使用してステージテーブルを移動し、剪断試験ツールの下に試験されるボンドを正しく位置決めする。次に、剪断試験を実行する。移動アセンブリ１４は、基板とツールの接触を検知する屈曲部を使用してツールを垂直に位置決めする。次に、ＵＳ６，０７８，３８７Ａ及びＥＰ２３６３７０１Ａに説明するように空気軸受又は空圧締め付けを使用して試験ツールを底板にロックする。ボンド試験機には、メモリデバイスに格納されたデータからどのタイプの締め付け配置が試験ツール上にあるかが既知であり、空気インタフェースへの圧縮空気の供給を必要に応じてオン又はオフにする。次に、移動アセンブリは、基板上の予め決められた距離だけ試験ツールの先端を正しく位置決めする。次に、ステージテーブルを剪断試験ツールに対して移動し、基板からボンドの剪断を行う。試験ツール上の歪みゲージは、ボンドが下に重なる基板から剪断して落とされる時にツールに作用する力を測定する。
【００７３】
カートリッジ内にはない異なる試験ツールが必要な場合に、カートリッジをボンド試験機から脱装着することができ、異なる必要な１つ又は複数のツールを有する異なるカートリッジをその位置に装着することができる。カートリッジを脱装着するために、ネジ１９を緩め、ボンド試験機の移動アセンブリ上の電気的インタフェース及び空気インタフェースとの係合からカートリッジが滑り落ちる。次に、新しいカートリッジを同じ方式で移動アセンブリに装着することができる。新しいカートリッジは、上述したようにジュネーブ機構を有するマルチツールカートリッジとすることができ、又は回転機構のない単一ツールカートリッジとすることができる。新しいカートリッジは、同じ方式でボンド試験機の移動アセンブリ上の電気的インタフェース及び空気インタフェースと接続し、またカートリッジ上の１つ又は複数のツールのタイプ及び関連の較正データを格納するメモリデバイスを有する。
【００７４】
この配置を用いると、必要な時にカートリッジを交換するのは非常に簡単であるが、複数のツールを有するカートリッジを使用して、カートリッジを交換することなく異なる試験を実行することを可能にすることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０  カートリッジ
２６  ハウジング
１００  試験ツール
１１０  試験ツールマウント
【図１】
2015014603.tif 000003
【図２ａ】
2015014603.tif 000004
【図２ｂ】
2015014603.tif 000005
【図２ｃ】
2015014603.tif 000006
【図３ａ】
2015014603.tif 000007
【図３ｂ】
2015014603.tif 000008
【図４】
2015014603.tif 000009
【図５】
2015014603.tif 000010
【図６】
2015014603.tif 000011
【外国語明細書】
2015014603000001.pdf