Устройство для контроля прочности микросоединений Советский патент 1983 года по МПК H05K13/08 H01L21/66 

Изобретение относится к контролю изделий электрической- промышленности в процессе Их изготовления и может быть использовано для контроля качества микросоединений при изготовлении микросборок и интегральных схем.

Известно устройство для контроля качества микросоединений визуальным путем, содержащее предметный стол и микроскопfl.

Недостаток данного устройства - невозможность выявления скрытых де фектов ми1фосоединений.

Наиболее близкими- кпредлагаемому является устройство для контроля прочности микросоединений, содержащее ус ановланные на основании координатный стол с манипулятором и стойку с закрепленными на ней микроскопом и измерительным блоком.

Измерительный блок 2 содержит зах ват в виде крючка и ивдикатор усилия разрушения микросоедйнения 2J.

Недостатком этого устройства являются узкие функциональные возможности, так Kak оно может осуществлять лишь разрушающий контроль микросоединения, и низкая дбстоверность контроля, так как фактически осуществляется проверка прочности на срез только отдельного участка микросоединения и не контролируется в.еличина нормальных сил в месте соединения.

Цель изобретения - расширение .функциональных возможностей и повышение достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля прочности микросоединений, содержащем установленные на оснО:рании координатный стол с манипулятором и стойку с закрепленными на ней микроскопом и измерительным блоком, измерительный блок выполнен в виде закрепленного на стойке корпуса, в котором размещен электромагнит и подвижный стержень, на одном конце которого закреплен якорь электромагнита, а на другом - измерительный наконечник с пьеэодатчиком и предусилителем, причем подвижный стержень связан с корпусом посредством двух упругих мембран.

Измерительный наконечник измерительного блока выполнен в вида упругого стержня крестообразного сечения и снабжен тензодатчиками, установленными на упругом стержне.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид;на фиг.2 - измерительный блок, разрез; на фиг.З - измерительный наконечник, разрез на фиг. 4 разрез А-А на фиг.З; на фиг.З - блоксхема Электрической части устройства на фиг.б - циклограммы рабочих сигналов устройства.

Устройство содержит основание 1 с установленными на нем стойкой 2, координатным столом 3 и манипулятором

4. На стойке 2 закреплены микроскоп и измерительный блок 6.с измерительным наконечником 7 для контроля микросоединений изделий , размещаемых на координатном столе. Измерительный блок 6 содержит корпус 9, в котором размещен электромагнит 10, и проходящий сквозь него подвижный стержень 11, установленный на корпусе 9 посреством двух упругих мембран 12. На одном конце подвижного стержня закреплен якорь- 13 электромагнита 10, а на другом - корпус 14 с пьезодатчиком 15 и предусилителем 16, а также измерительный наконечник 7.. Измерительный наконечник 7 выполнен в виде упругого стержня 17, имеющего крестообразное сечение-, что обеспечивает максимальное сопротивление изгибу стержня 17 при минимальной площади сечения. На упругом стержне 17 установлены тензодатчики 18.

Электрическая часть устройства содержит канал 19 управления электро магнитом 10, канал 20 измерения сопротивления тензодатчиков 18, канал

21измерения параметров упругоакустических сигналов пьезодатчика 15 и блок 22 управления. I Канал 10 управления содержит генератор 23 прямоугольных импульсов, счетчик 24 импульсов, цифроаналого-вый преобразователь (ЦАП) 25 иусилитель 26 постоянного тока {УПТ).

Канал 20 измерения сопротивления тензодатчиков содержит цифровой измеритель 27 сопротивления, компаратор 28 и блок 29 установки требуемого сопротивления.

Канал 21 измерения параметров упругоакустических сигналов содержит прбщварительный усилитель 16, блок 30 фильтров, основной усилитель 31 и счетчик 32 импульсов.

Устройство работает следующим Образом.

С помсяцью блока 29 на входе компаратора 28 устанавливают значение сопротивления, величина которого соответствует требуемому значению усилия на измеряемом объекте.

Но команде Пуск блок 22 управления запускаетсчетчик 24 импульсов показания которого периодически в соответствии с импульсами от блока

22управления записываются в ЦАП 25. Постоянное напряжение с выхода ЦАП 2 поступает на вход УПТ 26, с выхода которого поступает на обмотку электрмагнита 10. По мере роста напряжения на обмотке электромагнита 10 якорь 1 электромагнита 10 притягивается и измерительный наконечник 7 входит в соприкосновение с исследуемым объек том.

Дальнейшее повышение напряжения приводит к увеличению усилия измерительного наконечника 7 на исследуемый объект, при этом величина сопротивления тензодатчика 18 (фиг. 3), из меряемая блоком компаратора 28, иэ1меняется.11ри достижении тензодатчиком 18 величины сопротивления,установленной на блоке 29, на входе компаратора 28 формируется ко манда Стоп , которая останавливает счетчик 24. Таким обра зом, на объекте создается требуемое значение усилия, исключаются погрёшность от нелинейности нагрузочной характеристики электромагнита 10, разброса упругих свойств мембран 12 и отпадает необходимость в точном поддержании величины первоначального зазора между, измерительньам наконечником 7 и исследуешам объектом. После требуемой, выдержки блок 22 управления осуществляет сброс счетчика 24 и через ЦАП 25 снятие напряжения с обмотки .электромагнйт а 10 и, как сле ,ствие, снятие усилия с исследуемого объекта. Возникающие в исследуемом объекте при снятии нагрузки упругоакуСтические сигналы преобразуются пье 3одатчиком 15 в электрические, усили|ван)тся предварительным усилителем 16, после фильтрации в блоке 30 усилива,ются в блоке 31 и поступают на вход счетчика 32, , - г Блок 22 управления в мсялент снятия нагрузки открывает вход счетчих 32 и сохраняет его открытым до возв-.; ёащения измерительного наконечника 71 исходное положение. Таким образом, регистрация сигналов с пьёзодатчика 15 производится только при снятия нагрузки, т.е. по заднему фронту I нагрузочного механического импульса. После записи показаний по команде Пуск измерительный цикл повторяется.

/г /J

15Фаг.3

///////Xf///////

Фиг.2

ф

25

-

Пуск

/2

н

л

23

Старт

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ МИКРОСОЕЩИНЕНИЙ, содержаще установленные на основании координат ный стол с манипулятором и стойку с закрепленными на ней микроскопом и измерительным блоком, отличаю щее с я тем, что, целью расшире V . / I ния функциональных возможностей и повьвиения достоверности контроля, измерительный блок выполнен в виде закрепленного на стойке корпуса, в котором размещены электромагнит и подвижный стержень, на ояном конце которого закреплен якорь элёкТЕЮмагнита, а на другом - измерительный наконечник с пьезодатчиком и предусилителем, причем подвижный, стержень связан с корпусом посредством двух упругих мембран. 2. Устройство по П.1, р т л и ч аю щ е е с я тем, что измерительный наконечник измерительного блока выполнен в виде упругого стержня крестообразного сечения и снабжен тензодат-§ чинами, установленными на упругом. стержне.

О

/б

27

18

i$i

16

W

т

29

31

3Z

Фиг. 5

Усилие бозВуждениа

Время

Ь)

Врена

Затихание определяется tfexaHi/tefKou добротностью

Размах определа х ется амплитудой пругоакуст11(/еского импульса частотой пьезоэлемента

о) Циклб/ „Нагрузка-разгрузка .

6 Распределение упругоак11сти ески)1 сигналов о) Характер сигналов на ббгходе пьезодатчика Фиг.5 пьезоэлемента Время

Заполнение с резонансной