專利名稱：用于測試電子基底上的沉淀物的拉伸測試裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電子設(shè)備的小金屬粘結(jié)上實(shí)施拉伸測試的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在諸如手機(jī)的電子設(shè)備中使用的基底通常限定了用于連接其電子部件的電路。通過焊料連接或焊接連接，在小型裝置中形成與基底的電連接，為此目的，當(dāng)組裝到配合基底上時(shí)，金屬球例如焊料形成于部件上并被回流或焊接。通常地，部件可以是處在5-50毫米之間的范圍并在其上具有焊球。這種部件經(jīng)常被稱為BGA (球狀柵極陣列)。這些球體具有低圓形拱頂或扁球狀的外形，并具有范圍在O. 1-1. O毫米之間的直徑。需要測試焊球和基底之間的粘結(jié)的機(jī)械強(qiáng)度，以便確認(rèn)生產(chǎn)粘結(jié)方法是適當(dāng)?shù)那艺辰Y(jié)強(qiáng)度是足夠的。一種測試通過抓緊和牽拉將拉伸荷載應(yīng)用到焊球。在使用中，強(qiáng)粘結(jié)將導(dǎo)致焊球的延性失效，利用漸進(jìn)的變形，直至該焊球脫離；部分焊球保持粘附到基底。脆弱的粘結(jié)通常將表現(xiàn)出脆性破壞并從基底扯離，留下殘留物粘附到基底。非常小尺寸的焊球和/或低測定力導(dǎo)致專家測試設(shè)備的開發(fā)，這種設(shè)備可以是半自動(dòng)的，以使部件上的連續(xù)球逐個(gè)被指示到測試位置，用于牽拉測試。具體地說，已經(jīng)開發(fā)利用夾爪抓緊焊球的裝置，以便施加牽拉(拉伸)荷載。該牽拉荷載基本垂直于粘結(jié)面被應(yīng)用。通過使用特別低摩擦技術(shù)檢測非常小的力。當(dāng)測試裝置的夾頭緩慢地移動(dòng)時(shí)，使用測力傳感器能夠成功地和準(zhǔn)確地測量這些非常小的力。然而，如果需要大的牽拉測試速度(大于15毫米/秒)，那么移動(dòng)零件的慣性質(zhì)量可以掩飾需要將機(jī)械粘結(jié)破壞的力。本發(fā)明的一個(gè)目的因此是提供能夠在夾頭處實(shí)施大抓握力還能夠高速測試的低質(zhì)量布置。現(xiàn)存的測試裝置會(huì)存在的問題是夾頭的移位是通過有測力傳感器的移位構(gòu)件(或梁)。如果夾頭從被測試的樣品上的未夾緊狀態(tài)到夾緊狀態(tài)下的移動(dòng)將應(yīng)力引進(jìn)移位構(gòu)件，那么該應(yīng)力將由測力傳感器測試，并影響在測試期間記錄的拉伸應(yīng)力的絕對(duì)值。例如，關(guān)于夾緊的小的初始應(yīng)力可以扭曲拉伸值，盡管應(yīng)變儀輸出在測試開始之前被調(diào)整到零點(diǎn)。期望在夾緊和力的測量期間最大程度地分離夾頭的位移。這在以下更詳細(xì)地描述的本發(fā)明的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。這種特點(diǎn)對(duì)于低速測試的和高速測試都是有利的。然而，另外潛在的難點(diǎn)是提高潛在測試的速度。夾頭的剛度是重要的因素，這是因?yàn)槿绻x擇的測試速度與夾頭的共振頻率同階，那么測試結(jié)果將不準(zhǔn)確。因此，夾頭應(yīng)該是堅(jiān)硬的。然而，因?yàn)檎諔T例所力的測量依賴于梁的應(yīng)力，即彎曲，太硬將降低敏感度。因此，期望允許具有高共振頻率和高硬度的夾頭的折衷，其導(dǎo)致系統(tǒng)具有用于高速度測試的適當(dāng)?shù)膸挘湟材軌虮挥糜诔Ｒ?guī)的低速度測試。通常地，“高速”指的是大于15毫米/秒且高至1000毫米/秒的速度。常規(guī)的測試中，夾具從基底將沉淀物牽拉開，該測試通常在O. 1-15毫米/秒范圍之間，比較而言，在本說明書中它是指“低速”測試。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明包括一種拉伸測試裝置的夾爪，該夾爪包括單一的大致“H”形的構(gòu)件，所述構(gòu)件具有適合于安裝到應(yīng)變測量懸臂梁的橫向件、和兩個(gè)立柱，適合于促使該立柱的上端彈性地分離，以便使立柱的下端彼此朝向以抓緊測試樣品。一旦該夾爪抓緊該樣品，懸臂梁就通過測試裝置向上運(yùn)動(dòng)，以使向上的拉伸力被傳遞到橫向件，并因此通過立柱的下端被傳遞到測試樣品。被牽拉分離以導(dǎo)致夾爪抓緊樣品的立柱的上端與這種拉伸力荷載路徑大致脫離。
這種夾爪能夠通過光蝕刻由例如不銹鋼板制成。立柱被布置為以活動(dòng)鉸鏈的方式關(guān)于橫向件彈性地彎曲。橫向件的截面通常至少在立柱的端處小于立柱。然而，立柱本身相對(duì)硬，以便能夠不彎曲就可以抓緊測試樣品，且截面相對(duì)于橫向件的端比較大。立柱可以包括孔，以便減少質(zhì)量，尤其通過從例如在其中性軸上的低應(yīng)力區(qū)域移除材料。優(yōu)選地，夾爪的重量不多于IOg,在一個(gè)實(shí)施例中，該重量少于5g。該立柱的所述其他端可以靠近，以便限定適合于將被抓緊的樣品的最大尺寸的狹窄的夾爪縫隙。其他端可以成形為更符合樣品的形狀。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，夾爪是對(duì)稱的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明的夾爪被安裝到懸臂梁的自由端，梁的軸線與所述立柱的軸線和該橫向件的軸線大致正交，該梁包括力的測量元件。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，梁結(jié)合一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變儀，以便將其變形聯(lián)系到作用力。這樣，通過所述夾爪作用于所述樣品的牽拉力通過梁被應(yīng)用，并可以以大致無摩擦的方式被決定。因此牽拉力獨(dú)立于通過促使立柱分離而被應(yīng)用的夾緊力。在一個(gè)實(shí)施例中，懸臂梁包括多部件的裝置，該多部件的裝置具有主梁元件，該主梁元件包括懸臂彈簧和次梁元件，該次梁元件的端連接到主梁元件，并且該多部件裝置起力的檢測構(gòu)件的作用。次梁元件通常是應(yīng)力儀，以便允許其彎曲與應(yīng)用于樣品的力相有關(guān)。主梁元件可以在兩側(cè)中的任一側(cè)具有次梁元件。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，梁包括三個(gè)平行的梁元件，該梁元件的端在一側(cè)連接到夾爪且另一側(cè)可連接到主框架元件。期望多個(gè)平行的梁元件，以便確保夾爪的運(yùn)動(dòng)是在單個(gè)(通常豎直的)軸線上，而不是在弧內(nèi)。優(yōu)選地,立柱由被指向相對(duì)的相應(yīng)的拉伸元件啟動(dòng)。通過利用拉伸元件,其質(zhì)量和硬度與壓縮元件相比會(huì)是低的。柔性的拉伸元件通過抵抗來自啟動(dòng)器的力的而不是被使用于啟動(dòng)夾爪的拉伸力傳遞到夾爪有效地從夾爪和懸臂梁的質(zhì)量中分離拉伸元件的啟動(dòng)器的質(zhì)量。因此，壓縮力和彎曲力不能通過拉伸元件以任何可觀的量被傳遞到夾爪。拉伸元件非常順從的，通過這點(diǎn)，意味著阻止其它的力的傳遞是足夠相容的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于以上所指出的夾爪的啟動(dòng)框架，該框架具有在其內(nèi)對(duì)稱地樞轉(zhuǎn)的兩個(gè)基本平行的肢，該肢的上端通過氣動(dòng)啟動(dòng)器在樞軸的一側(cè)被連接，該肢的下端通過拉伸構(gòu)件以絞線的形式適合連接到彈簧夾爪的立柱，其中，在使用中，啟動(dòng)器將肢的上端牽拉到一起，以便引起肢的下端向外樞轉(zhuǎn)以拉伸絞線并繼續(xù)牽拉彈黃夾爪的立柱。優(yōu)選地，合適的返回彈簧促使該肢到靜止?fàn)顟B(tài)，其中，拉伸力沒有應(yīng)用到該絞線。在一個(gè)實(shí)施例中，所述返回彈簧包括錨固肢和所述框架之中的一個(gè)的螺旋線拉伸彈簧。啟動(dòng)框架還可以包括確定所述肢的靜止?fàn)顟B(tài)的設(shè)置裝置。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述設(shè)置裝置包括螺紋調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器錨固在該框架內(nèi)并相對(duì)于其可運(yùn)動(dòng)以支撐在相應(yīng)的肢上。另外，所述拉伸構(gòu)件可以包括可調(diào)節(jié)的錨，以允許預(yù)載荷被應(yīng)用到所述肢。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種測量需要將沉淀物從基底牽拉下的拉伸力的方法，該方法包括步驟提供用于抓緊沉淀物的單一夾爪，該夾爪具有打開和關(guān)閉的狀態(tài)、以及牽拉的方向，將夾爪安裝在垂直于所述方向延伸的懸臂梁的自由端上，該梁上具有應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀將其彎曲聯(lián)系到作用力，提供用于通過在相互地垂直于梁的延伸方向和牽拉方向的方向上應(yīng)用拉伸荷載關(guān)閉夾爪且可操作的啟動(dòng)器，將沉淀物定位于夾爪內(nèi)，該夾爪在打開的狀態(tài)下，操作啟動(dòng)器，以便關(guān)于沉淀物關(guān)閉夾爪，通過梁在所述牽拉方向上應(yīng)用增加的牽拉力，以及記錄應(yīng)變儀的電輸出。本方法可以包括相對(duì)于沉淀物驅(qū)動(dòng)夾爪以便將夾爪定位在沉淀物內(nèi)的預(yù)備步驟。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，沉淀物首先被定位在夾爪下一距離處且在垂直于所述牽拉方向的平面中，所述夾爪隨后在打開狀態(tài)中朝向所述沉淀物且在所述沉淀物上方相對(duì)地運(yùn)動(dòng)，以便隨后在所述沉淀物上關(guān)閉。優(yōu)選地，沉淀物相對(duì)于機(jī)器框架是靜止的，夾爪向下運(yùn)動(dòng)，以便抓緊沉淀物。仍然根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種測量需要將沉淀物從基底牽拉下的拉伸力的方法，該方法包括步驟提供用于抓緊沉淀物的單一夾爪，該夾爪具有打開和關(guān)閉的狀態(tài)、以及牽拉的方向，將所述夾爪安裝在懸臂梁的自由端上，所述梁具上具有應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀將其彎曲聯(lián)系到作用力，提供用于通過應(yīng)用拉伸荷載關(guān)閉夾爪的啟動(dòng)器，將沉淀物定位在所述夾爪內(nèi)，該夾爪在打開的狀態(tài)下，操作啟動(dòng)器，以便關(guān)于所述沉淀物關(guān)閉所述夾爪，使所述夾爪和所述沉淀物在所述牽拉方向上以預(yù)定速度一起運(yùn)動(dòng)，突然停止所述沉淀物，以及記錄所述應(yīng)變儀的電輸出。


通過僅通過示例在附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施例的以下說明，本發(fā)明的其它特點(diǎn)將顯而易見，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的、蓋打開的測試套筒的等距前視圖；
圖2是從圖I的夾爪布置的一側(cè)的放大的視圖；圖3是從一種可選的夾爪布置的一側(cè)的放大的視圖；圖4是示出連接的懸臂梁的圖3的夾爪的放大的側(cè)視圖；圖5是圖3的夾爪的放大的前視圖；圖6是蓋關(guān)閉的圖I的套筒的前視圖；圖7是蓋關(guān)閉的相對(duì)應(yīng)于圖3的套筒的前視圖；圖8是圖I的夾爪的放大的前視圖；圖9示意性地示出了測試設(shè)備。
具體實(shí)施例方式參看圖I和圖6，測試套筒10適合安裝在具有足夠的移動(dòng)軸線以便在相對(duì)于測試件的期望方向上移動(dòng)套筒的測試機(jī)器內(nèi)。測試件可以例如被安裝在固定底板上，套筒可以繞著X軸和Y軸運(yùn)動(dòng)，以便將抓緊夾爪定位在測試位置上，并在Z軸線允許夾爪靠近和抓緊測試球，并應(yīng)用牽拉測試。現(xiàn)有技術(shù)的測試機(jī)器的實(shí)例是由英國Dage PrecisionIndustries of Aylesbury公司出售的系列4000機(jī)器?；蛘?，測試件可以是在X-Y臺(tái)上是可運(yùn)動(dòng)的，測試套筒被限制到Z軸的運(yùn)動(dòng)。示出了典型的X軸、Y軸和Z軸。套筒10包括具有隱藏和保護(hù)敏感的部件的鉸接蓋12的底盤11，在圖I中，該蓋顯示為處于打開的狀態(tài)下。安裝在底盤上的是具有兩個(gè)立柱15的框架。通常，豎立的腿17位于每個(gè)立柱15的內(nèi)側(cè)，并通過在框架11中的孔16。腿17通過銷18相對(duì)于立柱15被樞轉(zhuǎn)，并且腿17在樞銷19處通過定位在立柱15之間的氣動(dòng)錘20而相連。作為氣動(dòng)錘20的代替，該裝置可以選擇地使用諸如電動(dòng)機(jī)或電磁鐵的其它設(shè)備。腿17的下端穿過底盤11的下凸緣21，腿17的各下端聯(lián)結(jié)到作用在夾爪23 (圖6)的相應(yīng)臂上的拉伸構(gòu)件22。在圖2和圖8中，更清楚地示出了夾爪23，夾爪23包括單一的大致“H”形的對(duì)稱的金屬部件，該金屬部件具有從橫向件25的上側(cè)邊延伸的中心安裝肢24。各臂26鏡像對(duì)稱，并具有靠近中心線的下部27。這些下部27在它們之間限定了小縫隙28和適合抓緊在基底31上的突出球沉淀物29的適當(dāng)形狀的凹進(jìn)(未示出)。美國專利第6，237，422號(hào)示出了這種凹進(jìn)的實(shí)例。臂26的上部32聯(lián)結(jié)到相應(yīng)的拉伸構(gòu)件22，如所示出的。拉伸構(gòu)件可以是圓柱形截面線，或可以是扁矩形截面。假如是安全的，結(jié)合的方法不重要；粘合劑或焊接是適合的，但優(yōu)選地使用機(jī)械吊鉤和/或機(jī)械夾子。如所示出的，在外端提供機(jī)械夾子，當(dāng)夾爪處靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，該機(jī)械夾子可以被擰緊。安裝肢24具有三個(gè)孔33，其中兩個(gè)孔是用于到插口銷上的基本準(zhǔn)確的滑動(dòng)位置，第三個(gè)孔是用于接納定位螺釘；該螺釘通常穿過最中心的孔被定位。
夾爪被設(shè)計(jì)為小質(zhì)量的，且通過利用在臂26中的孔進(jìn)一步減少夾爪的質(zhì)量。堅(jiān)固的安裝臺(tái)34被固定到底盤，并在安裝臺(tái)34上安裝具有中心梁36和上下臂37的懸臂應(yīng)變儀元件35 (圖2)，上下臂37上安裝有適合的應(yīng)變儀。美國專利6，301，971討論了在這種類型的測試設(shè)備中的諸如臂37的構(gòu)件上的應(yīng)變儀的使用。一種類型的應(yīng)變儀包括支持金屬箔模式的絕緣柔性背襯。例如，當(dāng)該箔因?yàn)樵谙卤?7上的應(yīng)力變形時(shí)，該應(yīng)變儀的阻抗改變。這種阻抗中的改變通常使用惠斯登電橋來測量。這種阻抗中的改變能夠與臂37上的應(yīng)力有關(guān)，并與通過夾爪23應(yīng)用于焊球的拉伸力相關(guān)聯(lián)。也可以使用半導(dǎo)體應(yīng)變儀。夾爪23安裝到元件35的自由端，使夾爪23關(guān)閉方向大致與懸臂延伸方向正交，這兩個(gè)方向都與懸臂彎曲的方向大致正交。將理解，通過將軸收縮進(jìn)錘20的氣壓缸而縮短的錘20將使腿17的下端向外樞轉(zhuǎn)，將拉伸施加到構(gòu)件22，并因此將圍繞狹窄的橫向件25彎曲臂26，以便關(guān)閉夾爪縫隙28。橫向件25比較薄，以便允許臂26的彎曲，而不超過其屈服強(qiáng)度。連接到一個(gè)臂26的是延伸穿過另外一個(gè)臂26的平板30 ;該另外的臂輕微地偏壓板30，以便允許夾爪在摩擦力下關(guān)閉，并因此具有橫向控制的改善程度。因此獲得更準(zhǔn)確的夾爪關(guān)閉。也被安裝在底盤上的是具有進(jìn)口連接、出口連接、螺栓調(diào)節(jié)器40的空氣壓力調(diào)整器41和壓力計(jì)42 (沒有示出其表面)。調(diào)整器41、壓力計(jì)42和錘20通過所示出的配管在壓力下被連接到空氣源。夾爪23的彈性確定了腿17的自然靜止?fàn)顟B(tài)?？p隙28可以由作用在立柱15和腿17之間的平頭螺釘43調(diào)節(jié)。這種平頭螺釘被布置為單獨(dú)地可調(diào)整的，并具有適合的鎖定螺母。或者，平頭螺釘可以作用在腿17和立柱15的上端處。還被設(shè)置在立柱15的上端和相鄰?fù)?7之間的是相應(yīng)的螺旋彈簧37。右彈簧(如所見)具有相對(duì)地固定的端部，但左螺釘具有通過螺紋調(diào)節(jié)器38連接的一個(gè)端部。通過將調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)用到夾爪23的一個(gè)臂的預(yù)應(yīng)力可以被改變，調(diào)節(jié)關(guān)閉位置?；蛘?，左彈簧可以是可調(diào)節(jié)的，右彈簧是不可調(diào)節(jié)的；在這種情況下，當(dāng)調(diào)節(jié)器被關(guān)閉時(shí)被隱藏在蓋子內(nèi)。凸緣21上設(shè)置有防護(hù)裝置44，防護(hù)裝置44適合于從靜止位置(示出的)向下?lián)u擺到在夾爪23下的活動(dòng)位置。當(dāng)套筒適當(dāng)?shù)剡B接到測試機(jī)器時(shí)，該防護(hù)裝置優(yōu)選地被設(shè)置為自動(dòng)地移動(dòng)到靜止位置，但另外地是在活動(dòng)位置，以便保護(hù)夾爪避免接觸損壞。圖6示出了具有在關(guān)閉狀態(tài)下的蓋12的套筒10的前視圖，提供了容易接近的壓力調(diào)整器41，并且壓力計(jì)42通過蓋的孔是可見的。套筒10的典型尺寸是240毫米χ 160毫米χ 60毫米，夾爪23為大約33毫米高和大約20毫米寬。夾爪的厚度通常是大約I毫米，夾爪優(yōu)選地由I毫米的不銹鋼量規(guī)格板通過光蝕刻制成。夾爪的質(zhì)量是大約I. 5g。套筒梁35優(yōu)選地是鋁的，并具有大約2. 2g的質(zhì)量。典型的空氣壓力是大約lbar，以便依賴于夾爪幾何形狀、焊球形狀等等在夾爪處獲得4. 5kg的抓握力。夾爪可以包括不同材料和/或截面的尖端附件45 (圖8)。這允許夾爪被磨損優(yōu)化，并允許加工適當(dāng)?shù)亻g隔的夾爪腔。如果需要非常精密加工的腔，嵌入件可以是工具鋼或不銹鋼，或可以是碳化合金。圖3-5和7示出了尺寸比夾爪23更小但可安裝在標(biāo)準(zhǔn)形狀和尺寸的套筒50內(nèi)的替代夾爪51。將理解的是，減少了與低粘結(jié)力相當(dāng)?shù)淖饔玫淖ノ樟?，因此可以相?yīng)地設(shè)計(jì)氣動(dòng)錘的尺寸。圖5示出了有點(diǎn)被簡化的夾爪，該夾爪更小，不需要孔以減少其質(zhì)量?！癏”形截面和可移除的尖端附件52和控制板53是一樣的。在附件52的相對(duì)側(cè)的相對(duì)向內(nèi)面向的延伸54限制了夾爪在打開方向的沖程，以便避免其過度壓力。夾爪51被安裝到應(yīng)變儀元件55，應(yīng)變儀元件55包括單個(gè)懸臂56，該單個(gè)懸臂56被適當(dāng)?shù)販y量應(yīng)變，以便指示由夾爪實(shí)施的牽拉力。圖3示出了連接到底盤的安裝臺(tái)57上的元件55。使用中移動(dòng)的范圍是小的，使在使用中的牽拉荷載大致垂直。圖3也示出了可以是扁的和板狀的拉伸構(gòu)件58。圖7示出了展開狀態(tài)下的防護(hù)裝置44，其中，夾爪被保護(hù)，避免意外的接觸磨損。另外參看圖9，在實(shí)施拉伸測試中裝置的使用如下。典型的拉伸測試機(jī)器60包括框架61，框架61上具有壓板62，測試樣品63通過適合的夾子(未示出)被牢固地連接到壓板62。壓板62在適合的電動(dòng)機(jī)的控制下在X和Y方向上(如所示出的從左到右、進(jìn)出如所示出的拉伸平面)是可移動(dòng)的。適合于常規(guī)的垂直軸線的銑床的精確定位系統(tǒng)是適合的?？蚣?1在壓板62上方延伸，并包括在適當(dāng)?shù)木_的電動(dòng)機(jī)的控制下在Z方向(如所示的上下)上可移動(dòng)的頭部68。堅(jiān)固地安裝在該頭部上的是測試套筒10。如上所述，安裝頭部的行為使得防護(hù)裝置44向上搖擺，以便暴露夾爪23、51。安裝夾爪23、51的應(yīng)變儀元件35、55具有被記錄在通常是個(gè)人計(jì)算機(jī)64的適合的設(shè)備上的電輸出，并可以通過屏幕65給出除了記錄時(shí)間、位移和的力的特點(diǎn)之外的直接的可視化輸出，用于后續(xù)分析。在使用中，X-Y臺(tái)被驅(qū)動(dòng)以將所選擇的焊球定位在打開的夾爪23、51的正下面?？梢允褂眠m合的視覺系統(tǒng)，但更優(yōu)選地，可以使用例如可以根據(jù)在樣品上的刺激物或根據(jù)關(guān)于試樣的排列的尺寸和間距的信息被啟動(dòng)的自動(dòng)對(duì)齊系統(tǒng)。一旦測試套筒被豎直地對(duì)齊，該測試套筒利用開口朝向在樣品的基底上的預(yù)定間距的夾爪被向下驅(qū)動(dòng)，焊球形成于樣品的底盤上。在這個(gè)階段，應(yīng)變儀元件是無應(yīng)力的。夾爪23、51通過錘20的啟動(dòng)關(guān)于焊球被關(guān)閉，而沒有測試套筒10的進(jìn)一步的移動(dòng)。盡管有被施加的高加緊力(例如5kgf)，夾爪的橫向件大致沒有受這種夾緊運(yùn)動(dòng)的影響。在這個(gè)階段，應(yīng)變儀元件保持無應(yīng)力和與夾緊力基本分離。拉伸測試通過測試套筒的豎直向上的移動(dòng)在樣品上實(shí)施。向上的移動(dòng)引起應(yīng)變儀元件35、55彎曲和發(fā)出與施加的力成比例的電信號(hào)。最后，球沉淀物和基底之間的連接將斷裂，并允許由應(yīng)變儀(S)的輸出計(jì)算斷裂力。夾爪的非常小的比較質(zhì)量從錘20和關(guān)聯(lián)啟動(dòng)元件的質(zhì)量中被分離，使被測量力更接近地代表粘結(jié)平面中的實(shí)際力。圖9的設(shè)備可以被修改，以便實(shí)施沖擊測試，借此，拉伸測試以高速(以應(yīng)力的增加的高速率)實(shí)施。這種測試可以包括壓板和測試套筒的快速向上的移動(dòng)、和壓板的突然停止，如國際公布W0/2005/093436中所描述的，其內(nèi)容通過弓I用被結(jié)合到本發(fā)明中。選擇測試的速度，以便模仿可以由設(shè)備體驗(yàn)的沖擊力，相當(dāng)于測試樣品的電元件被安裝到該設(shè)備。這種速度可以例如模擬手機(jī)當(dāng)落到地面時(shí)的沖擊力，并在某種程度上被在設(shè)備內(nèi)的電元件的安裝布置和其任何減震性能影響。適合的測試速度在從幾乎為零到1000毫米/秒的范圍內(nèi)是可選擇的。在上述測試期間，夾爪被夾緊到樣品，并有效地是其質(zhì)量的部分。通過最大限度地降低夾爪的質(zhì)量，將夾爪從夾爪關(guān)閉設(shè)備中隔離，降低在實(shí)踐中傾向于將阻抗增加到移動(dòng)的夾爪的慣性效應(yīng)。本發(fā)明的設(shè)備因此提供更接近地模仿實(shí)際失效模型的拉伸測試。單一的夾爪尤其有利的，這是因?yàn)闆]有提供樞軸(如在剪刀中)，因此沒有運(yùn)行、摩擦力或無效運(yùn)動(dòng)。另外，消除了檢取的風(fēng)險(xiǎn)。仍然另外的優(yōu)點(diǎn)是，單一的夾爪固有地有彈性的，并因此不需要返回彈簧——可以確保簡單性和小質(zhì)量。最后，當(dāng)無應(yīng)力時(shí)單一夾爪具有固定的靜止?fàn)顟B(tài)，并因此不需要設(shè)置或托架維持預(yù)定的夾爪打開。這些都是在所有測試速
度中實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。意圖理解，本發(fā)明并不限制于這里描述的實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言清楚的是能夠在本發(fā)明的精神內(nèi)和所附的權(quán)利要求的設(shè)備和方法的范圍內(nèi)進(jìn)行變型。例如，本發(fā)明的夾爪被示出為處于豎直的方向上、向上牽拉的，但其它牽拉方向是可能的。
權(quán)利要求
1.一種拉伸測試裝置的夾爪，所述夾爪包括單一的基本“H”形的構(gòu)件，該單一的基本“H”形的構(gòu)件具有適合于安裝到應(yīng)變測量懸臂梁的橫向件；以及兩個(gè)立柱，所述立柱的端部適合于被彈性地推動(dòng)分開，以便使所述立柱的下端朝向彼此以在使用中抓緊測試樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾爪，其中，所述立柱限定孔，以降低其質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的夾爪，并且該夾爪具有格柵狀的構(gòu)架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任何一項(xiàng)所述的夾爪，并且該夾爪還包括在所述一側(cè)的止動(dòng)構(gòu)件，所述止動(dòng)構(gòu)件指向彼此，以限定所述其它端部的最大開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)的所述的夾爪，并且該夾爪具有IOg或更小的質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的夾爪，并且該夾爪具有5g或更小的質(zhì)量。
7.一種夾爪組件，該夾爪組件包括根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾爪；以及懸臂梁，所述夾爪被安裝到所述梁的自由端部，所述梁的軸線基本與所述立柱的軸線和所述橫向件的軸線正交，并且所述梁包括阻抗測量元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的夾爪組件，其中，所述梁結(jié)合了一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀用于使其偏轉(zhuǎn)與施加的作用力相關(guān)聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的夾爪組件，其中，所述梁包括多部件裝置，該多部件裝置具有主梁元件，該主梁元件包括懸臂彈簧，以及次梁元件，該次梁元件在其端部處連接到所述主梁元件，并且用作力檢測構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的夾爪組件，其中，所述次梁元件具有應(yīng)用在其上的應(yīng)變儀，以允許使其彎曲與施加的作用力相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的夾爪組件，其中，所述主梁元件在其任一側(cè)上具有次梁元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的夾爪組件，其中，所述梁包括三個(gè)平行的梁元件，所述三個(gè)平行的梁元件具有在一側(cè)處連接到所述夾爪的端部，且適于在另一側(cè)處連接到主框架元件。
13.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的夾爪組件，并且該夾爪組件還包括相對(duì)指向的拉伸元件，所述拉伸元件連接到所述立柱，并用于該立柱的啟動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的夾爪組件，其中，所述拉伸元件是柔性的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的夾爪組件，其中，所述拉伸構(gòu)件適合于在拉伸中是剛性的且在彎曲中是非常順從的，以便抵抗非拉伸力在其中的傳遞。
16.一種用于根據(jù)權(quán)利要求13-15中的任何一項(xiàng)所述的夾爪的啟動(dòng)設(shè)備，并且該啟動(dòng)設(shè)備包括啟動(dòng)框架和啟動(dòng)器，所述框架具有在其中對(duì)稱地樞轉(zhuǎn)的兩個(gè)大致平行的肢，所述肢通過氣動(dòng)啟動(dòng)器在樞軸的一側(cè)處相連，并且另一側(cè)適合于通過所述拉伸元件連接到夾爪的立柱，其中，在使用中，所述啟動(dòng)器將所述肢牽拉在一起，以便拉伸所述元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，并且該設(shè)備還包括將相應(yīng)的所述肢推到靜止?fàn)顟B(tài)的返回彈簧。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述彈簧包括將每個(gè)都錨固在肢和所述框架之間的螺旋線拉伸彈簧。
19.根據(jù)權(quán)利要求16-18中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，并且該設(shè)備還包括用于確定所述肢的靜止?fàn)顟B(tài)的設(shè)置裝置，所述設(shè)置裝置包括螺紋調(diào)節(jié)器，該螺紋調(diào)節(jié)器錨固在所述框架中并且能夠相對(duì)于所述框架運(yùn)動(dòng)，以支承在相應(yīng)的肢上。
20.一種結(jié)合了根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任何一項(xiàng)所述的啟動(dòng)設(shè)備的拉伸測試機(jī)器。
21.一種測量用于將沉淀物牽拉離開基底所需的拉伸力的方法，包括以下步驟 提供用于抓緊沉淀物的單一夾爪，所述夾爪具有打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)以及牽拉方向， 將所述夾爪安裝在懸臂梁的自由端部上，所述梁上具有應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀使其彎曲與施加的作用力相關(guān)聯(lián)， 提供用于通過施加拉伸荷載關(guān)閉所述夾爪的啟動(dòng)器， 將沉淀物定位在所述夾爪中，所述夾爪處于打開狀態(tài)中， 操作所述啟動(dòng)器，以便圍繞所述沉淀物關(guān)閉所述夾爪， 通過所述梁在所述牽拉方向上施加增加的牽拉力，以及 記錄所述應(yīng)變儀的電輸出。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，包括相對(duì)于所述沉淀物驅(qū)動(dòng)所述夾爪以便使所述沉淀物定位在所述夾爪內(nèi)的預(yù)備步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述沉淀物首先被以一距離定位在所述夾爪下方且在垂直于所述牽拉方向的平面中，并且所述夾爪隨后在打開狀態(tài)中朝向所述沉淀物且在所述沉淀物上方相對(duì)地運(yùn)動(dòng)，以便隨后在所述沉淀物上關(guān)閉。
24.一種測量用于將沉淀物牽拉離開基底所需的拉伸力的方法，包括以下步驟 提供用于抓緊所述沉淀物的單一夾爪，所述夾爪具有打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)以及牽拉方向， 將所述夾爪安裝在懸臂梁的自由端部上，所述梁上具有應(yīng)變儀，該應(yīng)變儀使其彎曲與施加的作用力相關(guān)聯(lián)， 提供用于通過施加拉伸荷載關(guān)閉所述夾爪的啟動(dòng)器， 將沉淀物定位在所述夾爪中，所述夾爪處于打開狀態(tài)中， 操作所述啟動(dòng)器，以便圍繞所述沉淀物關(guān)閉所述夾爪， 使所述夾爪和沉淀物在所述牽拉方向上以預(yù)定速度一起運(yùn)動(dòng)， 突然停止所述沉淀物，以及 記錄所述應(yīng)變儀的電輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于測試電子基底上的沉淀物的拉伸測試裝置和方法。拉伸測試機(jī)器具有夾爪，該夾爪包括具有橫向件(25)和兩個(gè)立柱(26)的單一的“H”形截面的構(gòu)件。該橫向件被安裝到支持在該測試機(jī)器上并具有力的測量元件的懸臂梁。氣動(dòng)啟動(dòng)器(20)通過絞線(22)將拉伸力應(yīng)用到該夾爪(23)的第一端，以便促使它們分開。當(dāng)該立柱的第一端被促使分開時(shí)，它們相對(duì)地布置的第二端一起被促使以抓緊在拉伸測試內(nèi)將被從基底上牽拉下的樣品沉淀物(29)。在使用中，該夾爪可以500毫米/秒級(jí)別的速度按順序被移動(dòng)，以便將沉淀物從基底牽拉下。在該拉伸測試中將沉淀物牽拉離開基底所需的力由梁(35)上的力測量元件測量。
文檔編號(hào)G01N3/04GK102879259SQ201210321258
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者羅伯特·約翰·賽科斯 申請(qǐng)人:達(dá)格精度工業(yè)有限公司