(HP-65) The destructive bond pull test

[SlideRule]

Extracts from the ABSTRACT and the Introduction of The Destructive Bond Test, US Commerce Dept., NBS Pub. 400-18, FEB 1976.

ABSTRACT
This report summarizes the work done at NBS on the destructive bond pull test as applied to small-diameter (approximately 1 mil or 25 μm) ultrasonically bonded aluminum wire … report begins with a,brief summary of the calculation of the resolution-of-forces operative in the bond system during the application of the pulling force …
INTRODUCTION
This report is an edited summary of the NBS effort on the destructive bond pull test.
The rationale for this work lies in the widespread use of this test method in the electro nics industry to evaluate the mechanical strength of wire bonds in semiconductor devices and in the large gap between the use of the pull test and the acquisition of reproducible calculable quantities which could be used to quantify the test results … to carry out this program, It was necessary to correlate the
measured pull strength as determined in the pull test with the stress in the wire, which depends on the geometry of the bond system. This was done through the resolution-of-forces calculation. An extensive series of experiments was undertaken in order to relate observed pull strengths to the results of the resolution-of-forces calculation … calculation of the resolution of the forces operative in the bond system during the application of the pulling force. A more complete derivation is presented in Appendix A and programs (in several different languages) which may be used for numerical calculation of the resolution-of-forces equations are given in Appendix B …
B1 . HP-65 Program for Resolution-of-Forces Calculation … 34 …

BEST!
SlideRule

[Thomas Klemm]

For those who want to run the program in an emulator:

Code:

001: 23    : LBL
002: 11    : A
003: 31    : f
004: 42    : CLSTK
005: 34 01 : RCL 1
006: 34 02 : RCL 2
007: 61    : +
008: 34 03 : RCL 3
009: 81    : /
010: 34 06 : RCL 6
011: 31    : f
012: 04    : SIN
013: 71    : x
014: 34 06 : RCL 6
015: 31    : f
016: 05    : COS
017: 01    : 1
018: 41    : ENTER
019: 34 04 : RCL 4
020: 51    : -
021: 71    : x
022: 61    : +
023: 33 07 : STO 7
024: 44    : CLx
025: 34 04 : RCL 4
026: 34 03 : RCL 3
027: 71    : x
028: 34 01 : RCL 1
029: 81    : /
030: 32    : f-1
031: 09    : SQRT
032: 01    : 1
033: 61    : +
034: 31    : f
035: 09    : SQRT
036: 34 07 : RCL 7
037: 71    : x
038: 33 07 : STO 7
039: 44    : CLx
040: 23    : LBL
041: 08    : 8
042: 34 02 : RCL 2
043: 34 04 : RCL 4
044: 71    : x
045: 34 01 : RCL 1
046: 81    : /
047: 01    : 1
048: 61    : +
049: 34 07 : RCL 7
050: 35 07 : g x<>y
051: 81    : /
052: 34 05 : RCL 5
053: 71    : x
054: 24    : RTN
055: 23    : LBL
056: 12    : B
057: 31    : f
058: 42    : CLSTK
059: 34 06 : RCL 6
060: 31    : f
061: 05    : COS
062: 34 04 : RCL 4
063: 71    : x
064: 34 06 : RCL 6
065: 31    : f
066: 04    : SIN
067: 34 01 : RCL 1
068: 34 03 : RCL 3
069: 81    : /
070: 71    : x
071: 51    : -
072: 34 02 : RCL 2
073: 34 01 : RCL 1
074: 81    : /
075: 01    : 1
076: 61    : +
077: 71    : x
078: 33 07 : STO 7
079: 44    : CLx
080: 34 03 : RCL 3
081: 01    : 1
082: 34 04 : RCL 4
083: 51    : -
084: 71    : x
085: 34 01 : RCL 1
086: 34 02 : RCL 2
087: 61    : +
088: 81    : /
089: 32    : f-1
090: 09    : SQRT
091: 01    : 1
092: 61    : +
093: 31    : f
094: 09    : SQRT
095: 34 07 : RCL 7
096: 71    : x
097: 33 07 : STO 7
098: 44    : CLx
099: 22    : GTO
100: 08    : 8

Quote:The angular variables \(\theta_t\) and \(\theta_d\), are often difficult to measure. However, the angles may be related to the variables \(h\), \(H\), \(d\), and \(\epsilon\) which are more easily accessible to measurement.

However it's much easier to calculate these angular variables using rectangle-to-polar coordinate transformation:

\((\epsilon d,h)\rightarrow(r_t, \theta_t)\)

\(((1-\epsilon)d,h+H)\rightarrow(r_d, \theta_d)\)

And then use the original formulas to calculate:

\(
F_{wt}=F\frac{\cos(\theta_d-\phi)}{\sin(\theta_t+\theta_d)}
\)

\(
F_{wd}=F\frac{\cos(\theta_t+\phi)}{\sin(\theta_t+\theta_d)}
\)

Here's my attempt:

Code:

001: 34 01 : RCL 1    h
002: 34 03 : RCL 3    d
003: 34 04 : RCL 4    ϵ
004: 71    : x
005: 31    : f
006: 01    : R->P
007: 35 08 : g Rv
008: 33 07 : STO 7    θ_t
009: 34 01 : RCL 1    h
010: 34 02 : RCL 2    H
011: 61    : +
012: 34 03 : RCL 3    d
013: 01    : 1
014: 34 04 : RCL 4    ϵ
015: 51    : -
016: 71    : x
017: 31    : f
018: 01    : R->P
019: 35 08 : g Rv
020: 33 08 : STO 8    θ_d
021: 34 07 : RCL 7    θ_t
022: 61    : +
023: 31    : f
024: 04    : SIN
025: 34 08 : RCL 8    θ_d
026: 34 06 : RCL 6    ϕ
027: 51    : -
028: 31    : f
029: 05    : COS
030: 34 07 : RCL 7    θ_t
031: 34 06 : RCL 6    ϕ
032: 61    : +
033: 31    : f
034: 05    : COS
035: 34 05 : RCL 5    F
036: 35 09 : g R^
037: 81    : /
038: 71    : x
039: 35 07 : g x<>y
040: 35 00 : g LSTx
041: 71    : x
042: 24    : RTN

Example:

Registers
01: 11.6
02: 3.5
03: 38.5
04: 0.375
05: 100
06: 20

R/S
103.48
x<>y
54.85

In addition to the that the angles \(\theta_t\) and \(\theta_d\) can be found in registers:

07: 38.78059606
08: 32.10960583

The exact values are:

54.85453818
103.4771281

Compare these to the result of the original program:

54.85453822
103.4771281


Cheers
Thomas