CN102097293A - 半导体封装产品的清洗机台及清洗工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体封装产品的清洗机台及清洗工艺，所述清洗机台包括：控制面板，位于机台正面的上部，用于实现清洗过程的控制；清洗作业区，位于机台正面的中部，呈中空槽状，所述作业区包括一个以上的清洗槽，且所述清洗机台对应各清洗槽设有超声波发生装置，以利用超声波对所述清洗槽内的半导体封装产品进行清洗；以及干燥区，用于对清洗后的产品进行干燥。所述清洗工艺包括超声波化学清洗、超声波水洗及干燥步骤，经清洗后，半导体封装产品上的残胶可以基本被完全去除，极大地提高了产品性能，同时便于后续产品功能测试。

Description

半导体封装产品的清洗机台及清洗工艺

技术领域

本发明涉及一种半导体封装技术，尤其是指一种半导体封装产品的清洗机台及清洗工艺。

背景技术

众所周知，半导体封装的目的是完成裸芯片内部电路的引脚与外部基体信号引出端的电气互连，同时保护好裸芯片，避免外物损伤，使其可承载一定的外力，实现良好的散热性。随着半导体技术的日益发展及市场对小型化的需求，产品的轻薄短小化成为技术发展的趋势及行业竟争的焦点。QFN(Quad FlatNon-leaded Package，QFN)方形扁平无引脚封装，是近年来半导体封装中较先进的封装工艺，其封装的产品呈方形，引脚亦呈方形分列排布于基体底部四周，封装后的产品尺寸小、电路径短、电性能佳、可靠性高，其主要工艺有：晶圆背部研磨→晶圆切割成单颗芯片→芯片与引线框架粘合→引线键合→塑封→-印字→切割(芯片与芯片彼此分离)→抓取(芯片从引线框架上分离)→测试→包装出货。目前QFN封装可实现的最小封装尺寸可达到0.6mm*0.3mm*0.3mm，相当于一个大米粒的百分之一大小，是目前国内外在该领域内达到的最小尺寸。

如此小的封装体积，对于QFN现有工艺来说是个巨大的挑战。切割工艺中，先将附有胶层的薄膜贴到圆铁环上，薄膜由胶层和塑料组成，胶层的一面贴上并列的引线框架条，利用切割机对贴有引线框架条的一面进行切割，切割时为避免切好的芯片从薄膜上脱离，并不将薄膜切透，而是剩余一部分，由于刀片很大程度上只是在切薄膜上的胶层，对于0.6mm*0.3mm*0.3mm级封装尺寸而言，由于产品极其微小，切割中产生的残胶经常会粘到产品上，甚至会将产品整个粘住，这会极大影响产品的性能及后续进行的功能测试，必须将胶去除干净。

由于目前封装的产品较大，残胶通常对其性能及功能测试不产生较大影响，因此还未有可以完全去除残胶的设备或工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对封装超小型产品(如0.6mm*0.3mm*0.3mm)，提出一种可以将残胶完全去除的半导体封装产品的清洗机台及清洗工艺，以较好地去除产品的残胶。

本发明的技术解决方案是：一种半导体封装产品的清洗机台，所述清洗机台包括：

控制面板，位于机台正面的上部，用于实现清洗过程的控制；

清洗作业区，位于机台正面的中部，呈中空槽状，所述作业区包括一个以上的清洗槽，且所述清洗机台对应各清洗槽设有超声波发生装置，以利用超声波对所述清洗槽内的半导体封装产品进行清洗；以及

干燥区，用于对清洗后的产品进行干燥。

本发明还提出一种半导体封装产品的清洗工艺，包括：

A、超声波化学清洗：将半导体封装产品放入盛装有表面活性剂溶液的清洗槽内进行超声波清洗；

B、超声波水洗：将经过超声波化学清洗后的产品再用水进行超声波清洗；

C、干燥：利用气体干燥所述产品。

本发明的特点和优点是：本发明在各清洗槽设有超声波清洗装置，清洗效果好，清洁度高且全部工件清洁度一致；清洗速度快，可大大提高生产效率，不须人手接触清洗液，安全可靠；本发明设有干燥区，如加热旋干槽以及通风干燥区，因此，能够快速方便地对清洗后的半导体封装产品进行干燥，便于尽快进入后续工序；经清洗后，产品的残胶可以基本被完全去除，极大地提高了产品性能，同时便于后续产品功能测试。

附图说明

图1为本发明的半导体封装产品的清洗机台的立体图。

图2为本发明的半导体封装产品的清洗机台的槽体及管路的示意图。

图3为本发明的半导体封装产品的清洗机台的侧视图。

图4为本发明的半导体封装产品的清洗机台的另一方向的立体图。

附图标号说明：

10、第一化学槽    11、氮气枪            12、第二化学槽

13、清洗切换槽    14、第一水槽          15、纯水枪

16、第二水槽      18、加热旋干槽        19、配电箱

21、抽风接口      25、清洗切换槽出水管  31、超声波发生器

32、底部通风区    34、置物架            36、顶部通风区

38、置物柜        39、第一化学槽管路    41、第二化学槽管路

43、第一水槽管路        45、第二水槽管路        46、总排水管

48、日光灯              50、控制面板            52、台面板

54、抽风通道            A、总控制器             B、第一控制器

C、第二控制器           D、第三控制器           E、第四控制器

F、第五控制器           A1、测温探头            A2、加热片

A3、超声波振子          A4、进气孔

具体实施方式

本发明提出一种用于半导体封装工艺中的芯片清洗机台及清洗工艺，其中，该清洗机台包括控制面板、清洗作业区与干燥区，该控制面板位于机台正面的上部，用于实现清洗过程的控制；该清洗作业区位于机台正面的中部，呈中空槽状，作业区包括一个以上的清洗槽，且清洗机台对应各清洗槽设有超声波发生装置，以利用超声波对各清洗槽内的封装后的半导体芯片进行清洗；以及干燥区，用于对清洗后的芯片进行干燥。

优选地，在该清洗作业区作业区设有台面板，上述清洗槽包括一个以上的化学槽以及一个以上的水槽，化学槽及水槽是由该台面板相对凹入而形成，且化学槽中盛装有表面活性剂溶液，所述水槽中盛装有去离子水。进一步地，超声波发生装置包括槽体底部安装的超声波振子以及机台顶部安装的超声波发生器，每个化学槽及水槽各配有一个超声波发生器，用于控制超声波振子的振动频率。

优选地，各清洗槽的槽体外周侧壁上安装有加热片，对应地，其内侧壁上安装有温度传感器感应探头。

优选地，干燥区包括设于清洗作业区下游的加热旋干槽，且所述加热旋干槽具有由该台面板的平面凸伸而形成的槽体，槽体上方设有盖体，槽体侧壁设有输入工作气体的开孔，且盖体上具有通气孔。较佳地，开孔与工作气体管路相通，所述工作气体管路与供气系统相连，且所述工作气体管路上设有加热结构，所述加热旋干槽的内侧壁上安装有温度传感器感应探头。

优选地，控制面板包括总控制器、对应各清洗槽及/或加热旋干槽设置的多个分控制器；所述总控制器设置有安全保护装置，例如急停按钮；所述分控制器设置有温度控制器及时间控制器，用于控制清洗槽及/或加热旋干槽的工作温度及工作时间；所述机台的侧部设有配电区，所述控制面板通过导电线路连接到侧部的配电箱中。

本发明的半导体芯片的清洗工艺包括：A、化学清洗：将芯片放入盛装有表面活性剂溶液的清洗槽内清洗；B、水洗：将经过化学清洗后的芯片再用去离子水进行清洗；C、干燥：利用气体干燥所述芯片。

下面以半导体封装芯片为例配合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图1至图4所示，其为本发明的清洗机台的一具体实施例的结构示意图，该机台主要结构如下：骨架由不锈钢方管组合焊接而成，具有强固的结构；外壳由聚丙烯组合焊接而成；下方拉门采用透明聚氯乙烯，可以很好的隔离酸气，保护操作者。

本实施例的该清洗机台具有长方体结构，机台中间部分为清洗作业区，清洗作业区为中空槽体，其上端设有拉板式挡门，用于当机台为非工作状态时封闭作业区，对机台进行保护。作业区具有台面板52，台面板52上设有四个凹槽(清洗槽)，从左到右依次为第一化学槽10、第二化学槽12、第一水槽14、第二水槽16，此四个清洗槽均为相对台面板的平面凹进去的槽，其槽体周围安装有加热片A2，可使槽体均匀受热，槽内侧壁上安装有温度传感器探头A1，用于感应槽内温度。本实施例中，超声波发生装置包括槽体底部安装的超声波振子A3以及机台顶部安装的超声波发生器，每个化学槽及水槽各配有一个超声波发生器，用于控制超声波振子的振动频率。机台使用时预先设定好频率，将超声波发生器开关始终处于打开状态，作业时先将槽体加热到设定温度，再启动时间控制器，此时超声波亦开始工作，即每个槽体的超声波开关由对应的时间控制器控制。当设定时间到时，时间控制器随之清零，超声波亦停止工作。

控制面板50位于机台上方，用于控制机台操作，控制方式可以采用手动，具体地，本实施例的控制面板上设有6组控制器，依次为总控制器A、第一控制器B、第二控制器C、第三控制器D、第四控制器E、第五控制器F，其中：第一控制器B至第五控制器F分别具有温度控制功能和时间控制功能，采用LED屏显示数值，显示屏下方设有按扭，以手动方式进行控制，可根据需要设定槽体的加热温度和作业时间。总控制器A上设有安全保护装置，如急停按钮，该急停按钮用于紧急情况下实现立即停车，按下该按钮，机台可立即停止工作。其中第一控制器B用于控制第一化学槽10，第二控制器C用于控制第二化学槽12，第三控制器D用于控制第一水槽14，第四控制器E用于控制第二水槽16，第五控制器F用于控制加热旋干槽18。当然，为了进一步保障清洗机台的使用安全，前述总控制器还可设有漏电安全保护装置及过温过载保护装置，至于漏电安全保护装置及过温过载保护装置的具体结构，本领域的技术人员在理解本技术方案的前提下可以结合现有技术的多种结构来实现，此处不再赘述。

本实施例中，四个清洗槽的加液方式均为手动加液，而其排液方式是利用重力方式通过各自的排水管39、41、43、45排放至总排水管46，再经总排水管46排出。

加热旋干槽18位于第二水槽16的旁边，其为凸起型槽体，上方具有盖子，盖子采用不锈钢材料制成，盖子上具有若干通气孔。加热旋干槽采用气体加热的方式，其后内侧壁上具有一开孔A4，用于传输热气体，前内侧壁上具有温度传感器感应探头。开孔A4接有管路，以与供气系统相连；较佳在该管路的某一段安装加热片，加热片较佳具有一接电插座，当接通电源时，电磁阀自动打开，开始供气，加热片开始加热，气体经过加热片时，温度升高，电能转化为热能，通过开孔A4进入加热旋干槽18，从而使加热旋干槽18内的温度升高。

本实施例中，清洗作业区的后侧壁上分别设有清洗切换槽13、底部通风区32、顶部通风区36及置物架34，其中底部通风区32和顶部通风区36用于将化学槽中溶液释放出的气体及时排出，其较佳呈栅格状间隔空隙。在底部通风区32和顶部通风区36之间设有置物架34，用于放置作业时的产品或物品。清洗切换槽13位于底部通风区32的上方、置物架34的左下方，用于不同槽体切换时的清洗，其上方具有出水管25。

本实施例中，在机台背部上半部设置排风管路54，排风管路54用于底部通风区32和顶部通风区36排风，并与上部的抽风接口21相连。机台侧部具有配电箱19，如图4所示，以用于导电线路的放置及转接。机台背部下半部为液体管路区，安装有排液管道。

另外，本实施例还在作业区顶部安装有日光灯48，用于工作照明。作业区左右两侧分别安装有氮气枪11及纯水枪15，用于必要时产品的吹干及清洁。机台下部设有置物柜38，置物柜38具有拉门，用于存放材料及物品。机台底部还具有支撑脚及滑轮装置，具有高低调整及锁定功能。

此外，为适应生产需要，保证水槽14、16内随时具有充足的热水，缩短加热时间，可安装一热水器(图中未示出)，使热水器管路与二水槽分别相连，需要时将控制阀打开，热水就从热水器内流到水槽中。

通过上述对该半导体封装产品的清洗机台的说明，本领域的技术人员对于本案涉及的清洗工艺应已有一定了解，一种半导体封装产品的清洗工艺，包括：A、化学清洗：将封装好的半导体芯片放入盛装有表面活性剂溶液的清洗槽内进行超声波清洗；B、水洗：将经过化学清洗后的芯片再用水进行超声波清洗；C、干燥：利用气体干燥所述芯片。由于该半导体封装产品的清洗工艺可选择结合前述清洗机台描述中的各特征，故此处不再重复描述，下面仅结合该方法的具体实施例针对其具体的工艺步骤进行说明。

对于该清洗工艺，为了减少溶液换槽频率，提高生产效率，较佳是利用多个化学槽及多个水槽对芯片进行多次化学清洗和多次水洗。本发明的一具体实施例中，是利用两个化学槽对芯片进行两次超声波化学清洗，以及利用两个水槽对芯片进行两次水洗。其中，所述化学槽中的溶液为表面活性剂溶液，所述水槽中为去离子水。

较佳地，在步骤A与步骤B之间及/或所述步骤B与步骤C之间还包括一清洗切换步骤：将经过前一步骤清洗后的芯片利用去离子水进行切换清洗，然后进行下一步骤。

本发明的该清洗工艺的具体实施例中，是将封装好的半导体芯片按不同的批次型号分别放入承载装置中，并依次放入以下槽体进行清洗及干燥：

1.第一化学槽→温度：50°～100°，时间：10分钟～30分钟，进行第一次超声波化学清洗；

2.第二化学槽→温度：50°～100°，时间：10分钟～30分钟，进行第二次超声波化学清洗；

3.清洗切换槽→时间：5分钟～20分钟，进行切换清洗；

4.第一水槽→温度：50°～100°，时间：10分钟～30分钟，进行第一次超声波水洗；

5.第二水槽→温度：50°～100°，时间：10分钟～30分钟，进行第二次超声波水洗；

6.清洗切换槽→时间：5分钟～20分钟，进行切换清洗；

7.加热旋干槽→温度：100°～120°，时间：20分钟～30分钟，进行芯片的干燥；

8.将产品放在离子风扇下吹：时间20分钟-30分钟，以去除静电。

以上工艺中步骤1与步骤2，步骤3与步骤4工艺完全相同，但采用两个化学槽及两个水槽，目的是减少溶液换槽频率，提高生产效率。化学槽中的溶液为表面活性剂溶液，水槽中为去离子水，经过以上工艺后，产品上粘附的胶会被清洗干净。

虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。

Claims (17)

1.一种半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述清洗机台包括：

控制面板，位于机台正面的上部，用于实现清洗过程的控制；

清洗作业区，位于机台正面的中部，呈中空槽状，所述作业区包括一个以上的清洗槽，且所述清洗机台对应各清洗槽设有超声波发生装置，以利用超声波对所述清洗槽内的半导体封装产品进行清洗；以及

干燥区，用于对清洗后的产品进行干燥。

2.如权利要求1所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述清洗作业区作业区具有台面板，所述清洗槽包括一个以上的化学槽以及一个以上的水槽，所述化学槽及水槽是由该台面板相对凹入而形成，所述化学槽中盛装有表面活性剂溶液，所述水槽中盛装有去离子水。

3.如权利要求1所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述清洗槽的槽体外周侧壁上安装有加热片，其内侧壁上安装有温度传感器感应探头，所述超声波发生装置的超声波振子设于各清洗槽的槽体底部。

4.如权利要求2所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述干燥区包括设于清洗作业区下游的加热旋干槽，且所述加热旋干槽具有由该台面板平面凸起而形成的槽体，槽体上方设有盖体，槽体侧壁设有输入工作气体的开孔，且盖体上具有通气孔。

5.如权利要求4所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述开孔与工作气体管路相通，所述工作气体管路与供气系统相连，且所述工作气体管路上设有加热结构，所述加热旋干槽的内侧壁上安装有温度传感器感应探头。

6.如权利要求1所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述清洗作业区设有背板，所述背板上设有顶部通风区、底部通风区、清洗切换槽及置物架，所述清洗切换槽位于顶部通风区和底部通风区之间。

7.如权利要求6所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述清洗切换槽上方具有至少一个水龙头，所述水龙头中有去离子水。

8.如权利要求7所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述顶部通风区和底部通风区具有栅格状间隙。

9.如权利要求7所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述清洗作业区还设有氮气枪和纯水枪，位于该清洗作业区前端两侧。

10.如权利要求4所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，所述控制面板包括总控制器、对应各清洗槽及/或加热旋干槽设置的多个分控制器；所述总控制器设置有急停按钮；所述分控制器设置有温度控制器及时间控制器，用于控制清洗槽及/或加热旋干槽的工作温度及工作时间；所述机台的侧部设有配电区，所述控制面板通过导电线路连接到侧部的配电箱中。

11.如权利要求1所述的半导体封装产品的清洗机台，其特征在于，机台的清洗作业区为中空槽体，且其上端设有拉板式挡门；所述机台背面的上部设有排风管路，机台的下部包括槽体容纳区、管路区及置物柜，且所述置物柜具有拉门。

12.一种半导体封装产品的清洗工艺，包括：

A、超声波化学清洗：将半导体封装产品放入盛装有表面活性剂溶液的清洗槽内进行超声波清洗；

B、超声波水洗：将经过超声波化学清洗后的产品再用水进行超声波清洗；

C、干燥：利用气体干燥所述产品。

13.如权利要求12所述的半导体封装产品的清洗工艺，其特征在于，所述步骤A包括利用两个化学槽对产品进行两次超声波化学清洗，具体为：

A1：第一次超声波化学清洗，在第一化学槽内进行，温度：50°-100°，时间：10分钟-30分钟；

A2.第二次超声波化学清洗，在第二化学槽内进行，温度：50°-100°，时间：10分钟-30分钟；

所述步骤B包括利用两个水槽对产品进行两次水洗，具体为：

B1：第一次超声波水洗，在第一水槽内进行，温度：50°-100°，时间：10分钟-30分钟；

B2.第二次超声波水洗，在第二水槽内进行，温度：50°-100°，时间：10分钟-30分钟。

14.如权利要求13所述的半导体封装产品的清洗工艺，其特征在于，所述步骤C包括：

C1、加热旋干步骤，利用热空气对加热旋干槽内的产品高温干燥，具体的，温度：100°～120°，时间：20分钟～30分钟。

15.如权利要求14所述的半导体封装产品的清洗工艺，其特征在于，所述步骤C还包括：

C2.在离子风扇下吹：时间20分钟-30分钟。

16.如权利要求12所述的半导体封装产品的清洗工艺，其特征在于，所述化学槽中的溶液为表面活性剂溶液，所述水槽中为去离子水。

17.如权利要求12所述的半导体封装产品的清洗工艺，其特征在于，在所述步骤A与步骤B之间及/或所述步骤B与步骤C之间还包括一清洗切换步骤：将经过前一步骤清洗后的产品利用去离子水进行切换清洗，然后进行下一步骤，且所述清洗切换步骤的时间为5分钟～20分钟。

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