CN104396001A - 分离、至少部分干燥以及检验电子元件的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分离、至少部分干燥和检验电子元件的方法，包括：分离装置、承载电子元件的载体、用于产生辐射热的加热源、用于将承载电子元件的载体相对于加热源移位的移位装置，以及目检装置。加热源配置用于产生辐射热，以便选择性地加热和蒸发分离后电子元件上的水分。

Description

分离、至少部分干燥以及检验电子元件的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种分离、至少部分干燥以及检验电子元件的设备和方法。
背景技术
在电子元件例如更特别地是半导体产品的制造过程期间，这些电子元件通过以更大的整块电子元件的方式进行制造，该整块电子元件随后被分割(这个过程也称为分离、单独分开或个体分开)成一个或多个单独的电子元件的小单元。例子就是放置在载体的带有多个可选整体地封装的电子元件的包装，以及被分割成较小单元的由放置有电子元件的硅载体构成的晶片。该分割操作可以通过不同形式的机械工序实现，例如锯割的同时利用液体冲洗和/或冷却分割期间的电子元件。采用切割液体进行分离也是有可能的。分割后残留的液体通常仍旧存在于分离后的电子元件上和/或残留材料(碎片)通常必须从分割后的电子元件上除去。一般采用液体(例如水)进行清洗，然后将液体除去。
为了控制产品质量并且不妨碍随后在分离后电子元件上的工序，需要将残留液体从分离后的电子元件上除去。根据现有技术，出于干燥的目的，使用鼓风装置能够将粘附的液体从电子元件上吹走。另一种干燥方法是利用加热板对分离后的电子元件加热(例如温度是70～80℃)，以便使液体(水)蒸发。而另一种干燥方法是利用棉条吸水器材，通过吸附作用将粘附的水分从电子元件上除去。
这里，我们知道使用一种设备，在该设备中，分离后的电子元件被放置在载体上，然后与鼓风装置、棉条吸水设备或其组合接触。这种干燥设备一般设有用于使承载电子元件的载体相对于鼓风装置、棉条吸水设备或其组合移位的输送装置。
连续地分离、干燥和检验电子元件的现有技术具有的缺点是：在使用鼓风装置的情形下，残留的液体以不确定的方式发生移位。除去液体不确定的液体移位意味着液体并未以受控制的方式被除去，并且也意味着液体被移位至不期望的位置上。使用加热板加热电子元件的一个缺点是：这是一个缓慢的工序，需要很长的周转时间。应用加热板的进一步的缺点是电子元件与加热板之间需要物理接触。
同样，棉条吸水的一个缺点也是与通常极易受损的分离后电子元件之间的物理接触。使用棉条吸水器材的其他缺点是吸水材料的作用被削弱(或者甚至丧失)，因为吸水材料饱和且可能滋生细菌。因此，干燥操作将随时间而改变。
发明内容
本发明的目的是提供一种分离、至少部分干燥和检验电子元件的改进设备和方法，通过该设备方法，同时保留现有技术的诸多优点。使用液体的同时仍有可能进行分离，剩余的液体可以高效且可控地被除去，并且可以紧接着对分离后电子元件进行有效的检验。
针对该目的，本发明提供一种分离、至少部分干燥和检验电子元件的设备，包括用于将较大的整个电子元件分割成分离的电子元件的分离设备；承载分离后的电子元件的载体；产生辐射热的热源；将承载分离后的电子元件的载体相对于加热源移位的移位装置；以及检测分离后的电子元件的目检装置；其中所述加热源配置成产生波长范围在1～5μm内的辐热射。
这种辐射热具有近红外区内的波长。术语“近红外”理解为大约位于780nm～大约10μm范围内的波长，优选地在大约900nm～大约5μm范围内，更优选地在大约1μm～约4μm的范围内，特别地在约1.5μm～约3.5μm的范围内。此处选择的辐射热的发射光谱优选地选择与液体(水)的吸收光谱相一致。此外，实践中，加热源的效率当然也决定其选择。这种设备能够有选择性加热和通过蒸发除去因分离而存在于电子元件上的残留液体，然后对分离后的电子元件进行有效地目检。因此，根据本发明的处理电子元件的方式的有益效果是分离工序期间和/或分离工序之后仍可以使用液体，应用可选的加热方式，然后可以进行有效的目检。特别地，干燥可以有效地进行。例如，水对红外光(波长1～5μm)具有强吸收。正是这种结果，才使液体特别吸收来自辐射热的能量。这就意味着，待除去液体将比分离后的电子元件和/或干燥设备的元件受到强度较大的加热。分离后的电子元件基本上不被加热。热量因此被有效地利用，分离后的电子元件和/或干燥设备的元件并不被加热，或者较低程度地受到热源的加热。结果，分离后的电子元件的干燥有效地进行，而相对于待除去液体来源，电子元件仅轻度受热。由于液体的选择性加热，仅需要很短的辐照时间。这里可以预想，辐照时间在2～6秒的数量级上，更特别地在3～5秒的数量级上。
该设备也设有用于检验分离后的电子元件的检验装置，所述检验装置可以体现为检测干燥的分离后电子元件的传感器或照相机。该传感器或照相机通常与控制其他工序的智能控制系统连接。因此，加热源可以例如被启动(例如当检测到所有液体未被全部除去时)，同时随后的生产工序也可以被启动，以便对检测到的确定的分离后的电子元件外观上的瑕疵进行响应。智能控制系统可以例如由一台计算机组成。存在检测(presence detection)结合控制系统的优点是，例如，在即将发生分离后的电子元件过度加热的情况下，可以关闭加热源或者可以降低加热源的加热强度。此外，传感器能检测到待干燥的分离后电子元件的存在，在没有待干燥的分离后电子元件时，通过智能控制系统关闭加热源或者降低加热源的加热强度。将目检与这种控制联系起来的优点是防止电子元件(局部)过热，节能以及增加热源寿命。另一种选择是除去和/或置换不符合外部特征的分离后电子元件，该外部特征由已核准认可的分离后电子元件来确定。随后针对干燥并分离后电子元件的处理站可以例如通过智能控制系统而为此目的来启动。
在本发明的一个有利实施例中，加热源包括一个有螺旋灯丝的加热部件。该螺旋灯丝可以由例如钨、康铜(铜镍合金)或其组合制造。螺旋灯丝更优选地由钨制造。加热源也可以包括一个陶瓷加热部件。这些加热部件由于是标准的可购买部件而容易获得，这些部件价格低廉、小巧、易于更换，辐射热可以正确地定向。
加热源优选包括一个具有石英灯的加热元件，其构造用于产生波长在1μm～5μm所需辐射范围内的辐射热。这种石英灯的一个例子是卤素石英灯，特别是卤化钨石英灯。这些灯在期望的范围内是高效的。开关时间也是选择具体热源的一个重要的因素。对于在根据本发明的设备中的加热源，加热时间最好是短的(例如1～5秒)，并且由加热源发射的辐射热最好在关闭后快速消散(优选基本上是零秒至几秒钟)。因此，该过程可以比较快速地激活和停止，这就提高了控制的灵活性，但从安全的角度以及在防止电子元件过热上(例如当过程停止)，这也是特别理想的。采用其他加热源诸如陶瓷或石英加热元件无法实现这么短的开关时间。
加热元件优选地每个元件具有数量级为1000W的加热能力。这里，可以由多个加热元件组装加热源。当选择既定的电源时，每单位面积发射的功率(该术语也称为光谱功率密度)是特别重要的。这样，过度的局部加热能够得以避免，加热源的形式因此能够适应具有待干燥电子元件的布局。实践中能够得到的是长度大约为280mm的加热元件。另外，选择加热元件的一个因素是加热元件能否被并入设备中。
在本发明的进一步的实施例中，加热源还设有一有反射镜。该反射镜优选地与待干燥的分离后电子元件相对。使用反射镜的优点是由加热源产生的辐射热可以至少基本上被精确地传递到需要干燥工序的地方。反射镜可以构成加热元件的一部分,但是也可以位于加热元件外部。
为进一步限制辐射热的损失,在本发明一个进一步的实施例中，所述设备包括隔热材料。加热元件相邻可以通过隔热材料来避免不期望的过度加热。因此，屏蔽板可以例如放置在加热元件附近，以便阻止热传导。
在另一个实施例中，根据本发明的设备设有一个排放待干燥的电子元件周围的气体的抽取器。通过抽取器装置可以在加热期间在待干燥电子元件的位置处施加相对于环境压力的负压。这些抽取器装置能够抽取待干燥电子元件周围的气体。由于对被排除液体的选择性加热，贴近分离后电子元件的空气将会在加热期间因为蒸发的液体而获得更高的空气湿度(或者甚至变得饱和)。抽取这种具有更高空气湿度的空气提高了干燥工序的有效性，并使蒸发的液体能够从电子产品上受控地排走。也可以应用鼓风来提高液体的蒸发速度。进一步可选地，待干燥的分离后电子元件采用热元件进行辐照后，可以应用一个或多个气刀或喷嘴。待除去液体的蒸发速度也因此得以提高。该附加的鼓风操作甚至可以采用冷空气进行。
本发明也提供一种分离、至少部分干燥和检验电子元件的方法，包括处理步骤：a)将较大的整块电子元件分割成分离的电子元件；b)将平面上带有附着液体且被载体保持的分离后电子元件移位；c)采用加热源对具有附着液体的分离后的电子元件的集合供热；以及d)对由加热源干燥的分离后的电子进行目检，其中具有附着液体的电子元件的集合采用具有波长在1μm～5μm范围内的辐射热的加热源进行辐照。参照本发明的设备，使用这种方法可以实现如上所述的优点。电子元件可以高效地进行分离，待除去液体可能被选择性地加热，而分离后电子元件和机器部件并不被加热，或者被较少地加热，分离后电子元件可以进行目检。
如上所述，具有附着液体的分离后电子元件的至少部分干燥前置一个分离电子元件的工序。分离操作的例子例如是锯割、(激光)切割和液体切割。正是这种分离使电子元件具有附着液体(例如冷却液体和/或清洗液体)，这些液体在分离期间利用是很好的，但对于进一步处理，特别是对于准确目检，必须没有液体。
对具有附着液体的分离后电子元件的至少部分干燥后，对干燥的分离后电子元件进行目检。这种目检也称之为“目视”，并且应用目检的目的是确定分离后电子元件的质量。目视确定分离后电子元件质量的一个问题是余下的液体残留可能会影响质量测量。在对锡焊球进行目检(球检)期间，例如，出于确定锡球直径和位置的目的，存在于锡球表面上或周围的液膜因而可能具有破坏作用。由于液体的表面张力，不可能通过鼓风或棉团蘸吸完全地将液体从锡球上除去。液体残留的存在会导致出错以及各个分离后电子元件被错误拒收。通过根据本发明的连续的处理步骤(分离、选择性加热和目检)，分离的进行不会限制液体的使用，并且结合随后目检的执行也具有高度的可靠性。
在根据本发明的方法的一种变型中，对具有附着液体的电子元件集合的辐照采用加热源进行，局部辐照的时间为2～30秒，更优选地为局部辐照3～20秒。术语“局部辐照时间”理解为附着有液体的待干燥分离后电子元件在特定位置处被本发明的加热源辐照的时间长度。虽然采用5～10秒的局部辐照时间、10秒～25秒之间的辐照时间也可以获得良好的结果，但是局部辐照时间优选为约5秒±2秒。显然，局部过热再次成为限制最长辐照时间的一个重要原因。另一方面，需要最短辐照时间来使足够的热被传递到待除去液体上，以使其被蒸发。
根据本发明的对具有附着液体的电子元件集合的辐照优选采用一个或多个最大加热功率为1000W的加热元件进行。加热元件的最小加热功率为200W、400W、600W或800W。因此，加热源的总加热功率通过要使用的加热元件的数量即可容易地确定。
在根据本发明的方法的一个特别的实施例变型中，附着有液体的电子元件集合采用石英灯加热，例如可以产生近红外区范围内波长的辐射热的石英灯。这种石英灯可以产生波长在1μm～5μm范围内的辐射热。这种石英灯的一个具体的例子是卤化钨石英灯。
在本发明的一个有利实施例中，蒸发的液体，例如处理步骤c)过程中形成的蒸发液体被抽走。然后，由蒸发液体而产生的空气湿度增加的空气被抽走，以便除去电子元件上的液体，并将其从干燥设备上除去，从而可以避免例如在不期望的位置发生蒸发后的液体的凝结。
在根据本发明的方法的另一个具体变型中，虽然也有可以选择在两侧对电子元件集合进行加热，但附着有液体的电子元件集合的局部辐照采用加热源进行，其中该加热源放置在相对于具有附着液体的电子元件集合的一侧加热。为了防止对把持具有附着液体的分离后电子元件的载体的过度加热，载体最好由比要去除的液体对波长在1μm～5μm范围内的辐射热的敏感度更低的材料制造。
在根据本发明方法的又一个变型中，当存在具有附着液体的电子元件的集合时，加热源开启；当已经过最长辐照时间或者不存在具有附着液体的电子元件集合时，加热源即关闭。通过使用智能控制系统，加热源特别容易受到待干燥的分离后电子元件的存在的影响而转换，该智能控制系统也设有适于对待干燥的分离后电子元件进行视觉性存在检测的传感器。
在根据本发明方法的进一步变型中，加热采用多个加热元件进行。这些加热元件连续放置，借此，具有附着液体的电子元件集合被连续的加热元件照射加热。这种方法的优点是具有附着液体的电子元件集合可以在连续操作的干燥过程中进行辐射，此处不必在静止状态下必须执行根据处理步骤b)的干燥步骤。该方法可以被调控，以使在整个过程期间分离后电子元件的局部辐照时间在2～30秒内，更优选在3～20秒内。
具有附着液体的分离后电子元件的至少部分干燥也可以前置一个不同的干燥工序。由于根据本发明的干燥工序在除去小体积(优选为数量级为数微升的液滴尺寸)的液体中尤其有效，当分离后电子元件存在较大体积的残余液体时，最好在当前的干燥工序之前前置一个“预干燥”工序。预干燥可以例如通过棉吸或鼓风来完成。根据本发明，在加强的操作中，虽然较小体积的残余液体确实能够很有利地被除去，但是这种预干燥方式并不能除去所有的液体。
附图说明
下面，将根据非限制性的示例性实施例对本发明进行阐述。这里，
图1是示意性示出的根据本发明的设有一个加热元件的设备的一部分的透视图；
图2是示意性示出的根据本发明的设有多个加热元件的设备的一部分的透视图；
图3是用于分离、至少部分干燥和检验在具有各种外加设备的总成中的电子元件的完整设备的示意性俯视图。
具体实施方式
图1是用于干燥电子元件3并配有扁平载体2的设备1的一部分的示意图；这里电子元件3已分离且放置在扁平载体2上。在这种情况下设备1也提供了一个被安放在载体2上方的加热元件4。载体2可以在加热元件4下方移动穿过，尽管在具有电子元件3的载体2上方通过移动加热元件4而进行反向运动(kinematic reversal)当然也是可以的。不使用扁平载体2而是使用例如夹持头(未示出)将电子元件夹住。当来自前置的分离操作时，具有待除去附着液体的电子元件3一般以矩阵排列的方式出现。
图2是根据本发明的设备10的一部分的示意图，其中已分离的电子元件3可以被干燥，并且分离后的电子元件3通过载体以连续传送带11的方式提供。旋转锯(此处未示出)可以例如放置在设备10的示出部分的上游。除了图1所示的干燥设备1外，设备10还设有一个由多个加热元件12、13、14组装而成的加热源。连续传送带11的上部运载面沿箭头P1的方向上运动，其中电子元件在连续加热元件12、13、14的下方移动通过。例如，为了防止分离后电子元件3被加热元件12、13、14辐照过长时间，干燥设备10设有连接至智能控制器18的检测器15、16、17。使用检测器15、16、17(或可替代地是一个或多个摄像机)，既然不再被附着液体覆盖，分离后电子元件3的质量也可以准确地进行目检。智能控制器18能够例如调节连续传送带11的驱动机构9的输送速度和/或控制各条环型传送带11，以使其传送或多或少的加热功率。智能控制器可以进一步用来连续地除去目测不合格的分离后电子元件3。也可以在传送带11上方布置外壳20(此处示意性地示出)，为了抽取电子元件3周围湿度增加的空气，抽气装置21连接到外壳20上。
图3是用于分离、至少部分干燥和检验在具有各种外加设备的总成中的电子元件的完整设备30的示意性俯视图。模块31设有如上所述的用于将液体从分离后电子元件32上除去的加热源(此处未示出)。也可以提供具有多重干燥工序的干燥模块，例如上述具有前置棉吸单元的加热源。
分离模块33放置在干燥模块31的上游，如生产方向P1所见。这里设置两条旋转锯条34，以便通过锯痕36将尚未完全分离的电子元件35彼此分离。尚未完全分离的电子元件35通常被沿着锯条34运送多次。出于对具有电子元件38的尚未完全分割载体进行准确定位的目的，分离模块33的上游安置有一个对齐模块37。
如生产方向P1所示，干燥模块31的下游放置有一个检验模块40，在检验模块中，所描述的准确目检通过摄像机41进行，这通过前置的干燥模块31的有效干燥操作得以成为可能。注意，分离后电子元件以更加分开的取向(开放网格)布置，以便再进一步提高可以目检的可能性。最后，放置在检验模块40下游的是分选模块45，在分选模块中，分离后电子元件，例如根据检验模块40中的检验结果，可以放置在载体上。

Claims (15)

1.一种分离、至少部分干燥和检验电子元件的设备，包括：
－用于将较大的整块电子元件分割成分离的电子元件的分离设备；
－承载分离后电子元件的载体；
－用于产生辐射热的加热源；
－将承载分离后电子元件的载体相对于所述加热源进行移位的移位装置；以及
－用于检验分离后电子元件的目检装置；
其中，所述加热源配置成产生波长在1μm～5μm范围内的辐射热。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述加热源包括具有螺旋灯丝的加热元件。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述加热源包括陶瓷加热元件。
4.根据前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于：所述加热源包括具有石英灯的加热元件。
5.根据前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于：所述加热源设有与待干燥的分离后电子元件相对的反射镜。
6.根据前述任一项要求所述的设备，其特征在于：所述设备设有隔热材料。
7.根据前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于：所述设备设有用于排走待干燥的电子元件周围的气体的抽取器。
8.一种用于分离、至少部分干燥和检验电子元件的方法，包括处理步骤：
a)将较大的整块电子元件分割成分离的电子元件；
b)将位于一个平面内且由载体把持的具有附着液体的分离后电子元件移位；
c)使用加热源向具有附着液体的分离后的电子元件集合供热；
d)对由加热源干燥的分离后电子元件进行目检，其中具有附着液体的分离后电子元件集合由具有波长范围在1μm～5μm内的辐射热的加热源进行辐照。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：具有附着液体的分离后电子元件集合的局部辐照采用加热源进行，局部辐照时间为2～30秒，优选为3～20秒。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：具有附着液体的分离后电子元件集合的辐照采用一个或多个最大加热功率为1000W的加热元件进行。
11.根据权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于：具有附着液体的分离后电子元件集合采用石英灯加热。
12.根据权利要求8-11任一项所述的方法，其特征在于：如步骤c)处理过程中形成的蒸发液体被抽走。
13.根据权利要求8-12任一项所述的方法，其特征在于：具有附着液体的分离后电子元件集合的局部辐照采用加热源进行，所述加热源相对于具有附着液体的分离后电子元件的集合放置，以便所述的集合的一侧被加热，或者可替代地，所述集合的两侧均被加热。
14.根据权利要求8-13任一项所述的方法，其特征在于：当存在具有附着液体的电子元件集合时，所述加热源开启；当最长辐照时间已到达或者具有附着液体的电子元件的集合不存在时，所述加热源即关闭。
15.根据权利要求8-14所述的方法，其特征在于：具有附着液体的分离后电子元件的至少部分干燥前置一个不同的干燥工序。
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