CN107546105A - 器件表面处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种器件表面处理方法及系统，涉及表面处理领域。该方法中，首先将待处理器件放入酸溶液中，进行加热处理将待处理器件放入酸溶液中，进行加热处理。其中，所述酸溶液为浓度在40％～70％之间稀硝酸溶液，且所述酸溶液被加热到大于或等于150℃并对放入有待处理器件的所述酸溶液加热处理10至20分钟。然后，取出所述器件并对该器件进行超声波清洗。本发明实施例用于对器件表面的残留焊料进行清除，恢复器件的表面形貌，以方便对器件表面完整形貌的观察。

Description

器件表面处理方法及系统

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，具体而言，涉及一种器件表面处理方法及系统。

背景技术

Clip Bonding(夹键合或夹焊)封装器件，常见于二极管或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)。这类器件内部的芯片与Cu Clip(铜夹)之间常用焊料作为连接。这类器件在解封后，芯片与Cu Clip之间的焊料往往会残留在芯片表面，影响整个芯片的表面形貌。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种器件表面处理方法及系统，可以快速高效的实现对器件表面的处理。

本发明提供的技术方案如下：

一种器件表面处理方法，该方法包括：

a、将待处理器件放入酸溶液中，进行加热处理；其中，所述酸溶液为浓度在40％～70％之间稀硝酸溶液，且所述酸溶液被加热到大于或等于150℃并对放入有待处理器件的所述酸溶液加热处理10至20分钟；

b、取出所述器件并对该器件进行超声波清洗。

优选地，所述酸溶液浓度为50％。

优选地，在所述步骤a中，所述酸溶液被加热到200℃。

优选地，在所述步骤b中，采用酒精溶液或丙酮溶液对所述器件进行超声波清洗。

进一步的，该方法还包括：

对超声波清洗后的器件进行表面检查，确定所述器件的表面是否还有残留焊料；

若还有残留焊料，针对所述器件重复所述步骤a和b。

进一步的，对超声波清洗后的器件进行表面检查，确定所述器件的表面是否还有残留焊料，的步骤包括：

将所述器件放到显微镜下进行观察，以确定所述器件的表面是否还有残留焊料。

进一步的，对超声波清洗后的器件进行表面检查，确定所述器件的表面是否还有残留焊料，的步骤包括：

使用图像拍摄设备获取所述器件的表面图像；

通过计算机设备将所述表面图像与预设的标准图像进行比对，根据比对结果判断所述器件的表面是否还有残留焊料。

进一步的，对超声波清洗后的器件进行表面检查，确定所述器件的表面是否还有残留焊料，的步骤包括：

使用图像拍摄设备获取所述器件的表面图像；

通过计算机设备对所述表面图像进行图像识别，识别出所述表面图像中的焊料残留区域，根据所述焊料残留区域判断所述器件的表面是否还有残留焊料。

本发明还提供了一种器件表面处理系统，包括：

用于盛放酸溶液，对待处理器件进行表面处理的酸处理装置；

用于对放入所述酸处理装置盛放的酸溶液中的待处理器件进行加热处理的加热装置；

用于对从所述酸溶液中取出的器件进行超声波清洗的超声波清洗装置；

用于对超声波清洗后的器件进行表面检查，以确定所述器件的表面是否还有残留焊料的表面检查装置。

优选地，所述表面检查装置包括图像拍摄设备和计算机处理设备，其中：

所述图像拍摄设备用于获取所述器件的表面图像；

所述计算机设备用于将所述表面图像与预设的标准图像进行比对，根据比对结果判断所述器件的表面是否还有残留焊料；或者用于对所述表面图像进行图像识别，识别出所述表面图像中的焊料残留区域，根据所述焊料残留区域判断所述器件的表面是否还有残留焊料。

本发明实施例提供的器件表面处理方法，通过对器件进行酸溶液处理、加热并超声波清洗后，可以有效的去除器件表面的焊料，去除效果好，速度快，可以方便快速的实现对焊料的清除，方便对器件表面完整形貌的观察。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种器件表面处理方法的流程示意图。

图2为本发明实施例提供的一种采用Clip Bonding封装的二极管器件的剖面图。

图3为本发明实施例提供的解封后的器件的平面示意图。

图4为本发明实施例提供的器件经过处理后的平面示意图。

图5为本发明实施例提供的另一种器件表面处理方法的流程示意图。

图6为本发明实施例提供的一种器件表面处理系统的组成示意图。

图标：200-采用Clip Bonding封装的二极管器件；201-器件；202-铜夹；203-焊料；204-塑封；300-器件表面处理系统；301-酸处理装置；302-加热装置；303-超声波清洗装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例提供了一种器件表面处理方法，如图1所示，该方法包括以下步骤。

步骤a，将待处理器件放入酸溶液，进行加热处理中。

在对器件的表面进行处理之前，可以根据器件的实际情况进行解封等操作。本发明实施例中的器件可以是采用Clip Bonding(夹键合或夹焊)封装的器件，如某些二极管或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)等，这类器件在芯片和Cu Clip(铜夹)之间常用焊料作为连接，而容易导致在解封后存在焊料残留。如图2所示，为采用Clip Bonding封装的二极管器件200的剖面图。该剖面图为未解封的状态，其中，器件201与铜夹202之前通过焊料203连接，最外部还通过塑封204将器件201、焊料203以及铜夹202进行包覆。焊料203可以采用锡铜、锡铅材料或其他材料，本发明实施例并不限定焊料203的具体成分。这样的器件201在解封后，由于焊料203不会由于解封而全部掉落，在器件201表面会有焊料203的残留，这些残留的焊料203就会影响器件201的表面形貌。如图3所示，为解封后的器件201的示意图，其中器件201的表面会存在一个具有残留焊料203的区域A。

因此，在上述步骤a中，需要将待处理的器件201放入酸溶液中进行表面处理，利用酸溶液将器件201表面上的残留焊料203溶解掉，以改善器件201的表面形貌。在本发明实施例中，可以选用稀硝酸溶液对器件201进行处理，稀硝酸的浓度可以配置为40％-70％，优选的，采用浓度为50％的稀硝酸溶液对器件201进行处理。

此外，将待处理的器件201放置入酸溶液中后，可以对酸溶液进行加热，以加快酸溶液与焊料203的反应。可以理解的是，对酸溶液的加热可以是在放入待处理器件201之前，可以是在放入待处理器件201之后，具体的操作方法可以根据实际情况确定。本实施中，优选在放入待处理器件201之后在对酸溶液进行加热处理。

对酸溶液的加热可以采用加热设备加热到预设温度后保持加热一段时间，以使焊料203与酸溶液充分反应，将器件201上残留的焊料203尽可能完整的去除。在实际使用中，酸溶液可以盛放在可加热容器中，如烧杯等，将待处理的器件201放入烧杯中，并在加热装置上进行加热，如使用温度可调的加热板对容器进行加热。为了避免加热过程中酸溶液的挥发，可以使用带盖的容器，或使用其他装置将容器口盖上。如使用玻璃器皿在加热过程中将烧杯口盖上，避免烧杯内酸溶液的挥发。加热的时间可以根据器件201表面焊料203的多少确定，优选的，可以加热10至20分钟，加热的温度可以大于或等于150℃，优选的，加热温度维持在200℃。

步骤b、在对所述酸溶液加热处理之后，取出所述器件201并对所述器件201进行超声波清洗。

经过加热处理后的器件201在进行超声波清洗，可以提高表面处理的效果。详细地，可以选用酒精溶液或丙酮溶液进行超声波清洗，将器件201上残留的酸溶液清洗掉，便于后续的表面检查等操作，同时避免表面残留的酸溶液对操作人员造成伤害。图4为经过酸溶液处理和超声波清洗后的器件201的示意图。其中，器件201表面的部分焊料203会被酸溶液去除，器件201在完成一次处理后仍有可能含有少量残留焊料203。

在一些具体实施方式中，如图5所示，该方法还可以包括以下步骤。

步骤c，对超声波清洗后的器件201进行表面检查，确定所述器件201的表面是否还有残留焊料203；若还有残留焊料203，针对所述器件201重复上述步骤a和b。

在对器件201进行了酸溶液的处理和超声波清洗后，通过表面检查确定焊料203是否应清除干净，表面检查的方法可以采用显微镜观察、计算机自动实现的图像比对或图像识别等方法。经过表面检查的器件201如果不符合要求，就需要重新进行焊料203的去除操作，直到焊料203被清除干净。

详细地，进行表面检查方式可以是：将所述器件201放到显微镜下进行观察，以确定所述器件201的表面是否还有残留焊料203。

将经过超声波清洗后的器件201放到显微镜下进行观察，可以对器件201处理前留有焊料203的表面进行观察。由于焊料203的形态与器件201表面上没有焊料203的位置的颜色特征区别明显，可以通过显微镜的细致观察，确定器件201表面是否有残留焊料203。以Clip Bonding封装的二极管为例，其解封后得到的器件201的上下表面都会残留有焊料203。这样的器件201经过酸溶液处理和超声波清洗后，就可以使用显微镜对其上下两个表面进行观察，以确定器件201的表面是否还有残留焊料203。如果通过显微镜观察，器件201的某一个表面上的焊料203没有去除干净，对器件201的表面形貌仍然有影响。那么就可以将该器件201重新进行酸溶液处理和超声波清洗，直到器件201表面上的焊料203被去除干净，符合对器件201表面形态观察的要求。

进一步地，进行表面检查的方式也可以采用以下计算机自动图像识别的方式。

首先，使用图像拍摄设备获取所述器件201的表面图像。

然后，通过计算机设备将所述表面图像与预设的标准图像进行比对，根据比对结果判断所述器件201的表面是否还有残留焊料203。

上述通过显微镜观察的方法，需要工作人员操作显微镜进行器件201表面的观察，其工作效率较低，判断结果可能会受工作人员的操作、经验等影响。使用图像拍摄设备即计算机自动识别的方式进行表面检查的方法效率更高。可以采用图像拍摄设备对处理后的器件201的表面进行拍摄，得到清晰的可以准确分析的表面图像。然后将拍摄得到的表面图像与标准图像进行比对，该标准图像是预先利用图像拍摄设备对符合要求的器件201的表面进行拍摄得到的图像，不同的器件201对应有不同的标准图像，在进行比对时选择对应器件201的标准图像作为比对基础。可选的，可以将表面没有焊料203的器件图像作为标准图像。

具体的比对过程可以利用尺度不变特征转换(Scale-invariant featuretransform，SIFT)算法、感知哈希(Perceptual hash)算法或基于泽尔尼克(Zernike)矩合相似度准则的图像比对算法等算法，进行表面图像和标准图像的比对，确定表面图像和标准图像的相似度。如果判断得到的表面图像和标准图像的相似度满足要求，表明器件201的表面处理结果已经满足要求。例如，可以将相似度达到90％以上的表面图像认定为合格。如采用没有焊料203残留的器件201表面的图像作为标准图像，那么表面图像与标准图像的相似度越高，表明该表面图像对应的器件201表面的残留焊料203越少。

通过图像相似度的比对，实现对处理后的器件201的表面检查，相比通过显微镜观察，其比对效率更快，比对结果也更客观，可以快速的确定器件201上焊料203是否清除干净。

再一种实施方式中，进行表面检查的方式也可以采用以下方式通过计算机设备对所述表面图像进行图像识别，识别出所述表面图像中的焊料残留区域，根据所述焊料残留区域判断所述器件201的表面是否还有残留焊料203。

上述方法是通过将器件201的表面图像和标准图像进行比对的方式，根据表面图像和标准图像的相似度确定焊料203是否清除干净。此外，通过对表面图像中的焊料203进行识别，来确定焊料203是否清除干净。详细地，在得到器件201的表面图像后，利用图像识别算法将表面图像中的焊料203对应的区域识别出来。例如，可以通过图像的RGB等颜色特征来识别出焊料残留区域。最后，再根据焊料残留区域与整个表面图像的面积之比来确定器件201的残留焊料203是否被清楚干净。例如，当焊料残留区域与表面图像的面积之比小于预设值(如10％)时，即可认为器件201的表面处理合格。

通过对处理后的器件201进行表面检查，可以确定处理后的器件201表面是否还残留有焊料203。通过显微镜观察、图像比对或图像识别的方法来进行表面检查。其中，上述图像比对和图像识别的方法可以实现速度更快的表面检查，效率更好，检查结果也更客观。

综上所述，本发明实施例提供的器件201表面处理方法，通过对器件201进行酸溶液处理、加热并超声波清洗后，可以有效的去除器件201表面的焊料203，去除效果好，速度快，可以方便快速的实现对焊料203的清除，以方便对器件201表面完整形貌的观察。

如图6所示，本发明实施例还提供了一种器件表面处理系统300，包括：酸处理装置301、加热装置302、超声波清洗装置303和表面检查装置。

酸处理装置301用于盛放酸溶液，对待处理器件201进行表面处理。酸处理装置301可以是烧杯，盛放酸溶液可以是稀硝酸溶液，浓度可以为40％-70％，优选地，稀硝酸溶液的浓度为50％。

加热装置302用于对放入所述酸处理装置301盛放的酸溶液中的待处理器件201进行加热处理。加热装置302对酸溶液加热的时间和温度可以根据器件201的处理需要确定。例如，加热的时间为10至20分，加热的温度可以加热至150℃以上，优选为200℃。通过加热装置302的加热可以加快酸溶液与器件201残留的焊料203的反应速度，并可以使焊料203可以被尽可能完整的去除干净。

超声波清洗装置303用于对经过酸处理的器件201进行超声波清洗。超声波清洗装置303可以选用酒精或丙酮溶液对器件201进行清洗。

表面检查装置用于对清洗后的器件201进行表面检查，以确定所述器件201的表面是否还有残留焊料203。详细的表面检查方法可以如上述步骤c所述，这里不再赘述。如图6所示，图中仅示出了酸处理装置301、加热装置302和超声波清洗装置303，没有示出表面检查装置。如前所述，表面检查装置可以采用显微镜或者是包括图像拍摄设备和计算机处理设备，利用图像比对或图像识别方法进行表面检查。

通过本发明实施例提供的器件表面处理系统300，可以有效快速的实现对器件201表面焊料203的清除，并可以通过表面检查装置可以确定焊料203是否被清除干净。在器件201表面焊料203被去除干净后，就可以观察到器件201表面的完整形貌，满足器件201的表面形貌观察要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种器件表面处理方法，其特征在于，该方法包括：

a、将待处理器件放入酸溶液中，进行加热处理，其中，所述酸溶液为浓度在40％～70％之间稀硝酸溶液，且所述酸溶液被加热到大于或等于150℃并对放入有待处理器件的所述酸溶液加热处理10至20分钟；

b、取出所述器件并对该器件进行超声波清洗。

2.根据权利要求1所述的器件表面处理方法，其特征在于，所述酸溶液浓度为50％。

3.根据权利要求1所述的器件表面处理方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述酸溶液被加热到200℃。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的器件表面处理方法，其特征在于，在所述步骤b中，采用酒精溶液或丙酮溶液对所述器件进行超声波清洗。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的器件表面处理方法，其特征在于，该方法还包括：

对超声波清洗后的器件进行表面检查，确定所述器件的表面是否还有残留焊料；

若还有残留焊料，针对所述器件重复所述步骤a和b。

6.根据权利要求5所述的器件表面处理方法，其特征在于，对超声波清洗后的器件进行表面检查，确定所述器件的表面是否还有残留焊料，的步骤包括：

将所述器件放到显微镜下进行观察，以确定所述器件的表面是否还有残留焊料。

7.根据权利要求5所述的器件表面处理方法，其特征在于，对超声波清洗后的器件进行表面检查，确定所述器件的表面是否还有残留焊料，的步骤包括：

使用图像拍摄设备获取所述器件的表面图像；

通过计算机设备将所述表面图像与预设的标准图像进行比对，根据比对结果判断所述器件的表面是否还有残留焊料。

8.根据权利要求5所述的器件表面处理方法，其特征在于，对超声波清洗后的器件进行表面检查，确定所述器件的表面是否还有残留焊料，的步骤包括：

使用图像拍摄设备获取所述器件的表面图像；

通过计算机设备对所述表面图像进行图像识别，识别出所述表面图像中的焊料残留区域，根据所述焊料残留区域判断所述器件的表面是否还有残留焊料。

9.一种器件表面处理系统，其特征在于，包括：

用于盛放酸溶液，对待处理器件进行表面处理的酸处理装置；

用于对放入所述酸处理装置盛放的酸溶液中的待处理器件进行加热处理的加热装置；

用于对从所述酸溶液中取出的器件进行超声波清洗的超声波清洗装置；

用于对超声波清洗后的器件进行表面检查，以确定所述器件的表面是否还有残留焊料的表面检查装置。

10.根据权利要求9所述的器件表面处理系统，其特征在于，所述表面检查装置包括图像拍摄设备和计算机处理设备，其中：

所述图像拍摄设备用于获取所述器件的表面图像；

所述计算机设备用于将所述表面图像与预设的标准图像进行比对，根据比对结果判断所述器件的表面是否还有残留焊料；或者用于对所述表面图像进行图像识别，识别出所述表面图像中的焊料残留区域，根据所述焊料残留区域判断所述器件的表面是否还有残留焊料。