CN1278789C - 超声波清洗组件以及超声波清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声波清洗组件和一种用于清洗分开的电子部件的方法。该组件包括：具有形成在其中的多个切割凹口的表面的切割夹盘，用于在夹盘的表面上使用切割器件，从具有多个电子部件的基板分离单个的电子部件；在夹盘和夹盘上的分离电子部件的上面支持的震动喷嘴，以便震动喷嘴可以朝部件放射液体；以及附有喷嘴的超声波发生器，能适当地超声激发通过喷嘴流通的液体，以提高部件的清洗效果。

Description

超声波清洗组件以及超声波清洗方法

技术领域

本发明涉及使用喷射到部件上的液体的单个半导体或电子部件的清洗。

背景技术

在多数半导体制造技术中，许多的单个的电子部件，例如半导体芯片鳞式部件(Chip Scale Package，CSP)形成在一块基板上。这些单个的部件必需在使用前被分开或分离。基板分开的一种方法是当基板固定在切割夹盘上时使用切割锯切割基板。每一块基板主要地由被称为面板的集成电路装置或部件阵列或复合阵列的部分组成。这些面板可以按沿基板的长度被平均隔开地三至五组排列。该切割步骤生产出必须经过进一步清洗、漂洗、干燥步骤的割开或分开的电子部件的阵列。所述步骤应保护这些单个部件的相关位置和方向，并且不应当引起部件倾斜和交叠，以便不在沿生产线的后续步骤期间带来操作的困难。

清洗和干燥单个基板的一种方法是利用压水喷嘴和鼓风机，其中单个基板是安装在把持底夹盘上并且覆盖着多孔材料。然而，像压力漂洗喷嘴清洗在湿度控制上带来困难，因而在单个基板的干燥时间上导致额外消耗并能损坏设备的电路。此外，还需要使用复杂的设计，以及制造用于在实行漂洗的压力反应室中把持基板的工具。另一种方法是使用超声波槽，其中单个基板固定在底夹盘结构上、被覆盖着并且浸入在超声波清洗液中。然而，所述超声波槽的结构是复杂的并通常造成较长的操作时间、较长的干燥时间和超声波清洗液污染物处理的困难。另外，像常规超声波槽的驱动频率不适合清洗布线键合的电子器件。第三种方法是使用离心力清洗。单个基板通过真空装置把持在运载器上。然后运载器快速地旋转，并且通过压水喷嘴漂洗基板以及然后通过自旋运动干燥基板。然而，水和碎屑将通过缝隙扩散在单个基板上，并且由于运载器的真空压力而陷入到基板表面下。最终，水印和污染物形成在单个基板的表面上。

需要有一种改进的工艺，用于清洗小至亚微米水平的单个基板，并缩短整个清洗工艺的周期时间。

发明内容

本发明的一个目的是寻求提供一种改进的组件和用于清洗多个电子部件的方法以便避免现有技术中的一些问题。

根据本发明的第一方案，提供一种超声波清洗组件，其包括：具有形成在其中的多个切割凹口的表面的切割夹盘，用于在夹盘的表面上使用切割器件，从具有多个电子部件的基板中分离单个的电子部件；在夹盘和分离电子部件的上面支持的震动喷嘴，震动喷嘴可以操作以将液体导向分离电子部件；以及附有喷嘴的超声波发生器，能适当地超声激发通过喷嘴流通的液体，从而在电子部件被分离但仍然安装在切割夹盘上时，被超声波激发的液体被导向电子部件并对其进行清洁。

根据本发明的第二方案，提供一种从具有多个电子部件的共用基板中形成电子部件和清洗电子部件的方法，其包括：把电子部件的基板放置在夹盘的表面上；把基板把持到夹盘的表面上；当把基板和部件把持到夹盘上时，将基板分离成单个的电子部件；随后，通过震动喷嘴把液体流导引到分离的电子部件上，并且激发超声波发生器将超声波能量施加到通过喷嘴流通的液体上。

下文通过参考示例本发明实施方案的附图将便利地更详细地描述本发明。附图和相关的描述的特性不应理解为取代由权利要求所定义的本发明广泛具有的一般性。

附图说明

图1示出了用于把持基板的真空切割夹盘的平面图；

图2示出了在其上安装有包括三个面板的基板的真空切割夹盘的平面图；

图3示出了使用压水喷嘴清洗和风干单个基板的现有技术的清洗装置的截面图；

图4示出了具有浸入在清洗液的容器内的单个基板的现有技术的清洗装置的截面图；

图5示出了使用离心力清洗把持在真空夹盘上的单个基板的现有技术的清洗装置的等角投影图；

图6示例了根据本发明优选实施方案的用于清洗单个基板的超声波清洗组件的示意图；以及

图7是处于使用中的用于清洗单个基板的超声波清洗组件的等角投影图。

具体实施方式

参考图1，示出了用于把持基板的真空切割夹盘13的平面图。切割夹盘13包括已布图的切割凹口22的行和列，切割凹口22使切割锯(未示出)可以分开具有多个电子部件的基板。这些切割凹口22的排列是根据在未分开的基板内的电子部件的排列设计的。切割夹盘13形成有定位在每个电子部件的位置上的真空孔27，用以在分离后每个电子部件被分离以便把独立部件1把持到夹盘13上。

图2示出了包括在其上安装有电子部件的三个面板的未分开的基板的真空切割夹盘13的平面图。

图3示出了使用压水喷嘴清洗和风干电子部件的单个基板1的现有技术的清洗装置的截面图。单个基板1安装在底座盘2上并且覆盖有多孔材料3。顶部漂洗喷嘴6和底部漂洗喷嘴7喷射压水到单个基板1上，此后，顶部通风喷嘴4和底部通风喷嘴5风干基板。然而，吹风干燥装置产生薄雾，反过来增加周围的湿度并影响单个基板1的干燥时间。底座盘2具有使用把持单个基板1的隔离部分的底座设计。这些隔离部分把持基板1但会妨碍水的喷射，由于基板1部分地被隔离部分覆盖，从而导致不良的清洗。

图4示出了具有浸入在容纳清洗液的超声波清洗槽11内的单个基板1的现有技术的清洗装置的截面图。单个基板1安装在运载器9上、覆盖有盖子8并且放置在具有超声波清洗液12的超声波槽11内的超声波传感器10上。由于处理次序太多，以及在需要清洗去离子水的良好环境的槽内的碎屑或者污染物颗粒的堆积，这种槽浸没是不充分的，并且占用多个时间去操作和维持。由于用于这些槽的驱动超声波频率的大部分可大约在40KHz，是接近电子器件内的键合布线的共振频率的水平，并且可损坏在基板1内键合电子器件的布线，所以这种技术也可能是不合适的。

图5示出了使用离心力清洗去清洁把持在真空夹盘上的单个基板1的现有技术的清洗装置的等角投影图。把单个基板1安装到依次安装在离心力桌盘30上的运载器29上。压水喷嘴6产生喷射水去漂洗被运载器29上的真空把持住的单个基板1。然后，离心力桌盘30以一定的方向31旋转去干燥基板1。然而，所述的漂洗和干燥步骤在单个基板1上产生污染物和水印。通过真空对单个基板1的把持和离心力旋转31的联合的效果提供了一种驱动力，其通过缝隙22把水和碎屑扩散在单个基板1内，进而导致表面污染。

图6示例了根据本发明优选实施方案的用于清洗单个基板1的超声波清洗组件的示意图，图7是处于使用中的用于清洗单个基板的超声波清洗组件的等角投影图。基板1具有多个电子部件。在基板的电子部件的分离之前和之后，切割夹盘13把持基板1。切割夹盘13具有多个形成在其中的切割凹口22，使用切割器件，例如切割锯去从在夹盘13的表面上的基板分离单个的电子器件。夹盘13的表面优选由弹性材料构成，例如抗静电橡胶材料，使基板与表面相配并提高把持基板到夹盘13上的效果。此外，当由于基板从夹盘13上移开，单个基板1沿夹盘13的表面滑动时，通过电子部件和夹盘13的表面之间的摩擦运动，弹性材料促进电子部件的摩擦清洗。

接下来的电子部件从基板上的分离，单个基板1的单个的电子部件仍然通过真空装置被真空吸引把持在切割夹盘13上。真空装置可以包括定位在夹盘13上的真空孔，用于在从基板的电子部件的分离之前，切割夹盘13适当地把持电子部件的整个基板，并且此后，在基板分离成单个的电子部件之后，把单个的部件把持在夹盘13上。

震动喷嘴14被支持在夹盘和夹盘上的单个基板1的分离电子部件的上面，以便震动喷嘴14可以朝部件放射激发的液体。超声波发生器17附有震动喷嘴14，以便通过喷嘴14的液体流可通过超声波发生器17被激发。超声波发生器17在超声频率下操作能使流过喷嘴的液注激发。液体可以是去离子水24。当去离子水对准到单个基板1时，去离子水阀20打开并且去离子水24通过对准在切割夹盘13上面反复运动的震动喷嘴14(例如，产自本田(Honda)电子有限公司的W-357P-50震动喷嘴)流通。

喷嘴16倾斜一定的角度，优选地相对于垂直线不超过30度，并且优选地把持在单个基板1上面的5到20mm的高度。流动传感器19和数字流动传送器18用于探测液体流的速率。液体流的速率优选3.5升/分钟或更高。因此，在水流发出信号去触发超声波发生器17之前，流动传感器19和数字流动传送器18优选地编程探测3.5升/分钟的最小水流。去离子水24流过具有频率范围为数百千赫兹的超声波发生器17的震动喷嘴14。优选地，超声波能量发生的频率大约是400KHz，远离在电子器件内的键合布线的典型共振频率。超声波能量传送到从载有超声波能量的震动喷嘴14脱离的去离子水24的层状流的水分子中。当单个基板1被引入到流动的介质的轨道下时，产生用于微量尺寸的污染物颗粒的去除的高水平的清洗，从而去除在基板分开步骤中形成的灰尘颗粒。

在清洗步骤后，去离子水源关闭。风干器15，可以是气刀或空气喷嘴的形式，在对准切割夹盘13和单个基板1的位置反复运动用于导引空气到单个基板1上并且吹走或移开存留在基板1表面上的水。

此处描述的本发明，除特殊的描述之外，还可以允许变化、修改和或添加。并且应当理解，在不脱离上面描述的精神和范围内，本发明包括所有的变化、修改和或添加。

Claims (23)

1.一种超声波清洗组件，其特征在于，包括：

具有形成在其中的多个切割凹口的表面的切割夹盘，用于在夹盘的表面上使用切割器件，从具有多个电子部件的基板分离单个的电子部件；

在夹盘和分离电子部件的上面支持的震动喷嘴，震动喷嘴可以操作以将液体导向分离电子部件；以及

附有喷嘴的超声波发生器，能适当地超声激发通过喷嘴流通的液体，从而在电子部件被分离但仍然安装在切割夹盘上时，被超声波激发的液体被导向电子部件并对其进行清洁。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，包括支持的风干器，用于在切割夹盘上直接地前后移动，并且适当地将空气导引到分离的电子部件上，以移走存留在电子部件上的液体。

3.如权利要求2所述的组件，其特征在于，风干器选自气刀和空气喷嘴。

4.如权利要求1所述的组件，其特征在于，震动喷嘴相对于垂直线以不超过30度的角度倾斜。

5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，震动喷嘴支持在分离的电子部件之上的高度为5至20mm之间。

6.如权利要求1所述的组件，其特征在于，通过震动喷嘴产生的液体流的速率至少为3.5升/分钟。

7.如权利要求1所述的组件，其特征在于，液体是去离子水。

8.如权利要求1所述的组件，其特征在于，超声波能量发生的频率是400KHz。

9.如权利要求1所述的组件，其特征在于，切割夹盘的表面由可提高基板的把持和清洗的弹性材料构成。

10.如权利要求1所述的组件，其特征在于包括真空装置，被附加在切割夹盘上，通过真空吸引将电子部件把持在夹盘上。

11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，真空装置包括定位在切割夹盘上的真空孔，用于在电子部件的分离之前，切割夹盘适当地把持电子部件的整个基板，并且此后，在基板分离成单个的电子部件之后，把单个的部件把持在夹盘上。

12.一种从具有多个电子部件的共有基板中形成电子部件和清洗电子部件的方法，其特征在于，包括：

把电子部件的基板放置在夹盘的表面上；

把基板把持到夹盘的表面上；

当把基板和部件把持到夹盘上时，将基板分离成单个的电子部件；

随后，通过震动喷嘴把液体流对准到分离的电子部件上，并且激发超声波发生器提供超声波能量到通过喷嘴流通的液体上。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于进一步包括：对准空气流导引到夹盘和分离的电子部件上，以移走存留在电子部件上的液体的步骤。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，将空气流导引到夹盘和分离的电子部件上的步骤中的装置选自气刀和空气喷嘴。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于包括设置震动喷嘴相对于垂直线以不超过30度的角度倾斜。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，包括将震动喷嘴把持在上述的分离的电子部件之上5至20mm之间的高度。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，包括产生以至少3.5升/分钟的速率通过震动喷嘴的液体流。

18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，液体是去离子水。

19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，超声波能量发生的频率是400KHz。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，基板的分离步骤包括切割把持在夹盘上的基板形成单个的电子部件。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于进一步包括通过把持基板和单个的电子部件的真空，将基板和分离的电子部件把持到夹盘上。

22.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：在从夹盘上移开基板的同时沿着夹盘的表面滑动基板，以滑动地摩擦清洗基板。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，夹盘的表面由弹性材料构成。

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