CN1520938A - 清洗电子元件的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种清洗大量电子元件的装置和方法，提供一容置有清洗液体的槽体；和安装有一超声波共振器，其与清洗液体联络以向其提供超声波能量；位于清洗液体上表面上方的支撑平台支撑该电子元件，以在使用中该电子元件和清洗液体的所述上表面相接触。而且清洗液体供应系统，被配置来产生持续的清洗液体流进入该槽体，以清洗和清洗液体的所述上表面相接触的电子元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种大量电子元件的清洗，如电子封装件。本发明尤其应用于切割处理(cutting process)后的半导体封装件被分离之后，其在也可以应用于被分离之前。
背景技术
随着现代的半导体或电子封装件的小型化和为了获得规模经济，在封装件的制造过程中大量电子封装件被排列在单个基材上。这些大量电子封装件被浇铸以保护包含在封装件中的集成电路之后，例如CSBGA(Chip-Scale Ball-Grid Array)封装件的情形，其有时通过切割分离。由于在切割中产生了以污垢和污染的小颗粒形式存在的切割剩余物，被切割(分离)后的CSBGA封装件的处理就包含切割后的清洗。在切割过程中，通常采用冷却水作用于封装件上来清洗切割封装件的顶面。该冷却水不但可用于冷却切割片(saw blades)和封装件，而且可用于冲洗切割中产生的剩余物。但是，由于在切割过程中封装件的底面放置于切割夹具(sawjig)的真空盘(vacuum pads)或其他吸附表面上以固定该封装件，以及该封装件和吸附表面紧密接触，所以该底面不能用这种方式清除。这样的接触限制了这种方式的清除有效性。
通常，在处理切割后的封装件时有两种方法被普遍采用，即嵌套方法(nesting approach)和非嵌套方法(non-nesting approach)。嵌套方法请参见美国专利号6,165,232(“在切割过程中安全固定基材的方法和装置”)、6,187,654(“在基材切割中保持切割晶粒定位的方法”)和6,325,059(“在集成电路制造中切割基材的方法”)。一般而言，嵌套机构包括用来确定接收大量封装件的入口的格栅排列，该嵌套机构在切割过程中被用来支撑包含有大量封装件的基材。采用该嵌套机构，大量电子封装件在切割过程被升起。当采用该嵌套方法时，在固定切割后封装件的升起的嵌套机构的上方和下方的位置使用喷射水流(water jets)，对清洗封装件的顶面和底面而言其是一种常规方法。
用这种方法清洗切割后的封装件的问题是：格栅结构可能妨碍喷射水流到达封装件的预定部位。结果，清洗可能不彻底，而且，封装件越小，在使用增压喷射水流清洗的过程中合适地固定封装件就越难。
非嵌套方法请参见美国专利公开号2002/0133971，其中，没有格栅排列来固定单个的切割后的封装件，该切割后的封装件没有被升起。对非嵌套方法而言，从封装件下方引入的流动水可用来冲洗分离后的封装件的底面，其通过支撑封装件的平台中的液体输入通道提供水或其他清洗液体来完成。因此，该封装件的底面通过该操作而被冲洗。
但是，仅仅使用流动水来清洗分离后的封装件的底面，对湿润该底面和稀释附着在封装件底面的污垢和污染物而言是相当柔弱的方式，如果该污垢和污染物是粘性的，这种方法就不能完全清除所有的污垢和污染物。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种清洗大量电子封装件的改良装置和方法，其通过向封装件提供承载有超声波能量的水或其他清洗液体来实现。
本发明一方面提供一种清洗大量电子封装件的装置，包括：容置有清洗液体的槽体；可安装的超声波共振器，其与清洗液体联络以向其提供超声波能量；支撑平台，其位于清洗液体上表面的上方以支撑电子元件，以便在使用中该电子元件和清洗液体的所述上表面相接触；清洗液体供应系统，其用于产生持续的清洗液体流进入该槽体，以清洗和清洗液体的所述上表面相接触的电子元件。
本发明另一方面提供一种清洗大量电子封装件的方法，包括下列步骤：提供容置有清洗液体的槽体；向该清洗液体提供超声波能量(ultrasonically charging)；支撑(supporting)电子元件以便该电子元件和该清洗液体的上表面相接触；和产生持续的清洗液体流进入该槽体，以清洗和清洗液体的所述上表面相接触的电子元件。
参阅后附的描述本发明实施例的附图，随后来详细描述本发明是很方便的。附图和相关的描述不能理解成是对本发明的限制，本发明的特点限定在权利要求书中。
附图说明
现结合附图描述与本发明相应的装置和方法的较佳实施例，其中：
图1所示为现有技术清洗方法的局部侧视图，其在电子封装件的顶面和底面上使用喷射水流，该电子封装件由和嵌套方法一起使用的嵌套机构的上下格栅所固定；
图2a所示为本发明较佳实施例清洗装置的局部侧视图，其中电子封装件由支撑平台的顶面支撑，超声波共振器浸没在容置有清洗液体，例如水的槽体中；
图2b所示为本发明另一个较佳实施例，其中超声波共振器附在槽体底面或侧面的外表面上，该槽体容置有清洗液体；
图3所示为第一、第二实施例如何适用于处理切割后封装件的非嵌套方法；
图4所示为本发明第三较佳实施例，其中被清洗的电子封装件朝向容置有清洗液体的槽体固定；以及
图5所示为一种可用于本发明的典型的超声波共振器。
具体实施方式
图1所示为现有技术清洗装置的局部侧视图，其在电子封装件2的顶面和底面上使用喷射水流7，该电子封装件由和嵌套方法一起使用的嵌套机构的上下格栅5、1所固定。该清洗方法由将增压喷射水流7通过液体喷嘴3泄放在封装件上来完成，该封装件由上下格栅5、1所固定。该液体喷嘴3由喷嘴座体6支撑，该装置可容置在清洗室4中。由于该上下格栅5、1的妨碍，喷射水流的清洗可能不充分。
图2a所示为本发明较佳实施例清洗装置10的局部侧视图。在该被描述的实施例中，该装置10是基于美国专利公开号2002/0133971的非嵌套方法所制成。虽然该装置10不打算限于清洗电子元件的底面，但是其是特别设计来清洗由这种非嵌套方法处理的电子元件的底面。
该装置包含有一个支撑大量电子元件的冲洗或支撑平台14，该电子元件以电子封装件12的形式支撑于支撑平台14的顶面，该支撑平台14上设有大量孔洞，该孔洞可被分成多个液体输入通道16和液体输出通道18，其中，清洗液体(在叙述的其他部分被方便地称作为“水”，即使其他液体也是适用的)通过该液体输入通道16被引入到封装件12上，而携带污垢和其他剩余物的水通过液体输出通道18从封装件12流走。
在本实施例中，支撑平台14可安装在充满水的内槽体20的边缘上，这样该支撑平台14就定位于水的上表面的上方。该液体输入通道16传递水以便使水在该支撑平台14的顶面扩散开来。这样，水的上表面在该支撑平台14的顶面上提升、扩展，并和该支撑平台14上的电子封装件12相接触。
该内槽体20环绕有外槽体22并和该内槽体20相邻放置，该外槽体22被用来收集通过液体输出通道18排出的水，该支撑平台14的液体输出通道18和液体输入通道16相邻，通过和外槽体22相连的输出通道30实现水的排出。通过使用真空抽气机(未示)来对外槽体22提供真空吸力，排水的速度可得到提高。接着，从切割后的封装件上移除污垢和小颗粒的速度进一步加强，以提高清洗的有效性。通过使用O型圈24可将内槽体20自外槽体22密封，以便密封在支撑平台14的内槽体20。
超声波共振器16A被浸没在容置有水的内槽体20的水中，以便于其向水传递并向水提供超声波能量；同时，水供应系统，例如水泵28产生并持续地引入水到内槽体20，以便保持恒定的水流通过液体输入通道16而接触并清洗电子封装件12。
通过使用流动水的概念进行底面清洗，因此，在支撑平台14的下方，超声波能量通过超声波共振器26A被作用在水上，水通过水泵28被持续地引入到内槽体20中，这样水装满该内槽体20，并通过该支撑平台14的多排液体输入通道16扩散，以便以均匀的方式到达该切割后的封装件12的底面；同时，该超声波共振器26A在水中被激活产生超声波，以便于超声波能量能够以均匀的方式通过这种持续的水流到达该切割后的封装件12的底面，所以，超声波清洗直接针对封装件发生。
超声波在去除附着在待清洗表面的污垢和小颗粒方面是一种经济高效的方式，无论用何种方法，了解充分利用超声波清洗后，持续带走从待清洗表面去除的污垢和小颗粒是更加有效的，值得注意的是持续水的流动使得清洗液体或水的上表面比内槽体20的边缘保持一个更高的水平面，这样做使得水能够持续溢出内槽体20，以便持续带走从待清洗表面去除的污垢和小颗粒，因此清洗后的表面得以保持以及去除后的污垢和小颗粒的重新附着得以避免。
此外，通过从内槽体20持续供水，均匀的大量水作用于该封装件12的底面以形成一水层，并且水和封装件底面之间的紧密接触得以保持。因此水泵28被安排来提供足够的水流给内槽体20，以使均匀的大量水和平台表面上的电子封装件12保持接触，这样，超声波能量从共振器26A被高效地传递给封装件12的底面，以彻底地完成清洗。
图2b所示为本发明清洗装置11的另一个较佳实施例，其中，超声波共振器26B被吸附在容置有清洗液体或水的内槽体20的底面或侧面的外表面。这可通过使用黏合剂、安装托架、焊接或其他方式来完成，只要超声波共振器26B通过和容置有清洗液体的内槽体20的壁面紧密接触，以与清洗液体联络。
除了共振器26B没有放置在内槽体20中以外，其类似于第一实施例。这种方法在超声波传递效率方面，可能和将共振器26B浸没在内槽体20中效率不同，但是，它通过延长使用或其他方式减少了浸没式超声波共振器可能渗水的风险，这种不需要视为防水损坏的超声波共振器26B更易于工业上的应用。
图3为第一、第二实施例如何适用于处理切割后封装件12的非嵌套方法，其所示为类似于图2a的装置10的侧视图和封装件12位置相同的装置10的俯视图。封装件12通过传送装置32放置于支撑平台14的表面，其由该传送装置32所固定，且在完成清洗时通过和该传送装置一起的移动机构的运动，相对于水的上表面向旁侧作横向往复运动，这种往复运动有助于污垢和小颗粒从封装件12上的分离，以致达到更彻底的清洗。
虽然可以使用不同种类和频率的超声波能量，但是大约20-80KHz的频率更适合，因为得知其就在切割过程中产生的污垢和直径约几至几十毫米的小颗粒来说，本发明可提供更有效的清洗。
内槽体20和外槽体22更适合由不锈钢或其他稳定金属制成，支撑平台14更适合由硬质阳极氧化铝(aluminum with hard anodizing)、不锈钢或其他稳定金属制成，这样，它们即使曝露于超声波、水或其他清洗液体很长的时间，其仍是稳定的。
图4所示为本发明的第三实施例，其中，将待清洗的电子封装件12支撑在以拾取前端34形式存在的支撑平台上，并朝向内槽体20中水的上表面固定。一个超声波变换器26A可以如第一实施例(所描述的)浸没在水中，或者如第二实施例附着在内槽体20的侧面或底面。拾取前端34被用来朝向水固定该电子封装件12，可使用任意合适的方式，例如使用和拾取前端34相连的真空抽气装置(未示)的真空吸力。当持续的大量水被引入到内槽体20时，内槽体20的超声波变换器26A向水产生超声波能量。这样，给予了超声波能量的水沫薄层形成在内槽体20中水的表面。从内槽体20中溢流出的水被收集至外槽体22，然后排走。通过使用本发明实施例的方案，电子封装件12可以直接由水面上的水沫36清洗，在内槽体20中的水和电子封装件12之间不需要接合有支撑平台。
图5所示为一种可用于本发明的典型的超声波共振器，它包括：提供共振能量的超声波变换器42、传输电能至该超声波变换器42的电缆44。
当与仅仅使用简单的、和处理电子封装件的嵌套方法一起的流动水或者喷射水流相比较，本发明更好地导致了封装件底面非常彻底的清洗。
本发明所述方法能容易地适用于处理电子封装件的非嵌套方法，和嵌套方法相比较，非嵌套方法具有设计简单和小型封装件处理能力(small package handling capability)的优点是令人满意的。
这是一个低成本、有效的清洗解决方案，和使用其他方式如高压喷射水流相比较，其能减少水和能源的消耗。
虽然所描述的实施例主要和切割后的封装件有关，但是值得注意的是本发明也能应用于分离前基材的清洗。
本发明在所具体描述的内容基础上很容易产生变化、修正和/或补充，可以理解的是所有这些变化、修正和补充都包括在本发明的上述描述的精神和范围内。
Claims (33)
1、一种清洗大量电子封装件的装置，其包括有：
容置有清洗液体的槽体；
可安装的超声波共振器，其向清洗液体传递并提供超声波能量；
支撑平台，其位于清洗液体上表面上方以支撑电子元件，以便在使用中该电子元件和清洗液体的所述上表面相接触；
清洗液体供应系统，其用于产生持续的清洗液体流进入该槽体，以清洗和清洗液体的所述上表面相接触的电子元件。
2、如权利要求1所述的装置，其中所述的超声波共振器浸没在该槽体的清洗液体中。
3、如权利要求1所述的装置，其中所述的超声波共振器安装在该槽体的外表面。
4、如权利要求1所述的装置，其中由所述的清洗液体供应系统产生的持续的清洗液体流使得清洗液体的上表面比该槽体的边缘保持一个更高的水平面，这样使得清洗液体持续溢出该槽体。
5、如权利要求4所述的装置，其中该装置还包含有和所述槽体相邻的外槽体，用于收集从所述槽体溢流出的清洗液体。
6、如权利要求1所述的装置，其中所述的电子元件支撑于所述支撑平台的表面，该表面和朝向所述的清洗液体上表面的表面相反。
7、如权利要求6所述的装置，其中所述的支撑平台安装在所述槽体的边缘。
8、如权利要求7所述的装置，其中该装置还包含有在支撑平台中的液体输入通道，该液体输入通道和清洗液体联络以使清洗液体向所述的其上固定有电子元件的支撑平台的表面扩散。
9、如权利要求8所述的装置，其中该装置还包含有在支撑平台中的液体输出通道，该液体输出通道用于从所述的其上固定有电子元件的支撑平台的表面排出清洗液体。
10、如权利要求8所述的装置，其中该清洗液体供应系统被用来向该槽体提供足够的清洗液体流，以使基本均匀的大量清洗液体和支撑平台表面上的电子元件保持接触。
11、如权利要求6所述的装置，其中该装置还包含有传送装置，其用于将电子元件放置在该支撑平台的表面。
12、如权利要求11所述的装置，其中该装置还包含有移动机构，其用于将电子元件相对于清洗液体的上表面作横向往复运动，该清洗液体和该电子元件接触。
13、如权利要求1所述的装置，其中该电子元件支撑于支撑平台的表面，该表面朝向该清洗液体的上表面。
14、如权利要求13所述的装置，其中该装置还包含有真空抽气装置，其用于将该电子元件固定于该支撑平台的表面，该表面朝向该清洗液体的上表面。
15、如权利要求13所述的装置，其中该装置还包含有形成于清洗液体上表面的清洗液体沫层，藉此和电子元件接触。
16、如权利要求1所述的装置，其中通过超声波变换器提供的超声波能量的频率为20-80KHz。
17、如权利要求1所述的装置，其中该槽体是由不锈钢或其他稳定金属制成。
18、如权利要求1所述的装置，其中该支撑平台是由硬质阳极氧化铝、不锈钢或其他稳定金属制成。
19、一种清洗大量电子封装件的方法，包含下列步骤：
提供容置有清洗液体的槽体；
向清洗液体提供超声波能量；
支撑电子元件以便该电子元件和清洗液体的上表面相接触；以及
产生持续的清洗液体流进入该槽体，以清洗和清洗液体的所述上表面相接触的电子元件。
20、如权利要求19所述的方法，其还包含有：将超声波共振器浸没在该槽体的清洗液体中，以向清洗液体提供超声波能量。
21、如权利要求19所述的方法，其还包含有：将超声波共振器安装在该槽体的外表面，以向清洗液体提供超声波能量。
22、如权利要求19所述的方法，其中该产生持续的清洗液体流进入该槽体的步骤还包括：使得清洗液体的上表面比该槽体的边缘保持一个更高的水平面，这样使得清洗液体溢出该槽体。
23、如权利要求22所述的方法，其还包含有：使用另一槽体收集从该槽体溢流出的清洗液体以排出。
24、如权利要求19所述的方法，其中所述的电子元件支撑于所述支撑平台的表面，该表面和朝向所述的清洗液体上表面的表面相反。
25、如权利要求24所述的方法，其中所述的支撑平台安装在所述槽体的边缘。
26、如权利要求24所述的方法，其还包含有：从该槽体向其上固定有电子元件的支撑平台的表面扩散清洗液体。
27、如权利要求26所述的方法，其还包含有：从其上固定有电子元件的支撑平台的表面排出清洗液体。
28、如权利要求26所述的方法，其还包含有下面的步骤：通过向该槽体提供足够的清洗液体流，以使基本均匀的大量清洗液体和支撑平台表面上的电子元件保持接触。
29、如权利要求24所述的方法，其还包含有：将电子元件相对于清洗液体的上表面作横向往复运动，该清洗液体和该电子元件接触。
30、如权利要求19所述的方法，其中该电子元件支撑于支撑平台的表面，该表面朝向该清洗液体的上表面。
31、如权利要求30所述的方法，其还包含有：使用真空吸力将该电子元件固定于该支撑平台的表面，该表面朝向该清洗液体的上表面。
32、如权利要求30所述的方法，其还包含有：在该清洗液体的上表面形成有清洗液体沫层，藉此和电子元件接触。
33、如权利要求19所述的方法，其中提供给该清洗液体的超声波能量的频率为20-80KHz。
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