DE102009025029A1 - Verfahren und Reinigungsgerät zur Reinigung eines Kontaktelements für Halbleiterbausteine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines elektrischen Kontaktelements (35), insbesondere eine Kontaktfeder zur Testung von Chip-Bausteinen. Dabei wird das Kontaktelement (35) mit einem Reinigungs-Druckstrahl (25) besprüht, der ein Feststoff-Reinigungsmittel (25a) einerseits und ein gasförmiges und/oder flüssiges Regulierungsmittel (25b) andererseits enthält. Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechend ausgebildetes Reinigungsgerät (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines elektrischen Kontaktelements, insbesondere zur Reinigung einer Kontaktfeder zur Testung von Chipbausteinen. Außerdem betrifft sie ein Reinigungsgerät zur Reinigung eines elektrischen Kontaktelements.
  • Die Reinigung von Kontaktelementen, insbesondere Halbleiterbereich, stellt eine häufige Notwendigkeit im Betrieb solcher Elemente dar Bei ihrer Kontaktierung werden die Kontaktelemente, die beispielsweise federartig ausgebildet sind, mit anderen Oberflächen in Berührung gebracht und ein elektrischer Kontakt hergestellt. Je häufiger eine solche Kontaktierung eines Kontaktelements mit unterschiedlichen Oberflächen erfolgt, desto stärkere Materialablagerungen bilden sich dort. Diese Problematik stellt sich im Besonderen bei Kontaktfedern zur Testung von Chipbausteinen. Kontaktierungseinheiten mit solchen Kontaktfedern sind für die Qualitätsprüfung und zum Testen von ICs bekannt, um die ICs auf definierte Weise kurzfristig mit einer Testschaltung zu verbinden. Bei ICs handelt es sich um relativ kleine Bauelemente mit in der Regel sehr vielen Kontaktanschlüssen, die oft auch als „Beinchen” bezeichnet werden. Jeder einzelne Anschlusskontakt jedes zu testenden ICs muss beim Test von Kontaktfedern mit einer bestimmten Kontaktkraft kontaktiert werden, damit der für den Test erforderliche Strom fließen kann. Dabei lagern sich an der Oberfläche der Kontaktfedern mit der Zeit unterschiedliche Metalle, insbesondere Zinn, ab, die vor allem von den Beinchen des ICs her stammen. Hierdurch nutzt sich indirekt die Kontaktfeder ab, da der Stromfluss über die Spitze der Kontaktfeder mehr und mehr gestört wird. Eine erste Reinigung nach ca. 5000–30000 Testzyklen ist daher unumgänglich.
  • Bisher erfolgt eine solche Reinigung mit Hilfe von feinen Draht- bzw. Glasfaserbürsten. Dabei kommen aber nicht nur die Ablagerungen auf der Kontaktfeder, sondern auch die sehr empfindliche, oftmals mit Gold beschichtete Oberfläche der Kontaktfeder selbst mit der Drahtbürste in Berührung, sodass mikrofeine Bereiche der Kontaktfeder selbst oder der Goldbeschichtung mit abgetragen werden. Mit der Zeit entsteht dadurch ein Abschmirgeleffekt, der dazu führt, dass sich Ablagerungen in der Folge einer Drahtbürsten-Reinigung noch schneller bilden und dass die Kontaktfeder sukzessive beschädigt wird. Das Reinigen von Kontaktfedern bzw. anderen Kontaktelementen im Halbleiterbausteinbereich stellt daher derzeit einen wichtigen Einflussfaktor dar, warum häufig kontaktierte Kontaktelemente eine relativ niedrige Lebensdauer haben.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit bereitzustellen, wie Kontaktelemente schonender und dennoch effektiv von Verunreinigungen gesäubert werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Reinigungsgerät gemäß Anspruch 12 gelöst.
  • In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reinigung eines Kontaktelements wird demgemäß das Kontaktelement mit einem Reinigungs-Druckstrahl besprüht, der ein Feststoff-Reinigungsmittel einerseits und ein gasförmiges und/oder flüssiges Regulierungsmittel andererseits enthält.
  • Statt einer mechanischen Reinigung durch direkten Kontakt mit dem Kontaktelement wird also ein Reinigungs-Druckstrahl auf das Kontaktelement gerichtet, ähnlich wie bei einem Dampfstrahlreiniger im häuslichen Bereich. Dieser Reinigungs-Druckstrahl umfasst mindestens zwei unterschiedliche Materialien, nämlich ein Feststoff-Reinigungsmittel und ein Regulierungsmittel, wobei auch das Regulierungsmittel gleichzeitig als Reinigungsmaterial dienen kann. Das Feststoff-Reinigungsmittel ist dabei bevorzugt ein Gemisch aus einem Feststoff und einem Träger, bevorzugt einem Trägergas wie beispielsweise Druckluft. Der Feststoff wird mit Hilfe des Trägers auf das Kontaktelement gesprüht. Als Regulierungsmittel kann sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit bzw. ein Gas-Flüssigkeitsgemisch verwendet werden. Das Regulierungsmittel ist dabei so gewählt, dass es die Abrasionswirkung des Feststoff-Reinigungsmittels mildert, das heißt reguliert. Im Endeffekt wirkt das Regulierungsmittel analog zu einem Moderator in der Kernphysik, das heißt es dient dem Abbremsen der Wirkung des Feststoff-Reinigungsmittels.
  • Mit Hilfe des Verfahrens kann mit einer Druckstrahl-Methode das Kontaktelement gereinigt werden. Dabei können die Abrasionseigenschaften des Feststoff-Reinigungsmittels durch geeignete Wahl der Materialien des Feststoff-Reinigungsmittel und des Regulierungsmittels, ihres Sprühdrucks und ihres Verhältnisses zueinander genau eingestellt werden. Die Wirkung der Materialien auf das Kontaktelement einerseits und auf Verunreinigungen auf dem Kontaktelement andererseits kann also vorab bereits abgeschätzt werden, so dass die erwähnten Parameterwerte entsprechend gewählt werden können. Dies wird bevorzugt in Abhängigkeit von der Art der Verunreinigungen des Kontaktelements einerseits und von der Beschaffenheit (Material, Dichte, Weichheit, etc.) des Kontaktelements andererseits durchgeführt. Bei einer ausschließlichen regelmäßigen Reinigung eines Kontaktelements mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bei einer optimalen Einstellung der Parameter nach ersten Erfahrungen von einer Vervielfachung des Lebenszyklus des Kontaktelements ausgegangen werden. Die Durchführung des Verfahrens ist im Vergleich zur Bürstenreinigung im Ergebnis der Reinigungswirkung reproduzierbar und zudem schneller.
  • Ein erfindungsgemäßes Reinigungsgerät zur Reinigung eines elektrischen Kontaktelements, insbesondere einer Kontaktfeder zur Testung von Chipbausteinen, weist eine Sprüheinrichtung zum Besprühen des Kontaktelements mit einem Reinigungs-Druckstrahl auf, wobei das Reinigungsgerät eine Haltevorrichtung für Kontaktelemente und/oder für Kontaktelemente aufweisende Bausteine umfasst und die Sprüheinrichtung so ausgebildet ist, dass sie im Betrieb ein Feststoff-Reinigungsmittel einerseits und ein gasförmiges und/oder Regulierungsmittel andererseits versprüht.
  • Ein erfindungsgemäßes Reinigungsgerät weist besonders bevorzugt ein Gehäuse zur Abschirmung von Auswirkungen des Reinigungs-Druckstrahls auf. Die Elemente eines solchen Gehäuses sind dann besonders bevorzugt in ihren Dimensionen und ihrer Anordnung zueinander so ausgebildet, dass ein Bediener bzw. die Umgebung des Reinigungsgeräts möglichst weitgehend von Reinigungsmaterialien bzw. dem Regulierungsmittel und/oder Verschmutzungen des Kontaktelements abgeschirmt werden. Das Gehäuse bietet zudem unter anderem den Vorteil, dass diese Materialien bzw. Verschmutzungen gezielt innerhalb des Gehäuses gesammelt und ggf. abgeführt werden bzw. einer Rückgewinnung zugeführt werden können.
  • Die Haltevorrichtung für die Kontaktelemente bzw. Bausteine kann ortsfest mit dem Reinigungsgerät verbunden sein und/oder beweglich daran bzw. darin angebracht sein. Sie kann also auch Haltemittel umfassen, mit Hilfe derer ein Bediener ein Kontaktelement bzw. einen Kontaktelemente umfassenden Baustein selbstständig, beispielsweise manuell, halten kann. So kann die Haltevorrichtung zum Beispiel eine Anzahl in das Reinigungsgerät integrierter, z. B. von außen in das Gehäuse hineinreichender, Bedienungshandschuhe umfassen und/oder Manipulatoren, mit deren Hilfe ein Bediener die Position des Kontaktelements bzw. Bausteins von außerhalb des Geräts verändern kann. Die Haltevorrichtung dient neben dem reinen Halten, d. h. dem temporären Fixieren des Kontaktelements bzw. Bausteins in einer Reinigungs position, auch dazu, einen Bediener und die Umgebung des Reinigungsgeräts davor zu schützen, direkt oder indirekt mit dem Reinigungs-Druckstrahl, seinen einzelnen Materialien und/oder den abgelösten Verschmutzungen in Berührung zu kommen.
  • Im Rahmen von Tests zur Evaluierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde festgestellt, dass es besondere Vorteile ergibt, wenn als Feststoff-Reinigungsmittel ein Mittel verwendet wird, das Partikel in kristallin vorliegender Form umfasst. Dabei kann das Reinigungsmittel solche Partikel als einen von mehreren Bestandteilen aufweisen oder komplett daraus bestehen. Kristalline Partikel zeichnen sich dadurch aus, dass sie durch ihre besondere Kantenschärfe eine hohe Abrasionswirkung bewirken. Es können damit also auch schwer entfernbare Ablagerungen von der Oberfläche eines Kontaktelements weggesprüht werden.
  • Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Feststoff-Reinigungsmittel ein Mittel verwendet wird, das Partikel umfasst, die bei Raumtemperatur in fester Form vorliegen. Diese Partikel haben im Vergleich zu anderen Partikeln, die erst in einem niedrigeren Temperaturbereich eine feste Form annehmen, vor allem den Vorteil, dass das Feststoff-Reinigungsmittel vor Durchführung des Verfahrens nicht erst aufwändig heruntergekühlt werden muss. Außerdem kann bei Verwendung gekühlter Partikel eine unerwünschte ”Sprengwirkung” entstehen, die daraus resultiert, dass gekühlte Feststoff-Partikel beim Auftreffen auf das Kontaktelement so erwärmt werden, dass sie sich verflüssigen oder gar sublimieren und dadurch explosionsartig ausdehnen. Eine solche Sprengwirkung kann sich negativ auf die Oberfläche des Kontaktelements selbst auswirken. Die Abrasionswirkung des Feststoff-Reinigungsmittels (im Speziellen in Zusammenwirkung mit dem Regulierungsmittel) ist somit bei gekühlten Partikeln auch schwieriger einstellbar.
  • Besonders bevorzugt wird als Feststoff-Reinigungsmittel ein Mittel verwendet, das einen wasserlöslichen Feststoff, besonders bevorzugt ein Salz, umfasst. Ein wasserlöslicher Feststoff kann in einer Nachreinigung mit Hilfe von Wasser bzw. hydrophilen Flüssigkeiten gleich vom Kontaktelement weggespült werden. Bei Salzen, einer Unterart wasserlöslicher Feststoffe, kommt hinzu, dass diese in praktisch jeder beliebigen Körnung und Zusammensetzung erhältlich sind. Dabei wird unter einem Salz auch ein Salzgemisch verstanden, das sich aus mehreren unterschiedlichen Salzen zusammensetzen kann, wobei auch zusätzliche Stoffe nichtsalzartiger Natur beigemischt sein können.
  • Im Rahmen dessen ist es besonders bevorzugt, dass als Salz ein Natriumcarbonat verwandt wird. Hierunter kann sowohl ein Natrium-Bicarbonat als auch ein Natriumhydrogencarbonat sowie andere Natriumcarbonatverbindungen verwendet werden. Es hat sich im Rahmen der Tests zur Erfindung gezeigt, dass Natriumcarbonate besonders gute Abrasionseigenschaften bei gleichzeitig niedriger Beanspruchung von Metallen aufweisen, im Speziellen von den Metallen, die im Bereich von Kontaktelementen zur Anwendung kommen, beispielsweise des Goldbelags von Kontaktfederelementen.
  • Als Regulierungsmittel wird bevorzugt Wasser, besonders bevorzugt destilliertes oder ionisiertes Wasser, verwendet, das vorteilhafterweise zu Ende des Reinigungsverfahrens auch dazu verwendet werden kann, das Kontaktelement von Resten weggesprengter Verschmutzungsbestandteile und/oder von Resten des Feststoff-Reinigungsmittels, insbesondere von wasserlöslichen Feststoffen, zu reinigen. Wasser ist außerdem insbesondere als Regulierungsmittels im Rahmen der Erfindung geeignet, da es die Härte des Auftreffens von Feststoff-Partikeln einfach abmildert. Zudem ist Wasser kostengünstig und praktisch jederzeit verfügbar. Weiterhin ist Wasser als nicht-toxisches Regulierungsmittel besonders umweltfreundlich in der Anwendung.
  • Der Reinigungs-Druckstrahl, mit dem mindestens eines der beiden Materialien auf das Kontaktelement gesprüht wird, hat bevorzugt einen gewissen Überdruck, der über Atmosphärendruck liegt. Besonders bevorzugt werden das Feststoff-Reinigungsmittel und/oder das Regulierungsmittel – vorzugsweise beide – mit einem Austrittsdruck von mindestens 1,5 bar, besonders bevorzugt von mindestens 3 bar, von der Sprüheinrichtung auf das Kontaktelement gesprüht. Weiterhin ist bevorzugt, dass mindestens eines dieser beiden Materialien – wiederum vorzugsweise beide – mit einem Austrittsdruck von höchstens 8 bar, besonders bevorzugt von höchstens 6 bar, von der Sprüheinrichtung auf das Kontaktelement gesprüht wird. Im Rahmen dieser Druckbereiche, insbesondere zwischen den besonders bevorzugten Druckwerten liegt gemäß ersten Erfahrungen ein ausreichender Abrasionsdruck einerseits vor, wobei andererseits bei geeigneter Materialauswahl keine Gefahr der Zerstörung der Oberfläche des Kontaktelements selbst eingegangen wird. Es ist daher im Speziellen in diesen Druckbereichen möglich, die optimale Einstellung der Abrasionswirkung durch die entsprechenden Materialien einzustellen. Besonders gute Reinigungsergebnisse haben sich in Tests bei einem Abstand von der Sprüheinrichtung zum zu reinigenden Kontaktelement größer 5 mm, bevor zugt größer 10 mm ergeben, wobei der Abstand nicht größer als 40 mm, bevorzugt kleiner 20 mm sein sollte.
  • Nach dem Besprühen wird wie oben erwähnt bevorzugt eine Nachreinigung des Kontaktelements mit Hilfe einer Spülflüssigkeit durchgeführt. Diese Nachreinigung kann Schmutzpartikel und aufgesprühte Feststoffe des Feststoff-Reinigungsmittels von der Oberfläche des Kontaktelements spülen und somit garantieren, dass das Kontaktelement möglichst frei von Rest-Verunreinigungen und Feststoff-Reinigungsmittel verbleibt. Die Nachreinigung kann dabei beispielsweise in einem Bad mit Spülflüssigkeit erfolgen und dann durch Ultraschall-Einwirkung zusätzlich unterstützt werden. Besonders bevorzugt wird als Spülflüssigkeit das Regulierungsmittel verwendet, da dadurch der Prozess der Reinigung insgesamt vereinfacht wird. Es ist dann prinzipiell nur eine Art von Flüssigkeit im Rahmen des Verfahrens notwendig. Beispielsweise durch Abstellen der Gabe des Feststoff-Reinigungsmittels bei weiterem Besprühen des Kontaktelements mit dem Regulierungsmittel kann dies einfach realisiert werden.
  • Bei der Nachreinigung des Kontaktelements mit Hilfe einer Spülflüssigkeit ist es außerdem bevorzugt, dass – wie oben bereits erwähnt – die Spülflüssigkeit in einem Rückgewinnungsprozess von entfernten Verschmutzungen des Kontaktelements bzw. von dem Feststoff-Reinigungsmittel gereinigt und zur Wiederverwendung aufbereitet wird. Durch ein solches Recycling der Spülflüssigkeit kann ein geschlossener Kreislauf hergestellt werden, bei dem die Spülflüssigkeit – bevorzugt gleichzeitig das Regulierungsmittel – mehrmals oder gar endlos wiederverwendet werden kann. Analog kann, bei geeigneter Wahl des Regulierungsmittels und des Feststoff-Reinigungsmittels, auch bei dem Hauptreinigungsgang des erfindungsgemäßen Verfahren die Sprühflüssigkeit wiederaufbereitet werden, wobei sich das Recycling dann auf die Trennung des Regulierungsmittels vom Feststoff-Reinigungsmittel und/oder von den Verschmutzungen bezieht. Eine derartige Rückgewinnung von Regulierungsmittel bzw. Spülflüssigkeit ist sowohl besonders ökonomisch als auch sehr umweltfreundlich. Eine Reinigung in einem Rückgewinnungsprozess kann beispielsweise durch Filtern bzw. durch Verdunsten der jeweiligen Flüssigkeit bei Entsorgung der entfernten Verschmutzungen bzw. des Feststoffreinigungsmittels bewerkstelligt werden.
  • Zusätzlich kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, dass das Kontaktelement nach dem Abspülen getrocknet wird, wodurch die Gefahr der Absetzung von Stoffen aus der verbleibenden Reinigungsflüssigkeit ausgeschlossen werden kann.
  • In einem erfindungsgemäßen Reinigungsgerät umfasst die Sprüheinrichtung vorteilhafterweise einen Sprühkopf mit zwei Sprühdüsen, wobei die eine Sprühdüse an eine Versorgungseinheit für das Feststoff-Reinigungsmittel und die andere Sprühdüse an eine Versorgungseinheit für das Regulierungsmittel angeschlossen ist. Es wird so aus mehreren Teil-Reinigungs-Druckstrahlen außerhalb des Sprühkopfs ein kombinierter Reinigungs-Druckstrahl erzeugt, der dann auf das zu reinigende Kontaktelement auftrifft. Auch eine Anordnung von mehr als zwei Sprühdüsen ist je nach Anwendungsfall und Komplexität der Reinigungsaufgabe möglich. Dabei können dann mehrere Sprühdüsen dasselbe Mittel führen oder jede einzelne Sprühdüse ein Mittel, das sich jeweils von allen anderen Mitteln unterscheidet, die von anderen Sprühdüsen geführt werden. Ein solcher Sprühkopf kann beispielsweise eine Ringdüse mit einer zentralen Innendüse umfassen, wobei die Ringdüse das eine der beiden Materialien führt und die Innendüse das zweite der beiden Materialien führt. Hierdurch ist die örtliche Nähe des Austritts der beiden Materialien gewährleistet, sodass sie sich gegenseitig besonders einfach und kontrolliert beim Sprühprozess beeinflussen können und damit auch die genau eingestellte Regulierungswirkung des Regulierungsmittels für das Feststoff-Reinigungsmittel erzielt werden kann. Außerdem kann mit Hilfe einer derartigen Anordnung mindestens zweier Sprühdüsen auch eine Formung des Reinigungs-Druckstrahls ermöglicht werden, insbesondere, aber nicht nur, dann, wenn das Regulierungsmittel gasförmig ist.
  • Außerdem ist es besonders vorteilhaft, wenn das Reinigungsgerät mit einer Verstelleinrichtung ausgestattet ist, die so ausgebildet ist, dass sie die Sprüheinrichtung und/oder die Haltevorrichtung relativ zueinander bewegt. Eine solche Versteileinrichtung kann insbesondere eine manuell bewirkte Steuerung dieser relativen Bewegung umfassen, aber auch einen Manipulator oder eine motorische oder anderweitig automatische Steuerung.
  • Vorteilhafterweise weist ein erfindungsgemäßes Reinigungsgerät weiterhin eine Regelungsvorrichtung zur Regelung des Verhältnisses der Anteile des Feststoff-Reinigungsmittels einerseits und des Regulierungsmittels andererseits auf. Eine solche Regelungsvorrichtung variiert die „Harte” der Abrasion am Kontaktelement, wodurch ein Bediener bzw. das Reinigungsgerät selbsttätig, beispielsweise in Abhängigkeit von Materialdaten des Kontaktele ments und/oder der darauf vorhandenen Verschmutzungspartikel das Verhältnis der beiden unterschiedlichen Materialien einstellt.
  • Während es prinzipiell möglich ist, dass einzelne Teile des Verfahrens bzw. auch das gesamte Verfahren manuell durchgeführt wird bzw. werden, ist es besonders bevorzugt, dass das Verfahren automatisiert bzw. teilautomatisiert abläuft. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Sprüheinrichtung mechanisch und/oder elektronisch kontrolliert auf ein fixiertes Kontaktelement bzw. ein Bauteil mit einem Kontaktelement einen Reinigungs-Druckstrahl abgibt und dabei den Reinigungs-Druckstrahl und/oder das Verhältnis der Materialien und/oder die Strahlrichtung des Reinigungs-Druckstrahls selbsttätig kontrolliert. Insbesondere kann in einem derartigen teilautomatisierten bzw. automatisierten Prozess vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente relativ zur Sprüheinrichtung bewegt werden, sodass ein Reinigen von Kontaktelementen in Reihe ermöglicht wird. Dies kann beispielsweise durch ein Reinigungsgerät realisiert werden, das als Reinigungsstation an einem Transportband oder einer ähnlichen Förderungseinrichtung ausgebildet ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden noch einmal unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gleiche Bauteile sind in den verschiedenen Figuren jeweils mit denselben Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reinigungsgeräts,
  • 2 eine Schnittansicht desselben Reinigungsgeräts in frontalen Draufsicht,
  • 3 eine perspektivische Detailansicht in den Innenraum desselben Reinigungsgeräts.
  • 4 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Sprüheinrichtung für ein erfindungsgemäßes Reinigungsgerät,
  • 5 eine Draufsicht auf die Stirnseite derselben Sprüheinrichtung aus der Blickrichtung B in 4,
  • 6 eine Schnittansicht derselben Sprüheinrichtung entlang der Schnittlinie A-A in 4 mitsamt einem schematisch dargestellten verschmutzten Kontaktelement,
  • 7 eine schematische detaillierte Darstellung des Reinigungsprinzips anhand des verschmutzten Kontaktelements aus 6,
  • 8 eine perspektivische Detailansicht einer Haltevorrichtung innerhalb des Reinigungsgeräts aus den 1 bis 3 mit einem zu reinigenden Baustein mit Kontaktelementen.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reinigungsgeräts 1. Es weist ein Gehäuse 7 auf, das einen Innenraum 10 nach außen hin verschließt, sodass Reinigungssubstanzen bzw. Schmutzpartikel, die von Kontaktelementen entfernt werden sollen, nicht in das unmittelbare Umfeld gelangen. Der Zugang zum Innenraum 10 des Gehäuses wird durch Öffnen einer teiltransparenten Öffnungsklappe 3 ermöglicht.
  • Im Innenraum 10 befindet sich auf einem Lochblech 21 leicht erhöht eine Haltevorrichtung 8 in Form eines blockartigen, sich oberseitig verjüngenden Fixierungsblocks. Die Haltevorrichtung 8 dient zum Halten, d. h. zum festen Positionieren, eines zu reinigenden Kontaktelements bzw. eines Bausteinen 5 mit derlei Kontaktelementen. Zum Reinigen weist das Reinigungsgerät 1 eine in ihrer Position verstellbare Sprüheinrichtung 9 in Form eines Sprühkopfs mit mehreren Sprühdüsen auf, die durch Versorgungseinheiten 11, 13, nämlich durch Zuleitungen gespeist werden. Dabei führt die eine Zuleitung 13 ein durch einen Gasstrahl transportiertes Feststoff-Reinigungsmittel und die andere Zuleitung 11 ein Regulierungsmittel. Diese beiden Materialien sind aufeinander so abgestimmt, dass sie in Zusammenwirkung ein Reinigungsgemisch ergeben, das über den Sprühkopf 9 in Form eines kombinierten Reinigungs-Druckstrahls 25 in Richtung der Haltevorrichtung 8 bzw. des Bausteins 5 abgegeben wird. Kriterien für die Wahl der Art der Materialien wurden bereits oben näher ausgeführt; eine Erklärung ihrer Wirkungsweise findet sich im Rahmen der Beschreibung der 7.
  • Der Sprühkopf 9 ist indirekt mit einer Verstelleinrichtung 15 verbunden, die bewirkt. dass sie sowohl in ihrer Höhe (Raumrichtung z) als auch in ihrer seitlichen Position (Raumrichtung y) und ihrer Tiefe (Raumrichtung x) verstellbar ist. Die Verstelleinrichtung umfasst hierzu Verstellschrauben 17a, 17b und Linearführungen 19a, 19b. Durch Drehen der Verstellschrauben 17a, 17b entsteht eine Bewegung entlang der Linearführungen 19a, 19b, hier jeweils in die horizontalen Raumrichtungen x und y. Eine analog ausgebildete Anordnung einer Verstellschraube und einer Linearführung für die vertikale Bewegung in Raumrichtung z ist hier verdeckt innerhalb des Gehäuses 7 angeordnet. Zusätzlich kann im Übrigen vorgesehen sein, den Sprühkopf 9 mit Hilfe geeigneter zusätzlicher Verstellmechanismen auch zu neigen, so dass der Reinigungs-Druckstrahl 25 nicht genau senkrecht, sondern schräg abgegeben wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Haltevorrichtung 8 beweglich und/oder über einen Manipulator oder eine Automatik verstellbar ausgebildet sein.
  • 2 zeigt dasselbe Reinigungsgerät 1 in einer Schnittansicht, in der der Innenraum 10 dargestellt ist. Neben den bereits erwähnten Elementen ist unterhalb des Lochblechs 21 ein Auffangraum 23 erkennbar, in den Reinigungsreste, d. h. in erster Linie von Kontaktelementen entfernte Verschmutzungen und Reinigungsmaterialien, abgeführt und einer Entsorgung und/oder Wiederverwertung zugeführt werden können. Besonders bevorzugt werden solche in Lösung und/oder Suspension vorliegende Reinigungsreste über einen Ablaufschlauch (nicht gezeigt) abgeleitet und in einer Aufbereitungseinheit voneinander getrennt, so dass die voneinander separierten einzelnen Materialien wieder für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden können.
  • In 3 ist eine Detailansicht aus 1 gezeigt, in der neben den bereits erwähnten Elementen insbesondere erkennbar ist, dass die beiden Zuleitungen 11, 13 in einen gemeinsamen Träger 12 münden, aus dem nach vertikal nach unten der Sprühkopf 9 herausragt. Innerhalb des Trägers 12 sind die beiden Zuleitungen 11, 13 an dem Sprühkopf 9 so angeschlossen, dass die unterschiedlichen Materialien jeweils in einer eigenen separaten Sprühdüse des Sprühkopfs 9 verdüst werden. Dieser Aufbau wird in Zusammenhang mit den 4 und 5 beschrieben.
  • 4 zeigt schematisch einen Sprühkopf 9, der eine erste Sprühdüse 27 und eine zweite Sprühdüse 29 umfasst. In einer Blickrichtung B dargestellt ist dies in 5 erkennbar: Der Sprühkopf 9 weist hier eine Zentraldüse 27 als erste Sprühdüse 27 und eine Ringdüse 29 als zweite Sprühdüse 29 auf, die voneinander durch eine in einer Außenröhre 33 geführte Innenröhre 31 getrennt sind. Aus der Zentraldüse 27 wird vorzugsweise das Feststoff-Reinigungsmittel versprüht und aus der Ringdüse 29 das Regulierungsmittel, so dass die beiden Materialien erst außerhalb des Sprühkopfs 9 aufeinander treffen.
  • Dieses Funktionsprinzip illustriert 6 noch einmal deutlicher Der Sprühkopf 9 ist hier im Schnitt entlang einer Schnittlinie A-A aus 4 gezeigt. Sie weist einen inneren Düsenkanal 27a – korrespondierend mit der Zentraldüse 27 – und einen ringförmig um den inneren Düsenkanal 27a angeordneten äußeren Düsenkanal 29a für die Ringdüse 29 auf. Der innere Düsenkanal 27 wird mit einem Feststoff-Reinigungsmittel 25a, hier einem mit Hilfe von Druckluft beschleunigten kristallinen Feststoff, nämlich einem Salz, konkret Natriumbicarbonat, gespeist. Der äußere Düsenkanal 27b führt als Regulierungsmittel 25b eine Flüssigkeit, nämlich destilliertes oder ionisiertes Wasser. Beim Austreten aus dem Sprühkopf 9 bilden diese beiden reinigungsmaterialen den Reinigungs-Druckstrahl 25, der auf ein Kontaktelement 35 gerichtet wird, das mit Verschmutzungen 37 verunreinigt ist.
  • Die spezielle Reinigungswirkung dieses Reinigungs-Druckstrahls 25 veranschaulicht 7, in der eine Mikro-Darstellung der Partikel des Reinigungs-Druckstrahls 25 gezeigt ist. Er setzt sich aus den kristallinen, d. h. harten und scharfkantigen Partikeln des Feststoff-Reinigungsmittels 25a und den eher runden und weichen Partikeln des Regulierungsmittels 25b zusammen. Gemeinsam treffen diese Partikel auf die Verschmutzungen 37 und tragen diese ab. Hierzu dienen in erster Linie die Partikel des Feststoff-Reinigungsmittels 25a, die die Struktur der Verschmutzungen aufbrechen und abtragen. Das Regulierungsmittel 25b hingegen bremst diese Wirkung des Feststoff-Reinigungsmittels so weit regulierend ab, dass gleichzeitig sichergestellt wird, dass die empfindliche Oberfläche des Kontaktelements 35, die oftmals eine relativ weiche Goldbeschichtung aufweist, nicht beschädigt oder verkratzt wird. Nach dem vollständigen Abtragen der Verschmutzungen 37 vom Kontaktelement 35 kann die Gabe des Feststoff-Reinigungsmittels 25a eingestellt werden und ein Nachspülprozess mit Hilfe des alleine weiter versprühten Wassers erfolgen. Dadurch wird das Kontaktelement 35 auch von den Resten des Natriumbicarbonats gereinigt, das sich im Wasser einfach löst.
  • 8 zeigt eine weitere Detailansicht des Reinigungsgeräts 1 aus den 1 bis 3. Dabei ist insbesondere der Baustein 5 en detail dargestellt. Dieser ist als Baustein zur zur Testung von Chip-Bausteinen ausgebildet und umfasst eine Unterschale 49 und einer Oberschale 39. Die Oberschale 39 wird auf ihrer der Unterschale 49 abgewandten Seite abgeschlossen von einer Alignment-Platte 41, die der Fixierung von Kontaktfedern 43 innerhalb des Bausteins 5 dient. In der Mitte der Alignment-Platte 41 stehen Kontaktelemente 35 in Form von Feder spitzen der Kontaktfedern hervor. Bei der Testung von Chip-Bausteinen werden auf diesen Federspitzen 35 die Kontaktelemente der zu testenden Chips kontaktiert.
  • Der Baustein 5 umfasst außerdem zahlreiche Aufnahme-Bohrungen 45, die dazu dienen können, die Ober- und die Unterschale 49, 39 miteinander mit Hilfe von Schrauben o. ä. zu verbinden. Sie können im Rahmen der Erfindung aber auch dazu genutzt werden, durch Hindurchführen einer durchgehenden Fixierschraube (nicht dargestellt) den Baustein 5 fest mit der Haltevorrichtung 8 zu verbinden und so eine ortsfeste Anbringung des Bausteins 5 an der Haltevorrichtung 8 während eines Reinigungsprozesses zu garantieren. Dadurch ist die Position des Bausteins 5 klar definiert, so dass der Sprühkopf 9 den Reinigungs-Druckstrahl 25 gezielt auf die Kontaktelemente 35 der Kontaktfedern 43 richten und daran entlangfahren kann. Die Reinigungsreste werden über den Fixierungsblock 8 und dann weiter in Richtung des Lochblechs 21 abgeführt.
  • Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend beschriebenen Reinigungsgerät lediglich um ein Ausführungsbeispiel handelt, das vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann die Haltevorrichtung einfacher ausgeführt sein und beispielsweise nur aus einem oder mehreren Greifhandschuhen bestehen, mit denen ein Benutzer in den Innenraum des Reinigungsgeräts greift, ohne mit Reinigungsresten in Berührung zu kommen. Die Haltevorrichtung kann andererseits auch weitere Fixiermechanismen umfassen, die ein zu reinigendes Objekt fest einspannen, und vorteilhafterweise auch relativ zum Sprühkopf beweglich ausgebildet sein, wodurch der Sprühkopf beispielsweise auch statisch im Reinigungsgerät angebracht sein kann. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
  • 1
    Reinigungsgerät
    3
    Öffnungsklappe
    5
    Baustein
    7
    Gehäuse
    8
    Haltevorrichtung/Fixierungsblock
    9
    Sprüheinrichtung/Sprühkopf
    10
    Innenraum
    11, 13
    Zuleitungen
    12
    Träger
    15
    Verstelleinrichtung
    17a, 17b
    Verstellschrauben
    19a, 19b
    Linearführungen
    21
    Lochblech
    23
    Auffangraum
    25
    Reinigungs-Druckstrahl
    25a
    Feststoff-Reinigungsmittel/Natriumbicarbonat
    25b
    Regulierungmittel/destilliertes oder ionisiertes Wasser
    27
    erste Sprühdüse/Zentraldüse
    27a
    innerer Düsenkanal
    29
    zweite Sprühdüse/Ringdüse
    29a
    äußerer Düsenkanal
    31
    Innenröhre
    33
    Außenröhre
    35
    Kontaktelement/Federspitze
    37
    Verschmutzungen
    39
    Oberschale
    41
    Alignment-Platte
    43
    Kontaktfedern
    45
    Aufnahmebohrungen
    49
    Unterschale
    B
    Blickrichtung
    x, y, z
    Raumrichtungen

Claims (15)

  1. Verfahren zur Reinigung eines elektrischen Kontaktelements (35), insbesondere einer Kontaktfeder zur Testung von Chip-Bausteinen, durch Besprühen des Kontaktelements (35) mit einem Reinigungs-Druckstrahl (25), der ein Feststoff-Reinigungsmittel (25a) einerseits und ein gasförmiges und/oder flüssiges Regulierungsmittel (25b) andererseits enthält.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Feststoff-Reinigungsmittel (25a) ein Mittel verwendet wird, das Partikel in kristallin vorliegender Form umfasst.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Feststoff-Reinigungsmittel (25a) ein Mittel verwendet wird, das Partikel umfasst, die bei Raumtemperatur in fester Form vorliegen.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Feststoff-Reinigungsmittel (25a) ein Mittel verwendet wird, das einen wasserlöslichen Feststoff umfasst.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Feststoff-Reinigungsmittel (25a) ein Mittel verwendet wird, das ein Salz, bevorzugt ein Natriumcarbonat, enthält.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Regulierungsmittel (25b) Wasser, bevorzugt destilliertes oder ionisiertes Wasser, verwendet wird.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoff-Reinigungsmittel (25a) und/oder das Regulierungsmittel (25b) mit einem Austrittsdruck von mindestens 2 bar, bevorzugt von mindestens 3 bar, von einer Sprüheinrichtung (9) auf das Kontaktelement (35) gesprüht wird.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststoff-Reinigungsmittel (25a) und/oder das Regulierungsmittel (25b) mit einem Austrittsdruck von höchstens 6 bar, bevorzugt von höchstens 4 bar, von einer Sprüheinrichtung (9) auf das Kontaktelement (35) gesprüht wird.
  9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Besprühen eine Nachreinigung des Kontaktelements (35) mit Hilfe einer Spülflüssigkeit durchgeführt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülflüssigkeit das Regulierungsmittel (25b) verwendet wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülflüssigkeit in einem Rückgewinnungsprozess von entfernten Verschmutzungen (37) des Kontaktelements (35) und/oder von dem Feststoff-Reinigungsmittel (25a) gereinigt und zur Wiederverwendung aufbereitet wird.
  12. Reinigungsgerät (1) zur Reinigung eines elektrischen Kontaktelements (35), insbesondere einer Kontaktfeder zur Testung von Chip-Bausteinen, aufweisend eine Sprüheinrichtung (9) zum Besprühen des Kontaktelements (35) mit einem Reinigungs-Druckstrahl (25), wobei das Reinigungsgerät (1) eine Haltevorrichtung (8) für Kontaktelemente (35) und/oder für Kontaktelemente (35) aufweisende Bausteine (39) umfasst und die Sprüheinrichtung (9) so ausgebildet ist, dass sie im Betrieb ein Feststoff-Reinigungsmittel (25a) einerseits und ein gasförmiges und/oder flüssiges Regulierungsmittel (25b) andererseits versprüht.
  13. Reinigungsgerät gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (7) zur Abschirmung von Auswirkungen des Reinigungs-Druckstrahls (25).
  14. Reinigungsgerät gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung (9) einen Sprühkopf mit zumindest zwei Sprühdüsen (27, 29) umfasst, wobei eine Sprühdüse (27) an eine Versorgungseinheit (13) für das Feststoff-Reinigungsmittel (25a) und eine andere Sprühdüse (29) an eine Versorgungseinheit (11) für das Regulierungsmittel (25b) angeschlossen ist.
  15. Reinigungsgerät gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch eine Regelungsvorrichtung zur Regelung des Verhältnisses der Anteile des Feststoff-Reinigungsmittels (25a) und des Regulierungsmittel (25b).
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