TW200306235A - Ultrasonic cleaning module - Google Patents

Description

200306235 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種清洗已分割的半導體或電子封裝 元件之清洗裝置與方法’特別是有關於一種使用清洗液體 喷灑在已分割的半導體或電子封裝元件之清洗裝置與方法 【先前技術】 在大部份半導體的生產技術中，一些個別的電子封麥 元件（electronic packages )，例如半導體近似晶片尺 寸封裝元件（chip scale package ;CSP)係為形成在單 一基材（substrate )上。上述之個別的電子封裝元件在 使用前必須進行切割分離。一分割基材的方法是應用一晶 粒切割來切割上述的基材，其間上述的基材固定在切割$ 盤上。典型的每一基材係由一積體電路裝置陣列（an array 〇f integrated circuit devices )或多陣列部分 (sections 〇f multiple arrays)所組成，可稱為嵌板 (panels )。這些嵌板可在基材上以等間距的方式安^置約 3到5組。在切割製程後所得到的電子封裝元件仍然須要 接文進一步的清潔、沖洗與乾燥的製程。上述之製程應兮 保持已切割的電子封裝元件之相關的位置與定位，並^ 須不使電子封裝元件發生傾斜與部分重疊的現象，以便於 在後續組裝製程中不發生處理上的困難。 、 常用來清洗與乾燥已切割基材的方法之一是藉由使用 加j水嘴嘴與吹氣裝置來完成，其中已切割的基材是固定 在一固定盤上並且固定盤的表面為具有多孔性的材料。然

200306235 五、發明說明（2) 而’加壓沖洗喷嘴之清洗會造成諸如在濕度控制之類的困 難，因此，將會造成在已切割的基材之乾燥時間上的增加 ，並且將對設備的電路系統造成影響。此外，上述之方式 係為了固定基材在一加壓空間内來進行沖洗時之^位方^ 的困難，其需要複雜的裝置設計與製造。另一方式係為使 用超θ波槽，其中已切割的基材係為固定、覆蓋在一巢 狀結構上，並且係浸泡在一超音波清洗液中。然而，設定 2之超曹是極為複雜的ϋ 一般會導致須耗費較長 的=程時間、較長的乾燥時間、且具有超音波清洗液内之 =在處理上的困難。另外，如傳統之超音波槽的驅動 也許不適用於清洗打線接合的電子裝置。第三種方式 定^用離心清洗。一已切割的基材係為藉由真空裝置固 :搬運器上。上述之搬運器其後進行快速地旋轉，並 由割；ί材f;加壓水噴嘴進行沖洗，然後藉 之e ^…淪如何，水與碎屑將透過在上述 刀二!的基材的凹槽拋出，但{，由於搬運器之真空吸 ，水^刀割的基材的下方的清洗效果將被受限。最後 面痕（Watermarks)與污染物形成在已切割的基材的表 微 s ，因此，為了達成朝向次 ^製造時間的完全清洗製程 【發明内容】 米水準的基材洗淨與縮短循 故產生改善製程的需求。 件 赛於上述之發明背 本發明試圖提供一 景中’為了清洗複數個電子封裝元 改進過的模組與方法，藉以排除先

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五、發明說明（3) 前技術的問題。 根據本發明的第一觀點，本發明係提供一種超音波洗 淨模組，此超音波洗淨模組包含：一切割夾盤，上述之切 割夾盤包含一複數個切割凹槽在其上，係為使切割夾盤= 為一切割裝置，藉以從切割夾盤表面之基材分割個別的 數個電子裝置；一震動器喷嘴位於切割失盤之上方，並且 已切割基材之已分割的電子封裝元件也在切割夾盤之上， 藉此，震動器噴嘴可以朝電子封裝元件射出具能量的液體 。此外，一超音波產生器與震動器噴嘴相互組合，盆中， f過震動器噴嘴流出的液體流將藉由超音波產生器產生能 佩个赞明 電子封裝 上述電子 封裝元件 述切割夾 裝元件， 係固定在 體流在已 波產生器 述液體。 然地，依 正與差異 理解，除 很 複數個 與清洗 個電子 材在上 電子封 裝元件 喷射液 一超音 出之上 顯 多的修 内加以 的的第 元件之 封裝元 之基材 盤之上 其間上 上述切 分割的 藉以供 照上面 °因此 了上述 二觀點 一般基 件之方 在切割 ;分割 述基材 割夾盤 上述複 應超音 係提供 數個電 :放置 面上； 成為個 別的複 ，透過 陣列上 透過震

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材形成複 法。包含 夾盤之表 上述基材 與上述個 上；其後 數個電子 波能量給 一種從具有 子封裝元件 一具有複數 固定上述基 別的複數個 數個電子封 震動器喷嘴 ，並且啟動 動器喷嘴流 f施例中的描述，本發明可能有許 需要在其附加的權利要求項之範圍 洋細的描述外，本發明還可以廣泛 200306235 五、發明說明（4) 地在其他的實 而已，並非用 離本發明所揭 包含在下述申 【實施方式】 第一圖為一用以 。上述之真空切割夾 槽22，其中，切割凹 切割一具有複數個電 )之基材。上述之切 材2 8之上之電子封裝 夾盤13之表面具有複 個真空孔洞2 7係位於 分割製程之後固定個 轭例中施行。上述僅為本發明之較佳實施例 以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫 不之精神下所完成的等效改變或修飾，均應 請專利範圍内。 固定基材之真空切割夾盤13的平面圖 盤1 3包含橫與縱之組成圖案的切割凹 槽2 2允許一切割刀（未顯示於圖上） 子封震元件（electronic packages 割凹槽22的安排是依據在此未分割基 元件的安排來設計。上述之真空切割 數個真空孔洞27。其中，上述之複數 複數個電子封裝元件下方，以便於在 別封裝元件1在真空切割夾盤丨3之上 基材 、第二圖所不為一先前技藝的清潔設備之平面圖。上述 之清潔設備係使用-加壓之水喷嘴，#以清潔與風乾一且 有複數個電子封裝元件的已切割基材1。上述>之已切割基、 材1係固定在一疊套托盤2之上，並且覆蓋著多孔材料3。 其中’上潤濕噴嘴6與下潤濕噴嘴7可喷灑加壓水在已切割 基材1之上，其後，上空氣噴嘴4與下空氣喷嘴5可吹乾此 基材。無論如何，此吹乾的製程可產生水氣，且上述之製 200306235 五、發明說明（5) 程T T增加環境中的濕度並影響已切割基材1的乾燥時間 數個ϊΐί套托盤2具有一叠套的設計，其係為使用一複 劈可I = f，藉以固定已切割基材1。上述之複數個分隔 ί 又已切割基材1，但是可能打斷水的喷灑。已切 二二& s複數個分隔壁部份地覆蓋後，將導致洗淨效不 佳的結果。 -借fI圖係—先前技藝的清潔設備平面®。上述之清潔 已切割基材1浸泡於-超音》皮清洗槽η之中， ;於丄搬4 ϋ先槽1 \内包含清洗液。已切割基材1係固 哭9禆仂协一。 上，並且由一上蓋8覆蓋著。上述之搬送 i1 ^ π超音波變換器10之上，上述之各部分元件均 /1、的# ^ Γ I液1 2的超音波清洗槽11之内。由於有為數不 二ί:程序將產生碎屑或污染微塵在超音波清洗槽i 1之 ，故此L的好乾淨之去離子水的循環是必需要求的 、，扣式浸泡不具效率並且須要花費量時 行操作與維修保養。上汁夕4± ^ ★:化買穴罝吟間术進 音波驅動頻率，”，2技”不適合大部份使用之超 此超音波頻率與在電子f t 頻率大約在40 kHz ’ 因此可能對在已切以i置上打 = 合Λ共振頻率相接近， 影響。 ^基材1上之打線接合的電子裝置產生 :第=，所不，係為—先前技藝的 直備係使用離心清洗方式來進行清洗固= ^工# $ α已切割基材1 ^上述之已切割基材1係為固定 於-搬運器29之上，其中，上述之搬運器⑼依序固定：一

第10頁 200306235 五、發明說明（6) 離心平台30之上。加壓水喷嘴6可產生水喷射，藉以沖洗 固定在搬運器29上已切割基材1，其中，上述之已切割基 材1係以真空吸附的方式固定在在搬運器2 9上。其後，上 述之離心平台30將依一確定的方向31進行旋轉/藉以乾燥 已切割基材1。無論如何，上述之沖洗與旋轉步驟，將在' 已切割基材1造成污染與水痕（watermarks)。藉由真空 固定的已切割基材1依一確定的方向31進行旋轉^結果二 提供一驅動力，係為一藉以透過在已切割基材丨上之凹樺 22將水與碎屑四散開的方式，其+，上述之方式將導致曰 面的污染。 衣 —根據本發明的一較佳實施例，如第六圖所示， 精以清洗已切割基材1之超音波洗淨模組的概要圖解/、 七圖所示係為一藉以清洗已切割基材丨之超音波 的min材28、1包含一複數個電子封裝元;; f刀割具有一钹數個電子封裝元件之基材28 : 藉由一切割夾盤13來固定基材28 M。上述之 =可 丄例如一切割刀裝置（dicing saw),藉以從切刻；^置 表面的基材2 8分宝·]出個5；,丨认$ t y 從刀』失盤1 3 夾盤"之1面；。：：的複數個電子裝置。上述之切割 的橡膠材料，：二2=材料製成，例如-抗靜電 竹丁十八允弄基材28適合於上述切判忐 电 二且增加基材28固定在切割夾盤13的效果：夕之表面 的姑J裝凡件與切割夾盤1 3表面的摩捧運動，上辻且藉由 的材料可增加電子封裝 上述具彈性 汁叼辱“巧冼。上述之增加電子

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I 200306235 五、發明說明（7) =7L件的摩擦清洗係為當已切割基材i從切割 走時，已切割基材1沿著切割爽盤 果。 °】爽盤1d表面滑動所造成的結 在從基材上分割上述複數個電子 割基材Μ個別電子封裝元件可藉由真空裝二件之;v已切 而停留固定在切割夾盤13。上述之真空裝 真^入及引

盤13上的真空孔穴，使其能夠在從基材28:二J 前’可以固定具有電子封裝元件的整個基材 。八後，在基材28分割成為個別的電子封裝元件之後， 可以將個別的封裝元件固定在切割夾盤13之上。 一震動器噴嘴1 4係位於切割夾盤丨3之上方，並且在切 割夾盤1 3的已切割基材1之已分割的電子封裝元件之上， ，此，震動器喷嘴1 4可以朝上述的電子封裝元件射出具能 莖的液體。一超音波產生器17可與震動器喷嘴14相互組合 ，其中，透過震動器喷嘴1 4流出的液體流將藉由超音波產 生器17產生能量。上述之超音波產生器17在一超音波頻率 下運作’其超音波頻率可以在液體流通過喷嘴時供給液體 流能量。上述之液體可以是去離子水24。一去離子水閥2 0 係為開啟狀態時，去離子水2 4可通過震動器喷嘴1 4 (例如 the W-357P-50 pulsator nozzle from HoruTa

Electronics Co Ltd)，其中，當上述之震動器喷嘴14對 已切割基材1喷射去離子水時，上述之震動器喷嘴14可在 切割夾盤1 3上方進行前後的移動。 上述之震動器喷嘴14係與垂直方向傾斜形成一個角度 第12頁 200306235

並且震動器喷嘴14在已切割基 20公釐。一流量感應器19與數 ’較佳的角度係小於30度，並且震食 材1上方的較佳距離丨6係5到2 〇公釐。 ，流量傳輸器1 8可作為液體流量偵測之用。上述之液體流 量的較佳範圍係為每分鐘3· 5公升，或更高。因此，流量& ，應，1 9與數位流量傳輸器丨8的較佳設計係為在給一起$始 信號藉以啟動超音波產生器丨7之前即偵測到每分鐘3· 5公° 升的最小流量。上述之去離子水24可透過具有超音波產^生 器的震動器喷嘴14流出，其中，超音波頻率約在數百千 赫。較佳的超音波頻率在大約4〇〇千赫，其為遠離在電子 裝置打線接合的典型共鳴頻率。超音波能量將傳送至在薄 片狀去離子水24的水分子中，其係為從震動器喷嘴“喷出 ,並且具有超音波能量。當已切割基材丨被帶來喷射中的 路徑下方時，將產生一藉以移除次微米至微米等級之微 準清洗’並且以此方式移除在基板切割製程所形成 在清^程之後1閉去離子水的供應。—氣體乾燥 器15可以是氣刀（air knives)或氣體噴嘴 nozzles)。氣體乾燥器15在切割夾盤13與已切割基 方進行前後的移動，並且朝已切割基材丨喷射氣體: 將殘餘在切割基材1之表面的水吹離。 >

顯然地， 多的修正與差 内加以理解， 地在其他的實 200306235 五、發明說明（9) 而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫 離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應 包含在下述申請專利範圍内。 國1« 第14頁 200306235 圖式簡單說明 【圖式的簡單說明】 第一圖係一用以固定基材之真空切割夾盤的平面圖； 第二圖係一包含三個電子封裝元件之未分割基材於其 上的真空切割夾盤之平面圖； 第三圖係一先前技藝的清潔設備之平面圖，上述之清 潔設備係使用加壓之水喷嘴，藉以清潔與風乾一複數個電 子陣列的已切割基材；

第四圖係一先前技藝的清潔設備之平面圖，上述之清 潔設備係將一已切割基材浸泡於一超音波清洗槽之中，其 中，超音波清洗槽内包含清洗液； 第五圖係一先前技藝的清潔設備之等尺寸圖，上述之 清潔設備係使用離心清洗方式來進行清洗固定在真空夾盤 上的已切割基材； 第六圖係一用以清洗已切割基材之超音波洗淨模組的 概要圖解；及 第七圖係一用以清洗已切割基材之超音波洗淨模組的 應用概要圖解。 【主要部分之代表符號】

1 已切割基材 2 疊套托盤 > 3 多孔材料 4 上空氣喷嘴 5 下空氣喷嘴 6 上潤濕喷嘴

第15頁 200306235 圖式簡單說明 7 下 潤 濕 喷 嘴 8 上 蓋 9 搬 送 器 10 超 音 波 變 換 器 11 超 音 波 清 洗 槽 12 清 洗 液 13 切 割 夾 盤 14 震 動 器 喷 嘴 15 氣 體 乾 燥 器 16 距 離 17 超 音 波 產 生 器 18 數 位 流 量 傳 輸器 19 流 量 感 應 器 20 去 離 子 水 閥 21 控 制 器 (Controller) 22 切 割 凹 槽 24 去 離 子 水 25 去 離 子 水 的 流向 27 真 空 孔 洞 28 基 材 29 搬 運 器 30 離 心 平 台 31 確 定 的 方 向

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Claims (1)

1. 200306235 六、申請專利範圍 1 · 一種超音波洗淨模組，包含： :切割，，該切割失盤具有複數 割夾盤之-表面上使該切割失盤成為一切 2該切 材上分割出個別的電子封裝元件，苴 、置以從一基 基材具有複數個電子封裝元件； 〃 刀割夾盤上的該 方# : : 2嘴’違震動器喷嘴係位於該切夾盤， 方，並且已分割的該複數個電子封裝元；^夾盤之上 之上，其中該震動.器噴嘴可朝該複數 =切割失盤 一液體；與 电于封裝元件射出 -超音波產生器，該超音波產生器與該 互組合’並且供給該液體能量透過震動器噴=噴嘴相 2 ·如申請專利範圍第1項所述之超音波洗淨a 。 一氣體乾燥器，該氣體乾燥器可在該切 、、=更包含 後的移動，並且朝該複數個電子封裝元:進行前 離殘餘在該複數個電子封裝元件的水。、'乳’以吹 3.如申請專利範圍第2項所述之超音波洗淨模組 述之氣體乾燥器係一風刀或一氣體噴嘴。 ，、中上 4·如申請專利範圍第1項所述之超音波洗淨模組， 震動器噴嘴係與垂直方向傾斜形成一個 、爱其中該 係小於30度。 角度.其中該角度 5·如申請專利範圍第1項所述之超音波洗淨模组， 震動器噴嘴在該複數個電子封裝元件的上方 ：：該 到20公釐。 哪你約為5 6·如申請專利範圍第丨項所述之超音波洗淨模組， 、、具中該 _ 第17頁 200306235 六、申請專利範圍 液體流量係約為每分鐘大於等於3· 5公升。 7·如申請專利範圍第1項所述之超音波洗淨模組，其中該 液體係為一去離子水。 8 ·如申凊專利範圍第1項所述之超音波洗淨模組 超曰波產生器所產生的超音波頻率約為數百千# 9 ·如申睛專利範圍第8項所述之超音波洗淨模組，其中該 超音波頻率約為4〇〇千赫。 、 1>0 ·如申睛專利範圍第1項所述之超音波洗淨模組，其中 該切割夾盤之表面係由一彈性體的材料所 ，以增加固 定與清潔該基材。 & η·如申請專利範圍第1項所述之超音波洗淨模組，其更 包含一結合該切割夾盤之真空褒置，以藉由真空吸引固定 該複數個電子封裝元件在該切割夾盤之上。 12吉：申請專利範圍第u項所述之超音波洗淨模組，其中 j T裝置包含至少一真空孔穴在該切割夾盤上，其中該 -=孔穴在從該基材上切割出該複數個電子封裝元件之前 具有該複數個電子封裝元件的整個該基材，且 在该基材分割成個別的該複數個電子 以固定個別的該複數個電子封裝二,：仍Τ -種從具有複數個電“ = =匕複 該從具有複數個電子封裝元件之一般= 子封裝元件與清洗該複數個電子封裝元件3=人個電 放置具有a玄複數個電子封装元件之該基材在一切割 200306235 六、申請專利範圍 " -—一 '------^ 夹盤之一表面上； 固定該基材在該切割夾盤之上； 分㈣基材成為㈣的該複數個電子封裝元件， =基材與個別的該複數個電子封裝元件係固定在該切割失 ^動器喷嘴喷射-液體流在已分割的該複數個 :::裝元件_L，並啟動一超音波產生器以供應超音波能 里、、、〇透過該震動器喷嘴流出之該液體。 U·如申請專利範圍第13項所述之從具有複數個電子封裝 2 2之一般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 =封裝元件之方法，更包含一提供一噴射氣體流於該 =割夹盤與該複數個電子封裝元件上之步驟，其中該噴射 2體流係用以吹離在該複數個電子封裝元件上殘留^該液 體0 一 申明專利範圍第1 3項所述之從具有複數個電子封裝 2 2之般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 ^ β I封裝凡件之方法，更包含一提供一喷射氣體流於該 友j盤與該複數個電子封裝元件上之步驟，其中該噴射 氣體流係產生自一風刀或一氣體噴嘴裝置。 一6 ·如申請專利範圍第1 3項所述之從具有複數個電子封裝 $件之一般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 電子封裝元件之方法，其中該震動器喷嘴與垂直方向係 1 7斜形成—個角度，且該角度係小於3 〇度。 •如申清專利範圍第1 3項所述之從具有複數個電子封装

   200306235 ---— 六、申請專利範圍 2 ^般基材形成該複數個電子封裝a # t ^ 子封裝元方法，其中該震動器噴嘴在該複數個電 r 70件的上方距離係約為5到20公釐。 冤 一此如申請專利範圍第1 3項所述之從具有複數個 70之一般基材形成該複數個電子于裝 個電子封矣 ^ 丁对屣疋件與清洗該複數 鐘大於等^ 5公之升方法，其中該液體流 ^件ί 範圍第13項所述之從具有複數個電子封裝 個電子封^ 形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 20 4 j装兀件之方法，其中該液體係為一去離子水。 一 ·口二請專利範圍第13項所述之從具有複數個電子封装 ί IΪ 一般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 =子封裝元件之方法，其中該超音波產生器所產生^ 曰波頻率約為數百千赫。 2一1 ·如申請專利範圍第20項所述之從具有複數個電子封裳 元件之般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 個電子封骏元件之方法，其中該超音波頻率約為4 0 0千赫 〇 ^2·如申請專利範園第1 3項所述之從具有複數個電子封震 70件之一般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 個電子封裴元件之方法，其中該分割該基材的步驟更包含 切割固定在該切割夾盤上之該基材以形成個別的該複數 個電子封裝元件之步驟。 23·如申請專利範園第22項所述之從具有複數個電子封裝

   第20頁 200306235 六、申請專利範圍 元件之一般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 個電子封裝元件之方法，更包含一固定在該切割夾盤上之 該基材與已分割的該複數個電子陣列之步驟，其中該切割 夾盤係藉由真空吸引來固定該基材與個別的該複數個電子 封裝元件在該切割夾盤上。 24·如申請專利範圍第1 3項所述之從具有複數個電子封裝 元件之一般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 個電子封裝元件之方法，更包含一藉由沿著該切割夾盤滑 動該基材以摩擦清洗該基材之步驟。 25·如申請專利範圍第24項所述之從具有複數個電子封裝 兀件之一般基材形成該複數個電子封裝元件與清洗該複數 個電子封裝元件之方法，其中該切割夾盤之表面係為一彈 性體材料所製成。