TW201411779A - 用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件的裝置與方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件之裝置，其包含：分離機構；載體，其用於電子元件；加熱源，其用於產生輻射熱；移動機構，其用於相對於加熱源移動用於電子元件之載體；以及視覺檢測機構。加熱源經建構來產生輻射熱，以便選擇性地加熱且蒸發存在於分離的電子元件上之水分。

Description

用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件的裝置與方法
本發明係關於用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件之裝置及方法。
在製造電子元件(諸如，更特定而言，半導體產品)之過程期間，通常將此等電子元件製造成電子元件之更大整體，隨後將該整體分割(此過程亦被稱為分離、單個化或個體化)為一或若干個別電子元件之小單元。實例為，具有置放在載體上的複數個可選整體封裝式電子元件之封裝，及由上面配置有分割為小單元的電子元件之矽載體組成之晶片。此分割可藉由不同類型之加工過程來實現，諸如在分割期間利用液體沖洗及/或冷卻電子元件的同時進行鋸切。使用切割液之分離亦係可能的。殘餘液體在分割之後通常仍然存在於分離的電子元件上，及/或通常必須自經分割之電子元件移除殘餘物(碎片)。清洗通常使用液體(諸如水)進行，隨後必須移除該液體。
為了控制產品品質且不妨礙分離的電子元件上之後續製程，需要自分離的電子元件移除殘餘液體。根據先前技術，為了乾燥之目的而利用吹氣機構，可使用該吹氣機構從電子元件上吹掉附著液體。所應 用之另一乾燥方法係藉由加熱板(其溫度為，例如70℃至80℃)來加熱分離的電子元件，以藉此使液體(水)蒸發。又一種乾燥方法利用填塞設備，使用該填塞設備藉由吸收作用自電子元件移除附著水分。
此處已知要利用一裝置，在該裝置中，分離的電子元件係置放於載體上，且隨後與吹氣機構、填塞設備或兩者之組合接觸。此乾燥設備通常具備傳送機構，該傳送機構係用於相對於吹氣機構、填塞設備或兩者之組合移動用於電子元件之載體。
用於連續地分離、乾燥以及檢測電子元件之現有技術具有以下缺點：在使用吹氣機構之情況下，殘餘液體以不受界定之方式移動。要移除之液體之未界定移動意味著該液體並非以受控方式移除，且亦意味著該液體可移動至非所需位置。使用加熱板來加熱電子元件的缺點為，此係需要很長循環時間的緩慢過程。應用加熱板之另一缺點為，電子元件與加熱板之間必須進行實體接觸。
填塞之一缺點亦為，與通常非常脆弱之分離的電子元件進行實體接觸。使用填塞設備之其它缺點為，因為水分吸收劑材料發生飽和以及因為可能會出現細菌滋生，所以水分吸收劑材料之效果減弱(或甚至喪失)。乾燥作用將因此可能隨時間而改變。
本發明之目標為提供一種用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件之改良式裝置及方法，藉由該裝置及方法，在維持先前技術之優點的同時，分離仍然可能在利用液體的同時進行，可以有效且受控的方式移除剩餘的液體，且隨後可以有效方式執行分離的電子元件之檢測。
為此目的，本發明提供一種用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件之裝置，其包含：分離機構，其用於將電子元件之較大整體分割為分離的電子元件；載體，其用於分離的電子元件；加熱源，其用於產生輻射熱；移動機構，其用於相對於加熱源移動用於電子元件之載體；以及視覺檢測機構，其用於檢測分離的電子元件；其中加熱源經建構來產生波長在1μm至5μm之範圍中之輻射熱。
此輻射熱具有在近紅外光區域中之波長。「近紅外光」一詞應理解為意味著波長在約780nm至約10μm之範圍中，較佳地，在約900nm至約5μm之範圍中，更佳地，在約1μm至約4μm之範圍中，且詳言之，在約1.5μm至約3.5μm之範圍中。此處較佳選擇輻射熱之發射光譜，以使得其與液體(水)之吸收光譜一致。此外，加熱源之效率當然亦決定實踐中對加熱源之選擇。此裝置使得有可能選擇性地加熱且藉由蒸發來移除由於分離而存在於電子元件上之殘餘液體，此後亦可進行分離的電子元件之有效的視覺檢測。根據本發明之處理電子元件之方式的有利效果因此為：在分離過程期間及/或分離過程之後使用液體仍係可能的，應用選擇性加熱方式，且有效的視覺檢測於是係可能的。詳言之，可有效地執行乾燥。例如，水對紅外光(1μm至5μm之波長)有很強的吸收作用。因此，特定而言，液體吸收來自輻射熱之能量。此意味著，要移除之液體將被加熱的程度與分離的電子元件及/或乾燥裝置之元件相比而言更強。大致不加熱分離的電子元件。藉此有效地利用熱能量，且加熱源不加熱或在較小程度上加熱分離的電子元件及/或乾燥裝置之元件。因此有效地進行分離的電子元件之乾燥，而對除了要移除之液體以外的零件僅有輕微加熱。由於液體之選 擇性加熱，僅需要短的輻照時間。此處可設想輻照時間之量值大約為2秒至6秒，更特定而言，3秒至5秒。
該裝置亦具備用於檢測分離的電子元件之檢測機構，該檢測機構可例如具現為用於偵測已乾燥的分離的電子元件之感測器或攝影機。此感測器或攝影機通常將連接至用於控制其它製程之智慧控制系統。例如，可因此致動加熱源(例如，當偵測到並非所有液體都已移除時)，同時亦可致動後續生產過程來對已確定的分離的電子元件之外觀之偵測到的缺陷作出回應。智慧控制系統可例如由電腦組成。與控制系統相結合的存在偵測之優點為，例如在分離的電子元件即將受到過度加熱之情況下，可關閉加熱源或可降低加熱源之加熱強度。此外，感測器可偵測要乾燥之分離的電子元件之存在，且當其不存在時，經由智慧控制系統關閉加熱源或降低加熱源之加熱強度。連結至此控制之視覺檢測之優點為：防止電子元件之(局部)過度加熱，節省能量以及延長加熱源之壽命。另一選項為，移除及/或更換不符合已確定的外部特徵之分離的電子元件，該等外部特徵係藉由已認可的分離的電子元件所確定的。為此目的，例如，可藉由智慧控制來致動用於已乾燥且分離的電子元件之後續處理台。
在本發明之一有利實施例中，加熱源包含具有螺旋形燈絲之加熱元件。此螺旋形燈絲可例如由鎢、康史登銅(constantan)或兩者之組合製成。螺旋形燈絲更佳地係由鎢製成。加熱源亦可包含陶瓷加熱元件。此等加熱元件作為標準的可購買零件係容易獲得的，該等零件係便宜的、緊密的且易於更換，且可適當地定向輻射熱。
加熱源較佳地包含具備石英燈之加熱元件，該石英燈經建構 來產生具有在所需輻射區域中之波長的輻射熱，該輻射區域具有在1μm至5μm範圍中之波長。此石英燈之實例係鹵素石英燈，詳言之，鎢鹵素石英燈。此等燈在所需範圍中係有效的。在特定加熱源之選擇中，開關時間亦係重要因素。根據本發明之裝置中之加熱源需要：升溫時間短(例如1秒至5秒)，且藉由發熱源發射之輻射熱在關閉後亦快速消散(較佳地，在幾秒鐘之內大致降至0)。可因此相對快速地啟動及停止該過程，該快速啟動及停止增強對該過程之控制的靈活性，但是從安全角度來看且為了防止電子元件之過度加熱，該快速啟動及停止亦係特別需要的。使用諸如陶瓷加熱元件或石英加熱元件之其它加熱源，無法實現此短的開關時間。
加熱元件較佳地每個元件具有量值大約為1000W之熱容量。此處有可能由複數個加熱元件組裝加熱源。當選擇確定功率時，特別重要的係每單位面積之發射功率(此用詞亦被稱為光譜功率密度)。因此可防止過度局部加熱，且加熱源之形式可針對要乾燥之電子元件所呈現之配置來調適。在實踐中可獲得長度約為280mm之加熱元件。另外，在加熱元件之選擇中，併入有加熱元件的裝置之可能性亦係一因素。
在本發明之另一實施例中，加熱源亦具備反射器。此反射器較佳地面向要乾燥之分離的電子元件。反射器之使用具有以下優點：藉由加熱源產生之輻射熱可至少大致精確地傳輸至乾燥過程所需之處。反射器可形成加熱元件之部分，但是亦可位於加熱元件外部。
為了進一步限制輻射熱之損耗，在本發明之另一實施例中，該裝置包含隔熱材料。可藉由隔熱材料裝置保護加熱元件的附近，以免受到不需要的過度加熱。屏蔽板可例如因此置放在加熱元件的附近，以便防 止傳導。
在另一實施例中，根據本發明之裝置具備抽氣器，其用於排放在要乾燥之電子元件周圍的氣體。在要乾燥之電子元件在加熱期間所處之位置，可藉由抽氣器機構應用相對於周圍壓力之低壓力。此等抽氣器機構允許抽取在要乾燥之電子元件周圍的氣體。由於對要移除之液體之選擇性加熱，靠近分離的電子元件之空氣在加熱期間將由於蒸發的液體而獲得較高的空氣濕度(或甚至變得飽和)。對具有較高的空氣濕度之空氣的抽取增加了乾燥過程之有效性且允許來自電子產品之蒸發的液體之受控排放。亦有可能應用吹氣來因此增加液體之蒸發速率。進一步任擇地，有可能在使用加熱元件來輻照要乾燥之分離的電子元件之後應用一或多個氣動刮刀或吹氣噴嘴。藉此亦可增加要移除之液體之蒸發速率。此額外的吹氣甚至可能使用冷空氣。
本發明亦提供一種用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件之方法，其包含以下處理步驟：a)將電子元件之較大整體分割為分離的電子元件；b)移動具有附著液體之分離的電子元件，該等電子元件位於平面中且藉由載體支撐；c)使用加熱源，向具有附著液體之分離的電子元件之組件供應熱；以及d)視覺檢測已藉由加熱源乾燥之分離的電子元件，其中藉由加熱源來輻照具有附著液體之電子元件之組件，該加熱源具有波長在1μm至5μm之範圍中之輻射熱。使用此方法可實現如以上參照根據本發明之裝置所描述的優點。可以有效的方式分離電子元件，可選擇性地加熱要移除之液體，而不加熱，或在較小程度上加熱分離的電子元件及機器零件，且可視覺檢測分離的電子元件。
如以上已描述，在具有附著液體之分離的電子元件之至少部分乾燥之前有一過程，在該過程中分離電子元件。此等分離操作之實例為例如鋸切、(雷射)切割以及液體切割。正是該分離導致電子元件具備附著液體(諸如，冷卻液體及/或沖洗液體)，當在分離期間利用時需要該液體，但是為了進一步處理之目的，更特定而言，尤其為了準確的視覺檢測，該液體必須不存在。
在具有附著液體之分離的電子元件之至少部分乾燥之後，接著係對已乾燥的分離的電子元件之視覺檢測。此視覺檢測亦被稱為「視覺」，且用來確定分離的電子元件之品質。視覺確定分離的電子元件之品質的一問題為，所留下之液體殘餘物可影響品質量測。在焊球之視覺檢測(球偵測)期間，例如為了確定球之直徑及位置，液體薄膜在焊球上或焊球周圍之存在可因此具有破壞性效果。由於液體之表面張力，藉由吹氣或填塞無法自該等球完全移除液體。液體殘餘物之存在可導致對個別分離的電子元件之不正確的認可及不正確的否決。藉由根據本發明之連續的處理步驟(分離、選擇性地加熱以及視覺檢測)，可在液體的使用方面沒有限制之情況下，結合後續視覺檢測來執行分離，該視覺檢測可以高度可靠性來執行。
在根據本發明之方法之一變體中，對具有附著液體之電子元件之組件之輻照使用加熱源進行，該加熱源之局部輻照時間為2秒至30秒，更佳地，局部輻照時間為3秒至20秒。「局部輻照時間」一詞應理解為意味著藉由本發明之加熱源在特定位置輻照要乾燥之具有附著液體之分離的電子元件之時間段。局部輻照時間較佳地約為5秒±2秒，但在局部輻照時間為5秒與10秒之間且輻照時間為10秒與25秒之間的情況下亦已達 成好的結果。顯然，局部過度加熱再次係限制最大輻照時間的重要原因。另一方面，需要最小輻照時間來允許將足夠的熱傳輸至要移除之液體，以使得該液體蒸發。
根據本發明之方法，對具有附著液體之電子元件組件之輻照較佳地使用一或多個加熱元件進行，該等加熱元件之最大熱容量為1000W。該等加熱元件之最小熱容量為200W、400W、600W或800W。加熱源之總的熱容量可因此易於藉由將要使用之加熱元件之數目決定。
在本發明之方法之一特定實施例變體中，使用石英燈加熱具有附著液體之電子元件之組件，諸如經建構來產生波長在近紅外光區域中之輻射熱之石英燈。此石英燈可產生波長在1μm至5μm之範圍中之輻射熱。此石英燈之一特定實例係鎢鹵素石英燈。
在本發明之一有利實施例中，抽取諸如在處理步驟c)期間形成之蒸發的液體。隨後可抽取由於蒸發的液體而具有增加的空氣濕度之空氣，以因此將其自電子元件移除且自乾燥裝置移除，以便例如亦可防止所蒸發之液體在不需要的位置處之冷凝。
在根據本發明之方法之另一特定變體中，對具有附著液體之電子元件之組件之局部輻照使用加熱源進行，相對於具有附著液體之電子元件之組件來定位該加熱源，以使得在一面加熱該組件，但作為替代，亦有可能選擇在兩面加熱該組件。為了防止過度加熱支撐具有附著液體之分離的電子元件之載體，此載體需要由對波長在1μm至5μm範圍中之輻射熱的敏感度小於要移除之液體對該輻射熱之敏感度的材料製成。
在根據本發明之方法之又一變體中，當具有附著液體之電子 元件之組件存在時，打開加熱源，且當最大輻照時間已經過去或具有附著液體之電子元件之組件不存在時，關閉加熱源。藉由利用智慧控制系統，根據要乾燥之分離的電子元件之存在而特定地開關加熱源，該控制系統亦具備感測器，該等感測器適合於要乾燥之分離的電子元件之視覺存在偵測。
在根據本發明之方法之另一變體中，加熱使用複數個加熱元件進行。可連續地置放此等加熱元件，從而藉由連續的加熱元件來輻照具有附著液體之電子元件之組件。此方法之優點為，可在連續地操作之乾燥過程中輻照具有附著液體之電子元件之組件，而此處沒有必要必須在固定的位置根據處理步驟b)執行乾燥步驟。可調節該方法以使得分離的電子元件之局部輻照時間在整個過程期間處於2秒與30秒之間，更佳地，處於3秒與20秒之間。
在對具有附著液體之分離的電子元件之至少部分乾燥之前亦可有一不同的乾燥過程。因為根據本發明之乾燥過程在移除小體積(較佳地，液滴大小之量值大約為幾μl)方面特別有效，所以當分離的電子元件上存在較大體積之殘餘液體時，需要使本乾燥過程之前有「預乾燥」。可例如藉由填塞或吹氣來執行該預乾燥。此類型之預乾燥不能夠在密集型操作期間移除所有液體，但根據本發明，可確實非常有利地移除較小體積之殘餘液體。
在下文中將基於非限制性的示範性實施例闡明本發明。本文中：圖1係根據本發明之裝置之示意性地展示出之部分的透視圖，該裝置 具備單個加熱元件；圖2係根據本發明之裝置之示意性地展示出之部分的透視圖，該裝置具備複數個加熱元件；以及圖3係完整裝置之示意性俯視圖，該裝置用於在具有不同的額外設備之組件中分離，至少部分乾燥與檢測電子元件。
圖1係用於乾燥電子元件3之裝置1之一部分的示意圖，此處該等電子元件已經分離且具備平坦的載體2，電子元件3位於該載體上。裝置1亦具備加熱元件4，該加熱元件在此情況下佈置於載體2上方。載體2可移動通過加熱元件4下方，但藉由在具有電子元件3之載體2上方移動加熱元件4，該載體之運動逆轉當然亦係可能的。代替使用平坦的載體2，例如亦可利用夾持頭(此處未展示)，使用該夾持頭來夾持電子元件。具有要移除之附著液體之電子元件3當來自前面的分離操作時，通常以矩陣定向呈現。
圖2係根據本發明之裝置10之一部分的示意圖，其中可乾燥已經分離的電子元件3，且其中藉由呈環狀輸送帶11之形式的載體供應分離的元件3。旋轉鋸(此處未展示)可例如置放於裝置10之所展示部分之上游。除了圖1中所展示之乾燥裝置1，裝置10亦具備由複數個加熱元件12、13、14組裝而成之加熱源。環狀輸送帶11之上部載運面在箭頭P1的方向上移動，其中電子元件移動通過連續的加熱元件12、13、14下方。為了例如防止分離的電子元件3受到加熱元件12、13、14輻照的時間太長，乾燥裝置10具備耦接至智慧控制18的偵測器15、16、17。，使用偵測器 15、16、17(或作為替代，一或多個攝影機)，亦可以準確的方式視覺檢測分離的電子元件3之品質，因為該等電子元件不再被附著液體覆蓋。智慧控制18可例如調節環狀輸送帶11之驅動19之傳送速度，及/或控制個別環狀輸送帶11以使其傳遞更多或更少的熱容量。智慧控制可進一步用來連續地移除經視覺否決之分離的電子元件3。亦有可能在輸送帶11上方配置外殼20(此處示意性地指示)，抽氣器機構21連接至該外殼以便抽取在電子元件3周圍之具有增加的空氣濕度之空氣。
圖3係完整裝置30之示意性俯視圖，該裝置用於在具有不同的額外設備之組件中分離，至少部分乾燥與檢測電子元件。模組31具備如上所述的加熱源(此處未展示)，其用於自分離的電子元件32移除液體。乾燥模組31亦有可能具備多個乾燥過程，諸如，以上所述之加熱源具有前面的填塞單元。
在生產方向P1上看時，分離模組33置放於乾燥模組31之上游。此處佈置兩個旋轉鋸條34，以藉由鋸切36將尚未完全分離的電子元件35彼此分離。通常沿鋸條34多次載運尚未完全分離的電子元件35。對準模組37佈置於分離模組33之上游，以便準確定位具有電子元件38之尚未分割之載體。
在生產方向P1上看時，檢測模組40佈置於乾燥模組31之下游，在該檢測模組中藉由攝影機41進行準確的視覺檢測，此準確的視覺檢測係因乾燥模組31所做的有效乾燥而成為可能。請注意，此處以更為隔開的定向(開放格線)來置放分離的電子元件，以便更進一步增加視覺檢測之可能性。最後，分選模組45佈置於檢測模組40之下游，在該分選模組中 可例如根據檢測模組40中之檢測結果將分離的電子元件置放於載體中。

Claims (15)

  1. 一種用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件之裝置，其包含：一分離裝置，其用於將電子元件之一較大整體分割為分離的電子元件；一載體，其用於該等分離的電子元件；一加熱源，其用於產生輻射熱；移動機構，其用於相對於該加熱源移動用於該等分離的電子元件之該載體；以及視覺檢測機構，其用於檢測該等分離的電子元件；其中該加熱源經建構來產生波長在1μm至5μm之範圍中之輻射熱。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其特徵在於該加熱源包含具有一螺旋形燈絲之一加熱元件。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其特徵在於該加熱源包含一陶瓷加熱元件。
  4. 如申請專利範圍之前述項中任一項之裝置，其特徵在於該加熱源包含具有一石英燈之一加熱元件。
  5. 如申請專利範圍之前述項中任一項之裝置，其特徵在於該加熱源具備一反射器，該反射器面向要乾燥之該等分離的電子元件。
  6. 如申請專利範圍之前述項中任一項之裝置，其特徵在於該裝置具備隔熱材料。
  7. 如申請專利範圍之前述項中任一項之裝置，其特徵在於該裝置具備一抽氣器，該抽氣器用於排放在要乾燥之該等電子元件周圍之氣體。
  8. 一種用於分離，至少部分乾燥與檢測電子元件之方法，其包含以下 處理步驟：a)將電子元件之一較大整體分割為分離的電子元件；b)移動具有附著液體之該等分離的電子元件，該等分離的電子元件位於一平面中且藉由一載體支撐；c)使用一加熱源，向具有附著液體之分離的電子元件之組件供應熱；以及d)視覺檢測已藉由該加熱源乾燥之該等分離的電子元件，其中藉由該加熱源來輻照具有附著液體之電子元件之該組件，該加熱源具有波長在1μm至5μm之範圍中之輻射熱。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其特徵在於對具有附著液體之分離的電子元件之該組件之該局部輻照使用該加熱源進行，該加熱源之一局部輻照時間為2秒至30秒，較佳地為3秒至20秒。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之方法，其特徵在於對具有附著液體之分離的電子元件之該組件之該輻照使用一或多個加熱元件進行，該等加熱元件之最大熱容量為1000W。
  11. 如申請專利範圍第8至10項中任一項之方法，其特徵在於使用一石英燈加熱具有附著液體之分離的電子元件之該組件。
  12. 如申請專利範圍第8至11項中任一項之方法，其特徵在於抽取諸如在處理步驟c)期間形成之蒸發的液體。
  13. 如申請專利範圍第8至12項中任一項之方法，其特徵在於對具有附著液體之電子元件之該組件之局部輻照使用一加熱源進行，該加熱源相對於具有附著液體之電子元件之該組件來定位，以使得在一面加熱該組 件，或者，加熱該組件之兩面。
  14. 如申請專利範圍第8至13項中任一項之方法，其特徵在於當具有附著液體之電子元件之一組件存在時，打開該加熱源，且當最大輻照時間已經過去或具有附著液體之電子元件之一組件不存在時，關閉該加熱源。
  15. 如申請專利範圍第8至14項中任一項之方法，其特徵在於對具有附著液體之分離的電子元件之該至少部分乾燥之前有一不同的乾燥過程。
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