TWI421964B - 清洗基板之治具及清洗基板之方法 - Google Patents

Description

清洗基板之治具及清洗基板之方法

　　本發明係有關一種半導體封裝基板所利用之技術，尤指一種清洗基板之治具及清洗基板之方法。

　　近年來，隨著電子技術的日新月異，高科技電子產業的相繼問世，使得更人性化、功能更佳的電子產品不斷地推陳出新，並朝向輕、薄、短、小的趨勢設計。而一般半導體封裝件之技術中，封裝基板除了導入球柵陣列(BGA)的設計，亦藉由打線式(Wire Bonding)封裝或覆晶式(Flip Chip)封裝以電性整合一例如具有積體電路之半導體晶片。

　　請參閱第1A圖，係揭示有一習知覆晶封裝用之封裝基板整版面之基板3，該基板3係由複數封裝基板單元30所組成，其中一表面為植球面3a，而另一表面為覆晶面3b，且該覆晶面3b上具有複數焊錫凸塊300，以供接置半導體晶片（圖未示）之用。其中，製作該焊錫凸塊300時，需先形成焊錫材料於該覆晶面3b之焊墊上，再進行回焊(reflow soldering)製程以形成該焊錫凸塊300。

　　於製作該焊錫凸塊300時，通常會添加助焊劑(flux)，以除去金屬表面的氧化膜、防止焊錫材料加熱所造成的再氧化、減少焊錫材料的表面張力以利沾濕而塗佈。然而，使用助焊劑進行回焊製程後，殘留的助焊劑容易發生反應而形成腐蝕性之殘渣(residue)，故一般覆晶式封裝基板於回焊製程後需進行清洗製程，以除去殘留的助焊劑，而避免該基板3受到腐蝕。

　　請參閱第1A及1B圖，一般清洗該基板3時，會將該基板3設置於一治具1以針對該基板3之覆晶面3b進行沖刷。所述之治具1係包括金屬底板11與金屬上蓋12，該金屬底板11具有用以放置該基板3之兩放置區110、及複數位於該放置區110周圍以限制該基板3之定位柱111，而該金屬上蓋12具有用以外露該覆晶面3b之兩開口120、及複數用以穿設該定位柱111之定位孔121。

　　當進行清洗製程時，藉由噴嘴以清洗液沖刷該基板3覆晶面3b上殘留的助焊劑9。之後，再進行乾燥製程，使該基板3保持乾燥，以避免濕氣氧化線路，而影響產品之電性功能。

　　惟，習知治具1因需將該定位柱111抵靠該基板3之側面3c以限制該基板3之移動範圍，故該定位柱111與該基板3係為線接觸，亦即接觸面積小，以致於當放置該基板3或沖刷該基板3時，該定位柱111之抵靠力將集中於該基板3之一處而無法分散，導致該基板3之邊緣容易產生如破孔K般之損壞，如第1C圖所示，因而降低產品之良率。

　　再者，因該基板3之厚度係小於該治具1之厚度，故該金屬底板11邊緣與該金屬上蓋12邊緣容易密合，以致於當進行乾燥製程時，該金屬底板11邊緣與金屬上蓋12邊緣之間的清洗液8不易移除，使該清洗液8附著於該基板3之側面3c，如第1C圖所示，導致該基板3因無法乾燥而使線路產生氧化。

　　另外，請參閱第1D圖，係參考第I260680號台灣專利所提供之一種治具1’，其係用於清洗已結合晶片之基板。如第1D圖所示，習知治具1’係於一承載板10之邊緣設有凸條100，再以短凸部100a、T字凸部100b、十字凸部100c定義複數用以放置基板之承載區域101，且各該承載區域101具有四個貫穿孔102。原本使用時，係堆疊複數治具1’，再將清洗液由各該治具1’之側邊（如第1D圖之箭頭方向L）流入該承載區域101，且上層治具之清洗液將由該貫穿孔102流至下層治具，以達排水功效。

　　然而，若將該治具1’引用至清洗尚未結合晶片之整版面基板3（如第1D圖所示，其具有複數封裝基板單元30及設於該封裝基板單元30上之複數焊錫凸塊300），當清洗液8從該承載板10上方沖刷（如第1D圖之沖刷方向f）該基板3覆晶面3b上殘留的助焊劑9時，因各該凸部100a,100b,100c僅僅是鬆配合該基板3之側面3c，導致該基板3產生晃動，因而降低沖刷移除該基板3覆晶面3b上之助焊劑9的功效。

　　又，因該承載板10之邊緣設有凸條100，該清洗液8僅能由位於該基板3下方之貫穿孔102排出，而無法由該基板3之側面3c排出。且當進行乾燥製程時，該承載板10之凸條100擋住該基板3之側面3c，以致於該基板3之側面3c與該凸條100之間的清洗液8不易移除，使該清洗液8仍會附著於該基板3之側面3c，導致該基板3因無法乾燥而使線路產生氧化。

　　因此，如何克服上述習知治具所產生之種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。

　　鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明係提供一種清洗基板之治具以改良習知技術之定位柱，因而於具有供基板置放之放置區之第一板體上設計限制該基板之定位牆，並於該第一板體上增設排水孔，又於用以與該第一板體結合之第二板體上設計用以抵靠該第一板體之支撐部，且該第二板體復具有貫穿該第二板體且對應該放置區之開口，及用以嵌合該定位牆之定位孔。當結合後，置放在該第一板體上之基板將夾置於該第一與第二板體之間。

　　當放置基板或沖刷基板時，本發明之治具藉由該定位牆抵靠該基板之側面，使該定位牆與該基板係為面接觸，亦即接觸面積大，因而該定位牆之抵靠力將被分散，可避免該基板之邊緣產生損壞。

　　再者，本發明之治具藉由該排水孔，可使清洗液流出該第一板體，以避免該清洗液殘留於該第一板體邊緣與該第二板體邊緣之間。

　　又，本發明之治具藉由該支撐部，可使該第一板體邊緣與該第二板體邊緣不會密合，而是外露出該基板之側面，故可完全移除該基板之側面的清洗液，而不會殘留清洗液於該基板之側面上，使該基板完全乾燥，以避免線路因受潮而產生氧化。

　　另外，依前述之本發明之治具，本發明復提供一種清洗基板之方法，其具體技術詳如後述。

　　以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

　　須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“上方”、“下方”、“兩”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。

　　請參閱第2圖，係為本發明所用之治具2與作為覆晶式封裝基板整版面之基板3的立體圖。如第2圖所示，所述之治具2係包括一第一板體21、以及一用以與該第一板體21結合而夾置該基板3之第二板體22，所述之基板3係由複數封裝基板單元30所組成，該基板3之下表面為植球面（定義為第一表面）3a，而上表面為覆晶面（定義為第二表面）3b，該覆晶面3b上並具有複數焊錫凸塊300以供接置半導體晶片（圖未示）之用。

　　所述之第一板體21係為金屬矩形板，其具有供該基板3置放之兩放置區210、複數設於該放置區210周圍以限制該基板3之定位牆211、及複數設於該第一板體21邊緣之排水孔212，該放置區210具有複數陣列排設之開孔210a，以供外露該植球面3a之部分表面。

　　所述之第二板體22係為金屬矩形板，其在結合後將置放在該第一板體21上之基板3夾置於該第一板體21與第二板體22之間，該第二板體22具有貫穿該第二板體22且對應該放置區210之兩開口220、複數用以嵌合該定位牆211之定位孔221、及複數用以抵靠於該第一板體21之支撐部222，該開口220係對應該基板3之輪廓以供外露該覆晶面3b，且該支撐部222係為柱體。

　　請一併參閱第3A至3D圖，係為本發明利用該治具2以清洗該基板3之方法。

　　如第3A圖所示，將覆晶面3b上具有殘留的助焊劑9之基板3置放於該第一板體21之放置區210上，令該植球面3a接觸該第一板體21並外露於該開孔210a，且該定位牆211限制該基板3之移動範圍。

　　因該定位牆211與該基板3之側面3c係為面接觸，故相較於習知技術，當放置該基板3時，該定位牆211與該基板3之側面3c的接觸面積較大，因而該定位牆211所產生之抵靠力將被分散，有效避免該基板3之邊緣產生破孔。

　　如第3B及3C圖所示，將該定位牆211嵌入該定位孔221中，使該第二板體22結合至該第一板體21上，以將該基板3夾置於該第一及第二板體21,22之間，且該基板3之覆晶面3b外露於該開口220，又該支撐部222抵靠於該第一板體21，使該第一板體21邊緣與該第二板體22邊緣之間具有間距（空隙）D，因而該第一板體21邊緣與該第二板體22邊緣不會密合，而是外露出該基板3之側面3c。

　　接著，進行清洗製程，藉由上方噴嘴40與下方噴嘴41，使清洗液沖刷該開口220中之基板3覆晶面3b上之殘留的助焊劑9、及該開孔210a中之植球面3a，且藉由該排水孔212使清洗液流出該第一板體21（如第3B圖所示之水流方向F），以盡量避免該清洗液殘留於該第一板體21邊緣與該第二板體22邊緣之間。

　　再者，當沖刷該基板3時，因該定位牆211與該基板3係為面接觸，故相較於習知技術之線接觸，該定位牆211所產生之抵靠力將被分散，因而該基板3之邊緣不會產生損壞。

　　如第3C及3D圖所示，移除該基板3上之液體而乾燥該基板3。藉由該支撐部222以外露出該基板3之側面3c，使該第一板體21邊緣與該第二板體22邊緣之間徹底乾燥，故該基板3之側面3c、植球面3a及覆晶面3b不會殘留該清洗液而完全乾燥，有效避免濕氣氧化該基板3上之線路而影響產品之電性功能。

　　如上所述，本發明之治具2藉由定位牆211之設計，以避免該基板3之邊緣受損，故可提升產品之良率。再者，藉由排水孔212與支撐部222之設計，以避免該基板3上殘留液體，故可防止線路氧化，因而有效提升產品之電性功能。

　　上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1,1’,2‧‧‧治具

10‧‧‧承載板

100‧‧‧凸條

100a,100b,100c‧‧‧凸部

101‧‧‧承載區域

102‧‧‧貫穿孔

11‧‧‧金屬底板

110,210‧‧‧放置區

111‧‧‧定位柱

12‧‧‧金屬上蓋

120,220‧‧‧開口

121,221‧‧‧定位孔

21‧‧‧第一板體

210a‧‧‧開孔

211‧‧‧定位牆

212‧‧‧排水孔

22‧‧‧第二板體

222‧‧‧支撐部

3‧‧‧基板

3a‧‧‧植球面

3b‧‧‧覆晶面

3c‧‧‧側面

30‧‧‧封裝基板單元

300‧‧‧焊錫凸塊

40‧‧‧上方噴嘴

41‧‧‧下方噴嘴

8‧‧‧清洗液

9‧‧‧助焊劑

D‧‧‧間距

F‧‧‧水流方向

K‧‧‧破孔

L‧‧‧箭頭方向

　　第1A圖係為習知治具與基板之立體分解圖；

　　第1B圖係為習知治具與基板之立體組合圖；

　　第1C圖係為習知治具與基板於清洗後之立體圖；

　　第1D圖係為第I260680號台灣專利提供之治具引用於清洗未結合晶片之基板的製程之立體分解圖；

　　第2圖係為本發明治具與基板之立體分解圖；以及

　　第3A至3D圖係為本發明清洗基板之方法的立體圖；其中，第3C圖係為局部放大側視圖。

2‧‧‧治具

21‧‧‧第一板體

210‧‧‧放置區

210a‧‧‧開孔

211‧‧‧定位牆

212‧‧‧排水孔

22‧‧‧第二板體

220‧‧‧開口

221‧‧‧定位孔

222‧‧‧支撐部

3‧‧‧基板

3a‧‧‧植球面

3b‧‧‧覆晶面

30‧‧‧封裝基板單元

300‧‧‧焊錫凸塊

Claims (10)

1. 一種清洗基板之治具，係包括：
   　　第一板體，係具有供基板置放之放置區、設於該放置區周圍以限制該基板之定位牆、及排水孔；以及
   　　第二板體，係用以與該第一板體結合，俾在結合後將置放在該第一板體上之基板夾置於該第一與第二板體之間，且該第二板體具有貫穿且對應該放置區之開口、用以嵌合該定位牆之定位孔、及用以抵靠該第一板體之支撐部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之清洗基板之治具，其中，該放置區具有開孔。
3. 如申請專利範圍第1項所述之清洗基板之治具，其中，該排水孔係設於該第一板體邊緣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之清洗基板之治具，其中，該開口係對應該基板之輪廓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之清洗基板之治具，其中，該支撐部係為柱體。
6. 一種清洗基板之方法，係包括：
   　　提供一第一板體，其具有放置區、設於該放置區周圍之定位牆、及排水孔；
   　　置放至少一基板於該第一板體之放置區上，且由該定位牆限制該基板之移動範圍；
   　　將一第二板體結合至該第一板體，以將置放在該第一板體上之基板夾置於該第一與第二板體之間，該第二板體具有貫穿且對應該放置區之開口、對應該定位牆之定位孔、及支撐部，俾於該第二板體結合至該第一板體上後，該定位牆係嵌入該定位孔中，該基板外露於該開口，且該支撐部抵靠於該第一板體，使該第一板體邊緣與該第二板體邊緣之間具有空隙以外露該基板；
   　　以液體清洗該開口中之基板表面，且藉由該排水孔使該液體流出該第一板體；以及
   　　移除該基板上之液體而乾燥該基板。
7. 如申請專利範圍第6項所述之清洗基板之方法，其中，該基板具有相對之第一表面及第二表面，且該第一表面接觸該第一板體，而該開口外露該基板之第二表面，又該放置區具有開孔，以令該基板之第一表面外露於該開孔。
8. 如申請專利範圍第6項所述之清洗基板之方法，其中，該定位牆與該基板係為面接觸。
9. 如申請專利範圍第6項所述之清洗基板之方法，其中，該排水孔係位於該第一板體邊緣。
10. 如申請專利範圍第6項所述之清洗基板之方法，其中，該支撐部係為柱體。