專利名稱：清洗電子元件的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大量電子元件的清洗，如電子封裝件。本發(fā)明尤其應(yīng)用于切割處理(cutting process)后的半導(dǎo)體封裝件被分離之后，其在也可以應(yīng)用于被分離之前。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代的半導(dǎo)體或電子封裝件的小型化和為了獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)，在封裝件的制造過程中大量電子封裝件被排列在單個(gè)基材上。這些大量電子封裝件被澆鑄以保護(hù)包含在封裝件中的集成電路之后，例如CSBGA(Chip-Scale Ball-Grid Array)封裝件的情形，其有時(shí)通過切割分離。由于在切割中產(chǎn)生了以污垢和污染的小顆粒形式存在的切割剩余物，被切割(分離)后的CSBGA封裝件的處理就包含切割后的清洗。在切割過程中，通常采用冷卻水作用于封裝件上來(lái)清洗切割封裝件的頂面。該冷卻水不但可用于冷卻切割片(saw blades)和封裝件，而且可用于沖洗切割中產(chǎn)生的剩余物。但是，由于在切割過程中封裝件的底面放置于切割?yuàn)A具(sawjig)的真空盤(vacuum pads)或其他吸附表面上以固定該封裝件，以及該封裝件和吸附表面緊密接觸，所以該底面不能用這種方式清除。這樣的接觸限制了這種方式的清除有效性。
通常，在處理切割后的封裝件時(shí)有兩種方法被普遍采用，即嵌套方法(nesting approach)和非嵌套方法(non-nesting approach)。嵌套方法請(qǐng)參見美國(guó)專利號(hào)6,165,232(“在切割過程中安全固定基材的方法和裝置”)、6,187,654(“在基材切割中保持切割晶粒定位的方法”)和6,325,059(“在集成電路制造中切割基材的方法”)。一般而言，嵌套機(jī)構(gòu)包括用來(lái)確定接收大量封裝件的入口的格柵排列，該嵌套機(jī)構(gòu)在切割過程中被用來(lái)支撐包含有大量封裝件的基材。采用該嵌套機(jī)構(gòu)，大量電子封裝件在切割過程被升起。當(dāng)采用該嵌套方法時(shí)，在固定切割后封裝件的升起的嵌套機(jī)構(gòu)的上方和下方的位置使用噴射水流(water jets)，對(duì)清洗封裝件的頂面和底面而言其是一種常規(guī)方法。
用這種方法清洗切割后的封裝件的問題是格柵結(jié)構(gòu)可能妨礙噴射水流到達(dá)封裝件的預(yù)定部位。結(jié)果，清洗可能不徹底，而且，封裝件越小，在使用增壓噴射水流清洗的過程中合適地固定封裝件就越難。
非嵌套方法請(qǐng)參見美國(guó)專利公開號(hào)2002/0133971，其中，沒有格柵排列來(lái)固定單個(gè)的切割后的封裝件，該切割后的封裝件沒有被升起。對(duì)非嵌套方法而言，從封裝件下方引入的流動(dòng)水可用來(lái)沖洗分離后的封裝件的底面，其通過支撐封裝件的平臺(tái)中的液體輸入通道提供水或其他清洗液體來(lái)完成。因此，該封裝件的底面通過該操作而被沖洗。
但是，僅僅使用流動(dòng)水來(lái)清洗分離后的封裝件的底面，對(duì)濕潤(rùn)該底面和稀釋附著在封裝件底面的污垢和污染物而言是相當(dāng)柔弱的方式，如果該污垢和污染物是粘性的，這種方法就不能完全清除所有的污垢和污染物。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種清洗大量電子封裝件的改良裝置和方法，其通過向封裝件提供承載有超聲波能量的水或其他清洗液體來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明一方面提供一種清洗大量電子封裝件的裝置，包括容置有清洗液體的槽體；可安裝的超聲波共振器，其與清洗液體聯(lián)絡(luò)以向其提供超聲波能量；支撐平臺(tái)，其位于清洗液體上表面的上方以支撐電子元件，以便在使用中該電子元件和清洗液體的所述上表面相接觸；清洗液體供應(yīng)系統(tǒng)，其用于產(chǎn)生持續(xù)的清洗液體流進(jìn)入該槽體，以清洗和清洗液體的所述上表面相接觸的電子元件。
本發(fā)明另一方面提供一種清洗大量電子封裝件的方法，包括下列步驟提供容置有清洗液體的槽體；向該清洗液體提供超聲波能量(ultrasonically charging)；支撐(supporting)電子元件以便該電子元件和該清洗液體的上表面相接觸；和產(chǎn)生持續(xù)的清洗液體流進(jìn)入該槽體，以清洗和清洗液體的所述上表面相接觸的電子元件。
參閱后附的描述本發(fā)明實(shí)施例的附圖，隨后來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明是很方便的。附圖和相關(guān)的描述不能理解成是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的特點(diǎn)限定在權(quán)利要求書中。


現(xiàn)結(jié)合附圖描述與本發(fā)明相應(yīng)的裝置和方法的較佳實(shí)施例，其中圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)清洗方法的局部側(cè)視圖，其在電子封裝件的頂面和底面上使用噴射水流，該電子封裝件由和嵌套方法一起使用的嵌套機(jī)構(gòu)的上下格柵所固定；圖2a所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例清洗裝置的局部側(cè)視圖，其中電子封裝件由支撐平臺(tái)的頂面支撐，超聲波共振器浸沒在容置有清洗液體，例如水的槽體中；圖2b所示為本發(fā)明另一個(gè)較佳實(shí)施例，其中超聲波共振器附在槽體底面或側(cè)面的外表面上，該槽體容置有清洗液體；圖3所示為第一、第二實(shí)施例如何適用于處理切割后封裝件的非嵌套方法；圖4所示為本發(fā)明第三較佳實(shí)施例，其中被清洗的電子封裝件朝向容置有清洗液體的槽體固定；以及圖5所示為一種可用于本發(fā)明的典型的超聲波共振器。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)清洗裝置的局部側(cè)視圖，其在電子封裝件2的頂面和底面上使用噴射水流7，該電子封裝件由和嵌套方法一起使用的嵌套機(jī)構(gòu)的上下格柵5、1所固定。該清洗方法由將增壓噴射水流7通過液體噴嘴3泄放在封裝件上來(lái)完成，該封裝件由上下格柵5、1所固定。該液體噴嘴3由噴嘴座體6支撐，該裝置可容置在清洗室4中。由于該上下格柵5、1的妨礙，噴射水流的清洗可能不充分。
圖2a所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例清洗裝置10的局部側(cè)視圖。在該被描述的實(shí)施例中，該裝置10是基于美國(guó)專利公開號(hào)2002/0133971的非嵌套方法所制成。雖然該裝置10不打算限于清洗電子元件的底面，但是其是特別設(shè)計(jì)來(lái)清洗由這種非嵌套方法處理的電子元件的底面。
該裝置包含有一個(gè)支撐大量電子元件的沖洗或支撐平臺(tái)14，該電子元件以電子封裝件12的形式支撐于支撐平臺(tái)14的頂面，該支撐平臺(tái)14上設(shè)有大量孔洞，該孔洞可被分成多個(gè)液體輸入通道16和液體輸出通道18，其中，清洗液體(在敘述的其他部分被方便地稱作為“水”，即使其他液體也是適用的)通過該液體輸入通道16被引入到封裝件12上，而攜帶污垢和其他剩余物的水通過液體輸出通道18從封裝件12流走。
在本實(shí)施例中，支撐平臺(tái)14可安裝在充滿水的內(nèi)槽體20的邊緣上，這樣該支撐平臺(tái)14就定位于水的上表面的上方。該液體輸入通道16傳遞水以便使水在該支撐平臺(tái)14的頂面擴(kuò)散開來(lái)。這樣，水的上表面在該支撐平臺(tái)14的頂面上提升、擴(kuò)展，并和該支撐平臺(tái)14上的電子封裝件12相接觸。
該內(nèi)槽體20環(huán)繞有外槽體22并和該內(nèi)槽體20相鄰放置，該外槽體22被用來(lái)收集通過液體輸出通道18排出的水，該支撐平臺(tái)14的液體輸出通道18和液體輸入通道16相鄰，通過和外槽體22相連的輸出通道30實(shí)現(xiàn)水的排出。通過使用真空抽氣機(jī)(未示)來(lái)對(duì)外槽體22提供真空吸力，排水的速度可得到提高。接著，從切割后的封裝件上移除污垢和小顆粒的速度進(jìn)一步加強(qiáng)，以提高清洗的有效性。通過使用O型圈24可將內(nèi)槽體20自外槽體22密封，以便密封在支撐平臺(tái)14的內(nèi)槽體20。
超聲波共振器16A被浸沒在容置有水的內(nèi)槽體20的水中，以便于其向水傳遞并向水提供超聲波能量；同時(shí)，水供應(yīng)系統(tǒng)，例如水泵28產(chǎn)生并持續(xù)地引入水到內(nèi)槽體20，以便保持恒定的水流通過液體輸入通道16而接觸并清洗電子封裝件12。
通過使用流動(dòng)水的概念進(jìn)行底面清洗，因此，在支撐平臺(tái)14的下方，超聲波能量通過超聲波共振器26A被作用在水上，水通過水泵28被持續(xù)地引入到內(nèi)槽體20中，這樣水裝滿該內(nèi)槽體20，并通過該支撐平臺(tái)14的多排液體輸入通道16擴(kuò)散，以便以均勻的方式到達(dá)該切割后的封裝件12的底面；同時(shí)，該超聲波共振器26A在水中被激活產(chǎn)生超聲波，以便于超聲波能量能夠以均勻的方式通過這種持續(xù)的水流到達(dá)該切割后的封裝件12的底面，所以，超聲波清洗直接針對(duì)封裝件發(fā)生。
超聲波在去除附著在待清洗表面的污垢和小顆粒方面是一種經(jīng)濟(jì)高效的方式，無(wú)論用何種方法，了解充分利用超聲波清洗后，持續(xù)帶走從待清洗表面去除的污垢和小顆粒是更加有效的，值得注意的是持續(xù)水的流動(dòng)使得清洗液體或水的上表面比內(nèi)槽體20的邊緣保持一個(gè)更高的水平面，這樣做使得水能夠持續(xù)溢出內(nèi)槽體20，以便持續(xù)帶走從待清洗表面去除的污垢和小顆粒，因此清洗后的表面得以保持以及去除后的污垢和小顆粒的重新附著得以避免。
此外，通過從內(nèi)槽體20持續(xù)供水，均勻的大量水作用于該封裝件12的底面以形成一水層，并且水和封裝件底面之間的緊密接觸得以保持。因此水泵28被安排來(lái)提供足夠的水流給內(nèi)槽體20，以使均勻的大量水和平臺(tái)表面上的電子封裝件12保持接觸，這樣，超聲波能量從共振器26A被高效地傳遞給封裝件12的底面，以徹底地完成清洗。
圖2b所示為本發(fā)明清洗裝置11的另一個(gè)較佳實(shí)施例，其中，超聲波共振器26B被吸附在容置有清洗液體或水的內(nèi)槽體20的底面或側(cè)面的外表面。這可通過使用黏合劑、安裝托架、焊接或其他方式來(lái)完成，只要超聲波共振器26B通過和容置有清洗液體的內(nèi)槽體20的壁面緊密接觸，以與清洗液體聯(lián)絡(luò)。
除了共振器26B沒有放置在內(nèi)槽體20中以外，其類似于第一實(shí)施例。這種方法在超聲波傳遞效率方面，可能和將共振器26B浸沒在內(nèi)槽體20中效率不同，但是，它通過延長(zhǎng)使用或其他方式減少了浸沒式超聲波共振器可能滲水的風(fēng)險(xiǎn)，這種不需要視為防水損壞的超聲波共振器26B更易于工業(yè)上的應(yīng)用。
圖3為第一、第二實(shí)施例如何適用于處理切割后封裝件12的非嵌套方法，其所示為類似于圖2a的裝置10的側(cè)視圖和封裝件12位置相同的裝置10的俯視圖。封裝件12通過傳送裝置32放置于支撐平臺(tái)14的表面，其由該傳送裝置32所固定，且在完成清洗時(shí)通過和該傳送裝置一起的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于水的上表面向旁側(cè)作橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)有助于污垢和小顆粒從封裝件12上的分離，以致達(dá)到更徹底的清洗。
雖然可以使用不同種類和頻率的超聲波能量，但是大約20-80KHz的頻率更適合，因?yàn)榈弥渚驮谇懈钸^程中產(chǎn)生的污垢和直徑約幾至幾十毫米的小顆粒來(lái)說，本發(fā)明可提供更有效的清洗。
內(nèi)槽體20和外槽體22更適合由不銹鋼或其他穩(wěn)定金屬制成，支撐平臺(tái)14更適合由硬質(zhì)陽(yáng)極氧化鋁(aluminum with hard anodizing)、不銹鋼或其他穩(wěn)定金屬制成，這樣，它們即使曝露于超聲波、水或其他清洗液體很長(zhǎng)的時(shí)間，其仍是穩(wěn)定的。
圖4所示為本發(fā)明的第三實(shí)施例，其中，將待清洗的電子封裝件12支撐在以拾取前端34形式存在的支撐平臺(tái)上，并朝向內(nèi)槽體20中水的上表面固定。一個(gè)超聲波變換器26A可以如第一實(shí)施例(所描述的)浸沒在水中，或者如第二實(shí)施例附著在內(nèi)槽體20的側(cè)面或底面。拾取前端34被用來(lái)朝向水固定該電子封裝件12，可使用任意合適的方式，例如使用和拾取前端34相連的真空抽氣裝置(未示)的真空吸力。當(dāng)持續(xù)的大量水被引入到內(nèi)槽體20時(shí)，內(nèi)槽體20的超聲波變換器26A向水產(chǎn)生超聲波能量。這樣，給予了超聲波能量的水沫薄層形成在內(nèi)槽體20中水的表面。從內(nèi)槽體20中溢流出的水被收集至外槽體22，然后排走。通過使用本發(fā)明實(shí)施例的方案，電子封裝件12可以直接由水面上的水沫36清洗，在內(nèi)槽體20中的水和電子封裝件12之間不需要接合有支撐平臺(tái)。
圖5所示為一種可用于本發(fā)明的典型的超聲波共振器，它包括提供共振能量的超聲波變換器42、傳輸電能至該超聲波變換器42的電纜44。
當(dāng)與僅僅使用簡(jiǎn)單的、和處理電子封裝件的嵌套方法一起的流動(dòng)水或者噴射水流相比較，本發(fā)明更好地導(dǎo)致了封裝件底面非常徹底的清洗。
本發(fā)明所述方法能容易地適用于處理電子封裝件的非嵌套方法，和嵌套方法相比較，非嵌套方法具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和小型封裝件處理能力(small package handling capability)的優(yōu)點(diǎn)是令人滿意的。
這是一個(gè)低成本、有效的清洗解決方案，和使用其他方式如高壓噴射水流相比較，其能減少水和能源的消耗。
雖然所描述的實(shí)施例主要和切割后的封裝件有關(guān)，但是值得注意的是本發(fā)明也能應(yīng)用于分離前基材的清洗。
本發(fā)明在所具體描述的內(nèi)容基礎(chǔ)上很容易產(chǎn)生變化、修正和/或補(bǔ)充，可以理解的是所有這些變化、修正和補(bǔ)充都包括在本發(fā)明的上述描述的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種清洗大量電子封裝件的裝置，其包括有容置有清洗液體的槽體；可安裝的超聲波共振器，其向清洗液體傳遞并提供超聲波能量；支撐平臺(tái)，其位于清洗液體上表面上方以支撐電子元件，以便在使用中該電子元件和清洗液體的所述上表面相接觸；清洗液體供應(yīng)系統(tǒng)，其用于產(chǎn)生持續(xù)的清洗液體流進(jìn)入該槽體，以清洗和清洗液體的所述上表面相接觸的電子元件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的超聲波共振器浸沒在該槽體的清洗液體中。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的超聲波共振器安裝在該槽體的外表面。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中由所述的清洗液體供應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的持續(xù)的清洗液體流使得清洗液體的上表面比該槽體的邊緣保持一個(gè)更高的水平面，這樣使得清洗液體持續(xù)溢出該槽體。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中該裝置還包含有和所述槽體相鄰的外槽體，用于收集從所述槽體溢流出的清洗液體。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的電子元件支撐于所述支撐平臺(tái)的表面，該表面和朝向所述的清洗液體上表面的表面相反。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述的支撐平臺(tái)安裝在所述槽體的邊緣。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中該裝置還包含有在支撐平臺(tái)中的液體輸入通道，該液體輸入通道和清洗液體聯(lián)絡(luò)以使清洗液體向所述的其上固定有電子元件的支撐平臺(tái)的表面擴(kuò)散。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中該裝置還包含有在支撐平臺(tái)中的液體輸出通道，該液體輸出通道用于從所述的其上固定有電子元件的支撐平臺(tái)的表面排出清洗液體。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中該清洗液體供應(yīng)系統(tǒng)被用來(lái)向該槽體提供足夠的清洗液體流，以使基本均勻的大量清洗液體和支撐平臺(tái)表面上的電子元件保持接觸。
11.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中該裝置還包含有傳送裝置，其用于將電子元件放置在該支撐平臺(tái)的表面。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中該裝置還包含有移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于將電子元件相對(duì)于清洗液體的上表面作橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該清洗液體和該電子元件接觸。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該電子元件支撐于支撐平臺(tái)的表面，該表面朝向該清洗液體的上表面。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中該裝置還包含有真空抽氣裝置，其用于將該電子元件固定于該支撐平臺(tái)的表面，該表面朝向該清洗液體的上表面。
15.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中該裝置還包含有形成于清洗液體上表面的清洗液體沫層，藉此和電子元件接觸。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中通過超聲波變換器提供的超聲波能量的頻率為20-80KHz。
17.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該槽體是由不銹鋼或其他穩(wěn)定金屬制成。
18.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該支撐平臺(tái)是由硬質(zhì)陽(yáng)極氧化鋁、不銹鋼或其他穩(wěn)定金屬制成。
19.一種清洗大量電子封裝件的方法，包含下列步驟提供容置有清洗液體的槽體；向清洗液體提供超聲波能量；支撐電子元件以便該電子元件和清洗液體的上表面相接觸；以及產(chǎn)生持續(xù)的清洗液體流進(jìn)入該槽體，以清洗和清洗液體的所述上表面相接觸的電子元件。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其還包含有將超聲波共振器浸沒在該槽體的清洗液體中，以向清洗液體提供超聲波能量。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其還包含有將超聲波共振器安裝在該槽體的外表面，以向清洗液體提供超聲波能量。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該產(chǎn)生持續(xù)的清洗液體流進(jìn)入該槽體的步驟還包括使得清洗液體的上表面比該槽體的邊緣保持一個(gè)更高的水平面，這樣使得清洗液體溢出該槽體。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其還包含有使用另一槽體收集從該槽體溢流出的清洗液體以排出。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述的電子元件支撐于所述支撐平臺(tái)的表面，該表面和朝向所述的清洗液體上表面的表面相反。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述的支撐平臺(tái)安裝在所述槽體的邊緣。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其還包含有從該槽體向其上固定有電子元件的支撐平臺(tái)的表面擴(kuò)散清洗液體。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其還包含有從其上固定有電子元件的支撐平臺(tái)的表面排出清洗液體。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其還包含有下面的步驟通過向該槽體提供足夠的清洗液體流，以使基本均勻的大量清洗液體和支撐平臺(tái)表面上的電子元件保持接觸。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，其還包含有將電子元件相對(duì)于清洗液體的上表面作橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該清洗液體和該電子元件接觸。
30.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該電子元件支撐于支撐平臺(tái)的表面，該表面朝向該清洗液體的上表面。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其還包含有使用真空吸力將該電子元件固定于該支撐平臺(tái)的表面，該表面朝向該清洗液體的上表面。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其還包含有在該清洗液體的上表面形成有清洗液體沫層，藉此和電子元件接觸。
33.如權(quán)利要求19所述的方法，其中提供給該清洗液體的超聲波能量的頻率為20-80KHz。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種清洗大量電子元件的裝置和方法，提供一容置有清洗液體的槽體；和安裝有一超聲波共振器，其與清洗液體聯(lián)絡(luò)以向其提供超聲波能量；位于清洗液體上表面上方的支撐平臺(tái)支撐該電子元件，以在使用中該電子元件和清洗液體的所述上表面相接觸。而且清洗液體供應(yīng)系統(tǒng)，被配置來(lái)產(chǎn)生持續(xù)的清洗液體流進(jìn)入該槽體，以清洗和清洗液體的所述上表面相接觸的電子元件。
文檔編號(hào)H01L21/48GK1520938SQ200310117118
公開日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者鄭志華, 王睿高, 麥添偉 申請(qǐng)人:先進(jìn)自動(dòng)器材有限公司