[发明专利]用于倒装芯片清洗的方法与装置

说明书

发明领域

本发明一般而言涉及一种用于倒装芯片清洗的方法与装置。更确切地说，是一种用于清洗倒装芯片上焊剂残留物以及其他污染物的方法与装置。

背景技术

所谓的倒装芯片是指倒装的电子元件通过导电凸点与基板，电路板或者其他载板的一种直接的电性连接。尽管某些更大或者更小的尺寸也常被使用，凸点的典型直径为30-200微米,且形状一般为球形或近似球形。倒装芯片的清洗要比清洗传统表面装置或通孔电子装置复杂得多。在倒装芯片配件的制造中，各种类型的助焊剂比如以松香为原料的助焊剂，含有卤素的助焊剂，都被频繁使用于电子元器件的焊接工艺中。

为了满足性能和可靠性的标准，倒装芯片配件必须没有污染物，比如助焊剂，指纹，水，或者其他表面污染物。否则这些残留物将导致离子污染及腐蚀，并且妨碍底层填充而产生空洞,这种空洞将助长水分的聚集，加热过度和局部失效。

然而，在彻底去除残留物这个方面，有两个突出的问题：（1）回流焊接工艺中的高温会使得助焊剂焦化，而这种焦化的助熔剂是很难被去除的；（2）随着凸点尺寸的缩小和凸点间间距缩小，凸点结构变的更加脆弱，而且凸点和衬底的间距也变的更小，倒装芯片配件的这种小而脆弱的凸点互联结构使得芯片板上只有非常狭窄的空间允许被清洗,这种小间隙使得倒装芯片配件被彻底和均匀的清洗成为很大的挑战。

因此，仍然需要一种改进的倒装清洗装置，这种装置能提供一种对助焊剂残留物和其他污染物质的彻底和均匀的清洗方法。

发明内容

根据当前发明的具体实施方案，我们提出了一个清洗倒装芯片的装置。这种装置包括：一个卡盘装置；一个与卡盘通过转轴连接在一起的马达；至少有一个载体装载倒装芯片，每个载体上装载一个倒装芯片。根据这种发明的一个方面，倒装芯片载体直接装配在卡盘上。根据这种发明的另一个方面，有一块承载板装配在卡盘上，倒装芯片载体位于此承载板上。根据这种发明的一个方面，倒装芯片载体装配位置远离卡盘或者承载板的旋转中心。倒装芯片载体的分布图案可能是圆形，方形，旋涡状，同轴或者其他适宜的图案；至少有一个喷嘴用于喷射去离子水，一种清洗溶液，一种气体或者蒸汽。这种被倒装芯片载体支撑的倒装芯片随着卡盘的旋转而旋转。在倒装芯片载体旋转时，去离子水和/或一种清洗溶液喷射到卡盘的中心区域，由于离心力的作用，去离子水和这种清洗溶液将被进一步甩至装配于卡盘或承载板外圈的装芯片上。

根据本发明的第一个方面，所述倒装芯片清洗装置进一步包括：一个位于卡盘中心和/或者位于倒装芯片承载板中心的凹槽，凹槽的形状可能是圆形，正方形或者其他适宜的形状；一个用于连接中心凹槽和倒装芯片载体的引流通道，便于引导液体从中心凹槽流入倒装芯片。在卡盘旋转时，喷射到中心凹槽的去离子水/或者清洗溶液在离心力的作用下将经由引流通道进一步甩入倒装芯片内。

根据本发明的第二个方面，所述倒装芯片清洗装置进一步包括：至少一个喷嘴，装配在倒装芯片载体的一侧，用于喷射去离子水，一种清洗溶液，一种气体或者一种蒸汽。

根据本发明的第三个方面，所述倒装芯片清洗装置进一步包括：一个用于容纳倒装芯片载体的凹槽，这个凹槽的形状可能是圆形，正方形，或者其他适宜的形状；至少一个喷嘴被装配在凹槽的边缘，用于喷射去离子水，一种清洗溶液，一种气体或者一种蒸汽。

根据本发明的第四个方面，所述倒装芯片清洗装置进一步包括：一个外部的水槽，用来盛放用以预浸润倒装芯片的清洗溶液；一个通过水槽底部的泵产生循环的液体回路；至少四个装配在水槽底部的出流口，第一个出流口与一条酸液排放及回收管路连通，第二个出流口与一条碱液排放及回收管路连通，第三个出流口与一条有机溶剂排放及回收管路连通，第四个出留口与一条废水排放管路连通。在工艺过程中，喷洒在卡盘装置上的去离子水或者一种清洗溶液将被存储在水槽里直到液位浸没倒装芯片，长时间的浸润工艺可以松弛，软化和去除污染物。在浸润过程中，打开循环管路中的回流泵，在泵的作用下，液体能保持持续在水槽中循环，通过这种方法可获得高效的清洗性能。

根据本发明的第五个方面，所述倒装芯片清洗装置进一步包括：至少一个超声/兆声装置，这种超声/兆声装置工作频率范围为5KHz至10MHz，在清洗工艺中应用了超声/兆声能量能增强物质传输，通过在反应界面处形成声流和局部气穴气泡的内爆来减薄扩散二重层的厚度。通过超声/兆声的这种振荡搅拌作用而获得一种高的清洗性能。根据本发明的一个方面，超声/兆声装置被装配在倒装芯片载体和卡盘装置的上方。根据本发明的另一方面，超声/兆声装置被装配在外部水槽的壁上。