一种去除晶圆级封装残留助焊剂的清洗装置的制作方法

1.本实用新型属于半导体封装技术领域，具体涉及一种去除晶圆级封装残留助焊剂的清洗装置。


背景技术：

2.芯片封装中常采用成本低廉、工艺简单的铜柱锡基合金焊块作为焊盘的焊接材料，而锡基合金常因表面存在一层氧化层而影响焊接效果，因此，在回流焊接前需将锡基合金焊块浸润助焊剂以去除表面的氧化物，但助焊剂与锡基合金表面氧化物反应后存在残留的助焊剂，需要额外的工艺步骤去除这些有机溶剂。通常，工业化生产中采用水基体系的助焊剂，并采用热水来去除残留的助焊剂，其工作原理如图1所示，芯片封装体5布设在载板 1上，利用圆形载板1的高模量为芯片封装体5的制备工艺提供机械支撑；吸盘结构3通过气流通道33在凹陷部32中形成真空腔室，利用真空吸附力使吸盘31紧密贴合在载板 1的中心位置处；在载板1高速旋转过程中，喷嘴2中的热水滴落在载板1上，利用载板 1高速旋转形成的离心力将热水均匀分散到除中心位置的整个载板1上，使热水与残留的助焊剂充分接触并溶解，在离心力的作用下达到清洗去除残留助焊剂的目的。然而，在载板1的中心位置处的离心线速度为0m/s，不能为去除残留助焊剂提供离心力，导致载板1 中心位置处依然存在残留助焊剂。
3.针对上述问题，现有技术中通常不在载板中心位置处焊接芯片，导致载板中心位置部分的浪费，也间接地提高了生产成本，降低了生产效率。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种能清洗载板中心位置、清洗效率高的去除晶圆级封装残留助焊剂的清洗装置。
5.一种去除晶圆级封装残留助焊剂的清洗装置，包括载板传输机构、喷淋装置和吹扫装置；所述载板传输机构，用于传输载板依次通过所述喷淋装置下方以及所述吹扫装置下方；所述喷淋装置，用于将高温去离子水喷淋到所述载板上；所述吹扫装置，用于将溶解有助焊剂的所述高温去离子水吹扫离开所述载板。
6.所述喷淋装置，包括腔体以及安装在所述腔体上的进水管道和喷淋孔；所述进水管道用于与泵连接，将所述高温去离子水运输至所述腔体中；所述喷淋孔设置在所述腔体下侧，用于将所述高温去离子水喷淋而出。
7.所述吹扫装置，包括氮气管道和热风刀，所述氮气管道与氮气储存装置以及所述热风刀连接，所述热风刀的出风口倾斜向下并沿着与载板行进方向相反的方向设置。
8.作为优选方案，所述喷淋孔设置有多个并横向均匀间隔排列。
9.作为优选方案，所述热风刀设置有多个并呈横向排列设置。
10.作为优选方案，所述热风刀呈多组横向排列设置。
11.作为优选方案，所述载板传输机构，包括用于承载所述载板的辊轮以及传输所述
载板的吸盘结构，所述吸盘结构包括吸盘和与所述吸盘连通的气流通道，所述吸盘在中部具有凹陷部。
12.作为优选方案，所述辊轮的表面和所述载板的下表面均平滑。
13.作为优选方案，所述载板传输机构，包括用于承载并传输所述载板的辊轮，所述辊轮的表面沿周向设置有齿轮结构，所述载板底侧设置有与所述齿轮结构对应的嵌合凹腔。
14.作为优选方案，所述载板传输机构有多个且并排设置；在运行时，每个所述载板传输机构上间隔运输多个载板。
15.相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
16.1、通过采用载板传输机构，配合喷淋装置均匀喷洒高温去离子水，再配合吹扫装置将溶解有助焊剂的高温去离子水吹扫干净，达到了去除整个载板表面(包括中心位置)的残留助焊剂的技术效果；
17.2、通过在辊轮上设置齿轮结构与载板上的嵌合凹腔啮合，实现了载板沿输运中心线传输；
18.3、通过辊轮配合吸盘结构实现了载板沿输运中心线传输；
19.4、通过同时在x输运方向上设置多个用于输运的载板，和/或在y方向上设置多个载板传输机构，实现了同时清洗多个载板的目的，相较于现有技术中只能一次性清洗1个载板，本实用新型大大提高了清洗效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为现有技术中一种去除助焊剂的装置；
22.图2为本实用新型一种去除晶圆级封装残留助焊剂的清洗装置的一种结构示意图；
23.图3为图2中的载板与辊轮连接结构示意图；
24.图4为本实用新型一种去除晶圆级封装残留助焊剂的清洗装置的另一种结构示意图；
25.图5为图4中的载板与辊轮连接结构示意图。
26.其中：
27.1、4载板；
28.2喷嘴；
29.3吸盘结构；31吸盘；32凹陷部；33气流通道；
30.5芯片封装体；51导电柱；52焊接球；53焊盘；
31.6辊轮；61齿轮结构；62嵌合凹腔；63表面；
32.7载板传输机构；
33.8输运中心线；
34.9高温去离子水；
35.10喷淋装置；11进水管道；12喷淋孔；
36.20吹扫装置；21氮气管道；22热风刀；
37.70载板片盒；71承载板。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
40.一种去除晶圆级封装残留助焊剂的清洗装置，如图2、图4所示，包括载板传输机构 7、喷淋装置10和吹扫装置20；所述载板传输机构7，用于传输载板1、4依次通过所述喷淋装置10下方以及所述吹扫装置20下方；所述喷淋装置10，用于将高温去离子水9 喷淋到所述载板1、4上；所述吹扫装置20，用于将溶解有助焊剂的所述高温去离子水9 吹扫离开所述载板1、4。
41.其中，所述载板1、4的上表面装载有芯片封装体5。如图3所示，所述芯片封装体5 上的导电柱51与载板4上焊盘53通过焊接球52形成导电互联；待焊接的芯片封装体5 在焊接前通过沾取助焊剂来溶解锡基合金焊料凸块表面的氧化物，然后与焊盘53对齐，并经220-280℃的高温回流焊接工艺制备得到焊接球52，残留的助焊剂在焊接球52的附近。
42.本清洗装置在运行时，所述载板传输机构7先将载板1、4传输至喷淋装置10下方，此时喷淋装置10喷出高温去离子水9至所述载板1、4上的芯片封装体5上，以溶解并稀释残留的助焊剂；所述载板传输机构7再将载板1、4传输至吹扫装置20下方，此时吹扫装置20吹出热风以将高温去离子水9吹扫离开所述载板1、4，从而达到清洗去除载板1、 4上残留助焊剂的目的。清洗后的载板1、4可被载板传输机构7运输到载板片盒70中对应的承载板71中。
43.本实施例中通过采用载板传输机构，配合喷淋装置均匀喷洒高温去离子水，再配合吹扫装置将溶解有助焊剂的高温去离子水吹扫干净，达到了去除整个载板表面(包括中心位置)的残留助焊剂的技术效果。
44.一种实施例中，所述喷淋装置10，如图2、4所示，包括腔体以及安装在所述腔体上的进水管道11和喷淋孔12；所述进水管道11用于与泵连接，将所述高温去离子水9运输至所述腔体中；所述喷淋孔12设置在所述腔体下侧，所述高温去离子水9从所述喷淋孔12喷淋而出。特别地，所述喷淋孔12设置有多个并横向均匀间隔排列。
45.其中，所述腔体可以呈柱状；所述喷淋孔12可设置多个，可沿所述腔体的轴向间隔排列。此外，可通过调节喷淋孔12的喷淋出水量来调节落在载板1、4上的高温去离子水的体积，从而调整残留助焊剂在去离子水中的浓度，在去离子水的体积和残留助焊剂的清洁程度间寻求最佳平衡，在合理控制去离子水量的情况下使焊接球52的清洁度达到工艺要求，从而达到合理控制生产成本的目的。
46.一种实施例中，所述吹扫装置20，如图2、4所示，包括氮气管道21和热风刀22，所述
氮气管道21与氮气储存装置以及所述热风刀22连接，所述热风刀22的出风口倾斜向下并沿着与载板1、4行进方向相反的方向设置。
47.其中，所述氮气管道21可以有一个或多个，所述氮气管道21可一一对应地与热风刀 22连接，也可通过先连接到一个封闭腔体上，再通过所述封闭腔体与数量不定的热风刀22连接。所述氮气管道21用于与氮气储存装置连接，所述氮气储存装置为吹扫装置20 提供高纯氮气。所述高纯氮气通过热风刀22沿着与所述载板1、4的行进相反的方向以一定倾斜角度吹扫所述载板1、4，提供倾斜向下的作用力f，作用力f可分解为与载板1、 4行进方向相反的水平作用力fa和垂直向下的作用力fb；在水平作用力fa的高温高纯氮气的吹扫作用下，高温去离子水9被高温高纯的氮气吹扫离开载板1、4，从而达到清洗去除载板1、4上残留助焊剂的目的。
48.作为优化的实施例，如图2、4所示，所述热风刀22设置有多个并呈横向排列设置。进一步地，所述热风刀22呈多组横向排列设置。
49.其中，所述热风刀22可设置多个，可沿与所述载板1、4运输方向垂直的方向排列设置。
50.所述载板传输机构的一种实施方式，如图2、3所示，包括用于承载并传输所述载板 4的辊轮6，所述辊轮6的表面沿周向设置有齿轮结构61，所述载板4底侧设置有与所述齿轮结构61对应的嵌合凹腔62。
51.其中，所述齿轮结构61可与所述嵌合凹腔62啮合，当辊轮6转动时可带动所述载板 4沿一定方向移动。所述齿轮结构61为特制载板4提供行进的传输力，并抵消部分所述的水平作用力fa，同时，垂直向下的作用力fb也为嵌合凹腔62和齿轮结构61提供额外的啮合力，使所述载板4在行进过程中始终处于稳定状态。此外，还可通过调节辊轮6 的行进速度来调节落在所述载板4上的高温去离子水9的体积，从而调整残留助焊剂在去离子水中的浓度，在去离子水的体积和残留助焊剂的清洁程度间寻求最佳平衡，在合理控制去离子水量的情况下使焊接球52的清洁度达到工艺要求，从而达到合理控制生产成本的目的。
52.所述载板传输机构的另一种实施方式，如图4、5所示，包括用于承载所述载板1的辊轮6以及传输所述载板1的吸盘结构3，所述吸盘结构3包括吸盘31和与所述吸盘31 连通的气流通道33，所述吸盘31在中部具有凹陷部32。特别地，所述辊轮6的表面和所述载板1的下表面均平滑。
53.其中，所述辊轮6可以设置平行的两组。所述吸盘结构3在运行时，通过气流通道 33在凹陷部32中形成真空腔室，利用真空吸附力使吸盘31紧密贴合在载板1上。外界的机械传输力可通过驱动所述吸盘结构3以带动载板1沿着输运中心线8传输，现有技术中有很多种提供机械传输力的方案，在此不予赘述。如图5所示，所述辊轮6的表面63 可以是平滑的，且载板1的下表面也可设计成平滑的基面，辊轮6和载板1基面的平滑特征可有效减小接触摩擦力。
54.一种实施例中，如图2、4所示，所述载板传输机构7有多个且并排设置；在运行时，每个所述载板传输机构7上间隔运输多个载板1、4。
55.其中，在前述的清洗装置中，可在y方向上增设若干个载板传输机构7，对应放置多个载板1、4，实现同排传输多个载板1、4；假设在同一时间段内，x输运方向上输运n 个载板1、4，y方向上同时有m个载板1、4在输运，则本清洗装置可达到同时清洗n*m 个载板1、4的效
果，相较于当前工业化生产中采用的单个载板离心清洗装置，本清洗装置大大提高了生产效率。
56.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。