一种倒装芯片助焊剂清洗装置及一种清洗方法与流程

本发明属于半导体集成电路先进封装，涉及一种倒装芯片助焊剂清洗装置及一种清洗方法。

背景技术：

1、随着封装工艺朝着高密度、高集成度和多功能的方向不断发展，芯片的i/o数量越来越多，倒装封装技术已经成为高密度封装的主流技术之一。倒装封装是先在芯片上制备凸点，再将芯片凸点面朝下贴装到封装基板上，通过焊接的方式实现稳定可靠的电气互连。在倒装封装技术中，助焊剂作为实现凸点可靠互连焊接的必不可少的环节，在焊接过程中主要起到润湿和去氧化的作用。通常倒装焊后需要对残留助焊剂进行清洗，以此来去除助焊剂，如果采用不恰当的清洗工艺和方式，只是去除了植球阵列最靠外的表面助焊剂残留，其内部的助焊剂残留却难以根除。这些夹在内部缝隙中的污染物不仅有可能造成电性能不良，还会使后续的底部填充出现空洞或分层，在贴装回流时焊球重熔过程中将会存在面临焊球桥接的风险，最终影响器件的质量和寿命。

2、业界目前针对倒装芯片产品助焊剂的清洗主要有以下方式：(1)采用高压喷淋清洗液或去离子水，通过在线链式传输方式对产品进行清洗，适用倒装芯片产品形态一般为阵列封装基板类以及单颗倒装芯片球栅格阵列(flip chip ball grid array，fcbga)类产品；(2)采用槽式浸泡并结合超声波震荡方式对产品进行清洗，适用倒装芯片产品形态一般为晶圆级倒装产品。

3、现有清洗技术在彻底去除倒装芯片助焊剂残留物方面，存在以下三方面比较突出的问题：(1)在倒装芯片回流焊接工艺中的高温会使得助焊剂出现碳化现象，而碳化的助熔剂是很难被去除的；(2)现有清洗方式只能针对特定形式的产品进行清洗，对被清洗产品形态的兼容性较差，不同形态的产品则需要选用不一样的清洗方式；(3)倒装芯片的凸点尺寸和凸点间距不断缩小，凸点互连结构也变得更加脆弱，同时倒装芯片和封装基板之间的间距也变的更小，这种特有的互连结构使得倒装芯片只有非常狭窄的空间可以被完全清洗到，这就会进一步增加倒装芯片缝隙中残留助焊剂被彻底清洗去除的难度。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种倒装芯片助焊剂清洗装置及一种清洗方法，从而解决现有技术中清洗剂无法与倒装芯片缝隙中残留助焊剂有效接触被去除，同时本发明还解决了目前清洗装置对不同产品清洗兼容性差的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种倒装芯片助焊剂清洗装置，包括样品承载台、喷淋装置以及旋转单元；

4、所述旋转单元包括自转旋转组件以及公转旋转组件；

5、所述自转旋转组件与所述样品承载台连接设置，所述公转旋转组件与所述样品承载台以及喷淋装置均连接设置；

6、所述喷淋装置可与所述样品承载台配合构成密闭腔。

7、优选的，所述样品承载台上设有固定槽，所述固定槽内设有若干第一通孔设置，所述样品承载台上还连接有真空设备。

8、优选的，喷淋装置上设有第二通孔，所述第二通孔上可通断连接有真空设备。

9、优选的，所述喷淋装置包括喷头本体以及若干喷头，若干所述喷头在所述喷头本体上活动连接设置。

10、优选的，所述喷头本体上设有角度调节组件，若干所述喷头与所述角度调节组件连接设置。

11、优选的，所述角度调节组件的角度调节范围为-50°～50°。

12、优选的，所述公转旋转组件包括公转旋转轴，所述公转旋转轴上设有第一连接杆以及第二连接杆；

13、所述第一连接杆的自由端与所述样品承载台连接，所述第二连接杆的自由端与所述喷淋装置连接。

14、优选的，所述第二连接杆上设有升降调节件，所述第二连接杆通过所述升降调节件与所述公转旋转组件活动连接设置。

15、优选的，所述喷淋装置上还有密封圈。

16、上述的一种倒装芯片助焊剂清洗装置进行助焊剂清洗的方法，包括以下步骤：

17、s1：将待清洗倒装芯片置于样品承载台上，固定后，通过喷淋装置将清洗液喷射至待清洗倒装芯片的边缘，并利用所述清洗液对待清洗倒装芯片缝隙中的助焊剂进行浸润；

18、s2：使喷淋装置与所述样品承载台配合构成密闭腔，并对所述密闭腔进行真空处理；

19、s3：解除真空处理后，启动自转旋转组件以及公转旋转组件；

20、s4：重复步骤s2～s3，直至清洗液完全剥离待清洗倒装芯片缝隙中的助焊剂。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

22、本发明公开一种倒装芯片助焊剂清洗装置，样品承载台用于承载待清洗的倒装芯片或其他需要清洗的样品，喷淋装置用于提供高压清洗液，如去离子水、清洗剂等，对样品进行喷淋清洗，同时所述喷淋装置可与所述样品承载台配合构成密闭腔，该密闭腔可与其他真空设备连通，形成负压环境，使得清洗液充分进入待清洗的倒装芯片的缝隙中，旋转单元包括自转旋转组件以及公转旋转组件；通过自转和公转两种旋转方式结合，增加清洗液与样品表面的接触面积以及接触时间，并使清洗液进一步充分进入待清洗的倒装芯片的缝隙中，提高清洗效果。

23、进一步的，所述样品承载台上设有固定槽，所述固定槽内设有若干第一通孔设置，所述样品承载台上还连接有真空设备，样品承载台为空腔结构，固定槽的设计能够稳定地固定倒装芯片，避免在清洗过程中发生移动或晃动，从而确保清洗的连续性和稳定性。通过固定槽的稳定固定，可以减少倒装芯片在清洗过程中因外力作用而受损的风险，从而保护芯片的完整性和性能，固定槽的设计使得芯片的放置和取出更加方便快捷，减少了操作人员的工作量和时间成本。真空设备有效实现待清洗产品在样品承载台上的有效固定。

24、进一步的，喷淋装置上设有第二通孔，所述第二通孔上可通断连接有真空设备，第二通孔以及真空设备的设置便于对喷淋装置与样品承载台配合构成的密闭腔提供负压，使得清洗液更容易进入倒装芯片的缝隙中，提高清洗的效率。

25、进一步的，所述喷淋装置包括喷头本体以及若干喷头，若干所述喷头在所述喷头本体上活动连接设置，喷头在喷头本体上的活动连接设置使得喷淋装置具有高度的灵活性，这种设计允许喷头根据需要进行调整，以适应不同尺寸、形状或位置的倒装芯片，这种适应性不仅提高了喷淋装置的通用性，还使其能够更有效地覆盖待清洗的芯片表面，确保清洗效果；通过调整喷头的位置和角度，可以确保清洗液更加均匀地喷洒在芯片表面，特别是在芯片的复杂结构或难以触及的区域；活动连接的喷头还可以实现更密集的喷淋覆盖，提高清洗液与芯片表面的接触面积和接触时间，从而进一步提升清洗效果。活动连接的喷头使得操作人员可以轻松地调整喷淋装置的配置，以适应不同的清洗需求。这种设计减少了操作人员的工作量和复杂性，提高了工作效率。喷头的活动连接设计使得在需要维护或更换喷头时，可以更加便捷地进行操作，这种设计降低了维护和更换的成本，并延长了喷淋装置的使用寿命。

26、进一步的，所述喷头本体上设有角度调节组件，若干所述喷头与所述角度调节组件连接设置。角度调节组件允许喷头在喷头本体上进行角度调整，这使得清洗液能够根据不同的清洗需求，以最佳的喷洒角度覆盖倒装芯片表面，精确的角度调节有助于清洗液深入芯片缝隙，去除残留的助焊剂和其他污染物，显著提升清洗效果。通过角度调节组件，操作人员可以根据实际情况灵活调整喷头的喷洒角度，以适应不同形状、尺寸和清洗要求的倒装芯片，这种灵活性减少了设备更换和调整的需求，提高了操作效率，角度可调的设计使得清洗液能够覆盖到倒装芯片的各个角落和难以触及的区域，减少了清洗死角，这对于确保清洗质量和避免二次污染至关重要，精确的角度调节有助于避免清洗液对喷头和喷头本体造成不必要的冲击和磨损，从而延长设备的使用寿命。角度调节组件的设计使得该喷淋装置能够适应不同的清洗场景和需求，提高了设备的通用性和适应性，角度调节组件的维护和保养相对简单，一旦发生故障或需要维修，可以方便地进行调整和更换。

27、进一步的，所述角度调节组件的角度调节范围为-50°～50°，如此宽泛的角度调节范围意味着喷头可以覆盖更广泛的角度，这种设计使得喷淋装置能够应对各种复杂的清洗场景，无论是清洗倒装芯片的顶部、侧面还是底部，都能找到合适的喷洒角度，在不同的角度下，清洗液能够以不同的方式覆盖芯片表面，从而确保清洗液能够深入芯片的缝隙和难以触及的区域。这种多角度的喷淋方式有助于提高清洗效果，确保芯片表面的彻底清洁。通过调整喷头的角度，可以确保清洗液能够覆盖到芯片的各个角落，减少清洗死角，这对于确保清洗质量和避免二次污染至关重要，操作人员可以根据具体的清洗需求和芯片的形状、尺寸，灵活地调整喷头的角度，以适应不同的清洗场景，这种灵活性提高了操作的便捷性和效率。合适的喷洒角度可以确保清洗液与芯片表面充分接触，提高清洗效率。同时，多角度的喷淋方式也有助于加快清洗速度，减少清洗时间。

28、进一步的，所述公转旋转组件包括公转旋转轴，所述公转旋转轴上设有第一连接杆以及第二连接杆；所述第一连接杆的自由端与所述样品承载台连接，所述第二连接杆的自由端与所述喷淋装置连接，通过公转旋转轴的旋转，样品承载台和喷淋装置能够同步进行公转运动。这种运动方式使得喷淋装置能够均匀地对样品承载台上的倒装芯片进行喷淋清洗，确保清洗液能够均匀地覆盖在芯片表面，从而提高清洗的均匀性和效果。公转旋转运动能够带动芯片和喷淋装置进行相对运动，这种动态清洗方式有助于清洗液更好地渗透到芯片缝隙中，去除残留的助焊剂和其他污染物。同时，相对运动还能够减少清洗液在芯片表面的积聚和残留，进一步提高清洗效果。公转旋转组件的设计使得操作人员只需控制公转旋转轴的旋转，即可实现样品承载台和喷淋装置的同步公转运动。这种操作方式简单直观，降低了操作难度和复杂性。公转旋转组件的结构设计使得其能够适应不同尺寸和形状的倒装芯片。通过调整第一连接杆和第二连接杆的长度和角度，可以适应不同尺寸的样品承载台和喷淋装置，从而实现对不同芯片的清洗需求。公转旋转运动能够加快清洗液的流动和扩散速度，使得清洗液能够更快地覆盖在芯片表面，并带走污染物。这种动态清洗方式有助于提高清洗效率，缩短清洗时间。

29、进一步的，所述第二连接杆上设有升降调节件，所述第二连接杆通过所述升降调节件与所述公转旋转组件活动连接设置，升降调节件的设置允许第二连接杆在公转旋转组件上进行上下移动，从而调整喷淋装置的高度。这种设计使得喷淋装置能够适应不同高度的倒装芯片，确保清洗液能够准确地喷洒在芯片表面。特别是在处理不同尺寸、不同安装高度的芯片时，升降调节件能够迅速、准确地调整喷淋装置的位置，提高了清洗的灵活性和适应性。通过调整喷淋装置的高度，可以确保清洗液以最佳的角度和力度喷洒在芯片表面。这有助于清洗液更好地渗透到芯片缝隙中，去除残留的助焊剂和其他污染物。同时，升降调节件的精确调节还能够避免清洗液过度喷洒或不足的情况，确保清洗的均匀性和效果。升降调节件通常设计为易于操作的形式，如手动旋钮、电动调节器等。这使得操作人员能够轻松、快速地调整喷淋装置的高度。精确的调节能力使得操作人员能够根据实际需要对喷淋装置的高度进行微调，确保清洗过程的准确性和可靠性。升降调节件的设计使得该设备能够适应不同尺寸和安装方式的倒装芯片，提高了设备的通用性。这种设计降低了更换设备和调整设备的成本，提高了设备的利用率和经济效益。

30、进一步的，所述喷淋装置上还有密封圈，密封圈作为连接部件，在喷淋装置中起到至关重要的作用。它能有效防止清洗液从喷头与喷淋装置本体之间的缝隙中泄漏出来，确保了清洗过程的安全性和环保性。密封圈通常由橡胶、硅胶等弹性材料制成，这些材料具有良好的密封性能。当喷淋装置处于工作状态时，密封圈能够在喷头与喷淋装置本体之间形成一个紧密的封闭环境，进一步提高了喷淋装置的密封性。密封圈的存在能够有效防止清洗液对喷淋装置内部零件的腐蚀和损坏，从而延长了设备的使用寿命。同时，由于密封圈具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，因此能够长时间保持其密封性能。密封圈的存在确保了清洗液能够按照预设的流量和压力喷出，从而保证了清洗效果。如果没有密封圈或者密封圈失效，清洗液可能会从缝隙中泄漏出来，导致清洗效果降低甚至无法达到预期效果。