(57)【要約】【課題】レーザービームを用いた電子部品の加工の結果として新たな境界面が形成される位置において、レーザーを用いて加工された電子部品の汚染に対処することのできる解決法を提供する。【解決手段】本発明は、レーザービームを用いて電子部品を加工し、それを洗浄するための方法に関し、ここでレーザービームによって少なくとも１つの新たな境界面が電子部品上に形成される。本発明はまた、レーザービームを生成するためのレーザー光源と、分離されていない電子部品のアセンブリを支持するための少なくとも１つのキャリアとを少なくとも含む、電子部品を加工および洗浄するための装置にも関し、ここでキャリアとレーザービームとは、互いに対して移動可能である。【選択図】図１
2008544845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービーム（２）を用いて電子部品（３、７）を加工し、その後、それを洗浄するための方法であって、
Ａ）前記レーザービーム（２）を用いて、少なくとも１つの新たな境界面（６５）を電子部品（３、７、１３、２２、６１）上に形成するステップと、
Ｂ）前記新たに作製された境界面（６５）の少なくとも一部を、液体（４４）内に入れ、それを超音波洗浄するステップと
の連続した加工ステップを含む、方法。
【請求項２】
少なくとも２つの電子部品（３、７、１３、２２、６１）が、加工ステップＡ）の際に互いに分離されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
洗浄するための前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）が、液体浴（１０、２０、３０、４０）中に入れられることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）の外側面全体が、加工ステップＢ）の際に洗浄されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）が、１８ｋＨｚより高い周波数、好ましくは２０ｋＨｚより高い周波数で洗浄されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
加工ステップＢ）の際に、洗浄するための前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）は、洗浄中、マニピュレータ（６、２１、３１、６０）が、前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）の、超音波振動源（１２、２７、４１）から遠位の側に配置されるように、前記マニピュレータ（６、２１、３１、６０）によって前記液体（４４）中に運ばれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
加工ステップＢ）による洗浄の際の、同時に洗浄される複数の電子部品（３、７、１３、２２、６１）間の相互距離が、加工ステップＡ）の際よりも広いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記超音波洗浄が行われる前記液体（４４）が、２０℃より高い温度、好ましくは３０℃より高い温度に加熱されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記超音波洗浄が行われる前記液体（４４）が、実質的に水からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記超音波洗浄が行われる前記液体（４４）に、界面活性剤が供給されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記超音波洗浄が行われる前記液体（４４）が脱気されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記超音波洗浄が行われる前記液体（４４）が清浄化されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記超音波洗浄が行われる前記液体（４４）が脱気されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
加工ステップＢ）が行われた後、前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）に付着している液体（４４）が有効に除去されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
−レーザービーム（２）を生成するためのレーザー光源（４）と、
−分離されていない電子部品（３、７、１３、２２、６１）のアセンブリを支持するための少なくとも１つのキャリア（５）と
を少なくとも含み、前記キャリア（５）と前記レーザービーム（２）とが、互いに対して移動可能である、電子部品（３、７、１３、２２、６１）を加工および洗浄するための装置（１）であって、
前記装置（１）にはまた、超音波洗浄手段と、前記レーザービーム（２）によって加工された前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）を前記キャリア（５）から前記洗浄手段へと移動させるためのマニピュレータ（６、２１、３１、６０）とが設けられることを特徴とする装置（１）。
【請求項１６】
前記超音波洗浄手段が、液体浴（１０、２０、３０、４０）と、該液体浴（１０、２０、３０、４０）につながっている少なくとも１つの振動源（１２、２７、４１）とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置（１）。
【請求項１７】
複数の振動源（１２、２７、４１）が、前記液体浴（１０、２０、３０、４０）につながっていることを特徴とする請求項１６に記載の装置（１）。
【請求項１８】
前記マニピュレータ（６、２１、３１、６０）が回転可能であり、それによって、洗浄するための前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）は、洗浄中、前記マニピュレータ（６、２１、３１、６０）が、前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）の、前記振動源（１２、２７、４１）から遠位の側に配置されるように、前記マニピュレータ（６、２１、３１、６０）によって前記液体浴（１０、２０、３０、４０）中に入れられることを特徴とする請求項１６または１７に記載の装置（１）。
【請求項１９】
前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）の洗浄中に前記マニピュレータ（６、２１、３１、６０）の係合部分（６４）が前記洗浄手段から所定の距離を置いた状態にあるように、前記マニピュレータ（６、２１、３１、６０）が複部構成をとることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項２０】
前記装置（１）に、前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）に減圧によって係合する吸込口が設けられることを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項２１】
前記吸込口が、管状接触要素（６４）の外端によって形成されることを特徴とする請求項２０に記載の装置（１）。
【請求項２２】
前記マニピュレータ（６、２１、３１、６０）に複数の係合位置（６３）が設けられ、該係合位置（６３）間の相互距離が調節可能であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項２３】
前記超音波洗浄手段に、前記液体浴（１０、２０、３０、４０）を加熱するための加熱手段（４３）が設けられることを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項２４】
前記超音波洗浄手段に、前記液体浴（１０、２０、３０、４０）に添加剤（５２）を供給するための分配手段（５１）が設けられることを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項２５】
前記超音波洗浄手段に、前記液体浴（１０、２０、３０、４０）中の前記液体（４４）を移動させるための少なくとも１つのアクチュエータ（４６）が設けられることを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項２６】
前記超音波洗浄手段に、前記液体浴（１０、２０、３０、４０）中の前記液体（４４）を浄化するための清浄化手段（５０）が設けられることを特徴とする請求項１６〜２５のいずれか一項に記載の装置（１）。
【請求項２７】
前記装置（１）に、前記超音波洗浄手段によって洗浄された前記電子部品（３、７、１３、２２、６１）から付着している液体（４４）を除去するための手段（１５）が設けられることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれか一項に記載の装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザービームを用いて電子部品を加工し、それを洗浄するための方法に関し、ここでレーザービームによって少なくとも１つの新たな境界面が電子部品上に形成される。本発明はまた、請求項１５の前文に記載の電子部品を加工および洗浄するための装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品の製造においては、多数の製品が、半導体製品の組み合わされたアセンブリ（例えば、リードフレームまたは基板とも呼ばれる）内に一緒に結合されているのが通常である。製造ステップの大部分が完了した後、組み合わされた半導体製品は、切削（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）操作または切断操作によって互いに分離される。このために、レーザー切断技術も利用される。既存のレーザー切断技術の大きな欠点は、レーザー切断の結果、分離された部品が汚染された状態になることである。これは、他にも理由があるが特に、材料（例えば、金属類、完全に燃焼されているかまたは完全に燃焼されていない場合があり、接着剤、エポキシ樹脂などに由来する炭化水素類）の蒸発および該材料の電子部品へのその後の付着によって説明され得る。付着物は、例えば、ポリマー、および封入を作製するプラスチックの充填材（無機酸化物、より具体的にはケイ素酸化物など）からなる。レーザービームを用いて加工された半導体製品の汚染は、新たに作製された境界面の位置において特にしつこいが、その理由は、これらの境界面は通常、あまり平滑でない表面を有しており、その結果、レーザービームによって作製されたこれらの境界面のより低い位置に汚染が特に堆積するためである。半導体製品の加工にレーザー分離技術を使用する際には、かかる汚染が好ましくなく、または許容できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、特にレーザービームを用いた電子部品の加工の結果として新たな境界面が形成される位置において、レーザーを用いて加工された電子部品の汚染に対処することのできる解決法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明は、請求項１に記載の方法を提供する。少なくとも２つの電子部品が、加工ステップＡ）の際に互いに分離されることが好ましい。通常、表面構造がより粗いのはまさに電子部品の新たな境界面である。通常、比較的ひどく汚染されるのはまさにこの粗面であるが、その理由の一つは、レーザープロセスがまた、当該位置において特定的に行われるからである。機械的洗浄によるより粗い境界面（外側面）の洗浄は困難であり、これには電子部品に対する損傷の可能性が高いという欠点がある。超音波洗浄中にキャビテーションが発生する（洗浄液中の小さなサイズの気泡が破裂する）ために新たな境界面の低位部分および不規則に形成された凹部も非常によく洗浄され得るという利点が今や得られたのは、特に、レーザービームプロセス（例えばレーザー切断など）と組み合わせた電子部品の洗浄である。一般に、多数の列をなした個々の電子部品が分離され、その後さらに加工されるのが実際のケースであるため、本出願においては、複数の電子部品の同時洗浄が特に記載されているが；このことは必須ではない。個々の電子部品も同じ方法および同じ装置によって洗浄され得る。したがって、個々の電子部品の洗浄も請求される保護の範囲内に包含される。
【０００５】
ここで、洗浄するための電子部品を液体中に入れることが望ましく、これは、諸条件にしたがって、電子部品を全体的または部分的に液体浴の中に入れることによって簡単に実現され得る。ここで、加工ステップＢ）の際に電子部品の外側が完全に洗浄され得るが、必要な洗浄に応じて、外側面の一部のみの洗浄を想定することも可能である。これは、例えば、電子部品の超音波洗浄が、完全に外側を洗浄された電子部品の表面の一部に悪影響を及ぼすケースでは望ましいであろう。
【０００６】
電子部品は、１８ｋＨｚより高い周波数、好ましくは２０ｋＨｚより高い周波数で洗浄されることが好ましい。洗浄プロセスを最適化するために、周波数などのいくつかのプロセスパラメータを変更することが可能であるが；周波数は通常、２０〜１５０ｋＨｚの間、より具体的には２０〜５０ｋＨｚの間にある。他のプロセスパラメータは、温度、時間、洗浄液の組成、液中のガスの存在などであり、以下にさらに言及される。
【０００７】
洗浄結果のさらなる改良は、加工ステップＢ）の際に、洗浄中、マニピュレータ（ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ）が、電子部品の、超音波振動源から遠位の側に配置されるように、洗浄するための電子部品がマニピュレータによって液体中に運ばれることで得られる。このため、マニピュレータは、電子部品の洗浄のための表面にできるだけ多くのキャビテーションを得るために、障壁とならない。また、加工ステップＢ）による洗浄の際の、同時に洗浄される複数の電子部品間の相互距離は、加工ステップＡ）の際の同じ電子部品間の相互距離よりも広くされ得る。（部品の間隔を、それらが置かれた面内で離す、および／または、部品のいくつかを、それらが最初にあった面外に移動させることによって）部品の間隔をさらに離すことで、電子部品の洗浄のための表面に多量のキャビテーションを得るための障害物がより少なくなる。
【０００８】
洗浄結果を向上させるための別の手段は、超音波洗浄が行われる液体を、２０℃より高い温度、好ましくは３０℃より高い温度に加熱することに関する。温度を上げることで、洗浄結果の向上がもたらされる。２０℃より高い温度、またはさらに好ましくは３０℃より高い温度への、液体のほんの限られた温度上昇が、洗浄の大きな向上を既にもたらし得る。諸条件に応じて、液体が４０℃より高い温度、またはさらに５０℃より高い温度に達するようなより高温への液体の加熱を選択することも可能である。また、超音波洗浄に使用する前に液体を脱気すると有利であり；これによって向上した洗浄作用が得られる。
【０００９】
超音波洗浄が行われる液体が実質的に水からなるようにするのが最も簡単である。超音波洗浄が行われるこの水または別の出発液体に、１種または複数種の界面活性剤を有利に加えることが可能である。界面活性剤とは、石けん、水溶性アルカノール（例えばメタノール、エタノールおよびイソプロパノールなど）、水溶性ケトン（メチルエチルケトン、ジメチルケトン、ジエチルケトンなど）、および／またはグリコールなどの表面活性剤を意味するものと理解される。また、超音波洗浄が行われる液体を超音波洗浄の前に脱気すると、キャビテーションの増加のために有利である。
【００１０】
超音波洗浄の結果を向上させるためのさらなる手段は、超音波洗浄が行われる液体を清浄化することからなる。これは、例えば、液体を定期的に新しくする、液体を濾過する、付着物を除去することなどによって可能である。
【００１１】
超音波洗浄の後、電子部品に付着している液体が、例えば液体を吸い取ることによって有効に除去されるが；これは、液体が制御された方法で放出（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）されるため推奨される。あるいは、付着している液体が除去されるように、電子部品に送風するまたは電子部品を拭くことも可能である。これには、液体だけでなく、液体中に存在する汚染も除去されるという利点がある。
【００１２】
さらに、本発明は、請求項１５に記載の電子部品を加工および洗浄するための装置を提供する。かかる装置によって、本発明による方法に関して既に上述したように有利な洗浄可能性が得られる。超音波洗浄手段は好ましくは、液体浴と、該液体浴につながっている少なくとも１つの振動源とを含む。ここで、超音波洗浄は、振動源によって液体浴中で行われ得る。複数の振動源を使用すると、より効果的な洗浄が得られる。また、ここでマニピュレータおよび液体浴は、マニピュレータによって保持される電子部品が液体浴中に部分的にまたは完全に入れられるような大きさにされる。
【００１３】
さらに別の実施形態の変形例では、マニピュレータは回転可能であり、それによって、洗浄するための電子部品は、洗浄中、マニピュレータが、電子部品の、振動源から遠位の側に配置されるように、マニピュレータによって液体浴中に入れられる。したがって、マニピュレータは、振動源と洗浄のための部品との間の障害物とならない。
【００１４】
また、電子部品の洗浄中にマニピュレータの係合部分が洗浄手段から所定の距離を置いた状態にあるように、マニピュレータは複部構成をとり得る。ここでの利点は、いくつかの電子部品の超音波洗浄を行う際に、洗浄手段から所定の距離を置いた状態にあるマニピュレータの係合部分に、加工するための電子部品の後続のバッチを他の場所で装着できると同時に、および／または、電子部品の既に洗浄されたバッチをそれから取り外すことができることであり得る。このため、マニピュレータを用いて行われる加工ステップのクリティカルパスがかなり短縮される。
【００１５】
該装置には、電子部品に対する減圧によって係合する吸込口、例えば、管状接触要素の外端によって形成される吸込口が設けられ得る。かかるマニピュレータを用いて、多数の非常に小さい部品の係合および解放が、効率的に実現され得る。管状接触要素の利点は、ここでマニピュレータの大部分が電子部品から所定の距離を置いて保持され得；この結果、超音波洗浄の中断を少なくできることである。また、相互距離を調節可能な複数の係合位置を有するマニピュレータを設けることも可能である。これにより、本発明の方法に関連して既に上述したように、洗浄結果の向上ももたらされ得る。
【００１６】
超音波洗浄手段には、液体浴を加熱するために、加熱手段が設けられる。液体浴はさらに、添加剤を供給するための分配手段につながり得る。さらなる説明については、本発明による方法の上記の説明を参照されたい。また、超音波洗浄手段に、液体浴中の液体を移動させるための少なくとも１つのアクチュエータが設けられている場合、ここでもまた洗浄作用を向上させるために；液体の流れまたは液体の乱流を生成させることができる。該洗浄手段には、液体浴中の液体を清浄化するための清浄化手段も設けられ得る。
【００１７】
該装置の別の有利な実施形態の変形例には、超音波洗浄手段によって洗浄された電子部品から付着している液体を除去するための手段が設けられる。これは、例えば、電子部品の片側または両側に付着している液体を吸い取る吸引手段を用いて可能になる。また、一方、電子部品に付着している液体がそれから除去されるように、洗浄された電子部品に送風することも可能である。
【００１８】
本発明を、以下の図に示された限定されない例示的実施形態に基づいてさらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、レーザービーム２を用いて加工し、その後、組み合わされた電子部品３を洗浄するための装置１を示す。レーザービーム２はレーザー光源４によって生成され、該レーザー光源４はまた、レーザービーム２を制御するように構成される。組み合わされた電子部品３は、キャリア５の上に置かれ、レーザービーム２によって分割される。電子部品が分割された後、マニピュレータ６が分離された電子部品７に係合する。マニピュレータ６は、二頭式のマニピュレータヘッド８からなり（図２Ｂも参照のこと）、該マニピュレータヘッド８は、マニピュレータフレーム９に回転可能（矢印Ｒ１）に懸垂され、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に移動可能である。分離された電子部品７は、次いで液体浴１０に浸漬される。液体浴１０は、いくつかの超音波振動源１２が配備された液体容器１１によって形成されている。電子部品７は、液体浴１０への浸漬の結果、強力に洗浄される。その後、分離され洗浄された電子部品１３は、放出位置１４に置かれる。噴射ノズル１５が、おそらく電子部品１３に残っているいかなる液体も吹き飛ばす。
【００２０】
図２Ａは液体浴２０を示し、該液体浴２０内には、汚染された電子部品２２が、マニピュレータ２１によって、液面２３よりも下に移動されるように運ばれる。マニピュレータ２１には可撓性シール２４が設けられ、その結果、チャネル２５にかかる減圧が、汚染された電子部品２２に作用する。振動源２７が、液体容器２６の外側に配備され、その結果、有効な洗浄をもたらす、概略的に示された超音波２８が、液体浴２０内で生成される。
【００２１】
図２Ｂは液体浴３０を示し、図２Ａに示された液体浴２０に対応する部品は、同じ参照符号で示される。マニピュレータ３１は、該マニピュレータ３１の下側が電子部品２２を液面２３の下に保持する一方で、電子部品２２をマニピュレータ３１の上側に装着したり、および／または、それから取り外したりすることができるように、２つの部分からなる形状（ｄｕａｌ  ｆｏｒｍ）をとっている。マニピュレータ３１は中央軸３２の周りを回転可能であり、あるバッチの電子部品２２を浸漬した後、後続のバッチの電子部品２２を速やかに超音波洗浄にかけることができるようになっている。超音波洗浄をさらに向上させるために、マニピュレータ３１を、矢印Ｐ１で示される鉛直方向に往復式に移動させることが可能である。
【００２２】
図３は、本発明による装置の一部をなし得る液体浴４０を示す。液体浴４０には、液体容器４２の外側に配備された複数の超音波振動源４１が設けられる。液体容器４２にはさらに加熱要素４３が設けられ、これにより、液体容器４２中の液体４４の温度を調整することができる。液体４４の条件は、同じく液体容器４２内に入れられたセンサ４５によって監視され得る。センサ４５（または複数のセンサ）は、この図に示されていない測定および制御システムの一部をなすことができ、これにより、例えば、温度、汚染度、および／または液体４４の組成などの条件が監視され得る。モータ４７によって駆動されるプロペラ４６によって、液体容器４２の液体４４内に乱流を発生させ得る。液体浴４０にはさらに管路システム４８が設けられ、これを通って、液体４４はポンプ４９によって方向Ｐ２にくみ出し可能であり、その結果、液体４４はフィルター５０を通過する。これによって、液体容器４２の液体４４が動かされ始め、液体４４が清浄化され得る。液体容器４２の上には、添加剤５２を液体４４に加えることのできる分配ユニット５１が配置される。
【００２３】
図４Ａおよび４Ｂはいずれもマニピュレータ６０の一部を示し、該マニピュレータ６０には、いくつかの分離された電子部品６１が係合される。図４Ａに示された位置において、電子部品６１は単一の面内にあり；これは、電子部品６１を係合している際の状況であろう。マニピュレータは複数のセグメント６２からなり、各々には管状の係合部材６３が設けられる。図４Ｂは、各々が１つの係合位置となるセグメント６３が、水平方向（Ｐ３）および鉛直方向（Ｐ４）に間隔を空けて移動され、それによって、レーザー切断の結果として新たに形成された電子部品６１の接触面６４により届きやすくなり、該接触面をより容易かつより良好に超音波洗浄することが可能になる状況を示す。その他には、単一の方向にセグメント６１の間隔を空けて移動することも１つの選択肢であることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による装置の概略的な斜視図を示す。
【図２Ａ】本発明の形成部分としての、液体浴およびマニピュレータの断面図を示す。
【図２Ｂ】本発明の形成部分としての、液体浴およびマニピュレータの別の実施形態の変形例の断面図を示す。
【図３】本発明の形成部分としての、液体浴の第２の別の実施形態の変形例の断面図を示す。
【図４Ａ】本発明によるマニピュレータがいくつかの電子部品に係合する２つの状態を示す。
【図４Ｂ】本発明によるマニピュレータがいくつかの電子部品に係合する２つの状態を示す。
【図１】
2008544845.tif 000003
【図２Ａ】
2008544845.tif 000004
【図２Ｂ】
2008544845.tif 000005
【図３】
2008544845.tif 000006
【図４Ａ】
2008544845.tif 000007
【図４Ｂ】
2008544845.tif 000008
【国際調査報告】
2008544845.tif 000009
2008544845.tif 000010
2008544845.tif 000011