CN108325915A - 一种电子元器件表面氧化膜清洗装置及方法 - Google Patents

一种电子元器件表面氧化膜清洗装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子元器件表面氧化膜清洗装置及方法，包括清洗室(2)、离心清洗单元、蒸汽发生单元和负压控制单元，清洗室(2)包括清洗室本体和清洗室开合单元，所述清洗离心单元设置在清洗室(2)内部，待清洗的微电子元器件放置在离心清洗单元上，蒸汽发生单元向清洗室(2)输入蒸汽，所述负压控制单元通过设置在清洗室(2)外壁上的负压接口控制清洗室(2)内部气体压强。微电子元器件的清洗有利于提高电子元件的质量和使用寿命。氢氟酸气体对元器件表面的氧化膜具有很强的清洗作用，在负压状态下进行清洗，可以有效的对元件的沟槽进行清洗。

Description

一种电子元器件表面氧化膜清洗装置及方法
技术领域
本发明属于机械设计技术领域，涉及到微电子元器件表面污染物的清洁处理，具体涉及到一种电子元器件表面氧化膜清洗装置及方法。
背景技术
微电子产品在生产加工过程中会因各种因素的影响导致产品受到污染。一般情况下，这些污染物会通过物理吸附或化学吸附等方式存留在产品表面，对产品的质量和使用寿命会造成严重的影响。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种电子元器件表面氧化膜清洗装置及方法，通过在负压作用下，喷射氢氟酸蒸汽清洗微电子元器件表面，实现清洁目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电子元器件表面氧化膜清洗装置，包括清洗室、离心清洗单元、蒸汽发生单元和负压控制单元，清洗室包括清洗室本体和清洗室开合单元，所述清洗离心单元设置在清洗室内部，待清洗的微电子元器件放置在离心清洗单元上，蒸汽发生单元向清洗室输入蒸汽，所述负压控制单元通过设置在清洗室外壁上的负压接口控制清洗室内部气体压强。
优选的，所述蒸汽发生单元为氢氟酸蒸汽发生器。
优选的，所述蒸汽发生单元包括蒸汽发生器和干燥室，清洗室的下方或者前侧设置有蒸汽发生器和干燥室，蒸汽发生器通过第一连通管与干燥室联通，第一连通管上设有气泵，干燥室通过管道与喷头连接。
优选的，所述干燥室与喷头的连接管道上还设置有减压阀和防爆电磁阀。
优选的，所述离心清洗单元包括电机和放置盘，清洗室底部位置以螺栓连接方式设置有电机，电机输出轴通过联轴器连接至转轴，转轴的上端面与放置盘连接，放置盘上表面设有可在竖直平面转动的夹持件，夹持件的自由端有擦拭棉球。
优选的，所述负压控制单元包括工控机、数字压力表、流量传感器、数据采集卡、驱动模块、高速开关阀和真空泵，数字压力表设置在清洗室内，清洗室的负压接口与真空泵通过高速开关阀相连，数字压力表用于采集清洗室内的气压并传送给工控机，流量传感器连接数据采集卡，工控机通过数据采集卡连接驱动模块，驱动模块通过高速开关阀控制真空泵。
优选的，所述清洗室开合单元包括盖体，盖体与清洗室连接，可盖合打开清洗室。
优选的，所述清洗室开合单元包括气缸、第二连通管、气动换向阀、进气管和活塞，在清洗室的右侧滑动设置有活塞，活塞与气缸的伸缩杆连接，气缸的进气管与气动换向阀的第二连通管相连，通过气动换向阀的左右开闭，将进气管进入的气流经第二连通管送入气缸的前部或后部，使气缸前移或后退。
一种电子元器件表面氧化膜清洗方法，包括如下步骤：
第一步、将需要清洗的电子元器件放置在清洗室内部的放置盘上，然后使用夹持件夹紧，夹持件末端的棉球避免划伤电子元器件，然后关闭清洗室，使清洗室密闭；
第二步、气泵处于关闭状态，工控机发出指令控制数据采集卡产生PWM信号，然后将PWM信号作用于高速开关阀上，控制真空泵的抽气流量，使清洗室处于-0.12～-0.08负压区间下，数字压力表实时向工控机反馈清洗室内的压力；
第三步、打开气泵，将蒸汽发生器内的氢氟酸气体吸入干燥室，经由喷头喷洒在放置盘上的元器件，在常压下通过氢氟酸气体来控制清洗室内的湿度，清洗室内的气压在负压区间-0.06～-0.04下；
第四步、电机先使放置盘保持低速旋转，再使其高速旋转，使其达到脱水的效果，在负压状态下进行清洗，可有效对电子元件的沟槽进行清洗。
优选的，所述第一步关闭清洗室方法具体为：将进气管进入的气流经第二连通管送入气缸的前部或后部，使气缸前移或后退，气缸前移时活塞前移，关闭清洗室，气缸后退时活塞后退，打开清洗室。
本发明有益效果是:微电子元器件的清洗有利于提高电子元件的质量和使用寿命。氢氟酸气体对元器件表面的氧化膜具有很强的清洗作用，在负压状态下进行清洗，可以有效的对元件的沟槽进行清洗。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的具体实施例一的清洗装置结构示意图。
图2是本发明的具体实施例二的清洗装置结构示意图。
图3是本发明的具体实施方式的电气控制单元结构框图。
图4是本发明的具体实施方式的电气控制流程图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
具体实施例一：
如图1所示，本发明的机械清洗装置包括盖体1、清洗室2、蒸汽发生器3、干燥室4、第一连通管5、气泵6、喷头7、电机8、联轴器9、转轴10、放置盘11、夹持件12、放气阀13、负压接口14。
清洗室2包括清洗室本体和盖体1，盖体1设于清洗室2的左侧，可旋转打开。清洗室2的上侧壁上设置有放气阀16。清洗室2底部位置以螺栓连接方式设置有电机8，电机8输出轴通过联轴器9连接至转轴10，转轴10的上端面与放置盘11连接，放置盘11上表面设有可在竖直平面转动的夹持件12，夹持件12的自由端有擦拭棉球。清洗室2的下方或者前侧设置有蒸汽发生器3和干燥室4，蒸汽发生器4通过第一连通管5与干燥室4联通，第一连通管5上设有气泵6，干燥室4通过管道与喷头7连接。
清洗室2的顶壁上设置有放气阀16，在清洗结束时，氢氟酸气体不能直接排放入空气中，氢氟酸易溶于水，可通过真空泵将氢氟酸气体通过放气阀16导入水中，经过提纯再次使用。
如图3所示，为本发明的电气控制单元结构框图，电气***包括工控机、程控电源、数字压力表、流量传感器、数据采集卡、驱动模块、高速开关阀、真空泵、减压阀和防爆电磁阀，数字压力表设置在清洗室2内，清洗室2的负压接口与真空泵通过高速开关阀相连。蒸汽发生器4的气源在进入到清洗室2之前先通过减压阀，把气体压力降到设定值，再经过防爆电磁阀，再经过流量传感器后，进入清洗室2。
数字压力表用于采集清洗室2内的气压并传送给工控机，便于实施控制与判断控制的进程和精度。流量传感器主要作用是监控经蒸汽发生器4流入清洗室2的气体流量。当气体流量小于规定值时不会对清洗室2内气压造成干扰，当气体流量过大时会对清洗室2内的气压控制形成干扰，同时提示管路漏气故障。高速开关阀和真空泵组成气动控制***的执行元件，对清洗室2内的气压进行调节。
如图4所示，为工控机对清洗室2内压力调节原理框图，工控机发出指令控制数据采集卡产生PWM信号，然后将PWM信号作用于高速开关阀上，控制真空泵的抽气流量，进而实现对清洗室2内气压的调控。通过改变PWM脉冲信号的占空比，调节每一个采样周期中阀门开关时间比例，就会使得抽气的流量随着时间成正比。PWM脉冲信号的占空比通过工控机软件内置的积分分离式增量型PID算法设定，即根据每一个采样周期的气压值与设定值之差再经过积分分离式增量型PID控制器后得到一个输出量，该量值再被处理后以指令的形式发送给数据采集卡调节PWM信号脉冲的占空比。本发明负压控制***属于持续降压调控，需要在降压的过程中找到精确的报警高度临界值，所以在控制的过程中需要连续调节脉冲宽度不断控制阀门的开度变化。并且在控制过程即将达到目标时，即快要接近目标值的域值时，为保证控制的精确度，需要缩短采样周期。在更短的采样周期下，进一步调节PWM信号的占空比，从而使在小流量的情况下也能可靠控制，避免了出现超调和振荡。通过这种方式调节流量实现压力的控制。
工作原理：第一步、将需要清洗的电子元器件放置在清洗室2内部的放置盘11上，然后使用夹持件12夹紧，夹持件12末端的棉球避免划伤电子元器件，然后关闭盖体1，使清洗室2密闭；
第二步、气泵6处于关闭状态，工控机发出指令控制数据采集卡产生PWM信号，然后将PWM信号作用于高速开关阀上，控制真空泵的抽气流量，使清洗室2处于-0.12～-0.08MPa负压区间下，数字压力表实时向工控机反馈清洗室2内的压力；
第三步、打开气泵6，将蒸汽发生器3内的氢氟酸气体吸入干燥室4，经由喷头7喷洒在放置盘11上的元器件，在常压下通过氢氟酸气体来控制清洗室内的湿度，清洗室2内的气压在负压区间-0.06～-0.04MPa下；
第四步、电机8先使放置盘11保持低速旋转，再使其高速旋转，使其达到脱水的效果，在负压状态下进行清洗，可有效对电子元件的沟槽进行清洗。
具体实施例二：
如图2所示，为本发明的实施例二的清洗装置结构图，与实施例一的区别在于，将实施例一中的盖体1替换为图2中右侧的控制气缸，具体包括气缸15、第二连通管16、气动换向阀17、进气管18和活塞19，在清洗室2的右侧滑动设置有活塞19，清洗室2右侧设置有控制活塞19位置的气动换向阀17和气缸15，气缸15的进气管18与气动换向阀17的第二连通管16相连，通过气动换向阀17的左右开闭，将进气管18进入的气流经第二连通管16送入气缸15的前部或后部，使气缸15前移或后退，气缸15前移时活塞19前移，气缸15的后部设有排气口。
工作原理：第一步、将需要清洗的电子元器件放置在清洗室2内部的放置盘11上，然后使用夹持件12夹紧，夹持件12末端的棉球避免划伤电子元器件，然后控制气缸15使活塞19左移，关闭清洗室2；
第二步、气泵6处于关闭状态，工控机发出指令控制数据采集卡产生PWM信号，然后将PWM信号作用于高速开关阀上，控制真空泵的抽气流量，使清洗室2处于-0.12～-0.08MPa负压区间下，数字压力表实时向工控机反馈清洗室2内的压力；
第三步、打开气泵6，将蒸汽发生器3内的氢氟酸气体吸入干燥室4，经由喷头7喷洒在放置盘11上的元器件，在常压下通过氢氟酸气体来控制清洗室内的湿度，清洗室2内的气压在负压区间-0.06～-0.04MPa下；
第四步、电机8先使放置盘11保持低速旋转，再使其高速旋转，使其达到脱水的效果，在负压状态下进行清洗，可有效对电子元件的沟槽进行清洗。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电子元器件表面氧化膜清洗装置，其特征在于,包括清洗室(2)、离心清洗单元、蒸汽发生单元和负压控制单元，清洗室(2)包括清洗室本体和清洗室开合单元，所述清洗离心单元设置在清洗室(2)内部，待清洗的微电子元器件放置在离心清洗单元上，蒸汽发生单元向清洗室(2)输入蒸汽，所述负压控制单元通过设置在清洗室(2)外壁上的负压接口控制清洗室(2)内部气体压强。
2.根据权利要求1所述的电子元器件表面氧化膜清洗装置，其特征在于,所述蒸汽发生单元为氢氟酸蒸汽发生器(4)。
3.根据权利要求1所述的电子元器件表面氧化膜清洗装置，其特征在于,所述蒸汽发生单元包括蒸汽发生器(3)和干燥室(4)，清洗室(2)的下方或者前侧设置有蒸汽发生器(3)和干燥室(4)，蒸汽发生器(4)通过第一连通管(5)与干燥室(4)联通，第一连通管(5)上设有气泵(6)，干燥室(4)通过管道与喷头(7)连接。
4.根据权利要求3所述的电子元器件表面氧化膜清洗装置，其特征在于,所述干燥室(9)与喷头(10)的连接管道上还设置有减压阀和防爆电磁阀。
5.根据权利要求1所述的电子元器件表面氧化膜清洗装置，其特征在于,所述离心清洗单元包括电机(8)和放置盘(11)，清洗室(2)底部位置以螺栓连接方式设置有电机(8)，电机(8)输出轴通过联轴器(9)连接至转轴(10)，转轴(10)的上端面与放置盘(11)连接，放置盘(11)上表面设有可在竖直平面转动的夹持件(12)，夹持件(12)的自由端有擦拭棉球。
6.根据权利要求1所述的电子元器件表面氧化膜清洗装置，其特征在于,所述负压控制单元包括工控机、数字压力表、流量传感器、数据采集卡、驱动模块、高速开关阀和真空泵，数字压力表设置在清洗室(2)内，清洗室(2)的负压接口与真空泵通过高速开关阀相连，数字压力表用于采集清洗室(2)内的气压并传送给工控机，流量传感器连接数据采集卡，工控机通过数据采集卡连接驱动模块，驱动模块通过高速开关阀控制真空泵。
7.根据权利要求1所述的电子元器件表面氧化膜清洗装置，其特征在于,所述清洗室开合单元包括盖体(1)，盖体(1)与清洗室(2)连接，可盖合打开清洗室(2)。
8.根据权利要求1所述的电子元器件表面氧化膜清洗装置，其特征在于,所述清洗室开合单元包括气缸(15)、第二连通管(16)、气动换向阀(17)、进气管(18)和活塞(19)，在清洗室(2)的右侧滑动设置有活塞(19)，活塞(19)与气缸(15)的伸缩杆连接，气缸(15)的进气管(18)与气动换向阀(17)的第二连通管(16)相连，通过气动换向阀(17)的左右开闭，将进气管(18)进入的气流经第二连通管(16)送入气缸(15)的前部或后部，使气缸(15)前移或后退。
9.一种电子元器件表面氧化膜清洗方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步、将需要清洗的电子元器件放置在清洗室(2)内部的放置盘(11)上，然后使用夹持件(12)夹紧，夹持件(12)末端的棉球避免划伤电子元器件，然后关闭清洗室(2)，使清洗室(2)密闭；
第二步、气泵(6)处于关闭状态，工控机发出指令控制数据采集卡产生PWM信号，然后将PWM信号作用于高速开关阀上，控制真空泵的抽气流量，使清洗室(2)处于-0.12～-0.08MPa负压区间下，数字压力表实时向工控机反馈清洗室(2)内的压力；
第三步、打开气泵(6)，将蒸汽发生器(3)内的氢氟酸气体吸入干燥室(4)，经由喷头(7)喷洒在放置盘(11)上的元器件，在常压下通过氢氟酸气体来控制清洗室内的湿度，清洗室(2)内的气压在负压区间-0.06～-0.04MPa下；
第四步、电机(8)先使放置盘(11)保持低速旋转，再使其高速旋转。
10.根据权利要求9所述的电子元器件表面氧化膜清洗方法，其特征在于：所述第一步关闭清洗室(2)方法具体为：将进气管(18)进入的气流经第二连通管(16)送入气缸(15)的前部或后部，使气缸(15)前移或后退，气缸(15)前移时活塞(19)前移，关闭清洗室(2)，气缸(15)后退时活塞(19)后退，打开清洗室(2)。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180727

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