CN111081594B - 一种jlcc图像传感器电路封装前的清洗工装及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种JLCC图像传感器电路封装前的清洗工装及方法，工装中高速旋转平台中心位置紧密分布了小孔，并在高速旋转平台边缘均匀分布了4个安全限位卡槽；所述的电路定位工装包括基板以及设置在基板上的电路限位卡槽，所述的电路限位卡槽有多组且位于同一圆周上，每组电路限位卡槽用于固定一个待清洗电路；电路定位工装安装在所述的旋转平台上，通过设置在旋转平台上的小孔利用真空吸附的方式实现二者的固定，由旋转平台带动电路定位工装上的待清洗电路实现清洗过程中的旋转；液体与高压气体通道与放置在旋转平台上方的二流体喷嘴连通，通过二流体喷嘴喷射二流体至待清洗电路表面，实现清洗。

Description

一种JLCC图像传感器电路封装前的清洗工装及方法
技术领域
本发明涉及一种JLCC图像传感器电路封装前的清洗及转移方法，属于JLCC封装形式的图像传感器封装领域。
背景技术
与普通集成电路相比，JLCC图像传感器电路结构特殊，其内部图像传感器芯片表面密布微米级的像元，外部结构是由透明材质光窗及JLCC外壳腔体组成，因此必须先将图像传感器芯片贴装在敞开的外壳腔体内部，然后将透明材质光窗安装在外壳腔体的敞开处形成密封。因此，在图像传感器芯片贴装之后，安装透明材质光窗密封之前，图像传感器暴露在生产环境中，无法完全避免图像传感器芯片表面不受污染，如果图像传感器芯片表面残存的颗粒污染物尺寸达到像元尺寸的50％，则颗粒污染物遮盖的像元就会失效。
目前，图像传感器芯片的清洗，通常采用人工在高倍显微镜下逐个像元排查，同时在高倍显微镜的辅助下利用极细的拨针将所发现的颗粒污染物清除。虽然该方法可以有效地将颗粒污染物清除，但是容易造成芯片表面损伤。
图像传感器的成像质量依赖于每一个像元，因此完成封装的图像传感器电路必须保证内部像元表面无任何遮挡或者损伤，因此必须优化清洗方法，提出一种有效且为非接触式无损伤的清洗方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种JLCC图像传感器封装前清洗的工装及方法，既能够在电路密封前对芯片表面进行有效清洗，又能够保证清洗之后不发生二次污染，并且整个清洗及转移过程对电路无任何损伤。
本发明解决技术的方案是：一种JLCC图像传感器电路封装前的清洗工装，包括旋转平台、电路定位工装、二流体喷嘴、液体与高压气体通道；
其中，高速旋转平台中心位置紧密分布了小孔，并在高速旋转平台边缘均匀分布了4个安全限位卡槽；
所述的电路定位工装包括基板以及设置在基板上的电路限位卡槽，所述的电路限位卡槽有多组且位于同一圆周上，每组电路限位卡槽用于固定一个待清洗电路；电路定位工装安装在所述的旋转平台上，通过设置在旋转平台上的小孔利用真空吸附的方式实现二者的固定，由旋转平台带动电路定位工装上的待清洗电路实现清洗过程中的旋转；液体与高压气体通道与放置在旋转平台上方的二流体喷嘴连通，通过二流体喷嘴喷射二流体至待清洗电路表面，实现清洗。
优选的，所述的旋转平台主体为圆盘形状，圆盘上相对旋转中心设置用于真空吸附的小孔，所述小孔的面积至少覆盖所有电路限位卡槽的外包络圆，圆盘四周对称设置安全限位卡槽。
优选的，所述的基板为多边形形状，所述的多边形形状中至少包括与安全限位卡槽位置相匹配的弧面。
优选的，以电路定位工装的质心为中心点，对称设计至少两对即四组电路限位卡槽，所述的中心点位于旋转平台的旋转轴线上。
优选的，每组电路限位卡槽均包括至少两个切向限位块和离心限位块；所述的切向限位块包括切向限位立柱以及与所述切向限位立柱垂直的垂直限位立柱；所述的离心限位块包括直角立柱以及与所述直角立柱垂直的垂直限位凸台，直角立柱的直角内侧设置电路引腿保护凸台；切向限位块和离心限位块之间非接触式布置，至少两个切向限位块和离心限位块组成的电路限位卡槽的内包络形状与待清洗电路外形匹配且满足电路引腿保护凸台与电路陶瓷壳体接触。
一种JLCC图像传感器电路封装前的清洗方法，包括如下步骤：
(1)将所述的电路定位工装利用真空吸附的方式固定在旋转平台上，并利用二流体喷嘴进行清洗；
(2)取出电路定位工装，安装待清洗电路后利用真空吸附的方式固定在旋转平台上并开始旋转；
(3)控制二流体喷嘴在旋转平面表面以20次/min的固定频率摆动，并开启液体与高压气体通道，通过二流体喷嘴向待清洗电路表面喷射二流体；
(4)清洗完成后，关闭液体通道，利用高压气体将电路表面吹干。
优选的，所述的二流体喷嘴的摆动幅度要覆盖所有电路限位卡槽。
优选的，所述的旋转速度300r/min～600r/min。
优选的，所述的二流体喷嘴喷射的二流体为去离子水和压缩空气的混合体，采用垂直喷射的方式进行清洗，去离子水的流速150L/min～400L/min，压缩空气的压强为0.2Mpa～0.4Mpa。
优选的，在步骤(4)之后，旋转平台停止旋转后关掉真空吸附，将电路定位工装与电路一起转移至下一工序进行烘干处理。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)高速旋转平台具有很好的通用性，平台直径达到300mm，可以通过改变电路定位工装来适应不同尺寸的JLCC图像传感器电路的封装前清洗。
(2)高速旋转平台与电路定位工装的固定利用了真空吸附，而高速平台上的安全限位卡槽仅起到保险作用，实际不与电路定位工装接触，因此能够在一定程度上减少电路定位工装的磨损。
(3)电路定位工装中设计了电路限位卡槽，该卡槽可以在水平以及垂直将电路固定，并且以电路定位工装的质心为中心点，对称地设计了3对电路限位卡槽，在清洗过程中，3对电路限位卡槽所受到的离心力可以相互抵消，能够保证电路定位工装在高速旋转过程中保持稳定。
(4)在电路限位卡槽内部设计了电路引腿保护凸台，在清洗过程中，电路受到强大的离心力，通过设计电路引腿保护凸台，能够保证只有电路的陶瓷与引腿保护凸台接触，并且只有陶瓷部分受力，可以防止引腿接触电路限位卡槽而引起的受力变形。
(5)二流体喷嘴及液体与高压气体的通道可以在清洗过程左右摆动，能够保证覆盖整个电路定位工装，实现高效清洗，同时在使用二流体清洗完成后，可以关闭液体，仅利用高压气体对电路进行喷吹，配合高速旋转将残留的液体清除。
(6)本发明经过理论研究及无数次试验确定高速旋转平台转速为300r/min～600r/min，实际应用过程中可以根据电路尺寸、清洗过程、吹干过程的具体要求更改具体参数；去离子水流速为150L/min～400L/min，压缩空气的压强为0.2Mpa～0.4Mpa，可以根据图像传感器芯片表面污染程度以及电路内部键合丝直径调整去离子水流速与压缩空气的具体配比，保证在实现清洗的同时不损伤电路内部结构。
附图说明
图1为JLCC图像传感器电路外观结构示意图；
图2为清洗工装组合结构示意图；
图3为高速旋转台示意图；
图4为JLCC图像传感器电路定位工装示意图；
图5为JLCC图像传感器电路定位工装示局部示意图；
图6为JLCC84封装形式图像传感器清洗定位工装；
图7为二流体清洗前后图像传感器芯片表面对比，其中(a)为清洗前，(b)为清洗后。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
图1为JLCC图像传感器电路外观结构示意图，图2为清洗工装组合结构示意图。JLCC图像传感器封装前清洗的工装及方法，专门用于表面结构复杂、易受损的图像传感器芯片的清洗。它由高速旋转平台1、电路定位工装2、二流体喷嘴3、液体与高压气体的通道4组成。如图3所示，高速旋转平台1中心位置紧密分布了小孔5，并在高速旋转平台边缘均匀分布了4个安全限位卡槽6；见图3所示。高速旋转平台上的小孔用于连接真空，用来吸附固定电路定位工装2，在高速旋转平台边缘均匀分布了4个安全限位卡槽6，安全限位卡槽用来防止电路定位工装在高速旋转过程中飞出，避免设备、工装及电路损坏。
如图4、5所示，电路定位工装包括基板7以及设置在基板上的电路限位卡槽8，所述的电路限位卡槽有多组且位于同一圆周上，每组电路限位卡槽用于固定一个待清洗电路；其中基板底面为光滑平面，可以被高速旋转平台上接通真空的小孔吸附，电路限位卡槽用来固定电路，其中，电路限位卡槽是由切向限位立柱9、垂直限位凸台10、电路引腿保护凸台11、离心限位立柱12组成。切向限位立柱、垂直限位凸台、离心限位立柱可以在高速旋转过程中有效地固定电路，防止电路飞出，电路引腿保护凸台与电路陶瓷壳体接触，可以避免电路在受到离心力的时候，引腿与离心限位立柱接触而发生变形。电路定位工装安装在所述的旋转平台上，通过设置在旋转平台上的小孔利用真空吸附的方式实现二者的固定，由旋转平台带动电路定位工装上的待清洗电路实现清洗过程中的旋转；高速旋转平台转速调节范围为300r/min～600r/min，高压气体可调节范围为0.2Mpa～0.4Mpa，将液体与高压气体同时接入通道，高压气体可以将流体加速到较高的速度，并且液体与气体在经过二流体喷嘴时充分混合，形成一种特殊的高速流体，这种高速流体由二流体喷嘴喷出，冲击到高速旋转的图像传感器芯片表面，会在微米级的局部形成“***”效果，可以将残留于图像传感器芯片表面的微米级颗粒污染物清除。
某款图像传感器电路采用JLCC84封装，在封装过程中根据电路外形尺寸设计电路定位工装，定位工装设计3对对称放置的的电路限位卡槽，如图6所示。每次清洗过程，将6只电路放置于电路定位工装上，然后通过真空吸附将工装夹具固定在可高速旋转的平台上，清洗过程平台高速旋转，二流体喷嘴在旋转平面表面以20次/min的固定频率摆动，喷嘴将流速为200L/min的去离子水与压强为0.3MPa压缩空气混合，形成的二流体喷射至电路内部图像传感器芯片表面。完成二流体清洗后，关闭去离子水，仅采用压强为0.4MPa压缩空气喷吹电路内部，将内部残留去离子水吹干。
在显微镜100倍放大倍数下，对采用二流体清洗前后的图像传感器芯片表面进行观察，观察结果如图7所示，从图中可以看出，本发明清洗效果取得了非常好的效果。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种JLCC图像传感器电路封装前的清洗工装，其特征在于：包括旋转平台、电路定位工装、二流体喷嘴、液体与压力调节范围为0.2Mpa～0.4Mpa的气体通道；
其中，高速旋转平台中心位置紧密分布了小孔，并在高速旋转平台边缘均匀分布了4个安全限位卡槽；
所述的电路定位工装包括基板以及设置在基板上的电路限位卡槽，所述的电路限位卡槽有多组且位于同一圆周上，每组电路限位卡槽用于固定一个待清洗电路；电路定位工装安装在所述的旋转平台上，通过设置在旋转平台上的小孔利用真空吸附的方式实现二者的固定，由旋转平台带动电路定位工装上的待清洗电路实现清洗过程中的旋转；液体与所述气体通道与放置在旋转平台上方的二流体喷嘴连通，通过二流体喷嘴喷射二流体至待清洗电路表面，实现清洗；
每组电路限位卡槽均包括至少两个切向限位块和离心限位块；所述的切向限位块包括切向限位立柱以及与所述切向限位立柱垂直的垂直限位立柱；所述的离心限位块包括直角立柱以及与所述直角立柱垂直的垂直限位凸台，直角立柱的直角内侧设置电路引腿保护凸台；切向限位块和离心限位块之间非接触式布置，至少两个切向限位块和离心限位块组成的电路限位卡槽的内包络形状与待清洗电路外形匹配且满足电路引腿保护凸台与电路陶瓷壳体接触。
2.根据权利要求1所述的工装，其特征在于：所述的旋转平台主体为圆盘形状，圆盘上相对旋转中心设置用于真空吸附的小孔，所述小孔的面积至少覆盖所有电路限位卡槽的外包络圆，圆盘四周对称设置安全限位卡槽。
3.根据权利要求2所述的工装，其特征在于：所述的基板为多边形形状，所述的多边形形状中至少包括与安全限位卡槽位置相匹配的弧面。
4.根据权利要求1所述的工装，其特征在于：以电路定位工装的质心为中心点，对称设计至少两对即四组电路限位卡槽，所述的中心点位于旋转平台的旋转轴线上。
5.一种JLCC图像传感器电路封装前的清洗方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将权利要求1所述的电路定位工装利用真空吸附的方式固定在旋转平台上，并利用二流体喷嘴进行清洗；
(2)取出电路定位工装，安装待清洗电路后利用真空吸附的方式固定在旋转平台上并开始旋转；
(3)控制二流体喷嘴在旋转平面表面以20次/min的固定频率摆动，并开启液体与压力调节范围为0.2Mpa～0.4Mpa的气体通道，通过二流体喷嘴向待清洗电路表面喷射二流体；
(4)清洗完成后，关闭液体通道，利用0.2Mpa～0.4Mpa的气体将电路表面吹干。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的二流体喷嘴的摆动幅度要覆盖所有电路限位卡槽。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的旋转速度300r/min～600r/min。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的二流体喷嘴喷射的二流体为去离子水和压缩空气的混合体，采用垂直喷射的方式进行清洗，去离子水的流速150L/min～400L/min，压缩空气的压强为0.2Mpa～0.4Mpa。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在步骤(4)之后，旋转平台停止旋转后关掉真空吸附，将电路定位工装与电路一起转移至下一工序进行烘干处理。
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