TWI819626B - 超音波裝置 - Google Patents
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Abstract
一種超音波裝置，係包含有作用件、帶動件及連接該帶動件之轉軸，主要藉由用以提供超音波振動之作用件振動該帶動件，使該帶動件產生搖擺，以一併連動轉軸與刀具同步同向擺動，故於進行切割作業時，該刀具能藉由擺動排除異物。
Description
本發明係有關一種超音波裝置，尤指一種用於切割作業之超音波裝置。
近年來，伴隨著行動電話或平板等行動裝置或透過記憶卡進行資料存取之資訊記憶裝置的小型化與輕量化，而加速推進組裝於上述裝置之半導體晶片的薄型化。
目前於半導體晶圓進行切單製程中，係使用刀片切割整版面封裝體或晶圓，以獲得複數晶片模組或半導體晶片。
惟，於第五代行動通訊技術(5th generation mobile networks，簡稱5G)之IC(Integrated Circuit)產品中，對於厚的晶片模組或薄的半導體晶片、低介電係數(Low K)異質材料多層結構、窄的切割道、大版面結構翹曲(內應力大)等切割條件，目前切割作業所採用的傳統磨削技術容易產生碎屑，且同時會降低該晶片模組或半導體晶片之抗折強度而發生崩缺問題，因而難以獲取高良率，故習知磨削技術已無法適用於5G之IC產品之切單製程中。例如，當晶圓之切割道上存在碎屑，該刀片會隔著該碎屑摩擦該晶圓，此時，該刀片越靠近晶圓
底部區域，其刀面會更加鈍化，因而需加大磨削力道，致使應力會集中於該切割道之周圍，導致該晶圓碎裂或崩缺，即脆性破壞。
再者，業界雖有採用品質較好的切割刀片，以克服崩缺及塞屑等問題，但作為耗材之切割刀片，其成本過高，因而無法適用於量產。
因此，如何克服上述習知技術的種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。
鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明係提供一種超音波裝置，係包括：承載體；以及帶動件，係以可搖擺之方式設於該承載體上；作用件，係作動該帶動件以擺動該帶動件；以及轉軸，係連接該帶動件，使該帶動件帶動該轉軸一同擺動，且該轉軸係相對該承載體旋轉。
前述之超音波裝置中，該承載體係為殼體，其內具有容置空間，以容置該帶動件及該作用件，且該轉軸係穿設該承載體而外露於該容置空間。
前述之超音波裝置中，該帶動件係為臂體。例如，該帶動件之其中一側係軸接該承載體，使該帶動件之另一側可相對該其中一側位移。
前述之超音波裝置中，該帶動件係藉由軸件軸接該承載體。例如，該軸件係固定於該承載體。
前述之超音波裝置中，該作用件係為超音波壓電片形式。
前述之超音波裝置中，復包括連接該帶動件之彈性件，係固定於該承載體上。
前述之超音波裝置中，復包括用以感測該帶動件所受壓力之壓力感應器。
前述之超音波裝置中，復包括配置於該轉軸上之刀具。
前述之超音波裝置中，復包括一帶動該轉軸旋轉之驅動器。例如，該驅動器具有一連動該轉軸之動力軸，且該動力軸與該轉軸係非共軸。或者，該驅動器係藉由撓性聯軸器連接該轉軸。
由上可知，本發明之超音波裝置，主要藉由該作用件作動該帶動件以擺動該帶動件，使該帶動件一併連動該轉軸與該刀具同步同向擺動，以於進行切割作業時，該刀具能進行切割、排屑及潤滑等功能，故相較於習知技術，本發明之超音波裝置使用一般圓形切割刀片即可解決習知磨削技術所產生的問題，以避免崩缺及塞屑等問題，不僅能提高產能，且能大幅降低切割作業之成本而能適用於量產，甚至於能增加該刀具之使用壽命。
1:超音波裝置
10:承載體
100:通道
11:帶動件
11a,11b:區段
110:彈性件
12:作用件
13:轉軸
13a,13b:端部
14:軸件
15:壓力感應器
16:驅動器
160:動力軸
17:撓性聯軸器
18:刀具
19:外殼
3:目標物
3a,3b:切除材料
30:溝槽
30a:表面
4a,4b:異物
9:承載件
90:膠帶
91:基材片膜
92:晶粒結合膜
F1,F2:擺動方向
L:中線
P0,P1,P2:軸線
R:旋轉方向
S:容置空間
T1,T2:移除方向
圖1係為本發明之超音波裝置之側視示意圖。
圖2A係為圖1沿A-A剖面線之剖面示意圖。
圖2A-1係為圖2A於擺動時之其中一態樣之剖面示意圖。
圖2A-2係為圖2A於擺動時之另一態樣之剖面示意圖。
圖2B係為圖2A-1沿B-B剖面線之剖面示意圖。
圖2C係為圖2A-2沿C-C剖面線之剖面示意圖。
圖3係為本發明之超音波裝置於使用時之配置之側視示意圖。
圖4A係為本發明之超音波裝置於使用時之配置之前視示意圖。
圖4B至圖4E係為圖4A於切割作業中之不同時間之局部放大示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
圖1係為本發明之超音波裝置1之側面示意圖，圖2A係為圖1沿A-A剖面線之剖面示意圖。如圖1及圖2A所示，所述之超音波裝置1係包括一承載體10、一帶動件11、至少一作用件12以及一轉軸13。
於本實施例中，該超音波裝置1係將加工方向定義為水平面之前、後方向(如圖1所示之Y軸向)，且將垂直該加工方向定義為水平面之左、右方向(如圖2A所示之X軸向)，而將沿該超音波裝置1之高度方向定義為垂直水平面之上、下方向(如圖1及圖2A所示之Z軸向)。應可理解地，該方位係用於說明本實施例之配置，並無特別限制。
所述之承載體10係為殼體，其內具有一容置空間S，如圖2A所示，以容置該帶動件11及該作用件12。
所述之帶動件11係配置於該容置空間S中，如圖2A所示，並以可動(搖擺)之方式設於該承載體10內，如圖2A-1及圖2A-2所示。
於本實施例中，該帶動件11係為臂體，以令該帶動件11之其中一側之區段11a(如圖2A所示之上段)係軸接該承載體10，使該帶動件11之另一側之區段11b(如圖2A所示之下段)可相對該上段位移。例如，該帶動件11之另一側之區段11b(如圖2A所示之下段)可連接至少一如板型彈簧之彈性件110，且該彈性件110係配置於該容置空間S中並固定於該承載體10之容置空間S之下側內壁上。
再者，該帶動件11係藉由一軸件14軸接該承載體10，如圖2A所示。例如，該軸件14係為圓形桿體，其容置於該承載體10之容置空間S中並穿過該帶動件11之其中一側之區段11a(如圖2A所示之上段)，以令該軸件14之相對兩端分別固定於該承載體10之容置空間S之上側前後面之內壁上(如圖2B所示)。
所述之作用件12係為超音波壓電片形式，其振動該帶動件11，使該帶動件11於受振後能相對該軸件14運動(如圖2A-1及圖2A-2所示之擺動)。
於本實施例中，該作用件12係配置於該承載體10之容置空間S之左右兩側之內壁上，以作動該帶動件11，使該帶動件11之另一側之區段11b(如圖2A所示之下段)能相對該軸件14進行左右搖擺之往復振動(如圖2A-1及圖2A-2所示之擺動方向F1,F2)。例如，該作用件12與該軸件14之間係可調整至一定距離(如圖2A所示，該作用件12對齊該轉軸13之位置而連動該帶動件11)，以達到省力之目的。
再者，藉由該彈性件110之配置，可緩衝該帶動件11之擺動速度與力道，以避免該帶動件11之另一側之區段11b(如圖2A所示之下段)碰撞該容置空間S之壁面，故該彈性件110不僅提供該帶動件11於擺動時之結構穩定性，且能降低超音波振動所產生之結構慣性問題，甚至於能減少該作用件12於超音波裝置1作動時所受的反作用力。
所述之轉軸13係相對該承載體10旋轉並連接該帶動件11，使該帶動件11帶動該轉軸13一同擺動，且該轉軸13係以其圓柱軸體穿設該承載體10而外露於該容置空間S。
於本實施例中，該轉軸13之軸線P1與該軸件14之軸線P2係相互平行(如圖2B所示)且對齊於該帶動件11之中線L上(如圖2A所示)。
再者，該承載體10之容置空間S中可配置至少一壓力感應器15，以感測擷取該轉軸13所產生之磨削力。例如，於該轉軸13之左右兩側分別配置一組壓力感應器15，以即時調整磨削參數。較佳地，該壓力感應器15與該軸件14之間係可調整至一定距離(如圖2A所示，該壓力感應器15係配置於該帶動件11之另一側之區段11b或下段之處)，以利於放大訊號。
又，該超音波裝置1係藉由一驅動器16帶動該轉軸13旋轉。例如，該驅動器16係如馬達，其具有一連動該轉軸13之動力軸160，且該動力軸160與該轉軸13並非共軸(如圖2B及圖2C所示，該轉軸13之軸線P1與該動力軸160之軸線P0係為不相同之軸線)，故該動力軸160藉由一撓性聯軸器17連接該轉軸13，其中，該動力軸160與該轉軸13係作為該超音波裝置1之主軸結構。較佳地，該超音波裝置1可配置一外殼19，以容置該承載體10、驅動器16與撓性聯軸器17。
另外，該轉軸13之其中一端部13a係連結該驅動器16或該撓性聯軸器17，而另一端部13b係凸伸出該承載體10以配置(如鎖固)一如圓形切割刀片之刀具18。應可理解地，該承載體10具有連通該容置空間S前後側的通道100，如圖2C所示，以作為該轉軸13的端部13a,13b進行左右搖擺(如圖2C所示之擺動方向F1,F2)的區域。
於使用該超音波裝置1時，如圖3所示，係將該刀具18對準一目標物3之目標位置(如切割道)，再藉由該驅動器16通過該撓性聯軸器17傳遞高速旋轉的動能，以旋轉該轉軸13(如圖2A-1所示之旋轉方向R)，致使該刀具18轉動(如圖4A所示之旋轉方向R)，供進行超音波磨削加工，故該刀具18能移除該目標物3之部分材質，以於該目標物3上形成溝槽30。
於本實施例中，該目標物3係為半導體晶圓，其配置於一承載件9上，且該承載件9係包含一膠帶90、一結合該膠帶90之基材片膜(base film)91及一結合該基材片膜91之晶粒結合膜(Die Attach Film)92，以將該目標物3結合於該晶粒結合膜92上，且該溝槽30係貫穿該目標物3並延伸至該晶粒結合膜92內，即該刀具18一併移除該晶粒結合膜92之部分材質。
因此，該作用件12可提供徑向(如圖2A-1及圖2A-2所示)超音波振動至該帶動件11，使該轉軸13能同時帶動該刀具18轉動(如圖4A所示之旋轉方向R)及擺動(如圖4A所示之擺動方向F1,F2)，以於該刀具18對該目標物3進行切割作業時，該刀具18能因擺動而進行排屑及潤滑，以避免崩缺及塞屑等問題。
例如，當該刀具18於該目標物3之切割道(即產生溝槽30之預定路徑)上進行切割作業(如圖4B所示之切除材料3a)時，藉由該轉軸13帶動該刀具
18左右擺動以進刀(如圖2A-2所示之擺動方向F2)切除該切除材料3a，再退刀(如圖2A-1所示之擺動方向F1)遠離該目標物3之表面30a，以藉由切削液(其可提供潤滑該刀具18及散熱該目標物3等功能)排除該目標物3之切割道上之異物4a(如圖4C所示之碎屑之移除方向T1)，故該刀具18於後續切割時不會隔著該異物4a摩擦該目標物3。經由增加頻率，使該刀具18擺動幅度增大，以不斷進刀切除該切除材料3b(如圖4D所示)及退刀後供應切削液以排除異物4b(如圖4E所示之碎屑之移除方向T2)，此時，該刀具18於靠近該目標物3之底部區域時，其刀面仍可保持預定施力效果而無鈍化現象，因而無需加大磨削力道，故可避免應力集中於該切割道之周圍，以大幅降低脆性破壞之可能性，因而有效避免該目標物3發生碎裂(crack)或崩缺(chipping)等不良狀況。
再者，該刀具18於切割時不會隔著該異物4a,4b摩擦該目標物3，因而不會發生摩擦聚熱之現象，以利於提升切割作業之散熱效果，且於切割道上，藉由切削液排除該異物4a,4b，使目標物3上之切削液不會殘留異物4a,4b，因而能提供該刀具18良好之潤滑效果。
又，該刀具18於切割時不會隔著該異物4a,4b摩擦該目標物3，因而該刀具18之刀面能保持良好，以利於增加該刀具18之使用壽命。
另外，該超音波裝置1藉由該軸件14之配置，以消除高頻振動，使該作用件12以低頻(如小於10kHz)穩定振動該帶動件11而使該帶動件11與該轉軸13產生搖擺運動(如進刀及退刀動作)。
綜上所述，本發明之超音波裝置1，主要藉由該作用件12以徑向超音波振動該帶動件11，使該帶動件11產生搖擺以一併連動該轉軸13與該刀具18同步同向擺動，以於進行切割作業時，該刀具18能進行切割、排屑及潤滑等功能，
故相較於習知技術，本發明之超音波裝置1使用一般圓形切割刀片即可解決習知磨削技術所產生的問題，以避免崩缺及塞屑等問題，不僅能提高產能，且能大幅降低切割作業之成本而能適用於量產，甚至於能增加該刀具18之使用壽命。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
10:承載體
11:帶動件
11a,11b:區段
110:彈性件
12:作用件
13:轉軸
14:軸件
15:壓力感應器
L:中線
S:容置空間
Claims (13)
- 一種超音波裝置，係包括：承載體；以及帶動件，係以可搖擺之方式設於該承載體上；作用件，係作動該帶動件以擺動該帶動件；以及轉軸，係連接該帶動件，使該帶動件帶動該轉軸一同擺動，且該轉軸係相對該承載體旋轉。
- 如請求項1所述之超音波裝置，其中，該承載體係為殼體，其內具有容置空間，以容置該帶動件及該作用件，且該轉軸係穿設該承載體而外露於該容置空間。
- 如請求項1所述之超音波裝置，其中，該帶動件係為臂體。
- 如請求項3所述之超音波裝置，其中，該帶動件之其中一側係軸接該承載體，使該帶動件之另一側可相對該其中一側位移。
- 如請求項1所述之超音波裝置，其中，該帶動件係藉由軸件軸接該承載體。
- 如請求項5所述之超音波裝置，其中，該軸件係固定於該承載體。
- 如請求項1所述之超音波裝置，其中，該作用件係為超音波壓電片形式。
- 如請求項1所述之超音波裝置，復包括連接該帶動件之彈性件，係固定於該承載體上。
- 如請求項1所述之超音波裝置，復包括用以感測該帶動件所受壓力之壓力感應器。
- 如請求項1所述之超音波裝置，復包括配置於該轉軸上之刀具。
- 如請求項1所述之超音波裝置，復包括一帶動該轉軸旋轉之驅動器。
- 如請求項11所述之超音波裝置，其中，該驅動器具有一連動該轉軸之動力軸，且該動力軸與該轉軸係非共軸。
- 如請求項11所述之超音波裝置，其中，該驅動器係藉由撓性聯軸器連接該轉軸。
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