專利名稱：超聲波振動切割方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波振動切割方法及其裝置。
在半導(dǎo)體裝置的制造中，在把裝有IC等的半導(dǎo)體晶片切割成數(shù)個(gè)所謂雙觸點(diǎn)(對偶管)的方塊狀半導(dǎo)體芯片時(shí)，試圖通過超聲波振動進(jìn)行切斷。
但是，由于通過上述超聲波振動把半導(dǎo)體晶片切割成方塊狀半導(dǎo)體芯片時(shí)，常出現(xiàn)不成功的現(xiàn)狀。另外，對于金、銀、鋁、軟釬料、銅等有粘性的柔軟東西；陶瓷、硅、鐵素體等的硬而脆的東西；由合成樹脂與金屬構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)；或者由無機(jī)物、金屬與合成樹脂構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)等，用超聲波振動切割還沒有成功的例子。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種適于切割具有上述物性的各種切割對象部件的超聲波振動旋轉(zhuǎn)切割方法及其裝置。
權(quán)利要求1的發(fā)明，在搭載臺上搭載并固定切割對象部件，讓超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)下降，使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的切刀到達(dá)對切割對象部件可切削的位置，然后，停止超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的下降，使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行便于切斷的直線運(yùn)動，同時(shí)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動切刀并使其進(jìn)行超聲波振動，把切割對象部件切斷。
權(quán)利要求2的發(fā)明，包括用于固定切割對象部件的安裝在裝置本體上的搭載臺；安裝在裝置本體上并可沿前后、左右、上下相互垂直的3個(gè)方向直線運(yùn)動的三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)；用于切斷搭載臺上所固定的切割對象部件并安裝在三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的三方向輸出部上的超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求3的發(fā)明，是在權(quán)利要求2的基礎(chǔ)上作出的，包括對超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的切刀和切割對象部件冷卻的冷卻機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求4的發(fā)明，是在權(quán)利要求2的基礎(chǔ)上作出的，超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括安裝在三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的三方向輸出部上的固定外殼；可旋轉(zhuǎn)地裝在固定外殼內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼；容納在旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼內(nèi)的振子；與振子結(jié)合并與旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼同軸狀地配置的圓形共振器；從共振器的固定外殼及旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼的一端向外側(cè)突出的設(shè)置在最小振動振幅點(diǎn)處的切刀；及安裝在固定外殼另一端部并且使旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動源。
如上文所述，根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，在搭載臺上搭載并固定切割對象部件，讓超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)下降，使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的切刀到達(dá)對切割對象部件可切削的位置，然后，停止超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的下降，使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行便于切斷的直線運(yùn)動，同時(shí)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動切刀并使其進(jìn)行超聲波振動，把切割對象部件切斷。由此，利用超聲波振動旋轉(zhuǎn)，可適當(dāng)?shù)那袛嗲懈顚ο蟛考?br> 根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)明，把切割對象部件固定在搭載臺上之后，讓三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)和超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動，由此，超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的切刀沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，進(jìn)行超聲波振動，使三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的三方向輸出部描繪出四邊形的軌跡，超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的切刀切斷切割對象部件。
根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)明，通過用冷卻機(jī)構(gòu)對超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的切刀和切割對象部件進(jìn)行冷卻，可以保護(hù)切割對象部件，使其避免受到切割熱的損傷。
根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)明，在旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼的內(nèi)部容納有共振器，另外還具有從共振器的固定外殼及旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼的一端向外側(cè)突出的設(shè)置在最小振動振幅點(diǎn)處的切刀，安裝在固定外殼另一端部的驅(qū)動源，使旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼旋轉(zhuǎn)。由此，可簡化超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的超聲波振動切割裝置的主視圖。
圖2是該第一實(shí)施例的超聲波振動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的圖1中的A-A斷面圖。
圖3是該第一實(shí)施例的超聲波振動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的圖2中的B-B斷面圖。
圖4是表示該第一實(shí)施例的共振器與振動波形的關(guān)系的模式圖。
圖5是該第一實(shí)施例的固定外殼與后部外殼的分解透視圖。
圖6是表示該第一實(shí)施例的冷卻介質(zhì)容器周圍的斷面圖。
圖7是表示該第一實(shí)施例的噴嘴部的斜視圖。
圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例的側(cè)視圖。
下面參照圖1～圖7，說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
首先，參照圖1，敘述超聲波振動切割裝置。1是裝置本體，其下部設(shè)有移動用車輪2和固定用腳部3。并且，在移動超聲波切割裝置時(shí)，腳部3退回到比車輪2更靠近裝置本體1的一側(cè)，在車輪2與設(shè)置面G接觸的狀態(tài)下，通過推或拉裝置本體1，車輪2旋轉(zhuǎn)，使裝置本體1移動。另外，在設(shè)置超聲波切割裝置時(shí)，如圖所示，腳部3伸出到較車輪2更靠近設(shè)置面G的一側(cè)，并與設(shè)置面G接觸，使車輪2上浮在設(shè)置面G上，把裝置本體1固定到設(shè)置面G上。腳部3由螺栓、螺母形成，在把裝置本體1固定到設(shè)置面G上時(shí)，可水平地調(diào)整裝置本體1。
4是用于搭載并固定切削對象部件的設(shè)置在裝置本體1上部的搭載臺，具有調(diào)整仰角φ和旋轉(zhuǎn)角θ的功能。仰角φ的調(diào)整是通過稱作所謂的測微頭的精密針狀促動器在3個(gè)位置調(diào)整搭載臺4最上面的水平的。旋轉(zhuǎn)角θ的調(diào)整是通過促動器調(diào)整旋轉(zhuǎn)工作臺的搭載臺4最上面的水平面內(nèi)的方向。為了把切削對象部件固定在搭載臺4上，可采用松脂、UV樹脂、兩面膠帶等的同時(shí)具有冷卻介質(zhì)耐久性和熱可塑性的粘接劑或真空吸附等手段。所謂冷卻介質(zhì)耐久性是指，即使冷卻介質(zhì)與粘接劑接觸，粘接劑對搭載臺4和切削對象部件的粘接也不會分離的特性。所謂冷卻介質(zhì)熱可塑性是指在切削對象部件為例如半導(dǎo)體裝置的晶片的場合，即使在高溫下，當(dāng)粘接劑受到進(jìn)行半導(dǎo)體裝置制造過程的工作壽命試驗(yàn)情況下的加熱溫度時(shí)，粘接劑對搭載臺4和切削對象部件的粘接不會分離的特性。真空吸附的情況是，在搭載臺4的最上面設(shè)有抽吸孔，抽吸孔與搭載臺4經(jīng)過抽吸管路與單獨(dú)設(shè)置的抽吸泵相連，在驅(qū)動抽吸泵的狀態(tài)下，通過打開抽吸管路的閥，經(jīng)過抽吸孔把切割對象部件固定在搭載臺4的最上面。抽吸孔也可對應(yīng)于切割對象部件被切斷的各單體而設(shè)置。在搭載臺4的最上面設(shè)有圍繞切割對象部件的外框架，以防止被切斷單體的飛散。
5是能沿前后、左右、上下相互垂直的3個(gè)方向直線移動的三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其具有間隔地配置在搭載臺4的兩側(cè)且安裝在裝置本體1上的朝向前后方向的導(dǎo)向部6、7；在搭載臺4的上方橫向架設(shè)在導(dǎo)向部6、7的可動部上的朝向左右方向的導(dǎo)軌8；可在左右方向驅(qū)動地組裝在導(dǎo)軌8上的可動頭9；組裝在可動頭9上的沿上下方向升降的升降頭10；以及組裝在升降頭10上的保持架11。并且導(dǎo)軌8通過圖外的(圖中未示的)步進(jìn)電動機(jī)之類的促動器驅(qū)動，使其沿導(dǎo)向部6、7不轉(zhuǎn)動地朝圖1紙面的表里方向的Y方向直線地移動；可動頭通過圖中未示的步進(jìn)電動機(jī)之類的促動器驅(qū)動，使其沿導(dǎo)軌8不轉(zhuǎn)動地朝圖1紙面的左右方向的X方向直線地移動；升降頭10通過圖中未示的步進(jìn)電動機(jī)或氣缸的任何一種的促動器驅(qū)動，可相對于可動頭9不轉(zhuǎn)動地直線地升降；由此，使保持架11沿著由下降、切斷、上升、回位的這4個(gè)直線組成的四邊形軌跡移動。12是超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于切斷固定在搭載臺4上的切割對象部件，設(shè)置在作為三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)5的三方向輸出部的保持架11上。
13是對超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的切刀和切割對象部件冷卻的冷卻系統(tǒng)，具有箱14、安裝在保持架11或超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的任何一方上的噴嘴部15、配置在搭載臺14周圍的冷卻介質(zhì)容器16、把冷卻介質(zhì)容器16與箱14以配管連接的冷卻介質(zhì)返回通路17、把箱14與噴嘴部15以配管連接的冷卻介質(zhì)供給通路18。并且在水或其他液體的任何冷卻介質(zhì)裝入箱14中的狀態(tài)下，通過電力驅(qū)動設(shè)置在箱14的圖中未示的泵，可對冷卻介質(zhì)加壓，并通過冷卻介質(zhì)供給通路18供給噴嘴部15，之后通過噴嘴部15把冷卻介質(zhì)噴射到超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的切刀和切割對象部件上，對其進(jìn)行冷卻。冷卻之后的冷卻介質(zhì)由冷卻介質(zhì)容器收集(捕捉)后，經(jīng)過冷卻介質(zhì)返回通路17返回箱14中。返回箱14的冷卻介質(zhì)通過箱14內(nèi)部所設(shè)置的過濾器，使切削屑與冷卻介質(zhì)分離，除去切削屑的冷卻介質(zhì)由泵抽吸，泵對冷卻介質(zhì)加壓并將其供給噴嘴部15一側(cè)，使冷卻介質(zhì)循環(huán)利用。另外，冷卻介質(zhì)供給通路18具有箱14側(cè)的剛性管19、噴嘴部15側(cè)剛性管20和把倆剛性管19、20連接在一起的柔性管21。于是，在超聲波振動切割機(jī)構(gòu)12切斷搭載臺4上的切割對象部件時(shí)，在保持架11沿四邊形軌跡移動的過程中，柔性管21隨著保持架11的移動軌跡伸縮，可適當(dāng)?shù)陌牙鋮s介質(zhì)從箱14供給噴嘴部15。
97是CCD攝像機(jī)之類的攝像機(jī)構(gòu)，對固定在搭載臺4上的切割對象部件攝像，把轉(zhuǎn)換成電信號的信號輸出給控制部100?？刂撇?00把從CCD攝像機(jī)97輸入的圖像信號與控制部100中預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)圖像信息進(jìn)行比較，演算圖像信號與基準(zhǔn)圖像信息的位置偏差，根據(jù)該演算結(jié)果，驅(qū)動搭載臺4的旋轉(zhuǎn)角θ的調(diào)整機(jī)能。由此，在進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)，可使固定在搭載臺4上的切割對象部件相對于超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12處在正確的朝向上。另外，圖1中的K是保護(hù)蓋。
下文參照圖2和圖3，說明超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12。超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12大體包括用螺栓安裝在保持架11上的固定外殼22；可轉(zhuǎn)動地安裝在固定外殼22內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23；置于旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23內(nèi)部的振子24；用無頭螺栓之類的螺栓以同軸狀的方式與振子24結(jié)合且同軸地置于旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23內(nèi)部的增壓器25；用無頭螺栓之類的螺栓以同軸狀的方式與增壓器25結(jié)合且從固定外殼22及旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的一端伸到外側(cè)的圓形喇叭26；設(shè)置在喇叭26的振動傳遞方向變換部上的切刀27；及安裝在固定外殼22另一端的、用于使旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23旋轉(zhuǎn)的、作為驅(qū)動源的電動機(jī)28。切刀27的厚度t在幾個(gè)微米到200微米的程度。增壓器25和喇叭26構(gòu)成共振器。
固定外殼22具有沿前后貫通的安裝室29。在插入到安裝室29前半部分的旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23與固定外殼22之間配置有后側(cè)軸承30和前側(cè)軸承31。后側(cè)軸承30的外圈由從固定外殼22的安裝室29突出的臺階部32支撐，后側(cè)軸承30的內(nèi)圈由向旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的外周面突出的臺階部33支撐，后側(cè)軸承30與前側(cè)軸承31之間配設(shè)有筒狀軸承座34。軸承座34的兩端分別與后側(cè)軸承30的外圈和前側(cè)軸承31的外圈接觸。前側(cè)軸承31的外圈由用螺栓嵌合地安裝在固定外殼22的前端部內(nèi)側(cè)的環(huán)狀外側(cè)軸承擋圈35推壓。前側(cè)軸承31的內(nèi)圈由用螺栓嵌合地安裝在旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的前端部外側(cè)的環(huán)狀內(nèi)側(cè)軸承擋圈36推壓。并且，外側(cè)軸承擋圈35以小于冷卻介質(zhì)表面張力的間隙覆蓋內(nèi)側(cè)軸承擋圈36和旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的前端。防止冷卻介質(zhì)從該間隙進(jìn)入前側(cè)軸承31一側(cè)。外側(cè)軸承擋圈35在其前面設(shè)有用于嵌入緊固工具的圖中未示的凹部，通過把緊固工具嵌入該凹部并進(jìn)行緊固操作，可使外側(cè)軸承擋圈35與固定外殼22適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。
固定外殼22在周壁上設(shè)有作業(yè)用孔37。作業(yè)用孔37較保持架11更靠近喇叭26的一側(cè)。軸承座34具有與作業(yè)用孔37對應(yīng)的退刀孔38。旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23具有前后貫通的容納室39和周壁貫通孔40。貫通孔40與作業(yè)用孔37對應(yīng)。增壓器25在其外周面上設(shè)有與作業(yè)用孔37對應(yīng)的凹部41。當(dāng)振子24與增壓器25裝入旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23內(nèi)部時(shí)，貫通孔40與凹部41的位置對應(yīng)，彈簧(軸承)座34安裝在固定外殼22的內(nèi)部時(shí)，作業(yè)用孔37與退刀孔38的位置對應(yīng)。這樣，在交換喇叭26或切刀27的任何一方時(shí)，作業(yè)者用手旋轉(zhuǎn)喇叭26，確認(rèn)作業(yè)用孔37與貫通孔40對準(zhǔn)之后，把圖中未示的桿從作業(yè)用孔37經(jīng)過退刀孔38和貫通孔40插入凹部41中，由此，可以防止旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23和增壓器25的旋轉(zhuǎn)，很容易交換喇叭26或切刀27的任何一方。
在旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的容納室39中配置振子24與增壓器25。在振子24與增壓器25結(jié)合的狀態(tài)下，通過從旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的前側(cè)把振子24與增壓器25插入容納室39中，可把振子24非接觸地配置在容納室39中，增壓器25的前側(cè)支持部42的外周面與后側(cè)支持部43的外周面是一邊與容納室39的內(nèi)周面接觸一邊插入的，從而把該后側(cè)支持部43支撐在向容納室39突出的臺階部44上。借助于前側(cè)支持部42的外周面與后側(cè)支持部43的外周面和容納室39的內(nèi)周面的接觸，可在徑向不晃動的前提下把振子24與增壓器25配置在容納室39中。前側(cè)支持部42由用螺栓嵌合地安裝到旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的前端部內(nèi)側(cè)的環(huán)狀緊固件45推壓。由此，可在前后方向不晃動的前提下，同軸地把振子24與增壓器25組裝到旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23中。緊固件45在內(nèi)側(cè)緣部設(shè)有由橡膠或合成樹脂組成的環(huán)狀密封部件46，密封部件46與增壓器25的外周面接觸，可防止水等進(jìn)入緊固件45與增壓器25之間的間隙。緊固件45以小于冷卻介質(zhì)表面張力的間隙覆蓋著外側(cè)軸承擋圈35，可防止冷卻介質(zhì)從該間隙進(jìn)入旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的一側(cè)。緊固件45具有把緊固工具嵌入其前面的圖中未示的凹部，通過把緊固工具嵌入該凹部并進(jìn)行緊固操作，可以適當(dāng)?shù)陌丫o固件45與旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23結(jié)合在一起。
下文敘述振子24的電氣系統(tǒng)。振子24外嵌地安裝著具有導(dǎo)電性的覆蓋體47，振子24的負(fù)極電極與覆蓋體47連接，覆蓋體47的后端中央電氣絕緣地固定有正極振子端子48，正極振子端子48與振子24的正極端子連接。在旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的后端用螺栓固定有由電氣絕緣材料制成的旋轉(zhuǎn)連接部49。旋轉(zhuǎn)連接部49具有埋設(shè)在內(nèi)部的正極旋轉(zhuǎn)端子50；嵌裝在周面上的稱作匯電環(huán)的負(fù)極/正極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子51、52；向前面突出的負(fù)極旋轉(zhuǎn)端子53；與負(fù)極/正極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子51、52相互隔開并從周面突出的由電氣絕緣材料組成的環(huán)狀隔壁54。正極旋轉(zhuǎn)端子50與正極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子52通過埋設(shè)在旋轉(zhuǎn)連接部49中的圖中未示出的導(dǎo)體連接，正極旋轉(zhuǎn)端子50的前面連接到正極振子端子48上。負(fù)極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子51與負(fù)極旋轉(zhuǎn)端子53由埋設(shè)在旋轉(zhuǎn)連接部49上的導(dǎo)體連接，負(fù)極旋轉(zhuǎn)端子53與覆蓋體47的外周面接觸。在對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)連接部49的位置，固定外殼22設(shè)有由電氣絕緣材料組成的數(shù)個(gè)固定連接部55。各固定連接部55具有稱作電刷的負(fù)極/正極滑接端子56、57；對負(fù)極/正極滑接端子56、57朝旋轉(zhuǎn)連接部49側(cè)施力的由導(dǎo)電性材料組成的負(fù)極/正極彈性部件58、59；負(fù)極/正極配線端子60、61；由電氣絕緣材料組成的蓋62、63；處在負(fù)極/正極滑接端子56、57之間的環(huán)狀槽64。負(fù)極滑接端子56由負(fù)極彈性部件58推壓，與負(fù)極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子51接觸，正極滑接端子57由正極彈性部件59推壓，與正極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子52接觸。
由此，正極配線端子61通過圖中未示的配線與超聲波發(fā)生器的正極輸出端子配線地連接，這樣，由正極配線端子61、正極彈性部件59、正極滑接端子56、正極旋轉(zhuǎn)端子50、正極振子端子48形成相對于振子24的正極電路。通過圖中未示的配線，并借助于負(fù)極配線端子60、負(fù)極彈性部件58、負(fù)極滑接端子56、負(fù)極旋轉(zhuǎn)端子51、覆蓋體47形成各負(fù)極配線端子60(負(fù)極電路)。在形成正極電路與負(fù)極電路的狀態(tài)下，通過由超聲波發(fā)生器把電力供給振子24，振子24就會產(chǎn)生給定頻率的縱波超聲波振動，并將其輸出。另外，隔壁54是用于防止負(fù)極/正極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子51、52和負(fù)極/正極滑接端子56、57的滑接所產(chǎn)生的粉末造成負(fù)極/正極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子51、52相互短路的粉塵短路。而且，槽64是用于防止負(fù)極/正極環(huán)狀旋轉(zhuǎn)端子51、52和負(fù)極/正極滑接端子56、57的滑接所產(chǎn)生的粉末造成負(fù)極/正極滑接端子56、57相互短路的粉塵短路。通過隔壁54與槽64的嵌合，能得到上述粉塵短路的最佳防止性能。
下文說明旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23與電動機(jī)28的連接結(jié)構(gòu)。在旋轉(zhuǎn)連接部49的后部，用螺栓連接有電氣絕緣材料制成的軸部件65。在軸部件65上一起轉(zhuǎn)動地裝有前側(cè)聯(lián)軸器66。電動機(jī)28由螺栓連接到固定外殼22后部所安裝的后部外殼68上。電動機(jī)28的輸出端一起轉(zhuǎn)動地裝有后側(cè)聯(lián)軸器69。前側(cè)聯(lián)軸器66與后側(cè)聯(lián)軸器69設(shè)有通過沿前后方向相互嵌合而一起轉(zhuǎn)動的凹凸結(jié)構(gòu)。并且，在前側(cè)/后側(cè)聯(lián)軸器66、69嵌合的狀態(tài)下，當(dāng)電動機(jī)28旋轉(zhuǎn)驅(qū)動時(shí)，其旋轉(zhuǎn)動力從電動機(jī)28的輸出端經(jīng)過前側(cè)/后側(cè)聯(lián)軸器66、69、軸部件65、旋轉(zhuǎn)連接部49傳遞給旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23，使旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23旋轉(zhuǎn)。
在后部外殼68上用螺栓固定有箱形蓋70。蓋70從后部外殼68開始以非接觸狀態(tài)覆蓋固定連接部55，同時(shí)還以非接觸狀態(tài)覆蓋固定外殼22的中間部。蓋70的前部用螺栓固定在立設(shè)于固定外殼22外側(cè)面上的圖中未示的支柱上。
如圖2所示，超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的簡要結(jié)構(gòu)是，在旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的內(nèi)部同軸狀地組裝著增壓器25和振子24，具有與增壓器25同軸狀地結(jié)合的切刀7的喇叭26配置在旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23與固定外殼22的前外側(cè)，安裝在固定外殼22后部的電動機(jī)28與旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23同軸狀地連接。
參照圖4，說明由增壓器25和喇叭26構(gòu)成的共振器。增壓器25由鈦、鋁、淬火鐵等任何音響特性好的材料構(gòu)成，根據(jù)擁有與由振子24傳遞的超聲波振動共振的1個(gè)波長的長度的形式，可防止旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23與振子24同軸狀伸出時(shí)進(jìn)行切削加工過程中的撓曲。在增壓器25的兩端部具有與來自振子24的超聲波振動共振的振動波形W1的最大振動振幅點(diǎn)f1、f5，在增壓器25的前側(cè)支持部42與后側(cè)支持部43處存在著最小振動振幅點(diǎn)f2、f4。振動波形W1表示共振引起的超聲波振動的瞬間變位(振動振幅)。
前側(cè)支持部42具有從振動波形W1的最小振動振幅點(diǎn)f4向徑向外側(cè)伸出的環(huán)狀根部42a、從根部42a的周緣向喇叭26側(cè)延伸設(shè)置的筒狀薄壁部42b、及從薄壁部42b的前端向徑向外側(cè)伸出的環(huán)狀厚壁部42c。后側(cè)支持部43具有從最小振動振幅點(diǎn)f2向徑向外側(cè)伸出的環(huán)狀根部43a、從根部43a的周緣向振子24側(cè)延伸設(shè)置的筒狀薄壁部43b、及從薄壁部43b的前端向徑向外側(cè)伸出的環(huán)狀厚壁部43c。借助于厚壁部42c、厚壁部43c的外周面與旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的容納室39的內(nèi)周面的整體接觸，可使增壓器25相對于旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼23的前后方向的支持間隔(跨度)變長，由此，可很好地防止切削加工時(shí)的撓曲。根部42a、43a的厚度＞薄壁部42b、43b的厚度，厚壁部42c、43c的厚度＞薄壁部42b、43b的厚度。
喇叭26由鈦、鋁、淬火鐵等任何音響特性好的材料構(gòu)成，并具有與振子24傳遞的超聲波振動共振的1/2波長的長度。在喇叭26的兩端部有振動波形W1的最大振動振幅點(diǎn)f5、f7。上述的振動傳遞方向變換部71和切刀27設(shè)置在喇叭26的振動波形W1的最小振動振幅點(diǎn)f6處。除振動傳遞方向變換部71外，喇叭26與增壓器25沿箭頭X1所示的軸向振動。
振動傳遞方向變換部71具有大于喇叭26的大直徑和以最小振動振幅點(diǎn)f6為中心在兩端側(cè)等分振動的寬度，呈與喇叭26同軸狀的圓形，將振動傳遞方向從軸向變換到徑向。表示把該傳遞方向變換成徑向的超聲波振動的瞬間變位(振動振幅)的振動波形W2的最大振動振幅點(diǎn)f8、f9處在振動傳遞方向變換部71的周緣部。切刀27位于最小振動振幅點(diǎn)f6處，具有大于振動傳遞方向變換部71的直徑，切刀27的刀刃沿箭頭Y1所示的徑向方向振動。該刀刃沿徑向方向的振動由刀刃從振動傳遞方向變換部71的伸出量決定。也就是說，當(dāng)切刀27的直徑過分地大于振動傳遞方向變換部71的直徑時(shí)，刀刃也會產(chǎn)生沿箭頭X1方向的振動，因此，根據(jù)振動傳遞方向變換部71的直徑，把切刀27的直徑確定在刀刃只沿箭頭Y1方向振動的范圍內(nèi)。
此外，在增壓器25的避開前側(cè)、后側(cè)支持部42、43的外周面以及喇叭26的避開振動傳遞方向變換部71的外周面上，分別設(shè)有使增壓器25與振子24結(jié)合或解除這種結(jié)合以及使增壓器25和喇叭26結(jié)合或解除這種結(jié)合時(shí)插入工具的工具用凹部72、73、74、75。
參照圖5，說明固定外殼22與蓋70的周圍結(jié)構(gòu)。蓋70具有底面前部開口部80和底面后部端子基板81。端子基板81在合成樹脂制成的基部設(shè)有振子用正極端子82、振子負(fù)極用端子83、電動機(jī)用正極端子84和電動機(jī)用負(fù)極端子85。而且，在把蓋70安裝到固定外殼22上的狀態(tài)下，振子用正極端子82與固定連接部55的正極配線端子61、振子用負(fù)極端子83與固定連接部55的負(fù)極配線端子69、電動機(jī)用正極端子84與電動機(jī)28的正極端子、電動機(jī)用負(fù)極端子85與電動機(jī)28的負(fù)極端子，分別通過利用由蓋70所覆蓋的內(nèi)部空間來配線的圖中未示的電線連接在一起。另外，在振子用正極端子82與振子用負(fù)極端子83上，分別通過電線從蓋70的外部連接有圖中未示的超聲波發(fā)生器的正極輸出端子和負(fù)極輸出端子。在電動機(jī)用正極端子84與電動機(jī)用負(fù)極端子85上，分別通過電線從蓋70的外部連接有圖中未示的電動機(jī)驅(qū)動電路正極輸出端子與負(fù)極輸出端子。對上述各端子與電線進(jìn)行配線作業(yè)后，通過數(shù)個(gè)支柱87用螺栓把蓋86固定在固定外殼22上，由此，關(guān)閉開口部81。這樣，利用敞開的開口部81進(jìn)行上述配線，可使配線作業(yè)簡易化。另外，用蓋86關(guān)閉開口部81，可防止觸電等事故。同樣，在相反一側(cè)的側(cè)面也設(shè)有從固定外殼22的側(cè)面伸出的數(shù)個(gè)支柱88，這些支柱88是在與固定連接部55不干涉的前提下，用螺栓把蓋70安裝在固定外殼22上的部件。
參照圖6說明冷卻介質(zhì)容器16。冷卻介質(zhì)容器16由與搭載臺4隔開并圍繞著搭載臺4的環(huán)狀底部89、從底部89的內(nèi)周緣向上豎起的內(nèi)周壁90以及從底部89的外周緣向上豎起的外周壁91構(gòu)成碟狀，在底部89上設(shè)有冷卻介質(zhì)返回通路17。內(nèi)周壁90具有小于作為放置搭載臺4的切割對象部件的最上面的工作臺92的內(nèi)徑，并且把從切割對象部件一側(cè)經(jīng)過工作臺92落下來的冷卻介質(zhì)適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)到底部89一側(cè)，使該冷卻介質(zhì)不會進(jìn)入裝置本體1一側(cè)。外周壁91具有大于工作臺92外形的內(nèi)徑。外周壁91的上緣處于工作臺92的上方位置，如果處在搭載在工作臺92上的虛線所示的切割對象部件的上方位置，就可以把由旋轉(zhuǎn)切刀飛濺的冷卻介質(zhì)適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)到底部89側(cè)，因此，在防止冷卻介質(zhì)飛濺方面能取得最佳效果。
參照圖7，說明噴嘴部15。噴嘴部15在安裝于保持架11或超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的任何一方上的基部上設(shè)有切割對象部件側(cè)噴嘴93和切刀側(cè)噴嘴94。切割對象部件側(cè)噴嘴93從前端把冷卻介質(zhì)95沿箭頭所示方向噴向切刀27切入側(cè)的切割對象部件上，切刀側(cè)噴嘴94從側(cè)部把冷卻介質(zhì)96沿箭頭所示方向噴向切刀27的切割對象部件27的切入部分附近。這樣，可把冷卻介質(zhì)95、96充分地供給切刀27和切割對象部件相互接觸的部分，冷卻介質(zhì)95、96對切刀27和切割對象部件適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行冷卻。特別是，在切割對象部件為半導(dǎo)體晶片的場合，可保護(hù)集成在半導(dǎo)體晶片上的IC部件免受切割熱的影響。
下文說明第一實(shí)施例的動作。如圖1所示，將作為切割對象部件的IC集成半導(dǎo)體晶片固定在搭載臺4上。然后，作業(yè)者操作設(shè)置在裝置本體1上的圖中未示的操作盤，當(dāng)控制部100指示切割開始時(shí)，控制部100指示CCD攝像機(jī)99的攝影開始，CCD攝像機(jī)99把搭載臺4上的半導(dǎo)體晶片圖像信號輸出給控制部100，控制部100把基于圖像信號與基準(zhǔn)圖像信息的演算結(jié)果的位置偏差輸出給搭載臺4，使搭載臺4的旋轉(zhuǎn)角θ的調(diào)整機(jī)能發(fā)生作用，結(jié)束半導(dǎo)體晶片相對于超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的位置調(diào)整。之后，控制部100對三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)5、超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12和冷卻系統(tǒng)13進(jìn)行控制，使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的圖2所示的切刀27沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，與超聲波振動共振，噴嘴部15噴射冷卻介質(zhì)，三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)5的保持架11通過X方向移動和Z方向移動描繪出四邊形的軌跡。在描繪出一個(gè)四邊形軌跡的過程中，超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的切刀27相對于半導(dǎo)體晶片進(jìn)行一個(gè)方向的一次切斷。該一次切斷結(jié)束時(shí)，三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)5的保持架11沿Y方向移動后，再一次描繪出四邊形的軌跡，超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的切刀27相對于半導(dǎo)體晶片進(jìn)行一個(gè)方向的再一次切斷。該切斷結(jié)束后，三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)5的保持架11再次沿Y方向移動，通過反復(fù)進(jìn)行這種動作，可將半導(dǎo)體晶片切割成數(shù)個(gè)帶狀。該帶狀切割結(jié)束后，控制部100指示搭載臺4旋轉(zhuǎn)90度，使搭載臺4的旋轉(zhuǎn)角θ的調(diào)整機(jī)能發(fā)生作用，并使半導(dǎo)體晶片相對于超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的朝向變化90度。在這種狀態(tài)下，控制部100再次開始對三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)5的控制，切刀27把帶狀半導(dǎo)體晶片切割成數(shù)個(gè)方塊狀，由此，可結(jié)束超聲波振動旋轉(zhuǎn)對一個(gè)半導(dǎo)體晶片的切割作業(yè)。
下面參照圖8，說明第二實(shí)施例。該實(shí)施例利用超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12和輔助超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)101，輔助超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)101可轉(zhuǎn)動地安裝有相當(dāng)于上述增壓器25的增壓器102，增壓器102用無頭螺栓同軸狀地結(jié)合在帶有超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的切刀27的喇叭26的另一端上，在這種結(jié)構(gòu)中，超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12和輔助超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)101都由相當(dāng)于上述保持架11的雙齒狀保持架103支持著。同樣可適用于第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
另外，在上述第一實(shí)施例中，作為切割對象部件，采用了半導(dǎo)體晶片，但是，作為切割對象部件，也可以是金、銀、鋁、軟釬料、銅等有粘性的柔軟的東西，也可以是陶瓷、硅、鐵素體等脆而硬的東西，還可以是由合成樹脂與金屬制成的疊層結(jié)構(gòu)，或者是由無機(jī)物、金屬與合成樹脂制成的疊層結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.超聲波振動切割方法，在搭載臺上搭載并固定切割對象部件，讓超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)下降，使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的切刀到達(dá)對切割對象部件可切削的位置，然后，停止超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的下降，使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行便于切斷的直線運(yùn)動，同時(shí)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動切刀使其進(jìn)行超聲波振動，把切割對象部件切斷。
2.超聲波振動切割裝置，其特征是，包括用于固定切割對象部件的安裝在裝置本體上的搭載臺；安裝在裝置本體上并可沿前后、左右、上下相互垂直的3個(gè)方向直線運(yùn)動的三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)；用于切斷搭載臺上所固定的切割對象部件并安裝在三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的三方向輸出部上的超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的超聲波振動切割裝置，其特征是，還包括對超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的切刀和切割對象部件冷卻的冷卻機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的超聲波振動切割裝置，其特征是，超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括安裝在三軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的三方向輸出部上的固定外殼；可旋轉(zhuǎn)地裝在固定外殼內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼；容納在旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼內(nèi)的振子；與振子結(jié)合并與旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼同軸狀地配置的圓形共振器；從共振器的固定外殼及旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼的一端向外側(cè)突出的設(shè)置在最小振動振幅點(diǎn)處的切刀；及安裝在固定外殼另一端部并且使旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動源。
全文摘要
本發(fā)明適用于切斷半導(dǎo)體晶片等。在搭載臺4固定切割對象部件,讓超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12下降,使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的切刀到達(dá)對切割對象部件可切削的位置,然后,停止超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12的下降,使超聲波振動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)12進(jìn)行便于切斷的直線運(yùn)動,同時(shí)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動切刀使其進(jìn)行超聲波振動,把切割對象部件切斷。
文檔編號B28D5/02GK1261568SQ0010082
公開日2000年8月2日 申請日期2000年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月21日
發(fā)明者佐藤茂, 石井僚一 申請人:株式會社厄泰克斯