專利名稱：水射流切割系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水射流切割系統(tǒng)，且特別涉及一種用于切割半導(dǎo)體元件的水射流 切割系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
常規(guī)半導(dǎo)體元件的切割技術(shù)是基于切割鋸(Dicing Saw),所述切割技術(shù)主要是進(jìn)行 直線切割，很難將材料切割為非直線形狀。然而，對(duì)于某些半導(dǎo)體元件而言，其不僅 需要十分小的尺寸，有時(shí)也需將其切割為非直線邊緣的元件，在這種情形下，傳統(tǒng)方 式的切割的難度及失敗率勢(shì)必都會(huì)增高。此外，此類常規(guī)切割技術(shù)在切割時(shí)均會(huì)產(chǎn)生 熱能，對(duì)于某些以塑料及金屬等材料形成或具有疊層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件(例如快閃 存儲(chǔ)器)而言，如果使用此種切割技術(shù)，則會(huì)因切割過程中產(chǎn)生的熱效應(yīng)而導(dǎo)致所述半 導(dǎo)體元件變形及出現(xiàn)細(xì)微裂縫等缺點(diǎn)。鑒于上述使用切割鋸切割半導(dǎo)體元件會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)的缺點(diǎn)，可使用能避免發(fā)生熱 效應(yīng)的水射流切割技術(shù)來(lái)切割半導(dǎo)體元件。圖l所示即為常規(guī)的水射流切割系統(tǒng)(10)， 其包含控制裝置(ll)、懸臂式(Cantilever)驅(qū)動(dòng)裝置(12)、切割裝置(14)、水箱(15)、切割 平臺(tái)(16)及加壓器沐示出)。常規(guī)水射流切割系統(tǒng)(10)利用超高壓加壓器將加壓后的水 通過一個(gè)細(xì)小的噴嘴來(lái)產(chǎn)生高速的水射流，利用所述水射流可進(jìn)行任何的表面處理及 切割各種非金屬材料的物質(zhì)，例如紙類、紙尿褲、纖維及海綿等。此外，如果要切 割金屬或例如石材、玻璃、陶瓷等較硬的材料，則可將砂料與水射流混合成加砂水， 其比水具有更強(qiáng)的切割能力。然而，常規(guī)水射流切割系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)為懸臂式且以螺桿方式驅(qū)動(dòng)，其有不易承 受高速及剛性差的缺點(diǎn)。此外，在對(duì)半導(dǎo)體元件進(jìn)行切割時(shí)，當(dāng)切割至半導(dǎo)體元件的 轉(zhuǎn)角時(shí)，因其已非直線切割，所以水射流的速度必須先減慢后才能進(jìn)行轉(zhuǎn)角的切割， 此后，當(dāng)半導(dǎo)體元件的轉(zhuǎn)角切割完成后，則要重新增加水射流的速度以進(jìn)行直線切割。 因此，對(duì)于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)為懸臂式及以螺桿方式驅(qū)動(dòng)的水射流切割系統(tǒng)而言，其無(wú)法提供 較高的加減速度，如果將其應(yīng)用于切割小尺寸的半導(dǎo)體元件，在切割過程中，將會(huì)在 加速及減速上浪費(fèi)許多時(shí)間。因此，如果將懸臂式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的水射流切割系統(tǒng)應(yīng)用于 切割小尺寸的半導(dǎo)體元件，其切割的產(chǎn)量會(huì)因上述原因而直接地受到限制，同時(shí)也有 可能因材料尺寸較小而導(dǎo)致切割容易失敗的結(jié)果。此外，懸臂式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的水射流切 割系統(tǒng)體積大，所占空間相對(duì)增大。不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)、具有較佳的剛性結(jié)構(gòu)及切割速度快的水 射流切割系統(tǒng)實(shí)有必要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種水射流切割系統(tǒng)，其不僅具有上述常規(guī)水射流切割系統(tǒng) 的優(yōu)點(diǎn)，且比較于常規(guī)采用懸臂式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的水射流切割系統(tǒng)還具有體積小、剛性較 佳、可承受高速及提供較高的加減速等優(yōu)點(diǎn)。此外，通過本發(fā)明提供的水射流切割系 統(tǒng)，可大幅度提高半導(dǎo)體元件切割的精準(zhǔn)度并可防止半導(dǎo)體元件在切割時(shí)產(chǎn)生毀壞的 情況，不僅可加快半導(dǎo)體元件切割的速度、增加良率，同時(shí)還可節(jié)省制造成本。根據(jù)本發(fā)明的水射流切割系統(tǒng)的第一實(shí)施例包含門式驅(qū)動(dòng)裝置，其用于提供x-y 平面的驅(qū)動(dòng)力；高壓產(chǎn)生裝置，其用于產(chǎn)生高壓水流；及切割裝置，其耦接于所述高 壓產(chǎn)生裝置及所述門式驅(qū)動(dòng)裝置，以在所述門式驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下利用所述高壓水流 對(duì)所述半導(dǎo)體元件進(jìn)行切割。其中所述門式驅(qū)動(dòng)裝置比常規(guī)懸臂式驅(qū)動(dòng)裝置具有更佳 的剛性結(jié)構(gòu)，因此所述系統(tǒng)可承受高速及可較快地加速及減速。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述高壓產(chǎn)生裝置包含巻管式高壓管，所述巻管式設(shè) 計(jì)除了具有使水射流切割系統(tǒng)占用的空間變小的優(yōu)點(diǎn)外，還可減少高壓管受水流沖擊的壓力，從而有效增加所述高壓管的壽命。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述水射流切割系統(tǒng)的門式驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包含直線 電機(jī)，其用于使所述門式驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行得更加平穩(wěn)，且具有精準(zhǔn)度佳及噪音小的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述水射流切割系統(tǒng)的創(chuàng)新的門式驅(qū)動(dòng)裝置及高壓產(chǎn) 生裝置的巻管式高壓管的配置使其所占用的空間大約可減少到常規(guī)技術(shù)的五分之二。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述水射流切割系統(tǒng)進(jìn)一步包含混合室，其包含噴嘴 及砂饋送裝置，所述混合室用于混合高壓水流及砂以產(chǎn)生砂水，從而提供經(jīng)加壓的水 流較強(qiáng)的切割能力。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述水射流切割系統(tǒng)進(jìn)一步包含控制裝置，其用于根 據(jù)半導(dǎo)體元件的材料及/或厚度控制所述切割裝置的速度及/或水壓。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述水射流切割系統(tǒng)進(jìn)一步包含視頻裝置，其用于協(xié) 助定位所述切割裝置的位置。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述水射流切割系統(tǒng)進(jìn)一步包含Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，以提 供所述切割裝置的Z軸方向的驅(qū)動(dòng)力。至于本發(fā)明的詳細(xì)構(gòu)成、其它目的和功效，參照下列所做說明即可得到完全的了解。


圖1為常規(guī)水射流切割系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。4圖2為根據(jù)本發(fā)明的水射流切割系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的水射流切割系統(tǒng)中的切割裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)(20)包含門式驅(qū)動(dòng)裝 置(22)、高壓產(chǎn)生裝置(未圖示)及切割裝置(24)。所述水射流切割系統(tǒng)用于切割半導(dǎo)體 元件，其中所述門式驅(qū)動(dòng)裝置用于提供x-y平面的驅(qū)動(dòng)力；所述高壓產(chǎn)生裝置用于產(chǎn) 生高壓水流；及所述切割裝置耦接于所述高壓產(chǎn)生裝置及所述門式驅(qū)動(dòng)裝置，以在所 述門式驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下利用所述高壓水流對(duì)所述半導(dǎo)體元件進(jìn)行切割。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)(20)，因?yàn)榱鹘?jīng)所述高壓產(chǎn)生裝置的 高壓水流的速度十分快，因此本發(fā)明將高壓產(chǎn)生裝置的高壓管(28)設(shè)計(jì)為巻管式，藉 此減少高壓管(28)受水流沖擊的壓力，從而增加高壓管(28)的壽命并減少水射流切割系 統(tǒng)所占用的空間。圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)中切割裝置(24)的結(jié)構(gòu)圖。從 圖3中可知，所述高壓產(chǎn)生裝置的高壓管(28)耦接至切割裝置(24)，因此經(jīng)加壓后的高 壓水流會(huì)流入所述切割裝置(24)。此外，混合室內(nèi)(47)除了有高壓管(28)注入的高壓水 流外，在所述切割裝置(24)上方還配置有空氣入口(42)，空氣須經(jīng)由其注入所述切割裝 置(24)。所述混合室(47)包含噴嘴(36)(圖中所示為透視圖)及砂饋送裝置(38)，其中流入 所述切割裝置(24)的高壓水流會(huì)經(jīng)由所述噴嘴(36)聚集后向下噴出，噴出的高壓水流的 水壓可達(dá)60,000磅。所述砂饋送裝置(38)還包含送砂管(50)及真空裝置(40)，從圖3中 可知，所述砂饋送裝置(38)略呈V型結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，所述送砂管(50)定位于所述 V型結(jié)構(gòu)的左半部，憑借斜角設(shè)計(jì)使送砂管(50)中的砂往V型結(jié)構(gòu)的下方出口流動(dòng)， 其中所述送砂管(50訴于饋送來(lái)自儲(chǔ)砂裝置沐示出)的砂，所述砂為石英砂。應(yīng)注意的是，用于此水射流切割系統(tǒng)的砂通常為十分微細(xì)的砂粒，因此也可能出 現(xiàn)經(jīng)由砂饋送裝置(38)流入的砂僅停滯于所述送砂管(50)而未與噴嘴(36)噴下的高壓水 流混合的情況，在這種情況下，可能會(huì)造成水射流切割力不足的情形。因此，為了讓 砂與高壓水流持續(xù)進(jìn)行混合作業(yè)，所述砂饋送裝置(38)所包含的真空裝置(40)被定位于 所述V型結(jié)構(gòu)的右半部，其憑借真空作用促使所述送砂管(50)中的砂向下流動(dòng)，從而 使所述混合室(47)流出的高壓水流與砂混合。隨后，從所述混合室(47)流出的高壓砂水 再經(jīng)由混合管(48)噴出以形成水射流，所述水射流即對(duì)放置于切割平臺(tái)(26)上的半導(dǎo)體 元件進(jìn)行切割。所述半導(dǎo)體元件可為一般電子元件的襯底或存儲(chǔ)卡等，例如SD卡， USB-SD卡，Micro SD卡或MMCmicro卡等。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)(20)，所述水射流切割系統(tǒng)可進(jìn)一步 包含控制裝置(30),其耦接到所述切割裝置(24)、所述門式驅(qū)動(dòng)裝置(22)及所述高壓產(chǎn) 生裝置。所述控制裝置(30)可包含用于計(jì)算切割參數(shù)的處理器以及記錄切割參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述處理器用于計(jì)算切割時(shí)的相關(guān)切割參數(shù)，而所述數(shù)據(jù)庫(kù)用于記錄與切割材 料相對(duì)應(yīng)的切割參數(shù)，以及切割的結(jié)果(包含切割成功及失敗)等。在本實(shí)施例中，所 述控制裝置(30)可根據(jù)半導(dǎo)體元件的材料及/或厚度控制所述切割裝置(24)的速度及/或 水壓。同時(shí)，可進(jìn)一步參考數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所記錄的信息來(lái)提高切割的良率。所述控制裝置 (30)還可用于控制所述切割裝置(24)內(nèi)的第二真空裝置(40),藉以調(diào)整送砂管(50)內(nèi)向 所述混合室(47)下方流動(dòng)的砂量，即控制混合室(47)內(nèi)的砂與經(jīng)于噴嘴(36)流出的高壓 水流混合的比例。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)(20)，所述門式驅(qū)動(dòng)裝置(22)包含x 軸方向的門式驅(qū)動(dòng)裝置x軸(22a)、 y軸方向的門式驅(qū)動(dòng)裝置y軸(22b)及門式驅(qū)動(dòng)裝置 v軸(22c)(v軸實(shí)質(zhì)上即為第二個(gè)y軸)，藉由所述門式驅(qū)動(dòng)裝置(22)提供所述水射流切 割系統(tǒng)x-y平面的驅(qū)動(dòng)力。所述水射流切割系統(tǒng)中的門式驅(qū)動(dòng)裝置(22)可進(jìn)一步包含至 少一個(gè)直線電機(jī)，通過所述直線電機(jī)使所述門式驅(qū)動(dòng)裝置(22)運(yùn)行得更加平穩(wěn)，使其 具有精準(zhǔn)度佳及噪音小的優(yōu)點(diǎn)。此外，所述門式驅(qū)動(dòng)裝置(22)的加速性可達(dá)1.4G(9.S m/s2)，約為常規(guī)技術(shù)的50倍；驅(qū)動(dòng)速度可達(dá)833毫米/秒，約為常規(guī)技術(shù)的4倍；且 切割速度也可達(dá)233毫米/秒，約為常規(guī)技術(shù)的2倍。因此，本發(fā)明的產(chǎn)量可為常規(guī)技 術(shù)的2倍。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)(20)，由于創(chuàng)新的門式驅(qū)動(dòng)裝置(22) 及高壓產(chǎn)生裝置的巻管式高壓管(28)的配置，本發(fā)明的水射流切割系統(tǒng)所占用的空間大約僅為常規(guī)技術(shù)的水射流切割系統(tǒng)的五分之二。根據(jù)本發(fā)明的另一 實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)(20)，其中所述切割平臺(tái)(26)可包含真 空裝置(46)，在所述水射流進(jìn)行切割時(shí)，可借助真空裝置(46)將所述半導(dǎo)體元件吸附于 所述切割平臺(tái)(26)，以避免半導(dǎo)體元件在切割時(shí)移動(dòng)，從而提高水射流切割的精準(zhǔn)度。 此外，當(dāng)所述切割裝置(24)噴出的水射流對(duì)放置于切割平臺(tái)(26)上的半導(dǎo)體元件進(jìn)行切 割時(shí)，使用后的砂水會(huì)流入配置于所述切割平臺(tái)(26)下方的水箱(34)，以將使用過的廢 砂水回收。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)(20)，其可進(jìn)一步包含視頻裝置(32)， 如圖2所示，所述視頻裝置(32)可為攝像機(jī)并可配置于所述門式驅(qū)動(dòng)裝置x軸(22a)的 下方及所述門式驅(qū)動(dòng)裝置y軸(22b)及v軸(22c)之間，通過所述視頻裝置(32)可協(xié)助定 位所述切割裝置(24)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的水射流切割系統(tǒng)(20)，其可進(jìn)一步包含z軸驅(qū)動(dòng)裝置 (44)，以用于提供所述切割裝置(24)的z軸方向的驅(qū)動(dòng)力。上述實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的特征而非用于限制本發(fā)明，對(duì)于熟悉水射流切割 系統(tǒng)技術(shù)的人員而言，在未脫離本發(fā)明的精神的前提下，對(duì)本發(fā)明所做的任何改變均 應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于切割半導(dǎo)體元件的水射流切割系統(tǒng)，其包含門式驅(qū)動(dòng)裝置，其用于提供x-y平面的驅(qū)動(dòng)力；高壓產(chǎn)生裝置，其用于產(chǎn)生高壓水流；及切割裝置，其耦接到所述高壓產(chǎn)生裝置及所述門式驅(qū)動(dòng)裝置，以在所述門式驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下利用所述高壓水流對(duì)所述半導(dǎo)體元件進(jìn)行切割。
2、 如權(quán)利要求1所述的水射流切割系統(tǒng)，其中所述門式驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包含至 少一個(gè)直線電機(jī)。
3、 如權(quán)利要求1所述的水射流切割系統(tǒng)，其中所述高壓產(chǎn)生裝置包含巻管式高 壓管。
4、 如權(quán)利要求1所述的水射流切割系統(tǒng)，其中所述半導(dǎo)體元件為存儲(chǔ)卡。
5、 如權(quán)利要求4所述的水射流切割系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)卡為SD卡、USB-SD卡、 Micro SD卡或MMCmicro卡。
6、 如權(quán)利要求1所述的水射流切割系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于放置所述半導(dǎo)體元 件的切割平臺(tái)。
7、 如權(quán)利要求6所述的水射流切割系統(tǒng)，其中所述切割平臺(tái)進(jìn)一步包含第一真 空裝置，以將所述半導(dǎo)體元件吸附于所述切割平臺(tái)。
8、 如權(quán)利要求1所述的水射流切割系統(tǒng)，其中所述切割裝置進(jìn)一步包含混合室， 所述混合室包含噴嘴，其用于聚集所述高壓水流；及砂饋送裝置，其用于饋送砂以與所述經(jīng)聚集的高壓水流混合。
9、 如權(quán)利要求8所述的水射流切割系統(tǒng)，其中所述砂饋送裝置進(jìn)一步包含 送砂管，其饋送來(lái)自儲(chǔ)砂裝置的砂；及第二真空裝置，其用于促使所述送砂管中的砂的流動(dòng)。
10、 如權(quán)利要求9所述的水射流切割系統(tǒng)，其中所述砂為石英砂。
11、 如權(quán)利要求l所述的水射流切割系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含控制裝置，以用于根據(jù) 所述半導(dǎo)體元件的材料及/或厚度控制所述切割裝置的速度。
12、 如權(quán)利要求1所述的水射流切割系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含控制裝置，以用于根據(jù) 所述半導(dǎo)體元件的材料及/或厚度控制所述切割裝置的水壓。
13、 如權(quán)利要求1所述的水射流切割系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含視頻裝置，以用于協(xié)助 定位所述切割裝置的位置。
14、 如權(quán)利要求1所述的水射流切割系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含z軸驅(qū)動(dòng)裝置，以提供 所述切割裝置的z軸方向的驅(qū)動(dòng)力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于切割半導(dǎo)體元件的水射流切割系統(tǒng)，其包含門式(Gantry)驅(qū)動(dòng)裝置，其用于提供x-y平面的驅(qū)動(dòng)力；高壓產(chǎn)生裝置，其用于產(chǎn)生高壓水流；及切割裝置，其耦接到所述高壓產(chǎn)生裝置及所述門式驅(qū)動(dòng)裝置，以在所述門式驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下利用所述高壓水流對(duì)所述半導(dǎo)體元件進(jìn)行切割。
文檔編號(hào)B24C3/32GK101301736SQ20071010690
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者方贊候 申請(qǐng)人:福祿遠(yuǎn)東股份有限公司