超声波装置

技术领域

本发明有关一种超声波装置，尤指一种用于切割作业的超声波装置。

背景技术

近年来，伴随着移动电话或平板等移动装置或通过存储卡进行数据存取的资讯存储装置的小型化与轻量化，而加速推进组装于上述装置的半导体芯片的薄型化。

目前于半导体晶圆进行切单制程中，使用刀片切割整版面封装体或晶圆，以获得多个芯片模块或半导体芯片。

然而，于第五代移动通讯技术(5th generation mobile networks，简称5G)的IC(Integrated Circuit)产品中，对于厚的芯片模块或薄的半导体芯片、低介电系数(Low K)异质材料多层结构、窄的切割道、大版面结构翘曲(内应力大)等切割条件，目前切割作业所采用的传统磨削技术容易产生碎屑，且同时会降低该芯片模块或半导体芯片的抗折强度而发生崩缺问题，因而难以获取高良率，故现有磨削技术已无法适用于5G的IC产品的切单制程中。例如，当晶圆的切割道上存在碎屑，该刀片会隔着该碎屑摩擦该晶圆，此时，该刀片越靠近晶圆底部区域，其刀面会更加钝化，因而需加大磨削力道，致使应力会集中于该切割道的周围，导致该晶圆碎裂或崩缺，即脆性破坏。

再者，业界虽有采用品质较好的切割刀片，以克服崩缺及塞屑等问题，但作为耗材的切割刀片，其成本过高，因而无法适用于量产。

因此，如何克服上述现有技术的种种问题，实已成目前亟欲解决的课题。

发明内容

鉴于上述现有技术的种种缺陷，本发明提供一种超声波装置，以至少部分地解决现有技术中的问题。

本发明的超声波装置包括：承载体；以及带动件，其以可摇摆的方式设于该承载体上；作用件，其作动该带动件以摆动该带动件；以及转轴，其连接该带动件，使该带动件带动该转轴一同摆动，且该转轴相对该承载体旋转。

前述的超声波装置中，该承载体为壳体，其内具有容置空间，以容置该带动件及该作用件，且该转轴穿设该承载体而外露于该容置空间。

前述的超声波装置中，该带动件为臂体。例如，该带动件的其中一侧轴接该承载体，使该带动件的另一侧可相对该其中一侧位移。

前述的超声波装置中，该带动件通过轴件轴接该承载体。例如，该轴件固定于该承载体。

前述的超声波装置中，该作用件为超声波压电片形式。

前述的超声波装置中，还包括连接该带动件的弹性件，其固定于该承载体上。

前述的超声波装置中，还包括用以感测该带动件所受压力的压力感应器。

前述的超声波装置中，还包括配置于该转轴上的刀具。

前述的超声波装置中，还包括一带动该转轴旋转的驱动器。例如，该驱动器具有一连动该转轴的动力轴，且该动力轴与该转轴非共轴。或者，该驱动器通过挠性联轴器连接该转轴。

由上可知，本发明的超声波装置，主要通过该作用件作动该带动件以摆动该带动件，使该带动件一并连动该转轴与该刀具同步同向摆动，以于进行切割作业时，该刀具能进行切割、排屑及润滑等功能，故相比于现有技术，本发明的超声波装置使用一般圆形切割刀片即可解决现有磨削技术所产生的问题，以避免崩缺及塞屑等问题，不仅能提高产能，且能大幅降低切割作业的成本而能适用于量产，甚至于能增加该刀具的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的超声波装置的侧视示意图。

图2A为图1沿A-A剖面线的剖面示意图。

图2A-1为图2A于摆动时的其中一实施例的剖面示意图。

图2A-2为图2A于摆动时的另一实施例的剖面示意图。

图2B为图2A-1沿B-B剖面线的剖面示意图。

图2C为图2A-2沿C-C剖面线的剖面示意图。

图3为本发明的超声波装置于使用时的配置的侧视示意图。

图4A为本发明的超声波装置于使用时的配置的前视示意图。

图4B至图4E为图4A于切割作业中的不同时间的局部放大示意图。

主要组件符号说明

1 超声波装置

10 承载体

100 通道

11 带动件

11a,11b 区段

110 弹性件

12 作用件

13 转轴

13a,13b 端部

14 轴件

15 压力感应器

16 驱动器

160 动力轴

17 挠性联轴器

18 刀具

19 外壳

3 目标物

3a,3b 切除材料

30 沟槽

30a 表面

4a,4b 异物

9 承载件

90 胶带

91 基材片膜

92 晶粒结合膜

F1,F2 摆动方向

L 中线

P0,P1,P2 轴线

R 旋转方向

S 容置空间

T1,T2 移除方向。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1为本发明的超声波装置1的侧面示意图，图2A为图1沿A-A剖面线的剖面示意图。如图1及图2A所示，所述的超声波装置1包括一承载体10、一带动件11、至少一作用件12以及一转轴13。

于本实施例中，该超声波装置1将加工方向定义为水平面的前、后方向(如图1所示的Y轴向)，且将垂直该加工方向定义为水平面的左、右方向(如图2A所示的X轴向)，而将沿该超声波装置1的高度方向定义为垂直水平面的上、下方向(如图1及图2A所示的Z轴向)。应可理解地，该方位用于说明本实施例的配置，并无特别限制。

所述的承载体10为壳体，其内具有一容置空间S，如图2A所示，以容置该带动件11及该作用件12。

所述的带动件11配置于该容置空间S中，如图2A所示，并以可动(摇摆)的方式设于该承载体10内，如图2A-1及图2A-2所示。

于本实施例中，该带动件11为臂体，以令该带动件11的其中一侧的区段11a(如图2A所示的上段)轴接该承载体10，使该带动件11的另一侧的区段11b(如图2A所示的下段)可相对该上段位移。例如，该带动件11的另一侧的区段11b(如图2A所示的下段)可连接至少一如板型弹簧的弹性件110，且该弹性件110配置于该容置空间S中并固定于该承载体10的容置空间S的下侧内壁上。

再者，该带动件11通过一轴件14轴接该承载体10，如图2A所示。例如，该轴件14为圆形杆体，其容置于该承载体10的容置空间S中并穿过该带动件11的其中一侧的区段11a(如图2A所示的上段)，以令该轴件14的相对两端分别固定于该承载体10的容置空间S的上侧前后面的内壁上(如图2B所示)。

所述的作用件12为超声波压电片形式，其振动该带动件11，使该带动件11于受振后能相对该轴件14运动(如图2A-1及图2A-2所示的摆动)。

于本实施例中，该作用件12配置于该承载体10的容置空间S的左右两侧的内壁上，以作动该带动件11，使该带动件11的另一侧的区段11b(如图2A所示的下段)能相对该轴件14进行左右摇摆的往复振动(如图2A-1及图2A-2所示的摆动方向F1,F2)。例如，该作用件12与该轴件14之间可调整至一定距离(如图2A所示，该作用件12对齐该转轴13的位置而连动该带动件11)，以达到省力的目的。

再者，通过该弹性件110的配置，可缓冲该带动件11的摆动速度与力道，以避免该带动件11的另一侧的区段11b(如图2A所示的下段)碰撞该容置空间S的壁面，故该弹性件110不仅提供该带动件11于摆动时的结构稳定性，且能降低超声波振动所产生的结构惯性问题，甚至于能减少该作用件12于超声波装置1作动时所受的反作用力。

所述的转轴13相对该承载体10旋转并连接该带动件11，使该带动件11带动该转轴13一同摆动，且该转轴13以其圆柱轴体穿设该承载体10而外露于该容置空间S。

于本实施例中，该转轴13的轴线P1与该轴件14的轴线P2相互平行(如图2B所示)且对齐于该带动件11的中线L上(如图2A所示)。

再者，该承载体10的容置空间S中可配置至少一压力感应器15，以感测撷取该转轴13所产生的磨削力。例如，于该转轴13的左右两侧分别配置一组压力感应器15，以即时调整磨削参数。较佳地，该压力感应器15与该轴件14之间可调整至一定距离(如图2A所示，该压力感应器15配置于该带动件11的另一侧的区段11b或下段之处)，以利于放大信号。

另外，该超声波装置1通过一驱动器16带动该转轴13旋转。例如，该驱动器16如马达，其具有一连动该转轴13的动力轴160，且该动力轴160与该转轴13并非共轴(如图2B及图2C所示，该转轴13的轴线P1与该动力轴160的轴线P0为不相同的轴线)，故该动力轴160通过一挠性联轴器17连接该转轴13，其中，该动力轴160与该转轴13作为该超声波装置1的主轴结构。较佳地，该超声波装置1可配置一外壳19，以容置该承载体10、驱动器16与挠性联轴器17。

另外，该转轴13的其中一端部13a连接该驱动器16或该挠性联轴器17，而另一端部13b凸伸出该承载体10以配置(如锁固)一如圆形切割刀片的刀具18。应可理解地，该承载体10具有连通该容置空间S前后侧的通道100，如图2C所示，以作为该转轴13的端部13a,13b进行左右摇摆(如图2C所示的摆动方向F1,F2)的区域。

于使用该超声波装置1时，如图3所示，将该刀具18对准一目标物3的目标位置(如切割道)，再通过该驱动器16通过该挠性联轴器17传递高速旋转的动能，以旋转该转轴13(如图2A-1所示的旋转方向R)，致使该刀具18转动(如图4A所示的旋转方向R)，供进行超声波磨削加工，故该刀具18能移除该目标物3的部分材料，以于该目标物3上形成沟槽30。

于本实施例中，该目标物3为半导体晶圆，其配置于一承载件9上，且该承载件9包含一胶带90、一结合该胶带90的基材片膜(base film)91及一结合该基材片膜91的晶粒结合膜(Die Attach Film)92，以将该目标物3结合于该晶粒结合膜92上，且该沟槽30贯穿该目标物3并延伸至该晶粒结合膜92内，即该刀具18一并移除该晶粒结合膜92的部分材料。

因此，该作用件12可提供径向(如图2A-1及图2A-2所示)超声波振动至该带动件11，使该转轴13能同时带动该刀具18转动(如图4A所示的旋转方向R)及摆动(如图4A所示的摆动方向F1,F2)，以于该刀具18对该目标物3进行切割作业时，该刀具18能因摆动而进行排屑及润滑，以避免崩缺及塞屑等问题。

例如，当该刀具18于该目标物3的切割道(即产生沟槽30的预定路径)上进行切割作业(如图4B所示的切除材料3a)时，通过该转轴13带动该刀具18左右摆动以进刀(如图2A-2所示的摆动方向F2)切除该切除材料3a，再退刀(如图2A-1所示的摆动方向F1)远离该目标物3的表面30a，以通过切削液(其可提供润滑该刀具18及散热该目标物18等功能)排除该目标物3的切割道上的异物4a(如图4C所示的碎屑的移除方向T1)，故该刀具18于后续切割时不会隔着该异物4a摩擦该目标物3。经由增加频率，使该刀具18摆动幅度增大，以不断进刀切除该切除材料3b(如图4D所示)及退刀后供应切削液以排除异物4b(如图4E所示的碎屑的移除方向T2)，此时，该刀具18于靠近该目标物3的底部区域时，其刀面仍可保持预定施力效果而无钝化现象，因而无需加大磨削力道，故可避免应力集中于该切割道的周围，以大幅降低脆性破坏的可能性，因而有效避免该目标物3发生碎裂(crack)或崩缺(chipping)等不良状况。

再者，该刀具18于切割时不会隔着该异物4a,4b摩擦该目标物3，因而不会发生摩擦聚热的现象，以利于提升切割作业的散热效果，且于切割道上，通过切削液排除该异物4a,4b，使目标物3上的切削液不会残留异物4a,4b，因而能提供该刀具18良好的润滑效果。

另外，该刀具18于切割时不会隔着该异物4a,4b摩擦该目标物3，因而该刀具18的刀面能保持良好，以利于增加该刀具18的使用寿命。

另外，该超声波装置1通过该轴件14的配置，以消除高频振动，使该作用件12以低频(如小于10kHz)稳定振动该带动件11而使该带动件11与该转轴13产生摇摆运动(如进刀及退刀动作)。

综上所述，本发明的超声波装置1，主要通过该作用件12以径向超声波振动该带动件11，使该带动件11产生摇摆以一并连动该转轴13与该刀具18同步同向摆动，以于进行切割作业时，该刀具18能进行切割、排屑及润滑等功能，故相比于现有技术，本发明的超声波装置1使用一般圆形切割刀片即可解决现有磨削技术所产生的问题，以避免崩缺及塞屑等问题，不仅能提高产能，且能大幅降低切割作业的成本而能适用于量产，甚至于能增加该刀具18的使用寿命。

上述实施例仅用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。