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JP2008044043A - Ultrasonic vibration cutting tool - Google Patents

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JP2008044043A
JP2008044043A JP2006220505A JP2006220505A JP2008044043A JP 2008044043 A JP2008044043 A JP 2008044043A JP 2006220505 A JP2006220505 A JP 2006220505A JP 2006220505 A JP2006220505 A JP 2006220505A JP 2008044043 A JP2008044043 A JP 2008044043A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonator
ultrasonic vibration
diamond blade
solder
diamond
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006220505A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Sato
茂 佐藤
Mitsugi Katsumi
貢 勝見
Ryoichi Ishii
亮一 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Altecs Co Ltd
Original Assignee
Altecs Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Altecs Co Ltd filed Critical Altecs Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To properly mount a blade body to an oscillator so that ultrasonic vibrations are suitably transmitted from the oscillator to the blade body. <P>SOLUTION: When a diamond blade 8 is fitted in a vibration converting part 4, after a solder 12 is nipped between the diamond blade 8 and an oscillator side mounting part 5, the diamond blade 8 and the oscillator side mounting part 5 are supported unseparated from each other via the solder 12. Under this condition, heat is applied to the solder 12 by a heater. When the solder 12 is molten by the applied heats, supply of the heat to the solder 12 is stopped, so that the solder 12 is cooled and hardened. In this process, because a metallic layer 11 of the diamond blade 8 and the oscillator side mounting part 5 are fixed to each other by the solder 12, the ultrasonic vibrations are suitably transmitted to the blade body, and the blade body is suitably mounted without damaging the oscillator. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超音波振動が共振器からダイヤモンドブレードに好適に伝達されるように、ダイヤモンドブレードが共振器に適切に取り付けられる超音波振動切断工具に関する。   The present invention relates to an ultrasonic vibration cutting tool in which a diamond blade is appropriately attached to a resonator so that ultrasonic vibration is suitably transmitted from the resonator to the diamond blade.

超音波振動切断工具には、超音波振動でワークを切断するためのダイヤモンドブレードが超音波振動に共振する金属製の共振器にねじで取り付けられたもの(特許文献1参照)、または、超音波振動でワークを切断するためのダイヤモンドブレードが超音波振動に共振する金属製の共振器に電解メッキ法で成長されたもの(特許文献2乃至特許文献4参照)が知られている。しかしながら、前者は、ねじが高トルクで締め付けられることによって、超音波振動が共振器からダイヤモンドブレードに好適に伝達される構造であるため、ダイヤモンドブレードが割れや変形などの被害を受けることがあるという欠点がある。後者は、ダイヤモンドブレードが共振器の突起を種として電解メッキ法で成長された後、突起の外縁部または全部を除去する構造であるため、ダイヤモンドブレードにおける突起の除去で露出された部分の厚さが一様にならないことがあるという欠点がある。また、超音波振動を使用しない切断工具には、工具台座にダイヤモンドブレードを合成樹脂製の接合剤で固定した構造も知られているが、共振器とダイヤモンドブレードを合成樹脂製接合剤で固定した場合、超音波振動が合成樹脂製接合剤で吸収されて共振器からダイヤモンドブレードに好適に伝達されないので、にわかに採用しがたいのである。
特許第3128508号公報 特許第3469516号公報 特許第3772162号公報 特開2003−285297号公報
In the ultrasonic vibration cutting tool, a diamond blade for cutting a workpiece by ultrasonic vibration is attached to a metal resonator that resonates with ultrasonic vibration with a screw (see Patent Document 1), or ultrasonic 2. Description of the Related Art A diamond blade for cutting a workpiece by vibration is grown by electrolytic plating on a metal resonator that resonates with ultrasonic vibration (see Patent Documents 2 to 4). However, the former has a structure in which ultrasonic vibration is suitably transmitted from the resonator to the diamond blade by tightening the screw with high torque, and the diamond blade may be damaged such as cracking or deformation. There are drawbacks. The latter is a structure in which the outer edge or all of the protrusion is removed after the diamond blade is grown by electrolytic plating using the protrusion of the resonator as a seed, so the thickness of the portion exposed by removal of the protrusion in the diamond blade Has the disadvantage that it may not be uniform. In addition, for cutting tools that do not use ultrasonic vibration, a structure in which a diamond blade is fixed to a tool base with a synthetic resin bonding agent is also known, but the resonator and the diamond blade are fixed with a synthetic resin bonding agent. In this case, since the ultrasonic vibration is absorbed by the synthetic resin bonding agent and is not suitably transmitted from the resonator to the diamond blade, it is difficult to adopt it.
Japanese Patent No. 3128508 Japanese Patent No. 3469516 Japanese Patent No. 3772162 JP 2003-285297 A

発明が解決しようとする問題点は、超音波振動が共振器からダイヤモンドブレードに好適に伝達されるように、ダイヤモンドブレードが共振器に適切に取り付けられないという点である。   The problem to be solved by the invention is that the diamond blade is not properly attached to the resonator so that ultrasonic vibrations are suitably transmitted from the resonator to the diamond blade.

本発明に係る超音波振動切断工具は、超音波振動に共振する金属製の共振器と、共振器から伝達された超音波振動でワークを切断するためのダイヤモンドブレードとを備え、ダイヤモンドブレードが共振器のダイヤモンドブレードを取り付けるための共振器側取付部に半田で固定されたことを最も主要な特徴とする。   An ultrasonic vibration cutting tool according to the present invention includes a metal resonator that resonates with ultrasonic vibration, and a diamond blade for cutting a workpiece by ultrasonic vibration transmitted from the resonator, and the diamond blade resonates. The main feature is that it is fixed to the resonator side mounting portion for mounting the diamond blade of the ceramic by soldering.

本発明に係る超音波振動切断工具は、ダイヤモンドブレードが共振器の共振器側取付部に半田で固定されたことによって、ダイヤモンドブレードが共振器に取り付けられる場合に割れや変形などの被害を受けることがなく、ダイヤモンドブレードには共振器と別に形成された厚さの一様の物を使用することができ、金属接合剤が超音波振動を吸収することもないので、超音波振動が共振器からダイヤモンドブレードに好適に伝達されるという利点がある。金属接合剤が半田により構成されれば、ダイヤモンドブレードの交換が容易に行えるという利点がある。   The ultrasonic vibration cutting tool according to the present invention suffers damage such as cracking and deformation when the diamond blade is attached to the resonator by fixing the diamond blade to the resonator-side attachment portion of the resonator with solder. The diamond blade can be made of a uniform thickness that is formed separately from the resonator, and the metal bonding agent does not absorb the ultrasonic vibration. There is an advantage that it is suitably transmitted to the diamond blade. If the metal bonding agent is made of solder, there is an advantage that the diamond blade can be easily replaced.

図1乃至図3は、発明を実施するための最良の形態である。図1のa図は、回転切断タイプの超音波振動切断工具1の外観を示す。図1のb図は、共振器2とダイヤモンドブレード8と半田12とを分解しかつ超音波振動の伝達方向X1に切断した断面を示す。図2は、超音波振動切断工具1とブースタ14と振動子16との結合された構造を示す。図3は回転式の超音波振動切断装置20を示す。   1 to 3 show the best mode for carrying out the invention. FIG. 1A shows the appearance of a rotary cutting type ultrasonic vibration cutting tool 1. FIG. 1b shows a cross section in which the resonator 2, the diamond blade 8 and the solder 12 are disassembled and cut in the transmission direction X1 of ultrasonic vibration. FIG. 2 shows a structure in which the ultrasonic vibration cutting tool 1, the booster 14, and the vibrator 16 are combined. FIG. 3 shows a rotary ultrasonic vibration cutting device 20.

図1において、2は共振器、3は共振本体部、4は振動変換部、5は共振器側取付部、6は工具嵌合部、7はねじ孔、8はダイヤモンドブレード、9は装着孔、10はダイヤモンド粒子、11は金属層、12は半田、13は貫通孔を示す。   In FIG. 1, 2 is a resonator, 3 is a resonance main body part, 4 is a vibration converting part, 5 is a resonator side mounting part, 6 is a tool fitting part, 7 is a screw hole, 8 is a diamond blade, and 9 is a mounting hole. Reference numeral 10 denotes diamond particles, 11 denotes a metal layer, 12 denotes solder, and 13 denotes a through hole.

図1のa図に示すように、超音波振動切断工具1は、ダイヤモンドブレード8における装着孔9の周りが共振器2の共振器側取付部5に金属接合剤である半田12で固定されたことによって、ダイヤモンドブレード8が共振器2に取り付けられた構造である。よって、ダイヤモンドブレード8が共振器2に取り付けられる場合に割れや変形などの被害を受けることがなく、ダイヤモンドブレード8には共振器2と別に形成された厚さの一様の物を使用することができ、半田12が超音波振動を吸収することもないので、超音波振動が共振器2からダイヤモンドブレード8に好適に伝達されるという利点があるうえ、ダイヤモンドブレード8の交換が容易に行えるという利点がある。ダイヤモンドブレード8には、市販の物を用いてもよい。   As shown in FIG. 1 a, the ultrasonic vibration cutting tool 1 is fixed around the mounting hole 9 in the diamond blade 8 to the resonator-side mounting portion 5 of the resonator 2 with solder 12 that is a metal bonding agent. Thus, the diamond blade 8 is attached to the resonator 2. Therefore, when the diamond blade 8 is attached to the resonator 2, there is no damage such as cracking or deformation, and the diamond blade 8 should have a uniform thickness formed separately from the resonator 2. Since the solder 12 does not absorb the ultrasonic vibration, there is an advantage that the ultrasonic vibration is suitably transmitted from the resonator 2 to the diamond blade 8, and the diamond blade 8 can be easily replaced. There are advantages. A commercially available product may be used for the diamond blade 8.

図1のb図に示すように、共振器2は、音響特性の良いアルミニウムなどの金属からなる超音波ホーンを構成し、共振本体部3、振動変換部4、共振器側取付部5、工具嵌合部6、ねじ孔7を備える。共振本体部3は、一端より入力される超音波振動に共振する1/2波長の長さを有する。共振本体部3の両端には超音波振動の伝達方向X1に振動する瞬間的な変位(振動振幅)を示す振動波形W1の最大振動振幅点f1;f3が存在し、共振本体部3の中央には振動波形W1の最小振動振幅点f2が存在する。   As shown in FIG. 1 b, the resonator 2 constitutes an ultrasonic horn made of a metal such as aluminum having good acoustic characteristics, and includes a resonance main body portion 3, a vibration conversion portion 4, a resonator-side attachment portion 5, a tool. A fitting portion 6 and a screw hole 7 are provided. The resonance main body 3 has a length of ½ wavelength that resonates with ultrasonic vibration input from one end. At both ends of the resonance main body 3, there is a maximum vibration amplitude point f1; f3 of a vibration waveform W1 indicating an instantaneous displacement (vibration amplitude) that vibrates in the transmission direction X1 of the ultrasonic vibration. Has a minimum vibration amplitude point f2 of the vibration waveform W1.

振動変換部4は、振動波形W1の最小振動振幅点f2の位置で共振本体部3の外周面から超音波振動の伝達方向X1に直交する直交方向Yに共振本体部3と同軸状に突出する環状であって、共振本体部3より大きな直径と最小振動振幅点f2を中心として超音波振動の伝達方向X1の両側に等分に振分けられた幅とを有し、超音波振動の伝達方向X1を軸方向から直交方向Yである径方向に変換する。伝達方向X1は、共振器2の中心線Lの延びる方向と同じである。直交方向Yに変換された超音波振動の瞬間的な変位(振動振幅)は振動波形W2である。振動波形W2における最大振動振幅点f4;f5は振動変換部4の外周部側に存在する。共振器側取付部5は、振動変換部4の外周面より直交方向の外側に共振本体部3と同軸状に突出した環状である。工具嵌合部6は、共振本体部3の外周面に振動変換部4と干渉しない位置に設けられる。ねじ孔7は、無頭ねじを結合するために、共振本体部3の両端面の中心より内側に形成される。   The vibration conversion unit 4 projects coaxially with the resonance main body 3 in the orthogonal direction Y orthogonal to the transmission direction X1 of the ultrasonic vibration from the outer peripheral surface of the resonance main body 3 at the position of the minimum vibration amplitude point f2 of the vibration waveform W1. Annular, having a diameter larger than that of the resonance main body 3 and a width equally distributed on both sides of the transmission direction X1 of the ultrasonic vibration around the minimum vibration amplitude point f2, and the transmission direction X1 of the ultrasonic vibration Is converted from the axial direction to the radial direction which is the orthogonal direction Y. The transmission direction X1 is the same as the direction in which the center line L of the resonator 2 extends. The instantaneous displacement (vibration amplitude) of the ultrasonic vibration converted in the orthogonal direction Y is a vibration waveform W2. The maximum vibration amplitude point f4; f5 in the vibration waveform W2 exists on the outer peripheral side of the vibration converting unit 4. The resonator-side mounting portion 5 has an annular shape that protrudes coaxially with the resonance main body portion 3 on the outer side in the orthogonal direction from the outer peripheral surface of the vibration converting portion 4. The tool fitting portion 6 is provided on the outer peripheral surface of the resonance main body portion 3 at a position where it does not interfere with the vibration converting portion 4. The screw hole 7 is formed inside the center of both end faces of the resonance main body portion 3 in order to couple a headless screw.

ダイヤモンドブレード8は、ダイヤモンド電解メッキ法によって多数のダイヤモンド粒子10をニッケルからなる金属層11で結合した構造であって、共振器2における共振器側取付部5の直径よりも大きな外径を有する。装着孔9は、振動変換部4に嵌め込まれるように、伝達方向X1に貫通する孔として、ダイヤモンドブレード8の中央部に設けられる。   The diamond blade 8 has a structure in which a large number of diamond particles 10 are bonded by a metal layer 11 made of nickel by a diamond electrolytic plating method, and has an outer diameter larger than the diameter of the resonator-side mounting portion 5 in the resonator 2. The mounting hole 9 is provided in the center portion of the diamond blade 8 as a hole penetrating in the transmission direction X1 so as to be fitted into the vibration converting portion 4.

半田12は、固い固体または柔らかな糊状である。半田12が固体の場合、装着孔9と同径の内径、共振器側取付部5と同径の外径を有する。半田12が糊状の場合、共振器側取付部5におけるダイヤモンドブレード8の側の面、または、ダイヤモンドブレード8における共振器側取付部5の側の面に塗布される。貫通孔13は、振動変換部4に嵌め込まれるように、伝達方向X1に貫通する孔として、固体として構成された半田12の中央部に設けられる。   The solder 12 is a hard solid or a soft paste. When the solder 12 is solid, the solder 12 has the same inner diameter as the mounting hole 9 and the same outer diameter as the resonator-side mounting portion 5. When the solder 12 is paste-like, it is applied to the surface on the side of the diamond blade 8 in the resonator-side mounting portion 5 or the surface on the side of the resonator-side mounting portion 5 in the diamond blade 8. The through-hole 13 is provided in the center part of the solder 12 configured as a solid as a hole penetrating in the transmission direction X <b> 1 so as to be fitted into the vibration conversion unit 4.

そして、ダイヤモンドブレード8が振動変換部4に嵌め込まれる場合、半田12がダイヤモンドブレード8と共振器側取付部5との間に挟み込まれた後、ダイヤモンドブレード8と共振器側取付部5とが半田12を介在しつつ離れないように支持された状態において、図外のヒータで熱を半田12に付与し、半田12が付与された熱で溶融したら、当該半田12への熱の供給を止める。これによって、半田12が冷却して固化する過程において、ダイヤモンドブレード8の金属層11と共振器側取付部5とが互いに半田12で固定される。つまり、共振器側取付部5とダイヤモンドブレード8とが互いに半田12で固定され、ダイヤモンドブレード8が共振器2に取り付けられ、超音波振動切断工具1が図1のa図に示す構造で完成する。つまり、半田12がダイヤモンドブレード8と共振器側取付部5とをホットメルトなどの接合剤のように再溶融結合する。   When the diamond blade 8 is fitted into the vibration converting portion 4, after the solder 12 is sandwiched between the diamond blade 8 and the resonator-side mounting portion 5, the diamond blade 8 and the resonator-side mounting portion 5 are soldered. Heat is applied to the solder 12 with a heater (not shown) in a state where it is supported so as not to separate while interposing 12, and when the solder 12 is melted by the applied heat, the supply of heat to the solder 12 is stopped. Thereby, the metal layer 11 of the diamond blade 8 and the resonator-side mounting portion 5 are fixed to each other by the solder 12 in the process of cooling and solidifying the solder 12. That is, the resonator-side mounting portion 5 and the diamond blade 8 are fixed to each other with the solder 12, the diamond blade 8 is mounted to the resonator 2, and the ultrasonic vibration cutting tool 1 is completed with the structure shown in FIG. . That is, the solder 12 remelts and bonds the diamond blade 8 and the resonator-side mounting portion 5 like a bonding agent such as hot melt.

図2を参照し、超音波振動切断工具1が超音波振動切断加工に供される形態について説明する。共振器2の一端にはブースタ14が無頭ねじ15により結合され、ブースタ14の一端には振動子16が無頭ねじ17により結合される。ブースタ14は、音響特性の良いアルミニウムなどの金属からなり、振動子16から伝達された超音波振動に共振する1波長の長さを有する。ブースタ14の両端部には、振動波形W1の最大振動振幅点f11;f15が存在する。共振器2とブースタ14とが、無頭ねじ15により結合された場合、1つの共振器を構成する。ブースタ14は前後の支持部18および工具嵌合部19を備える。支持部18はブースタ14の最小振動振幅点f12;f14の位置でブースタ14の外側面より径方向外側に突出する環状である。工具嵌合部19はブースタ14の外周面に支持部18と干渉しない位置に設けられる。   With reference to FIG. 2, the form in which the ultrasonic vibration cutting tool 1 is subjected to ultrasonic vibration cutting will be described. A booster 14 is coupled to one end of the resonator 2 by a headless screw 15, and a vibrator 16 is coupled to one end of the booster 14 by a headless screw 17. The booster 14 is made of a metal such as aluminum having good acoustic characteristics, and has a length of one wavelength that resonates with the ultrasonic vibration transmitted from the vibrator 16. At both ends of the booster 14, there are maximum vibration amplitude points f11 and f15 of the vibration waveform W1. When the resonator 2 and the booster 14 are coupled by the headless screw 15, one resonator is formed. The booster 14 includes front and rear support portions 18 and a tool fitting portion 19. The support portion 18 has an annular shape that protrudes radially outward from the outer surface of the booster 14 at the position of the minimum vibration amplitude point f12; f14 of the booster 14. The tool fitting portion 19 is provided on the outer peripheral surface of the booster 14 at a position where it does not interfere with the support portion 18.

そして、支持部18が超音波振動回転機構21(図3参照)で支持された状態において、振動子16に電気エネルギーで超音波振動を発生させると、超音波振動が振動子16からブースタ14を経由して共振器2に伝達され、共振器2が振動子16から伝達された超音波振動に共振し、ダイヤモンドブレード8の外周面が矢印Yで示す径方向に振動する。このダイヤモンドブレード8の外周面が径方向に振動することは、振動変換部4からの突出量により決まる。ダイヤモンドブレード8の直径が振動変換部4の直径より大き過ぎると、ダイヤモンドブレード8の外周面は矢印X1方向への振動も生じてしまうので、ダイヤモンドブレード8の直径は振動変換部4の直径を基に刃先が矢印Y方向にのみ振動する範囲内に定められる。図2において、共振器2とブースタ14とが無頭ねじ15で結合されることなく単一の金属材から構成された形態の共振器でもよい。   Then, in a state where the support portion 18 is supported by the ultrasonic vibration rotating mechanism 21 (see FIG. 3), when the vibrator 16 generates ultrasonic vibration with electric energy, the ultrasonic vibration causes the booster 14 to move from the vibrator 16. The resonator 2 resonates with the ultrasonic vibration transmitted from the vibrator 16, and the outer peripheral surface of the diamond blade 8 vibrates in the radial direction indicated by the arrow Y. The vibration of the outer peripheral surface of the diamond blade 8 in the radial direction is determined by the amount of protrusion from the vibration converting portion 4. If the diameter of the diamond blade 8 is too larger than the diameter of the vibration converting portion 4, the outer peripheral surface of the diamond blade 8 will also vibrate in the direction of arrow X 1, so the diameter of the diamond blade 8 is based on the diameter of the vibration converting portion 4. The blade edge is determined within a range in which the blade edge vibrates only in the arrow Y direction. In FIG. 2, the resonator 2 and the booster 14 may be formed of a single metal material without being coupled with the headless screw 15.

図3を参照し、超音波振動切断工具1を用いた切断加工について説明する。切断対象部材としてのICなどの組込まれた半導体ウエハ23を複数のベアチップと呼ばれるさいころ状の半導体チップに切断するような切断加工を例として説明する。図2のブースタ14及び振動子16が超音波振動切断装置20の超音波振動回転機構21の内部に同軸状に組込まれ、ブースタ14の前後の図2の支持部18が超音波振動回転機構21に取り付けられ、超音波振動切断工具1の図1のダイヤモンドブレード8が超音波振動回転機構21の外側に配置される。また、超音波振動切断装置20の搭載台22に半導体ウエハ23が固定される。   With reference to FIG. 3, the cutting process using the ultrasonic vibration cutting tool 1 is demonstrated. A description will be given of an example of a cutting process in which a semiconductor wafer 23 including an IC as a member to be cut is cut into dice-like semiconductor chips called bare chips. The booster 14 and the vibrator 16 of FIG. 2 are coaxially incorporated inside the ultrasonic vibration rotating mechanism 21 of the ultrasonic vibration cutting device 20, and the support portions 18 of FIG. 2 before and after the booster 14 are the ultrasonic vibration rotating mechanism 21. The diamond blade 8 of FIG. 1 of the ultrasonic vibration cutting tool 1 is disposed outside the ultrasonic vibration rotating mechanism 21. Further, the semiconductor wafer 23 is fixed to the mounting table 22 of the ultrasonic vibration cutting device 20.

そして、超音波振動回転機構21と3軸駆動機構26と図2の振動子16とが動作し、ダイヤモンドブレード8が一方向に回転すると共に超音波振動に共振しつつ前後左右上下方向の直線移動により四角形の軌跡を描くことによって、その四角形の1回の軌跡において、ダイヤモンドブレード8が半導体ウエハ23に対する一方向の1回の切断が実行される。この3軸駆動機構26による四角形の軌跡を描く移動が繰返されることにより、半導体ウエハ23が複数の帯状に切断される。この帯状の切断が完了すると、搭載台22が水平方向に90度回転して停止し、超音波振動回転機構21に対する半導体ウエハ23の向きを水平面内で90度変化させる。その状態において、超音波振動回転機構21と3軸駆動機構26と図2の振動子16との動作が再開し、ダイヤモンドブレード8が帯状の半導体ウエハ23を複数のさいころ状に切断することにより、1つの半導体ウエハ23に対する切断作業が終了する。   Then, the ultrasonic vibration rotating mechanism 21, the three-axis drive mechanism 26, and the vibrator 16 shown in FIG. 2 operate, and the diamond blade 8 rotates in one direction and resonates with the ultrasonic vibration while moving linearly in the front, rear, left, and right directions. By drawing a square trajectory, the diamond blade 8 cuts the semiconductor wafer 23 in one direction once in the square trajectory. The semiconductor wafer 23 is cut into a plurality of strips by repeating the movement of drawing a square locus by the triaxial drive mechanism 26. When this strip-shaped cutting is completed, the mounting table 22 rotates 90 degrees horizontally and stops, and the orientation of the semiconductor wafer 23 relative to the ultrasonic vibration rotating mechanism 21 is changed 90 degrees in the horizontal plane. In this state, the operations of the ultrasonic vibration rotating mechanism 21, the triaxial drive mechanism 26, and the vibrator 16 of FIG. 2 are resumed, and the diamond blade 8 cuts the strip-shaped semiconductor wafer 23 into a plurality of dice shapes. The cutting operation for one semiconductor wafer 23 is completed.

図4は、異なる第1の形態に係る押切切断タイプの超音波振動切断工具31の外観を示す。図4において、超音波振動切断工具31は、ダイヤモンドブレード32が角棒状の共振器34の共振器側取付部35に半田12で固定されたことによって、ダイヤモンドブレード32が共振器34に取り付けられた構造である。よって、ダイヤモンドブレード32が共振器34に取り付けられる場合に割れや変形などの被害を受けることがなく、ダイヤモンドブレード32には共振器34と別に形成された厚さの一様の物を使用することができ、半田12が超音波振動を吸収することもないので、超音波振動が共振器34からダイヤモンドブレード32に好適に伝達されるという利点がある。ダイヤモンドブレード32は、図1のダイヤモンドブレード8に類似し、図1のb図に示すようにダイヤモンド電解メッキ法によって多数のダイヤモンド粒子10をニッケルからなる金属層11で結合した構造である。ダイヤモンドブレード32の先端部36は、共振器側取付部35からの突出量が一側から他側に行くに従って徐々に多くなる三角形になっている。共振器34は、図6の振動子16から入力される超音波振動に共振して共振超音波振動の伝達方向Zである上下方向に振動し、共振する共振周波数の1/2波長の伝達方向Zの長さを有する。共振器34の上下端は最大振動振幅点になっている。共振器側取付部35は、共振器34の下端面から下方に突出した横方向に細長い板状である。ねじ孔37は、共振器34の上端中心部に無頭ボルトを締結するために形成される。   FIG. 4 shows an external appearance of a press-cut cutting type ultrasonic vibration cutting tool 31 according to a different first embodiment. In FIG. 4, the ultrasonic vibration cutting tool 31 has the diamond blade 32 attached to the resonator 34 by fixing the diamond blade 32 to the resonator-side attachment portion 35 of the square-bar resonator 34 with the solder 12. Structure. Therefore, when the diamond blade 32 is attached to the resonator 34, damage such as cracking or deformation is not caused, and the diamond blade 32 having a uniform thickness formed separately from the resonator 34 is used. Since the solder 12 does not absorb the ultrasonic vibration, there is an advantage that the ultrasonic vibration is suitably transmitted from the resonator 34 to the diamond blade 32. The diamond blade 32 is similar to the diamond blade 8 of FIG. 1, and has a structure in which a large number of diamond particles 10 are bonded to each other by a metal layer 11 made of nickel by a diamond electrolytic plating method as shown in FIG. The tip portion 36 of the diamond blade 32 has a triangular shape in which the amount of protrusion from the resonator-side mounting portion 35 gradually increases from one side to the other side. The resonator 34 resonates with the ultrasonic vibration input from the vibrator 16 of FIG. 6 and vibrates in the vertical direction, which is the transmission direction Z of the resonant ultrasonic vibration. Has a length of Z. The upper and lower ends of the resonator 34 are maximum vibration amplitude points. The resonator-side mounting portion 35 has a plate shape elongated in the lateral direction protruding downward from the lower end surface of the resonator 34. The screw hole 37 is formed to fasten a headless bolt at the center of the upper end of the resonator 34.

図5は、異なる第2の形態に係る押切切断タイプの超音波振動切断工具41の外観を示す。図5において、超音波振動切断工具41は、ダイヤモンドブレード42が丸棒状の共振器44の共振器側取付部45に半田12で固定されたことによって、ダイヤモンドブレード42が共振器44に取り付けられた構造である。よって、ダイヤモンドブレード42が共振器44に取り付けられる場合に割れや変形などの被害を受けることがなく、ダイヤモンドブレード42には共振器44と別に形成された厚さの一様の物を使用することができ、半田12が超音波振動を吸収することもないので、超音波振動が共振器44からダイヤモンドブレード42に好適に伝達されるという利点がある。ダイヤモンドブレード42は、図1のダイヤモンドブレード8に類似し、図1のb図に示すようにダイヤモンド電解メッキ法によって多数のダイヤモンド粒子10をニッケルからなる金属層11で結合した構造である。ダイヤモンドブレード42の先端部46は、共振器側取付部45からの突出量が中央から両側に行くに従って徐々に低くなった二等辺三角形になっているので、図6に示す搭載台58の直線的な横移動による1往復で2回の切断を行うことができる。共振器44は、図6の振動子16から入力される超音波振動に共振して共振超音波振動の伝達方向Zである上下方向に振動し、共振する共振周波数の1/2波長の伝達方向Zの長さを有する。共振器44の上下端は最大振動振幅点になっている。共振器側取付部45は共振器44の下端面から下方に突出した横方向に細長い板状である。ねじ孔47は共振器44の上端中心部に無頭ボルトを締結するために形成される。   FIG. 5 shows the appearance of a press-cut cutting type ultrasonic vibration cutting tool 41 according to a different second embodiment. In FIG. 5, the ultrasonic vibration cutting tool 41 has the diamond blade 42 attached to the resonator 44 by fixing the diamond blade 42 to the resonator-side attachment portion 45 of the round-bar resonator 44 with the solder 12. Structure. Therefore, when the diamond blade 42 is attached to the resonator 44, the diamond blade 42 is not damaged such as cracking or deformation, and the diamond blade 42 should have a uniform thickness formed separately from the resonator 44. Since the solder 12 does not absorb the ultrasonic vibration, there is an advantage that the ultrasonic vibration is suitably transmitted from the resonator 44 to the diamond blade 42. The diamond blade 42 is similar to the diamond blade 8 of FIG. 1, and has a structure in which a large number of diamond particles 10 are bonded with a metal layer 11 made of nickel by a diamond electrolytic plating method as shown in FIG. The tip 46 of the diamond blade 42 is an isosceles triangle in which the amount of protrusion from the resonator-side mounting portion 45 gradually decreases from the center toward both sides, so that the straight line of the mounting table 58 shown in FIG. Can be cut twice by one reciprocating movement. The resonator 44 resonates with the ultrasonic vibration input from the vibrator 16 of FIG. 6 and vibrates in the vertical direction, which is the transmission direction Z of the resonant ultrasonic vibration, and transmits at a half wavelength of the resonant frequency to resonate. Has a length of Z. The upper and lower ends of the resonator 44 are maximum vibration amplitude points. The resonator-side mounting portion 45 has a plate shape elongated in the lateral direction protruding downward from the lower end surface of the resonator 44. The screw hole 47 is formed for fastening a headless bolt to the center of the upper end of the resonator 44.

図6は、異なる第3の形態に係る押切式の超音波振動切断装置51を示す。超音波振動切断装置51には、図5の超音波振動切断工具31を用いた場合を例示する。共振器34とブースタ53とを図外の無頭ねじで同軸上に結合して構成された1つの共振器が、超音波振動切断装置51のホルダー52に取り付けられる。具体的には、ブースタ53の支持部54がホルダー52の貫通孔55に上方または下方より挿入された状態で、ボルト56が締結されることによって、ホルダー52の周壁に形成された割溝57が狭くなることで、貫通孔55の直径が縮小し、ホルダー52が支持部54を把持してブースタ53を支持する。ブースタ53は良好な音響特性を有する金属にて振動子16から出力された超音波振動と所定の共振周波数で共振する棒状であって、ブースタ53の上下方向の長さは例えば共振周波数の1/2波長であって、ブースタ53の上下端は最大振動振幅点となり、ブースタ53の中央の最小振動振幅点におけるブースタ53の外側面より支持部54が突出する。ブースタ53の上端には振動子16の最大振動振幅点である出力端が図外の無頭ねじで同軸上に結合される。   FIG. 6 shows a push-cut ultrasonic vibration cutting device 51 according to a different third embodiment. As an example of the ultrasonic vibration cutting device 51, the ultrasonic vibration cutting tool 31 shown in FIG. 5 is used. One resonator configured by coaxially coupling the resonator 34 and the booster 53 with a headless screw (not shown) is attached to the holder 52 of the ultrasonic vibration cutting device 51. Specifically, when the support portion 54 of the booster 53 is inserted into the through hole 55 of the holder 52 from above or below, the bolt 56 is fastened, whereby the split groove 57 formed on the peripheral wall of the holder 52 is formed. By being narrowed, the diameter of the through hole 55 is reduced, and the holder 52 holds the support portion 54 to support the booster 53. The booster 53 has a rod shape that resonates at a predetermined resonance frequency with the ultrasonic vibration output from the vibrator 16 by a metal having good acoustic characteristics, and the vertical length of the booster 53 is, for example, 1 / resonance of the resonance frequency. The upper and lower ends of the booster 53 are the maximum vibration amplitude points, and the support portion 54 protrudes from the outer surface of the booster 53 at the center minimum vibration amplitude point of the booster 53. An output end which is the maximum vibration amplitude point of the vibrator 16 is coaxially coupled to the upper end of the booster 53 by a headless screw (not shown).

また、超音波振動切断装置51の搭載台58の上に半導体ウエハ23を搭載して横ずれしないように固定的に支持させておく。そして、超音波振動切断装置51の支持部65に固定されたモータ59を一方向に回転駆動することによって、モータ59の出力端に一緒に回転するように連結されたねじ棒60が回転し、ねじ棒60に嵌め込まれたナット61および上壁62を有する支持機構63が支持機構63のガイドマスト64と支持部65に固定されたガイドレール66との摺接係合で案内されつつ下降し、共振器34のダイヤモンドブレード32が図6に示す実線示位置から仮想線示位置に停止する。この停止位置はダイヤモンドブレード32が半導体ウエハ23に接触するが、搭載台58に接触しない位置である。このダイヤモンドブレード32の停止までの間において、図外の超音波発振器から振動子16に電気的なエネルギーを供給して振動子16に超音波振動を発生させる。この超音波振動にブースタ53や共振器34及びダイヤモンドブレード32が共振する。ダイヤモンドブレード32は矢印Zで示す方向に振動する。   Further, the semiconductor wafer 23 is mounted on the mounting table 58 of the ultrasonic vibration cutting device 51 and fixedly supported so as not to be laterally displaced. Then, by rotating and driving the motor 59 fixed to the support portion 65 of the ultrasonic vibration cutting device 51 in one direction, the screw rod 60 connected to rotate together with the output end of the motor 59 rotates. A support mechanism 63 having a nut 61 and an upper wall 62 fitted in the screw rod 60 is lowered while being guided by sliding contact between a guide mast 64 of the support mechanism 63 and a guide rail 66 fixed to the support portion 65, The diamond blade 32 of the resonator 34 stops from the solid line position shown in FIG. 6 to the virtual line position. This stop position is a position where the diamond blade 32 contacts the semiconductor wafer 23 but does not contact the mounting table 58. Until the diamond blade 32 stops, electrical energy is supplied to the vibrator 16 from an ultrasonic oscillator (not shown) to cause the vibrator 16 to generate ultrasonic vibration. The booster 53, the resonator 34, and the diamond blade 32 resonate with this ultrasonic vibration. The diamond blade 32 vibrates in the direction indicated by the arrow Z.

その後、搭載台58がXY駆動機構で矢印X2方向に示すように実線示位置から一点鎖線示位置の方向に直線的に水平に横移動することによって、ダイヤモンドブレード32の下部が搭載台58の上の半導体ウエハ23に接触し、半導体ウエハ23がダイヤモンドブレード32からの超音波振動を受けて切断される。ダイヤモンドブレード32の下部が三角形状になっているので、ダイヤモンドブレード32の下部が半導体ウエハ23に一部分から接触して徐々にその接触面積を増やすように半導体ウエハ23を切断するので、ダイヤモンドブレード32の下部の全部が一緒に半導体ウエハ23に接触する場合に比べ、切断が適切に行われる。その理由はナイフで食物を引き切るような格好にダイヤモンドブレード32の下部が半導体ウエハ23に作用するからであると考えられる。   Thereafter, the mounting table 58 is moved horizontally and linearly from the position indicated by the solid line to the position indicated by the alternate long and short dash line as indicated by the arrow X2 in the XY drive mechanism, so that the lower portion of the diamond blade 32 is positioned above the mounting table 58. The semiconductor wafer 23 is cut by receiving ultrasonic vibration from the diamond blade 32. Since the lower part of the diamond blade 32 has a triangular shape, the lower part of the diamond blade 32 contacts the semiconductor wafer 23 from a part, and the semiconductor wafer 23 is cut so as to gradually increase the contact area. The cutting is appropriately performed as compared with the case where all the lower portions are in contact with the semiconductor wafer 23 together. The reason is considered to be that the lower part of the diamond blade 32 acts on the semiconductor wafer 23 as if the food is cut with a knife.

図6において、図5の超音波振動切断工具1を用いてもよい。   In FIG. 6, you may use the ultrasonic vibration cutting tool 1 of FIG.

切断対象部品としては、半導体ウエハ23以外に、金、銀、アルミニウム、半田、銅などの粘りのある柔らかいもの、セラミックス、ガラス、石英、シリコン、フェライトなどの硬くて脆いもの、回路基板、合成樹脂と金属とよりなる積層構造となっているもの、無機質と金属と合成樹脂とよりなる積層構造となっているものなどでも良い。   In addition to the semiconductor wafer 23, parts to be cut include sticky and soft materials such as gold, silver, aluminum, solder, and copper, hard and brittle materials such as ceramics, glass, quartz, silicon, and ferrite, circuit boards, and synthetic resins. A layered structure made of metal and metal, or a layered structure made of inorganic material, metal, and synthetic resin may be used.

ダイヤモンドブレード8;32;42は、鉄板のような円盤状の金属基盤の外縁部に多数のダイヤモンド粒子を付着したものであってもよい。この場合、金属基盤が共振器側取付部5;35;45に半田12で固定されるようにしてもよい。   The diamond blades 8; 32; 42 may be ones in which a large number of diamond particles are attached to the outer edge of a disk-shaped metal substrate such as an iron plate. In this case, the metal substrate may be fixed to the resonator-side mounting portions 5; 35; 45 with the solder 12.

a図は超音波振動切断工具の正面図、b図は共振器とダイヤモンドブレードとの断面図(最良の形態)。a figure is a front view of an ultrasonic vibration cutting tool, and b figure is a sectional view (best form) of a resonator and a diamond blade. 超音波振動切断工具とブースタと振動子とを結合した側面図(最良の形態)。The side view which combined the ultrasonic vibration cutting tool, the booster, and the vibrator | oscillator (best form). 回転式の超音波振動切断装置の正面図(最良の形態)。The front view (best form) of a rotary ultrasonic vibration cutting device. 超音波振動切断工具の斜視図(異なる第1の形態)。The perspective view (different 1st form) of an ultrasonic vibration cutting tool. 超音波振動切断工具の斜視図(異なる第2の形態)。The perspective view of an ultrasonic vibration cutting tool (different 2nd form). 押切式の超音波振動切断装置の正面図(異なる第3の形態)。The front view of a press-cut-type ultrasonic vibration cutting device (different 3rd form).

符号の説明Explanation of symbols

1;31;41 超音波振動切断工具
2;34;44 共振器
5;35;45 共振器側取付部
8;32;42 ダイヤモンドブレード
10 ダイヤモンド粒子
11 金属層
12 半田
1; 31; 41 Ultrasonic vibration cutting tool 2; 34; 44 Resonator 5; 35; 45 Resonator-side mounting portion 8; 32; 42 Diamond blade 10 Diamond particle 11 Metal layer 12 Solder

Claims (1)

超音波振動に共振する金属製の共振器と、共振器から伝達された超音波振動でワークを切断するためのダイヤモンドブレードとを備え、ダイヤモンドブレードが共振器のダイヤモンドブレードを取り付けるための共振器側取付部に半田で固定されたことを特徴とする超音波振動切断装置。   A resonator provided with a metal resonator that resonates with ultrasonic vibration and a diamond blade for cutting a workpiece by ultrasonic vibration transmitted from the resonator, and the diamond blade is attached to the resonator diamond blade. An ultrasonic vibration cutting device characterized by being fixed to a mounting portion with solder.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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