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Verfahren und Vorrichtung zum In-Stücke-Trennen von Platten aus sprödem Material
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum In-Stücke-Trennen von Platten aus sprödem Material.
Die vorliegende Erfindung schafft zunächst ein Verfahren zum In-Stücke-Trennen einer mit einer Anzahl von im wesentlichen parallelen Einkerbungslinien versehenen, aus sprödem Material, wie z. B. Germanium und Silizium, bestehenden Platte, welche auf einer nachgiebigen Unterlage aufruhen einem Biegemoment ausgesetzt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Platte, flachliegend zusammen mit der nachgiebigen Unterlage auf einer ebenen starren Plattform unterstützt, geradlinig einer Walze mit nicht nachgiebiger Oberfläche entlang bewegt wird, derart, dass diese Walze die Platte örtlich gegen die Unterlage und die Plattform drückt und soweit biegt, dass die Platte gemäss den vorgesehenen Einkerbungs- linien bricht.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Platte mit einem weiteren Satz vun im wesentlichen parallelen Einkerbungslinien versehen ist, welche unter 900 mit dem ersten Satz liegen, wird die Platte auf dem Tisch liegend nach dem Brechvorgang längs des einen Satzes von Einkerbungslinien um etwa 900 gedreht und wird dann weiter geradlinig der Walze mit nicht nachgiebiger Oberfläche entlang bewegt, so dass die Platte gemäss dem zweiten Satz von Einkerbungslinien in Stücke gebrochen wird.
Das Verfahren kann auf das In-Stücke-Trennen von Platten aus Halbleitermaterial, wie diese durch das In-Scheiben-Sägen von Einkristallen aus Germanium oder Silizium erhalten werden, angewendet werden.
Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zm Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Plattform mit einer im wesentlichen flachen Auflagefläche geradlinig längs einer frei drehbaren Walze beweglich vorgesehen ist, derart, dass ihre Auflagefläche in einer zu der Längsachse der Walze parallelen Ebene liegt. Bei einer Weiterbildung dieser Vorrichtung ist die Plattform nach dem Zusammenarbeiten mit der Walze um etwa 90 drehbar und dann wieder längs der Walze beweglich vorgesehen. Bei einer weiteren Ausbildung dieser Vorrichtung ist die Plattform mit einem gezahnten Teil versehen, der mit einer fest angeordneten Zahnstange zum Eingriff gebracht werden kann, derart, dass die Plattform am Ende ihrer geradlinigen Bewegung um 900 drehbar ist.
Die Erfindung wird jetzt an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine gekerbte Scheibe aus einem Halbleitereinkristall, befestigt auf einem mit Klebemittel versehenen'Träger, und die Fig. 3 und 4 einen Schnitt und eine Vorderansicht eines Kopfes zum Anbringen der Einkerbungslinien auf einer Kristallscheibe darstellen.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfasst einen Motor 1, der einen Träger 2 mittels eines Seiles 3 und Rollen 4 antreibt. Eine Welle 5 ist in dem Träger 2 gelagert und oberhalb des Trägers 2 mit einer Plattform 6 und unterhalb des Trägers 2 mit einem Rad 7 mit einem Zahnbogen 8 versehen. Das Rad 7 hat einen Bolzen 9, der gegen die Wirkung einer Schraubenfeder 10 eingedrückt werden kann.
Der Träger 2 wird auf beiden Seiten zwischen einem Paar vorspringender Rippen 11, die sich bei einem Gehäuse 12 nach innen erstrecken, gestützt und ist mit zwei Bohrungen 13 versehen, die hinsicht-
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lich der Welle 5 um 900 versetzt liegen und mit dem Bolzen 9 zusammenwirken können, um die Plattform 6 in einer der zwei Stellungen zu halten. In Fig. 1 ist nur ein Rippenpaar 11 sichtbar und nur eines der zwei Löcher 13.
Die Plattform 6 enthält eine elastische Oberschicht 14 aus Gummi oder Filz.
Zwei Umkehrschalter 15 und 16 sind an den Enden des Gehäuses 12 innerhalb desselben an Stellen angeordnet, wo sie dadurch betätigt werden können, dass sie vom Träger 2 eingedrückt werden.
Zwei Zahnstangen 17 sind am Ende des Gehäuses 12 innerhalb desselben an Stellen angeordnet, wo sie mit dem Zahnbogen 8 zusammenwirken können, um die Welle 5 und damit also die Plattform 6 um einen Winkel von 900 zu drehen. In Fig. 1 ist nur eine Zahnstange 17 sichtbar, die andere Zahnstange ist auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 12 in der Nähe des Schalters 15 angeordnet.
Eine zylindrische Rolle 18 aus weniger elastischem Material, wie Stahl oder Gusseisen, ist frei drehbar in zwei Gliedern 19, die über das Gehäuse 12 vorspringen, gelagert. Die Höhe der Rolle 18 über der Plattform 6 ist einstellbar und die Rolle 18 kann vorzugsweise leicht entfernt und durch eine gleiche Rolle eines andern Durchmessers ersetzt werden.
Die Wirkung des Gerätes ist wie folgt.
Der Motor 1 wird eingeschaltet, wenn der Träger 2 seine äusserste linke Lage einnimmt. Die nicht gezeigte Zahnstange und der Zahnbogen 8 greifen in diesem Zustand nicht ineinander ein und der Bolzen 9 befindet sich in der in Fig. 1 gezeigten Stellung.
Eine Scheibe 20 aus einem Halbleiterkristall, die entlang zweier, quer zueinander angeordneter Sätze von sich parallel erstreckenden, gleich weit voneinander entfernten Linien 21 und 22 eingekerbt ist, wird, wie in Fig. 2 gezeigt, auf einem rechteckigen Stück Klebeband, das auf beiden Seiten mit einem Klebemittel versehen ist, angeordnet. Die Scheibe 20 klebt am Band 23 und die Scheibe 20 und das Band 23 werden mit den Einkerbungslinien 21 und 22 nach unten auf die Schicht 14 der Plattform 6 gelegt und durch das Klebeband auf ihrem Platz gehalten. Ein Satz der Einkerbungslinien, z. B. der Satz 21, wird parallel zur Drehachse der Rolle 18 angeordnet, z. B. mittels Führungslinien, die auf der Plattform 6 angegeben sind.
Der Motor 1 bewegt das Seil 3 über die Rollen 4 und verschiebt den Träger 2 und also auch die Welle 5 und die daran fest angeordneten Teile zur rechten Seite der Fig. 1.
Der Träger 2 ist im waagrechten Querschnitt rechteckig und wird an seinem Platz zwischen den zwei Rippenpaaren 11 gehalten, so dass er sich nicht drehen kann und die Plattform 6 und die Scheibe 20 werden durch den Bolzen 9, der durch die Feder 10 in der Bohrung 13 gehalten wird, an ihrem Platz gehalten.
Jede der Linien 21 wandert nacheinander unter der Rolle 18 durch und infolge des kleinen Raumes zwischen der Rolle 18 und der Schicht 14 und der Federkraft der Schicht 14 (jede Linie 21 passiert unmittelbar unter der Rolle 18) wird die Scheibe 20 genügend deformiert, so dass die Scheibe 20 entlang der Linie 21 einreisst und die Scheibe in senkrechter Richtung längs jeder Linie 21 getrennt wird. Das Biegemoment, das verursacht wird durch aufwärts gerichtete Kräfte, die durch die federnde Schicht 14 auf jeder Seite der Rolle 18 ausgeübt werden, und die abwärts gerichtete Kraft, die durch die Rolle 18 an ihrer niedrigsten Stelle ausgeübt wird, genügt nicht, um die Scheibe 20 zu brechen, ausgenommen auf den Einkerbungslinien 21. Die gebrochenen Streifen haften am Klebeband 23.
Die frei drehbare Rolle 18 wird durch das Vorbeibewegen der Plattform 6, samt der Scheibe 20 und dem Band 23 unter ihr angetrieben.
Nach dem Passieren unter der Rolle 18 wird der Träger 2 weiter zur rechten Seite der Fig. 1 bewegt.
Der Zahnbogen 8 greift in die fest angeordnete Stange 17 ein, so dass der Bolzen 9 gezwungen wird aus der Bohrung 13 zu treten und das Rad 7, die Welle 5 und die Plattform 6 um 900 gegenüber dem Träger 2 gedreht werden, bis das Ende des Zahnbogens 8 erreicht ist und dieser nicht mehr in die Stange 17 eingreift und der Bolzen 9 in der andern Bohrung einrastet. Die Linien 22 erstrecken sich jetzt parallel zur waagrechten Achse der Rolle 18. Der Träger 2 kommt darauf in Kontakt mit dem Schalter 16 und drückt ihn ein, so dass die elektrische Verbindung mit dem Motor 1 geändert wird, um die Antriebsrichtung des Motors umzukehren.
Die Plattform 6 und die Scheibe 20 werden unter der Rolle 18 zurückbewegt und die Trennung wird längs der Linien 22 durchgeführt.
Am linken Ende des Gerätes wird die Welle 5 wieder um 900 gedreht infolge des Eingreifens des Bogens 8 in die andere Stange 17 und die Schieberichtung der Plattform 6 wird durch Eindrücken des Schalters 15 durch den Träger 2 umgekehrt. Inzwischen wird das Klebeband 23 mit der daranhaftenden getrennten Scheibe 20 von der Plattform 6 entfernt und eine andere zu trennende Scheibe 20 wird auf der Plattform 6 angeordnet.
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Es ist deutlich, dass durch Betätigung des Schalters 15 gleichzeitig die Motorverbindung umgepolt und der Motor 1 gestoppt werden kann, um das Austauschen der Scheibe 20 zu erleichtern, worauf der Motor 1 durch einen einzelnen Schalter wieder gestartet wird.
Es zeigt sich, dass Halbleiterscheiben auf obige Weise richtig in kleine rechteckige Stücke getrennt werden können zur weiteren Behandlung in der Herstellung von Halbleiter Vorrichtungen.
Vollständigkeitshalber zeigen die Fig. 3 und 4 einen Kopf mit einem Diamanten zum Anbringen der Einkerbungslinien auf einer Halbleiterscheibe. Solche Köpfe können nach Art der Zähne eines Kammes und mit einem gewünschten gegenseitigen Abstand angeordnet werden und einen Teil eines Gerätes bilden, das gleich demjenigen gemäss Fig. 1 ist, nur wird die Rolle 18 fortgelassen und die Köpfe über der Plattfprm 6 angeordnet. Durch Verwendung von Klebeband, das auf beiden Seiten mit Klebemittel versehen ist, kann die Scheibe auf der einen Seite des Klebebandes angeordnet werden und die andere Seite des Klebebandes kann auf die Plattform geklebt werden.
Ein Satz der Linien wird während der Verschiebung der Plattform in der einen Richtung unter den Köpfen angebracht und der andere Satz der Linien, nach Drehung der Plattform um 900, während der Fortbewegung der Plattform in entgegengesetzter Richtung. Die eingekerbte Scheibe, welche dann am Klebeband klebt, kann darauf unmittelbar zur Plattform 6 des in Fig. 1 dargestellten Gerätes gebracht werden.
Ein Diamantteil 24 mit einer geradlinigen Schneidespitze 25 wird in einem Halter 26 angeordnet.
Der Halter 26 hat eine Bohrung 27, in der eine Spiralfeder 28, die auf der andern Seite gegen eine Oberplatte 29 stösst, angeordnet ist. Der Halter 26 hat einen vorspringenden Flansch 30, der den Rand einer Öffnung 31 in der Festhalteplatte 32 überlappt.
Im Betrieb wird der Halter 26 durch die einzukerbende Scheibe gegen die Wirkung der Feder 28 hochgedrückt, so dass der erforderliche Druck zum Kerben geliefert wird.
Hinsichtlich der Wirkung der Vorrichtung gemäss Fig. 1 sei bemerkt, dass die Trennung umso besser erfolgt, je langsamer die Bewegung der Scheibe 20 hinsichtlich der Rolle 18 erfolgt, dass die Schicht 14 aus verhältnismässig hartem aber trotzdem noch federndem Gummi bestehen kann, und dass der Durchmesser der Rolle 18 vorteilhafterweise umso grösser gewählt werden muss, je grösser der Abstand zwischen den Einkerbungslinien ist. Was letzteres anbetrifft, wird noch bemerkt, dass für Einkerbungslinien, welche 2 - 5 mm auseinander liegen, ein Rollendurchmesser von etwa 12,7 mm genügt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum In-Stücke-Trennen einer mit einer Anzahl von im wesentlichen parallelen Einkerbungslinien versehenen, aus sprödem Material, wie Germanium und Silizium, bestehenden Platte, welche auf einer nachgiebigen Unterlage aufruhend einem Biegemoment ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte, flachliegend zusammen mit der nachgiebigen Unterlage auf einer ebenen starren Plattform unterstützt, geradlinig einer Walze mit nicht nachgiebiger Oberfläche entlang bewegt wird, derart, dass diese Walze die Platte örtlich gegen die Unterlage und die Plattform drückt und so weit biegt, dass die Platte gemäss den vorgesehenen Einkerbungslinien bricht.