DE102012201938A1 - Vorrichtung und Verfahren zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück Download PDF

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück. Das Verfahren umfasst das Halten des Werkstücks mit einer Achse des Werkstücks parallel zu Achsen von Drahtführungsrollen einer Drahtsäge mittels einer Zustelleinrichtung der Drahtsäge; das Bewegen des Werkstücks mittels der Zustelleinrichtung senkrecht von oben durch ein Gatter der Drahtsäge, wobei das Gatter aus einer Vielzahl von parallel zueinander und in einer Ebene laufender Drahtabschnitte gebildet wird; das Zuführen einer Aufschlämmung von Hartstoffen in einer Trägerflüssigkeit als Schneidmittel zu den Drahtabschnitten während die Drahtabschnitte durch Rotation der Drahtführungsrollen unter fortgesetztem Wechsel der Drehrichtung eine Relativbewegung zum Werkstück beschreiben, die die Drahtabschnitte von einer Eintrittsseite zu einer Austrittsseite durch das Werkstück führt; das Sprühen eines Kühlmittels von der Seite und von unten in Trennspalte, die beim Bewegen des Werkstücks durch das Gatter entstehen, wobei das Kühlmittel durch Düsen in die Trennspalte gesprüht wird, die unter dem Gatter parallel zu den Achsen der Drahtführungsrollen angeordnet sind, und wobei das Kühlmittel nur durch die Düse, die der Eintrittsseite der Drahtabschnitte gegenüber liegt, in die Trennspalte gesprüht wird.

Description

  • Gegenstand der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück, insbesondere von Halbleiterscheiben von einem Kristall, mittels eines Draht-Trennläppverfahrens mit alternierender Drahtlaufrichtung.
  • Stand der Technik
  • Halbleiterscheiben sind Scheiben aus Halbleitermaterialien wie beispielsweise Elementhalbleiter (Silicium, Germanium), Verbindungshalbleitern (beispielsweise aus einem Element der dritten Hauptgruppe der Periodensystems wie Aluminium, Gallium oder Indium und einem Element der fünften Hauptgruppe des Periodensystems wie Stickstoff, Phosphor oder Arsen) oder deren Verbindungen (beispielsweise Si1-xGex, 0 < x < 1). Sie werden insbesondere als Grundmaterial für elektronische Bauelemente benötigt und müssen hohen Anforderungen in Bezug auf Ebenheit, Sauberkeit und Defektarmut erfüllen.
  • Für andere Anwendungen werden ebene Scheiben aus anderen Materialien benötigt, beispielsweise Glasscheiben als Substrate zur Herstellung von Magnetspeicherplatten oder Scheiben aus Saphir als Unterlage zur Fertigung optoelektronischer Bauteile.
  • Solche Scheiben aus Halbleitermaterial oder einem anderen Material werden von einem Stab, der aus dem jeweiligen Material besteht, abgetrennt. Zum Abtrennen der Scheiben kommt insbesondere ein Span abhebendes Bearbeitungsverfahren wie das Trennläppen in Frage. Unter Spanabnahme oder Zerspanen versteht man nach DIN 8580 mechanische Bearbeitungsverfahren, bei denen Material in die gewünschte Form gebracht wird, indem überflüssiges Material in Form von Spänen abgetragen wird. Als Span wird dabei ein vom Werkstück abgelöstes Teilchen bezeichnet.
  • Läppen ist nach DIN 8589 ein Spanen mit losem, in einer Flüssigkeit oder Paste verteiltem Korn (Läpp-Suspension, Slurry) als Schneidmittel, das auf einem meist formtragenden Gegenstück (Läppwerkzeug) bei möglichst ungerichteten Schneidbahnen der einzelnen Körner geführt wird. Der Materialabtrag erfolgt durch spröd-erosive Trennung des Materialzusammenhalts über die Bildung von Mikrorissen am Eindringort des Läppkorns und Ausbruch kleiner Werkstoffpartikel. Läppen beruht auf einer Dreikörper-Wechselwirkung zwischen Werkstück, Läppkorn und Läppwerkzeug. Das Läppen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (Läppscheibe, Läppdraht) keine Hartstoffe enthält, die Span bildend in Eingriff mit dem Werkstoff gelangen.
  • Als lose zugeführte Läppstoffe beim Trennläppen finden Körner aus Diamant, Siliciumcarbid, Borcarbid, Bornitrid, Siliciumnitrid, Zirkonoxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Titannitrid, Wolframcarbid, Titancarbid, Vanadiumcarbid und viele andere, sowie Mischungen der genannten, Verwendung.
  • Bedeutung haben beim Trennen von Halbleiterscheiben als Läppstoffe Diamant, Siliciumcarbid und Aluminiumoxid, insbesondere Siliciumcarbid.
  • Beim Einfach-Trennläppen wird je Schnitt genau eine Scheibe vom Werkstück abgetrennt, beim Vielfach-Trennläppen eine Vielzahl von Scheiben gleichzeitig. Das Vielfach-Trennläppen kann mit einem Draht durchgeführt werden, der mehrfach über Rollen umgelenkt wird, sodass er mehrfach in Eingriff mit dem Werkstück gelangt. Dies wird dann als Eindraht-Vielfach-Trennläppen bezeichnet. Alternativ sind Verfahren bekannt, bei denen sich eine Vielzahl einzelner Drähte, die wie Saiten einer Harfe fest in einem Rahmen verspannt sind, durch das Werkstück arbeitet. Dies wird dann entsprechend als Vieldraht-Vielfach-Trennläppen bezeichnet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Trennen einer Vielzahl von Scheiben von beliebig geformten Werkstücken aus beliebigen Span abhebend bearbeitbaren Materialien. Die Erfindung bezieht sich besonders auf das Trennen einer Vielzahl von Scheiben von prismatisch geformten Werkstücken mit rechteckigen, hexagonalen oder oktogonalen Grundflächen oder von Zylindern aus Glas, Saphir oder Halbleitermaterial. Im Folgenden wird das Eindraht-Vielfach-Trennläppen eingehender beschrieben. Dieses wird auch verkürzt als Slurry-Drahtsägen (SMWS, „slurry multi-wire slicing“) bezeichnet.
  • Eine Vorrichtung zum Eindraht-Vielfach-Trennläppen („Slurry-Drahtsäge“) umfasst als wesentliche Vorrichtungsmerkmale Draht, mindestens zwei horizontal und parallel zueinander angeordnete Drahtführungsrollen, eine Ab- und eine Aufwickelspule, eine Vorrichtung zum Vorspannen eines Drahtes in Drahtlängsrichtung, eine Zustellvorrichtung, mit der das Werkstück senkrecht zu den Achsen der Drahtführungsrollen auf die durch die Achsen aufgespannte Ebene hin zugestellt werden kann, und eine Vorrichtung zur Aufbringung eines Schneidmittels in Form einer Aufschlämmung von losen Hartstoffen in einer Trägerflüssigkeit (Slurry). Die Drahtführungsrollen sind zylinderförmig und um ihre Längsachsen drehbar gelagert. Ihre Mantelflächen weisen eine Vielzahl konzentrisch um die Achse und weitgehend äquidistant zueinander verlaufende Rillen auf.
  • Beim Slurry-Drahtsägen wird der Draht unter Spannung mittels der Rillen spiralförmig mehrfach so über die Drahtführungsrollen geführt, dass einzelne Drahtabschnitte parallel zu liegen kommen und ein Gatter bilden. Durch gleichsinnige Drehung der Drahtführungsrollen wird der Draht von der Abwickelspule ab- und auf die Aufwickelspule aufgewickelt.
  • Dabei bewegen sich die Drahtabschnitte des Gatters jeweils parallel zueinander in Drahtlängsrichtung. Als Werkstück wird zur Vereinfachung der Erklärung im Folgenden von einem zylindrischen Stab aus Halbleitermaterial ausgegangen (Halbleiterstab). Dieser Halbleiterstab ist an seiner Mantelfläche mit einer axial verlaufenden Leiste aus einem Opfermaterial (Sägeleiste), beispielsweise aus Glas oder Graphit, verklebt und mittels dieser und mit seiner Werkstückachse parallel zu den Achsen der Drahtführungsrollen in der Zustellvorrichtung eingespannt.
  • Durch langsames Zustellen des Stabes parallel zur Senkrechten des Sägegatters auf das Gatter hin gelangt das Werkstück mit dem gegenüber der Sägeleiste liegenden Abschnitt seiner Mantelfläche in Kontakt mit dem Gatter und es baut sich eine Kraft in Drahtquerrichtung zwischen Werkzeug (Gatter) und Werkstück auf. Durch die Relativbewegung zwischen Werkstück und Gatter aufgrund des durch die Vorrichtung bewegten Sägedrahtes erfolgt unter Druck und Zugabe des Schneidmittels ein Materialabtrag. Durch Aufrechterhalten der Drahtquerspannung mittels weiteren kontinuierlichen Zustellens des Stabes arbeitet sich das Drahtgatter durch den gesamten Querschnitt des Werkstücks hindurch, und man erhält gleichzeitig eine Vielzahl von Scheiben.
  • Das Eindraht-Vielfach-Trennläppen kann mit über den gesamten Schnitt konstanter Bewegungsrichtung der Drahtabschnitte des Gatters oder unter Umkehr der Bewegungsrichtung erfolgen. Dabei ist das Schneiden unter fortgesetzter Drahtrichtungsumkehr von besonderer Bedeutung, da durch Richtungsumkehr bestimmte Nachteile für die erzielte Ebenheit und Vorder-/Rückseiten-Parallelität der erhaltenen Scheiben vermieden werden. Asymmetrien zwischen der Eintrittsseite der Drahtabschnitte und der Austrittsseite der Drahtabschnitte können durch die Richtungsumkehr herausgemittelt und damit teilweise ausgeglichen werden, und der Drahtverbrauch kann durch die Richtungsumkehr reduziert werden.
  • Die Richtungsumkehr des Drahtlaufs entsprechend dem Pilgerschritt-Verfahren („pilgrim step motion“, „wire reciprocation“) umfasst ein erstes Bewegen des Drahtes in eine erste Drahtlängsrichtung um eine erste Länge und ein zweites Bewegen des Drahtes in eine zweite, der ersten Richtung genau entgegengesetzte Richtung um eine zweite Länge, wobei die zweite Länge kleiner als die erste Länge gewählt wird. Je Pilgerschritt durchläuft dadurch insgesamt eine der Summe beider Längen entsprechende Drahtlänge das Werkstück, während sich der in Schneideingriff mit dem Werkstück gelangende Drahtabschnitt dabei nur um einen der Differenz beider Längen entsprechenden Betrag von der Ab- zur Aufwickelspule hin weiterbewegt. Der Draht wird beim Pilgerschritt-Verfahren also im Verhältnis aus der Summe zur Differenz der beiden Längen mehrfach genutzt.
  • Nach dem Arbeiten durch den gesamten Werkstück-Querschnitt erreicht das Drahtgatter die auf das Werkstück aufgeklebte Sägeleiste. Die weitere Zustellung wird gestoppt und das nun vielfach durchtrennte Werkstück durch Umkehrung der Zustellrichtung wieder aus dem Sägegatter herausgezogen. Das Werkstück ist nun in eine Vielzahl von Scheiben zertrennt, die äquidistant und parallel zueinander und senkrecht zur Werkstückachse mit einem Teil ihres Umfangs an der halb durchtrennten Sägeleiste kleben. Durch chemisches, thermisches oder mechanisches Lösen der Klebung werden die Scheiben vereinzelt und ihrer weiteren anwendungsabhängigen Folgebearbeitung zugeführt.
  • Das Slurry-Drahtsägen und eine dafür geeignete Vorrichtung zum Trennen von Halbleiterscheiben sind beispielsweise beschrieben in EP 0 798 091 A2 .
  • Die durch Draht-Trennläppen erzielbare Ebenheit der abgetrennten Scheiben wird durch eine Vielzahl von Effekten beeinträchtigt. Dazu gehören Effekte, die in der Kinematik des Drahtes, der Zuführung und Verteilung des Schneidmittels im Sägespalt, im Verschleiß des Drahtes und des Sägekorns. Besonders starken Einfluss auf das Schnittergebnis nehmen thermische Vorgänge. Aus DE 101 22 628 ist bekannt, dass Spanarbeit und Reibungsvorgänge einen Wärmeeintrag in das Werkstück bewirken, der zu einer axialen Relativbewegung zwischen dem Werkstück und den Drahtabschnitten führt. In einem zylindrischen Werkstück ändert sich die Länge, mit der sich der Sägedraht im Eingriff mit dem Werkstück befindet, mit dem Schnittfortgang. Der Wärmeeintrag und somit die axiale Relativbewegung zwischen dem Werkstück und den Drahtabschnitten ändert sich folglich langsam (quasistatisch) mit der Zeit. Beim Einschneiden in und beim Ausschneiden aus dem Werkstück liegen abrupte Wechsel der Eingriffslängen vor, und die bei konstanter Drahtquerspannung resultierende Schnittgeschwindigkeit ist besonders hoch. Es kommt daher beim Ein- und Ausschneiden zu einer besonders starke axialen Relativverschiebung zwischen Werkstück und Gatter, sodass alle Scheiben des Sägeschnitts eine im Wesentlichen gleichsinnig und in gleichem Maße aus der idealen Sägeebene heraus gekrümmte Ebenheitsabweichung erhalten. Diese als Ein- bzw. Aussägewelle bezeichnete Ebenheitsabweichung ist besonders schädlich, da sie langwellig ist (mehrere Zentimeter) und die Parallelität der Vorder- und Rückseite der Scheiben (Dickenhomogenität) dabei nur wenig beeinträchtigt. Da sich die Halbleiterscheiben im Bereich von Zentimetern (oder länger) weitgehend elastisch verhalten, kann die Ein- bzw. Aussägewelle durch den Materialabtrag, den die Folgebearbeitungsschritte leisten, nicht oder nur unzureichend entfernt werden.
  • Derart verwellte Scheiben sind für anspruchsvolle Anwendungen ungeeignet. Beim Trennläppen großer und besonders beim Trennläppen sehr großer Werkstücke in Scheiben sind diese unerwünschten thermisch bedingten Defekte besonders stark ausgeprägt. Werkstücke mit großem Durchmesser sind solche, deren flächengleicher Kreis bei Projektion ihres Querschnitts entlang der Hauptachse mit dem kleinsten Trägheitsmoment einen Durchmesser (Äquivalentdurchmesser) von größer oder gleich 300 mm aufweist; Werkstücke mit sehr großem Durchmesser sind solche mit einem Äquivalentdurchmesser von größer oder gleich 450 mm.
  • JP 10180750 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Temperatur des durch Aufsprühen von oben auf das Sägegatter dem Sägespalt zugeführten Schneidmittels in einem geschlossenen Regelkreis von Temperierung des Schneidmittels und Temperaturmessung angepasst und so einer zeitlich veränderlichen Erwärmung entgegengewirkt wird.
  • DE 101 22 628 B4 beschreibt ein Verfahren, bei dem der gesamte, sich oberhalb des Drahtgatters befindliche Teil der Mantelfläche des Stabs mit zeit- und schnittfortschritts-abhängig temperiertem Kühlmittel umspült und somit der Stab temperiert wird.
  • EP 0 798 091 A2 beschreibt Verfahren, bei denen der Volumenstrom des zugeführten Schneidmittels, die Viskosität und die Zustellgeschwindigkeit des Stabes auf das Sägegatter in Abhängigkeit vom Schnittfortgang verändert wird.
  • Schließlich beschreibt US 7,959,491 B2 ein Verfahren, bei dem die Temperatur des zugeführten Trennläppmittels über den gesamten Schnittfortgang vom Einsägen bis zum Aussägen fortwährend stetig, jedoch von der momentanen Position des Gatters im Stab abhängig, erhöht wird und so eine teilweise Kompensation der thermischen Effekte in Abhängigkeit von der Gatterposition im Stab vorgenommen wird.
  • Die im Stab verborgenen Trennspalte können beobachtet werden, wenn das Werkstück durchsichtig oder zumindest in einem gewissen Spektralbereich transparent ist. Thermische Beobachtungen der Trennzone an einem Stab aus Silicium, das im infraroten Spektralbereich transparent ist, zeigten mittels einer Wärmebildkamera, dass der Wärmeeintrag in den Sägespalt und über die Länge des Sägespalts nicht gleichförmig erfolgt. Insbesondere wurde beobachtet, dass die Temperatur im Trennspalt mit der Eingriffslänge vom Drahteintritt zum Drahtaustritt hin ansteigt. Der wärmste Punkt wird kurz vor Drahtaustritt erreicht; direkt an der Oberfläche beim Drahtaustritt nimmt die Temperatur wieder etwas ab, wahrscheinlich über Wärmeabstrahlung und Luftkonvektion an der diesem Punkt nahe liegenden Oberfläche des Stabs. Damit erfolgt die Erwärmung entlang des Drahteingriffs in recht komplizierter Weise.
  • Im Trennspalt eines Werkstücks aus Silicium werden über 20 °C Temperaturzunahme über die Drahteingriffslänge beobachtet, in der Masse des umgebenden noch ungeschnittenen Siliciumvolumens noch etwa 5 °C. Der Wärmegradient über den Sägespalt kehrt sich auf kurzer Zeitskala (wenige Sekunden) um, wenn sich die Drahtbewegungsrichtung beim bevorzugt im Pilgerschritt-Verfahren durchgeführten Trennläppen umkehrt. Diese dynamischen Temperaturschwankungen sind erheblich, erfolgen mit der Frequenz des Pilgerschritt zeitlich kurzfristig und übersteigen die sich nur langsam über den Schnittfortgang verändernde gemittelte Temperatur des Werkstücks bei Weitem.
  • Die bekannten Verfahren kompensieren nur diese langsame quasistatische Temperaturveränderung. Sie sind ungeeignet, um die schnellen und weit höheren Temperaturveränderungen und deren Auswirkungen, insbesondere die resultierende Verwellung der abgetrennten Scheiben, auszugleichen.
  • Aufgabe
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück anzugeben, mit denen die schnellen und hohen Temperaturschwankungen beim Trennenläppen des Werkstücks möglichst ausgeglichen werden und Abweichungen der tatsächlichen Schnittfläche von der einer idealen Schnittebene möglichst vermieden werden.
  • Das Schneidmittel (Slurry) verarmt im Trennspalt über die Länge des Eingriffs vom Drahteintritt zum Drahtaustritt in Folge von Verdrängung, Abtropfen und Verbrauch und ist dort ungleichmäßig verteilt. Seine Konzentration und Zusammensetzung ändert sich über die Länge des Drahteingriffs in Folge von Kornverschleiß und Kornsplitterung. Insbesondere führt die sich vom Draht-Eintritt zum Draht-Austritt verringernde Menge an Schneidmittel zu einer abnehmenden Breite des Trennspalts und somit zu einer keilförmig in Drahtlaufrichtung zunehmenden Dicke der abgetrennten Scheiben.
  • Die Aufgabe besteht weiter darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, das einer Verarmung des Schneidmittels im Sägespalt über die Drahteingriffslänge entgegengewirkt, sodass keine Scheiben mit in Drahtlaufrichtung zunehmender Dicke entstehen.
  • Lösung
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück, umfassend Draht, mindestens zwei horizontal und parallel zueinander angeordnete und um ihre jeweiligen Achsen drehbar gelagerte zylindrische Drahtführungsrollen mit Rillen und eine Zustelleinrichtung, wobei der Draht so in den Rillen um die Drahtführungsrollen herum geführt ist, dass zwischen den Drahtführungsrollen ein horizontales Gatter aus einer Vielzahl von parallel zueinander und in einer Ebene laufender Drahtabschnitte vorhanden ist, weiterhin umfassend erste Düsen, die über den Drahtführungsrollen angeordnet sind, zum Sprühen eines Schneidmittels auf die Drahtabschnitte, und zweite Düsen, die unter dem Gatter parallel zu den Achsen der Drahtführungsrollen angeordnet sind, zum Sprühen eines Kühlmittels in Trennspalte des Werkstücks von der Seite und von unten.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück, umfassend das Halten des Werkstücks mit einer Achse des Werkstücks parallel zu Achsen von Drahtführungsrollen einer Drahtsäge mittels einer Zustelleinrichtung der Drahtsäge; das Bewegen des Werkstücks mittels der Zustelleinrichtung senkrecht von oben durch das Gatter der Drahtsäge, wobei das Gatter aus einer Vielzahl von parallel zueinander und in einer Ebene laufender Drahtabschnitte gebildet wird; das Zuführen einer Aufschlämmung von Hartstoffen in einer Trägerflüssigkeit als Schneidmittel zu den Drahtabschnitten während die Drahtabschnitte durch Rotation der Drahtführungsrollen unter fortgesetztem Wechsel der Drehrichtung eine Relativbewegung zum Werkstück beschreiben, die die Drahtabschnitte von einer Eintrittsseite zu einer Austrittsseite durch das Werkstück führt; das Sprühen eines Kühlmittels seitlich und von unten in Trennspalte, die beim Bewegen des Werkstücks durch das Gatter entstehen, wobei das Kühlmittel durch Düsen in die Trennspalte gesprüht wird, die unter dem Gatter parallel zu den Achsen der Drahtführungsrollen angeordnet sind, und wobei das Kühlmittel nur durch die Düse, die der Eintrittsseite der Drahtabschnitte gegenüber liegt, in die Trennspalte gesprüht wird.
  • Als Kühlmittel kann eine weitere Aufschlämmung von Hartstoffen in einer Trägerflüssigkeit eingesetzt werden.
  • Das eingesetzte Schneidmittel und das eingesetzte Kühlmittel können mit Ausnahme der Temperatur identische Eigenschaften haben.
  • Das eingesetzte Schneidmittel und das eingesetzte Kühlmittel können die gleiche Temperatur haben. Das eingesetzte Schneidmittel und das eingesetzte Kühlmittel können unterschiedliche Temperaturen haben.
  • Die Temperatur des Kühlmittels kann während des Bewegens des Werkstücks durch das Gatter verändert werden. Die Temperatur des Kühlmittels kann in Abhängigkeit von der Drahteingriffslänge der Drahtabschnitte im Werkstück verändert werden. Die Temperatur des Kühlmittels kann mit zunehmender Drahteingriffslänge erhöht und mit abnehmender Drahteingriffslänge reduziert werden.
  • Der Volumenstrom des eingesprühten Kühlmittels kann während des Bewegens der Drahtabschnitte durch das Gatter konstant gehalten werden. Der Volumenstrom des eingesprühten Kühlmittels kann während des Bewegens der Drahtabschnitte durch das Gatter verändert werden. Der Volumenstrom des eingesprühten Kühlmittels kann in Abhängigkeit von der Drahteingriffslänge der Drahtabschnitte im Werkstück verändert werden. Der Volumenstrom des eingesprühten Kühlmittels kann mit zunehmender Drahteingriffslänge erhöht und mit abnehmender Drahteingriffslänge reduziert werden.
  • Die Temperatur und der Volumenstrom des Kühlschmiermittels können gleichzeitig nach den vorgenannten Maßgaben verändert werden.
  • Das Verfahren wird vorzugsweise zur Herstellung von Halbleiterscheiben eingesetzt, besonders bevorzugt zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus Silicium, die einen Durchmesser haben, der nicht weniger als 300 mm ist, beispielsweise zur Herstellung von Scheiben aus Silicium mit einem Durchmesser von 450 mm.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1 zeigt eine Vorrichtung zum Abtrennen von Scheiben von einem Stab nach dem Prinzip des Eindraht-Vielfach-Trennschleifens oder Eindraht-Vielfach-Trennläppens.
  • 2 zeigt die Verteilung von Schneidmittel und den Verlauf der Temperatur über die Drahteingriffslänge L bei von links nach rechts laufendem Sägedraht, wenn eine Vorrichtung gemäß 1 verwendet wird.
  • 3 zeigt die Verteilung von Schneidmittel und den Verlauf der Temperatur über die Drahteingriffslänge L bei von rechts nach links laufendem Sägedraht, wenn eine Vorrichtung gemäß 1 verwendet wird.
  • 4 zeigt die Verteilung von Schneidmittel und den Verlauf der Temperatur über die Drahteingriffslänge L bei von links nach rechts laufendem Sägedraht im Moment des Einschnitts des Drahtabschnitt-Gatters in den Stab, wenn eine Vorrichtung gemäß 1 verwendet wird.
  • 5 zeigt die Verteilung von Schneidmittel und Kühlmittel und den Verlauf der Temperatur über die Drahteingriffslänge L bei von links nach rechts laufendem Sägedraht, wenn Schneidmittel von links auf das Gatter und Kühlmittel von rechts in die Sägespalte mittels einer Düse gesprüht wird, die unter dem Gatter angeordnet ist.
  • 6 zeigt die Verteilung von Schneidmittel und Kühlmittel und den Verlauf der Temperatur über die Drahteingriffslänge L bei von rechts nach links laufendem Sägedraht, wenn Schneidmittel von rechts auf das Gatter und Kühlmittel von links in die Sägespalte mittels einer Düse gesprüht wird, die unter dem Gatter angeordnet ist.
  • Ausführliche Erfindungsbeschreibung
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren ausführlich beschrieben.
  • 1 zeigt die wesentlichen Elemente einer Vorrichtung zum Eindraht-Vielfach-Trennläppen, umfassend Sägedraht 1, der mehrfach spiralförmig um eine linke 3 und eine rechte Drahtführungsrolle 4 umgelegt, von Rillen 2 so geführt wird, dass die auf der Oberseite der Drahtführungsrollen verlaufenden Drahtabschnitte („upper wire strands“) parallel verlaufen und ein regelmäßiges Gatter 11 mit konstanten Abständen benachbarter Drahtabschnitte bilden. Ein Werkstück 15 ist an eine Sägeleiste 16 mittels eines Klebers 17 geklebt. Die Sägeleiste 16 repräsentiert eine Zustelleinrichtung, mittels derer das Werkstück senkrecht auf das Gatter 11 entlang Pfeil 18 bewegt und mit diesem in Eingriff gebracht wird. Weiterhin umfasst die Vorrichtung linke Düsenkämme 19 und rechte Düsenkämme 20 zum Zuführen von Schneidmittel (Slurry) in Form eines linken länglichen Strahls 22 und eines rechten länglichen Strahls 23 auf die linke Drahtführungsrolle 3 und die rechte Drahtführungsrolle 4 und somit auf das Gatter 11.
  • Die Drahtführungsrollen sind um Achsen 5 und 6 drehbar gelagert. Ihre Achsen und die Achse 14 des Werkstücks 15 – im gezeigten Beispiel ein zylindrischer Stab – sind parallel zueinander ausgerichtet und verlaufen durch die Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks, dessen Basis die Achsen der Drahtführungsrollen verbindet. Zum Einleiten des Trennvorgangs wird eine Drahtführungsrolle, beispielsweise die linke Drahtführungsrolle 3, zur Rotation 7 angetrieben („Master“). Die andere Drahtführungsrolle(„Slave“), im Beispiel die rechte Drahtführungsrolle 4, dreht sich, durch Draht 1 gezogen, gleichsinnig in Drehrichtung 8 mit. Der Draht 1 wird im in 1 gezeigten Beispiel von links in Pfeilrichtung 9 zugeführt, verläuft im vielfachen Wechsel über das obere Gatter 11 und gegenläufig über ein sich ergebendes unteres Gatter 12 mehrfach über die Drahtführungsrollen, um schließlich nach rechts in Pfeilrichtung 10 aus der Vorrichtung herauszulaufen. Das Werkstück 15 wird mittels einer Zustelleinrichtung, die in der Darstellung von der Sägeleiste 16 repräsentiert wird, senkrecht in Richtung 18 durch das Gatter 11 bewegt.
  • Sobald das Werkstück 15 mit seiner Unterseite in Berührung mit dem Gatter 11 gelangt, baut sich eine Kraft zwischen Gatter 11 und dem Werkstück 15 in Zustellrichtung (= Drahtquerrichtung; Drahtquerspannung) auf. Mittels der Relativbewegung der im Gatter 11 gleichsinnig verlaufenden Drahtabschnitte zum Werkstück, dem auf das Drahtgatter aufgesprühten und von den Drahtabschnitten mitgeführten Läppmittel und der Drahtquerspannung wird ein Materialabtrag vom Werkstück (und dem Sägedraht) bewirkt, und es bilden sich Sägespalte 13, in denen sich das Gatter 11 bei weiterer Zustellung in Pfeilrichtung 18 durch das Werkstück 15 hindurcharbeitet.
  • Im Pilgerschritt-Sägeverfahren wird die Richtung der Drahtlängsbewegung 9, 10 mehrfach während eines vollständigen Schnitts durch das Werkstück 15 umgekehrt, wobei in jedem einzelnen dieser „Pilgerschritt“ genannten Paare aus Richtungsumkehrungen der Draht um eine größere Länge in die eine und eine kleinere Länge in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Dadurch durchläuft insgesamt in jedem vollständigen Pilgerschritt eine der Summe beider Längen entsprechende Drahtlänge die Trennspalte; die Länge des dabei in Eingriff gelangenden Drahtabschnitts, um die sich somit der gesamte Drahtvorrat nach einem vollständig durchgeführten Pilgerschritt von der Ab- auf die Aufwickelspule hin verschoben hat, entspricht jedoch nur der Differenz dieser beiden Längen.
  • 2 zeigt wesentliche Elemente der Vorrichtung gemäß 1 in Seitenansicht und zwar im Moment, in dem der Draht 1 bzw. die Drahtabschnitte des Gatters 11 sich von links nach rechts in Pfeilrichtung 9 bewegen. Der aus den linken Düsenkämmen 19 auf das Gatter gesprühte Strahl 22 und Reste des noch am Draht anhaftenden aus den rechten Düsenkämmen 20 gesprühten Strahls 23 werden beim Eintreten des Drahtes in das Werkstück von der Werkstückoberfläche größtenteils abgestriffen. Es bildet sich eine drahteintrittsseitige Zone 26, in der sich das Schneidmittel staut, und nur eine geringe Menge noch am Draht verbleibenden Schneidmittels wird vom Draht in den Sägespalt eingebracht, um dort einen Materialabtrag zu bewirken.
  • Über die Länge L des Sägespalts 13, vom Drahteintritt bis zum Drahtaustritt aus dem Werkstück, kommt es durch Verdrängung, Abtropfen und Kornsplitterung, gemessen vom Ort des Drahteintritts aus, zu einer fortschreitenden Verarmung des Schneidmittels S, wie es schematisch durch Kurve 24 im Diagramm S = S(L) in 2 dargestellt ist. Die Verarmung des Schneidmittels, die Gesamtmenge der über die Drahteingriffslänge im Spalt am Werkstück verrichteten Spanarbeit und die Gesamtmenge über die Drahteingriffslänge beim Bewegen des Drahts gegen das viskose Schneidmittel verrichteten Scherarbeit führen zu einer vom Drahteintritt zum Drahtaustritt ansteigenden Temperatur im Sägespalt in Drahtlängsrichtung. Dies zeigt schematisch Kurve 25 im Diagramm T = T(L) in 2.
  • 3 unterscheidet sich von 2 inbesondere dadurch, dass die Drahtlaufrichtung, die Pfeil 26 repräsentiert, umgekehrt ist und von rechts nach links verläuft. Kurve 27 zeigt schematisch die Verteilung S = S(L) von Schneidmittel über die Drahteingriffslänge L und Kurve 28 den Verlauf T = T(L) der Temperatur über die Drahteingriffslänge L, gemessen vom Ort des Drahteinlaufs in das Werkstück bis zum Ort des Drahtauslaufs aus dem Werkstück.
  • 4 zeigt, dass sich die Verteilung S = S(L) des Schneidmittels und der Verlauf T = T(L) der Temperatur auch mit der Länge des Drahteingriffs ändern. Hat das Werkstück beispielsweise die gezeigte zylindrische Form, ändert sich die Drahteingriffslänge L in Abhängigkeit der Weglänge der Zustellung des Werkstücks.
  • In 4 ist der Moment des Einsägens in das Werkstück gezeigt, in dem die Länge des Drahteingriffs L besonders kurz ist. Entsprechend sind die Verteilung 37 des Schneidmittels und der Verlauf 38 der Temperatur über die kurze Drahteingriffslänge L vergleichsweise gering. Im Moment des Eingriffs (Schnittbeginn) sind die Änderung der Schneidmittelmenge und der Temperatur jedoch beachtlich.
  • 5 zeigt die Verteilung S = S(L) des Schneidmittels und des Kühlmittels und den Verlauf T = T(L) der Temperatur über die Drahteingriffslänge L bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zusätzlich zu der in 1 gezeigten Vorrichtung eine linke Düse 29 und eine rechte Düse 32 auf. Diese Düsen sind unterhalb des Drahtgatters 11 angeordnet. Der Abstand zwischen den Düsen ist so bemessen, dass das Werkstück 15 beim Hindurcharbeiten durch das Drahtgatter genügend Platz zwischen den Düsen hat.
  • Die Düsen 29 und 32 bilden jeweils einen länglichen, beispielsweise zylinderförmigen Kamm, dessen Achse 41 beziehungsweise 42 parallel zur Achse 14 des Werkstücks 15 liegt. Der Kamm besteht aus einer Vielzahl punktförmiger Einzeldüsen oder ist als länglicher Düsenschlitz ausgeführt. Die Länge der Düsen 29 und 32 und deren axiale Anordnung relativ zum Gatter 11 ist derart, dass das Gatter in seiner gesamten Breite besprüht wird.
  • Im in 5 gezeigten Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bewegen sich der Draht 1 und somit alle Drahtabschnitte im Gatter 11 von links, wobei das zugeführte Schneidmittel bei Drahteintritt in das Werkstück in der Zone 26 abgestriffen und gestaut wird. Das Schneidmittel wird durch die Düse 19 von oben auf das Gatter gesprüht. In dieser Phase ist unter dem Gatter 11 nur die Düse 32 eingeschaltet. Die Düse 32 ist die Düse unter dem Gatter, die der Eintrittsseite der Drahtabschnitte gegenüberliegt und die Kühlmittel mit einem Strahl 30 von der Seite und von unten in die Trennspalte 13 im Werkstück 15 sprüht.
  • Da die Trennspalte schmal sind und mit zunehmendem Schnittverlauf sehr tief werden, dringt das eingesprühte Kühlmittel nur bis zu einer gewissen Tiefe und somit nur in einem gewissen Bereich 31 in die Trennspalte ein. Durch das Sprühen des Kühlmittels von der Seite und von unten in die Trennspalte wird der Bereich 31 besonders großflächig und die kühlende Wirkung des Strahls 30 des Kühlmittels besonders effektiv. Der Abstand 43 der Düse 32 zum Gatter 11, der Abstand 44 der Düse 32 zur Oberfläche des Werkstücks 15 und die Breite 45 und Winkelausrichtung 46 des Strahls 30 des Kühlmittels wird vorzugsweise so eingestellt, dass ein temperierter Bereich 31 in den Trennspalten entsteht, der zu einem Verlauf T = T(L) der Temperatur über die Drahteingriffslänge L mit größtmöglicher Gleichförmigkeit 40 führt.
  • Das Kühlmittel ist vorzugsweise eine Aufschlämmung schneidaktiver Hartstoffe in einer wässerigen oder einer ölhaltigen oder einer glykolhaltigen Trägerflüssigkeit. Besonders bevorzugt wird als Kühlmittel eine Aufschlämmung verwendet, die die gleiche Zusammensetzung hat, wie das von oben auf das Drahtgatter gesprühte Schneidmittel.
  • Wird eine solche Aufschlämmung mit gleicher Zusammensetzung verwendet, führt das Sprühen des Kühlmittels auch dazu, dass die an Schneidmittel verarmten Seite zusätzliches Schneidmittel erhält. Es resultiert dann eine Verteilung S = S(L) von Schneidmittel und Kühlmittel über die Drahteingriffslänge L, die der Kurve 39 entspricht und besonders gleichmäßig ist.
  • Die linke Düse 29 und die rechte Düse 32 sind vorzugsweise so angeordnet, dass deren Achsen 41 und 42 und die Achse 14 des Werkstücks 15 die Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks bilden, in dem die Achsen 41 und 42 die Basis bilden und wobei diese Basis parallel zu den Drahtabschnitten des Drahtgatters 11 verläuft.
  • Im in 5 gezeigten Beispiel sprüht nur die Düse 19 auf der Seite des Eintritts des Sägedrahts 1 in das Werkstück Schneidmittel 22 auf das Gatter 11. Die Düse 20 auf der gegenüberliegenden Seite bleibt zu diesem Zeitpunkt abgeschaltet. Infolge der momentanen Drahtbewegung in Pfeilrichtung 9 von links nach rechts würde Schneidmittel, das durch die Düse 20 gesprüht würde, durch die Bewegung der Drahtabschnitte vom Werkstück wegtransportiert und keine Trennwirkung im Trennspalt entfalten. Das alternierende Sprühen nur aus derjenigen Düse 19 oder 20, die jeweils auf der Seite des momentanen Drahteintritts in das Werkstück liegt, ist vorteilhaft, da es Schneidmittel einspart.
  • 6 zeigt komplementär zu 5 die Situation, wenn sich die Drahtabschnitte von rechts nach links in Pfeilrichtung 26 bewegen. Unter dem Gatter 11 ist jetzt nur die Düse 29 eingeschaltet, die der Eintrittsseite der Drahtabschnitte gegenüber liegt. Durch sie wird Kühlmittel mit einem Strahl 33 in die Trennspalte 13 des Werkstücks 15 gesprüht. Abhängig vom Abstand der Düse 29 zum Gatter 11, vom Abstand der Düse 29 zur Oberfläche des Werkstücks 15, von der Breite und der Winkelausrichtung des Strahls 33 und vom Volumenstrom des Strahls 33 des Kühlmittels entsteht ein besonders wirkungsvoll temperierter Bereich 34 in den Trennspalten 13. Damit ergibt sich auch bei einer gegenüber 5 entgegengerichteten Bewegungsrichtung der Drahtabschnitte ein Temperaturverlauf T = T(L) über die Drahteingriffslänge L, der der Kurve 36 entspricht und besonders gleichförmig ist. Wird ein Kühlmittel verwendet, dessen Zusammensetzung übereinstimmt mit der des verwendeten Schneidmittels, ist die Verteilung S = S(L) von Schneidmittel und Kühlmittel über die Drahteingriffslänge L, die der Kurve 35 entspricht ebenfalls sehr gleichmäßig.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst vorzugsweise ein nach dem Pilgerschritt-Verfahren durchgeführtes Eindraht-Vielfach-Trennläppen, und ein Pilgerschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht vorzugsweise aus einer Abfolge der in 5 und 6 dargestellten Schritte:
  • Im ersten Teilschritt läuft der Sägedraht von links nach rechts in Pfeilrichtung 9. Dabei wird ein Strahl 22 von Schneidmittel auf das Gatter 11 gesprüht. Gleichzeitig ist die unter dem Gatter 11 angeordnete und der Eintrittsseite der Drahtabschnitte gegenüberliegende rechte Düse 32 eingeschaltet und sprüht einen Strahl 30 von Kühlmittel in den Bereich 31 der Trennspalte 13. Die Düse 20, die über dem Drahtgatter angeordnet ist, und die Düse 29, die unter dem Gatter angeordnet ist, sind währenddessen ausgeschaltet. Alternativ dazu kann die Düse 20, die über dem Drahtgatter angeordnet ist, auch angeschaltet sein.
  • Im zweiten Teilschritt läuft der Sägedraht von rechts nach links. Dabei wird ein Strahl 23 von Schneidmittel auf das Gatter 11 gesprüht. Gleichzeitig ist die unter dem Gatter 11 angeordnete und der Eintrittsseite der Drahtabschnitte gegenüberliegende linke Düse 29 eingeschaltet und sprüht einen Strahl 33 von Kühlmittel in den Bereich 34 der Trennspalte 13. Die Düse 19, die über dem Drahtgatter angeordnet ist, und die Düse 32, die unter dem Gatter angeordnet ist, sind währenddessen ausgeschaltet. Alternativ dazu kann die Düse 19, die über dem Drahtgatter angeordnet ist, auch angeschaltet sein.
  • Die optimalen Abstände zwischen den Düsen 29 beziehungsweise 32 und dem Gatter 11, die optimalen Abstände zwischen den Düsen 29 beziehungsweise 32 und der Oberfläche des Werkstücks, die optimale Breite und Winkelausrichtung des Strahls 30 beziehungsweise 33 und der optimale Volumenstrom an durch die Düsen 29 beziehungsweise 32 gesprühtem Kühlmittel werden beispielsweise durch Versuchsschnitte mit jeweils variierten Anordnungen unter Bewertung der sich ergebenden Temperaturverteilung mittels Wärmebildkamera und der sich ergebenden Verteilung von Schneidmittel und Kühlmittel mittels Vermessen der Keiligkeit der erhaltenen Scheiben in Drahtlängsrichtung ermittelt. Eine solche Optimierung ist individuell für einen Sägentyp vorzunehmen, da Zahl, Größe und Abstand der Drahtführungsrollen (Gatterlänge), Art und Anordnung der Düsen 19 und 20 sowie die thermischen Gegebenheiten des umgebenden Maschinengehäuses baureihenabhängig unterschiedlich sind und somit unterschiedliche Auswirkung auf eine optimale Kühlung und Verteilung von Schneidmittel und Kühlmittel haben. Die Optimierung kann auch produktionsbegleitend erfolgen, also ohne Ausbeuteverlust durch Versuchsschnitte.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0798091 A2 [0016, 0021]
    • DE 10122628 [0017]
    • JP 10180750 [0019]
    • DE 10122628 B4 [0020]
    • US 7959491 B2 [0022]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 8580 [0004]
    • DIN 8589 [0005]

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück, umfassend Draht, mindestens zwei horizontal und parallel zueinander angeordnete und um ihre jeweiligen Achsen drehbar gelagerte zylindrische Drahtführungsrollen mit Rillen und eine Zustelleinrichtung, wobei der Draht so in den Rillen um die Drahtführungsrollen herum geführt ist, dass zwischen den Drahtführungsrollen ein horizontales Gatter aus einer Vielzahl von parallel zueinander und in einer Ebene laufender Drahtabschnitte vorhanden ist, weiterhin umfassend erste Düsen, die über den Drahtführungsrollen angeordnet sind, zum Sprühen eines Schneidmittels auf die Drahtabschnitte und zweite Düsen, die unter dem Gatter parallel zu den Achsen der Drahtführungsrollen angeordnet sind, zum Sprühen eines Kühlmittels in Trennspalte des Werkstücks von der Seite und von unten.
  2. Verfahren zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben von einem Werkstück, umfassend das Halten des Werkstücks mit einer Achse des Werkstücks parallel zu Achsen von Drahtführungsrollen einer Drahtsäge mittels einer Zustelleinrichtung der Drahtsäge; das Bewegen des Werkstücks mittels der Zustelleinrichtung senkrecht von oben durch ein Gatter der Drahtsäge, wobei das Gatter aus einer Vielzahl von parallel zueinander und in einer Ebene laufender Drahtabschnitte gebildet wird; das Zuführen einer Aufschlämmung von Hartstoffen in einer Trägerflüssigkeit als Schneidmittel zu den Drahtabschnitten während die Drahtabschnitte durch Rotation der Drahtführungsrollen unter fortgesetztem Wechsel der Drehrichtung eine Relativbewegung zum Werkstück beschreiben, die die Drahtabschnitte von einer Eintrittsseite zu einer Austrittsseite durch das Werkstück führt; das Sprühen eines Kühlmittels von der Seite und von unten in Trennspalte, die beim Bewegen des Werkstücks durch das Gatter entstehen, wobei das Kühlmittel durch Düsen in die Trennspalte gesprüht wird, die unter dem Gatter parallel zu den Achsen der Drahtführungsrollen angeordnet sind, und wobei das Kühlmittel nur durch die Düse, die der Eintrittsseite der Drahtabschnitte gegenüber liegt, in die Trennspalte gesprüht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei als Kühlmittel eine weitere Aufschlämmung von Hartstoffen in einer Trägerflüssigkeit eingesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das eingesetzte Schneidmittel und das eingesetzte Kühlmittel mit Ausnahme der Temperatur identische Eigenschaften haben.
  5. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das eingesetzte Schneidmittel und das eingesetzte Kühlmittel die gleiche Temperatur haben.
  6. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das eingesetzte Schneidmittel und das eingesetzte Kühlmittel unterschiedliche Temperaturen haben.
  7. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Temperatur des Kühlmittels während des Bewegens des Werkstücks durch das Gatter verändert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Temperatur des Kühlmittels in Abhängigkeit von einer Eingriffslänge der Drahtabschnitte im Werkstück verändert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Temperatur des Kühlmittels mit zunehmender Drahteingriffslänge erhöht und mit abnehmender Drahteingriffslänge reduziert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei ein Volumenstrom des eingesprühten Kühlmittels während des Bewegens der Drahtabschnitte durch das Gatter konstant gehalten wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei ein Volumenstrom des eingesprühten Kühlmittels während des Bewegens der Drahtabschnitte durch das Gatter verändert wird.
  12. Verfahren nach 11, wobei der Volumenstrom des eingesprühten Kühlmittels in Abhängigkeit von der Drahteingriffslänge im Werkstück verändert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Volumenstrom des eingesprühten Kühlmittels mit zunehmender Drahteingriffslänge erhöht und mit abnehmender Drahteingriffslänge reduziert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei als Werkstück ein Einkristall mit einem Durchmesser von mindestens 450 mm verwendet wird.
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US13/749,804 US9346188B2 (en) 2012-02-09 2013-01-25 Apparatus and method for simultaneously slicing a multiplicity of slices from a workpiece
MYPI2013000362A MY165870A (en) 2012-02-09 2013-02-04 Apparatus and method for simultaneously slicing a multiplicity of slices from a workpiece
SG2013008552A SG193085A1 (en) 2012-02-09 2013-02-04 Apparatus and method for simultaneously slicing a multiplicity of slices from a workpiece
JP2013020316A JP5579287B2 (ja) 2012-02-09 2013-02-05 被加工物から多数の薄片を同時にスライスするための方法
KR20130012678A KR101496391B1 (ko) 2012-02-09 2013-02-05 공작물로부터 다수의 박편을 동시 슬라이싱하는 슬라이싱 장치 및 슬라이싱 방법
CN201310049533.4A CN103240805B (zh) 2012-02-09 2013-02-07 从工件同时切割多个切片的设备和方法
TW102104798A TWI507282B (zh) 2012-02-09 2013-02-07 從工件同時切割多個切片之設備和方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106994640A (zh) * 2017-04-18 2017-08-01 天津大学 一种活动式线带磨削加工装置

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012209974B4 (de) * 2012-06-14 2018-02-15 Siltronic Ag Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem zylindrischen Werkstück
DE102014208187B4 (de) * 2014-04-30 2023-07-06 Siltronic Ag Verfahren zum gleichzeitigen Trennen einer Vielzahl von Scheiben mit besonders gleichmäßiger Dicke von einem Werkstück
FR3032899B1 (fr) * 2015-02-23 2017-03-31 Commissariat Energie Atomique Dispositif de decoupe par fil comportant un systeme de lubrification par aspersion du fil et un systeme de nettoyage par aspersion du fil
JP6512132B2 (ja) * 2016-02-25 2019-05-15 株式会社Sumco ウェーハの製造方法
FR3048903B1 (fr) * 2016-03-15 2018-04-13 Saint-Gobain Placo Procede et dispositif de decoupe d'une plaque ou d'un panneau de materiau de construction poreux
JP6249319B1 (ja) * 2017-03-30 2017-12-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ソーワイヤー及び切断装置
CN107053306B (zh) * 2017-04-18 2019-01-18 南通市金山纺织有限公司 线式橡胶棒截断机
WO2018203448A1 (ja) * 2017-05-02 2018-11-08 信越半導体株式会社 ワークの切断方法及び接合部材
JP6819619B2 (ja) * 2018-01-22 2021-01-27 信越半導体株式会社 ワーク切断方法及びワイヤソー
JP6751900B2 (ja) * 2018-01-29 2020-09-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 金属線及びソーワイヤー
TWI695755B (zh) * 2018-11-30 2020-06-11 環球晶圓股份有限公司 漿料管調整架
CN109571783A (zh) * 2018-12-27 2019-04-05 西安奕斯伟硅片技术有限公司 切割线的喷淋结构、工件切割系统及喷淋方法
JP6969579B2 (ja) * 2019-01-15 2021-11-24 信越半導体株式会社 ワークの切断方法及びワイヤソー
TWI713140B (zh) * 2019-08-29 2020-12-11 環球晶圓股份有限公司 晶棒固定治具
CN111036991B (zh) * 2019-12-26 2021-11-16 陕西宝成航空仪表有限责任公司 片状磁钢类零件的加工方法
CN111361030B (zh) * 2020-04-24 2021-11-23 西安奕斯伟材料科技有限公司 多线切割装置及多线切割方法
CN111421688A (zh) * 2020-05-09 2020-07-17 西安奕斯伟硅片技术有限公司 多线切割装置及多线切割方法
EP3922389A1 (de) * 2020-06-10 2021-12-15 Siltronic AG Verfahren zum abtrennen einer vielzahl von scheiben mittels einer drahtsäge von werkstücken während einer abfolge von abtrennvorgängen
CN111976043B (zh) * 2020-08-26 2022-05-31 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种晶棒切割装置及晶棒切割方法
US11717930B2 (en) 2021-05-31 2023-08-08 Siltronic Corporation Method for simultaneously cutting a plurality of disks from a workpiece
CN113601741B (zh) * 2021-08-09 2023-06-23 西安奕斯伟硅片技术有限公司 为切割硅棒的多条切割线供应砂浆的装置及硅棒切割设备
CN114701085A (zh) * 2022-04-21 2022-07-05 青岛高测科技股份有限公司 双线中垂切割硅棒的方法、切割设备及切割系统
CN114643654A (zh) * 2022-04-21 2022-06-21 青岛高测科技股份有限公司 十字线切割硅棒的方法、切割设备及切割系统
CN114888574B (zh) * 2022-04-29 2023-03-14 安徽通宇金属容器包装有限公司 一种铁片裁切装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0798091A2 (de) 1996-03-26 1997-10-01 Shin-Etsu Handotai Company Limited Drahtsäge und Verfahren zum Zerschneiden eines zylindrischen Werkstücks, wie Ingots
JPH10180750A (ja) 1996-12-25 1998-07-07 Nippei Toyama Corp ワイヤソーにおけるスラリー温度調節装置
DE10122628A1 (de) 2001-05-10 2002-11-21 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zum Abtrennen von Scheiben von einem Werkstück
US7959491B2 (en) 2007-12-19 2011-06-14 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for slicing workpiece by using wire saw and wire saw

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2516717B2 (ja) * 1991-11-29 1996-07-24 信越半導体株式会社 ワイヤソ―及びその切断方法
JPH07205141A (ja) 1994-01-10 1995-08-08 Tokyo Seimitsu Co Ltd ワイヤーソーのウェーハ切断方法及びその装置
US6067976A (en) 1994-01-10 2000-05-30 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Wafer cut method with wire saw apparatus and apparatus thereof
JPH10249700A (ja) 1997-03-17 1998-09-22 Super Silicon Kenkyusho:Kk ワイヤソーによるインゴットの切断方法及び装置
JP2000202755A (ja) * 1999-01-12 2000-07-25 Super Silicon Kenkyusho:Kk ワイヤ洗浄装置
EP1097782B1 (de) * 1999-01-20 2006-11-15 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd Drahtsäge und schneidverfahren
JP2001328054A (ja) * 2000-05-24 2001-11-27 Toshiba Ceramics Co Ltd ワイヤソーおよびワイヤソー切断方法
JP2002307283A (ja) * 2001-04-19 2002-10-23 Shin Etsu Handotai Co Ltd ワイヤーソー
JP4656804B2 (ja) 2001-10-17 2011-03-23 日立金属株式会社 ワイヤソーを用いる切断方法および希土類磁石の製造方法
JP2004017222A (ja) 2002-06-17 2004-01-22 Hitachi Cable Ltd ワイヤソー切断装置及びワーク切断方法
US6889684B2 (en) 2002-11-06 2005-05-10 Seh America, Inc. Apparatus, system and method for cutting a crystal ingot
JP2006159360A (ja) 2004-12-08 2006-06-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 基板製造方法及び半導体基板
JP4965949B2 (ja) * 2006-09-22 2012-07-04 信越半導体株式会社 切断方法
JP4998241B2 (ja) 2007-12-11 2012-08-15 信越半導体株式会社 ワイヤソーによるワークの切断方法およびワイヤソー
US8690636B2 (en) * 2009-05-26 2014-04-08 Hitachi Cable, Ltd. Compound semiconductor substrate production method
JP5566922B2 (ja) 2011-01-21 2014-08-06 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 固定砥粒ワイヤおよびその製造方法
JP5527618B2 (ja) 2011-03-09 2014-06-18 住友金属鉱山株式会社 ワイヤーソー切断装置
JP5427822B2 (ja) 2011-04-05 2014-02-26 ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト ワイヤーソーによるワークの切断方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0798091A2 (de) 1996-03-26 1997-10-01 Shin-Etsu Handotai Company Limited Drahtsäge und Verfahren zum Zerschneiden eines zylindrischen Werkstücks, wie Ingots
JPH10180750A (ja) 1996-12-25 1998-07-07 Nippei Toyama Corp ワイヤソーにおけるスラリー温度調節装置
DE10122628A1 (de) 2001-05-10 2002-11-21 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zum Abtrennen von Scheiben von einem Werkstück
DE10122628B4 (de) 2001-05-10 2007-10-11 Siltronic Ag Verfahren zum Abtrennen von Scheiben von einem Werkstück
US7959491B2 (en) 2007-12-19 2011-06-14 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for slicing workpiece by using wire saw and wire saw

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN 8580
DIN 8589

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106994640A (zh) * 2017-04-18 2017-08-01 天津大学 一种活动式线带磨削加工装置
CN106994640B (zh) * 2017-04-18 2022-12-20 天津大学 一种活动式线带磨削加工装置

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