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Vorrichtung zum In-Stücke-Trennen einer mit einer Anzahl von Einkerbungslinien
versehenen Platte aus sprödem Material Bekannt ist eine Vorrichtung zum. In-Stücke-Trennen
von einer mit Einkerbungslinien versehenen, aus sprödem Material bestehenden Platte,
welche auf einer nachgiebigen Unterlage aufruhend einem Biegemoment ausgesetzt wird.
Die Platte bricht dabei längs der vorgesehenen Einkerbungslinie. Diese Linie befindet
sich dabei zwischen zwei getrennten Auflagestellen, die zwecks Schonung der Werkstücke
mit einer nachgiebigen Unterlage versehen sind.
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Die bekannte Vorrichtung eignet sich jedoch weniger für das In-Stücke-Trennen
von Platten aus Germanium und Silizium, welche mit einer Anzahl von im wesentlichen
parallelen Einkerbungslinien versehen sind. Solche aus Einkristall gesägten Platten
werden bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, wie Kristalldioden und Transistoren,
in Stücke zerteilt, damit Halbleiterkristalle oder »Würfel« gebildet werden. Das
In-Stücke-Trennen muß einwandfrei exakt genau längs der Einkerbungslinien erfolgen,
da dieses aus Einkristall gebildete Material, Germanium oder Silizium, sehr kostspielig
ist und Ausschuß möglichst vermieden werden soll. Auch dadurch, daß die Einkerbungslinien
in sehr kurzem Abstand voneinander angeordnet sind, läßt sich die bekannte Vorrichtung
für das In-Stücke-Trennen weniger gut verwenden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen
für das In-Stücke-Trennen einer mit einer Anzahl von im wesentlichen parallelen
Einkerbungslinien versehenen, aus sprödem Material, wie Germanium und Silizium,
bestehenden Platte, die auf einer nachgiebigen Unterlage ruhend einem Biegemoment
ausgesetzt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine
ebene Plattform mit einer elastischen Auflagefläche geradlinig unter eine starr
gelagerte, frei drehbare Walze bewegbar ist, deren Längsachse parallel zur Auflagefläche
liegt.. Bei dieser Anordnung ist die Plattform vorzugsweise um 90' drehbar.
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Bei einer weiteren Ausbildung dieser Vorrichtung ist die Plattform
mittels eines in eine Zahnstange eingreifenden Zahnseginents um 901 drehbar.
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Es ist zwar auch schon eine Steinspaltmaschine zum Spalten einer Steinplatte
mit mehreren in die Ober- und Unterfläche eingeritzten parallelen Einkerbungslinien
bekannt, doch ist daraus die Verwendung einer nachgiebigen Unterlage und ein In-Stücke-Trennen
mittels einer Walze nicht ersichtlich.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher
F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung
und F i g. 2 eine Draufsicht auf eine gekerbte Scheibe aus einem Halbleitereinkristall,
befestigt auf einem mit Klebemittel versehenen Träger, darstellen.
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Die Vorrichtung nach F i g. 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 Zahnsegment 8 versehen. Das Rad 7 hat einen Bolzen
9, der gegen die Wirkung einer Schraubenfeder 10 eingedrückt werden
kann.
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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 hinsichtlich der Welle
5 um 901 versetzt liegen und mit dem Bolzen 9 zusammenwirken
können, um die Plattform 6 in einer der zwei Stellungen zu halten. In F i
g. 1 ist nur ein Rippenpaar 11 sichtbar und nur eines der zwei Löcher
13.
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Die Plattform6 enthält eine elastische Oberschicht 14 aus Gummi oder
Filz.
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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.
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Zwei Zahnstangen 17 sind am Ende des Gehäuses 12 innerhalb
desselben an Stellen angeordnet, wo sie mit dem Zahnsegment 8 zusammenwirken
können, um die Welle 5 und damit also die Plattform 6 um einen Winkel
von 90' zu drehen. In F i g. 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.
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Eine zylindrische Rolle18 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 anderen Durchmessers ersetzt werden.
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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 das Zahnsegment 8 greifen in diesem Zustand nicht ineinander ein, und
der Bolzen 9 befindet sich in der in F i g. 1 gezeigten Stellung.
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Eine Scheibe 20 aus einem Halbleiterkristall, die entlang zweier quer
zueinander angeordneter Sätze von sich parallel erstreckenden, gleichweit voneinander
entfernten Linien 21 und 22 eingekerbt ist, -wird, wie in F i g. 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 Einkerbungslinien21 und 22 nach unten auf
die Schicht 14 der Plattform 6 gelegt und durch das Klebeband auf ihremPlatz
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.
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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 F i g. 1.
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Der Träger 2 ist im waagerechten 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.
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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 Gede 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 Biegemöment, 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.
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Nach dem Passieren unter der Rolle 18 wird der Träger 2 weiter
zur rechten Seite der F i g. 1 bewegt. Das Zahnsogment 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 90' gegenüber dem Träger 2 gedreht
werden, bis das Ende des Zahnsegments 8 erreicht ist und dieser nicht mehr
in die Stange 17 eingreift und der Bolzen 9 in der anderen Bohrung
einrastet. Die Linien 22 erstrecken sich jetzt parallel zur waagerechten 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.
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Die Plattform 6 -und die Scheibe 20 werden unter der Rolle
18 zurückbewegf, und die Trennung wird längs der Linien 22 durchgeführt.
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Am linken Ende des Gerätes wird die Welle 5
wieder um
90' gedreht infolge des Eingreifens des Segments 8 in die andere Stange17,
und die Schieberichtung der Plattform 6 wird durch Eindrücken des Schalters
15 durch den Träger 2 umgekehrt. Inzwischen wird das Klebeband23 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.
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Es zeigt sich, daß Halbleiterscheiben auf obige Weise richtig in kleine
rechteckige Stücke getrennt werden können zur weiteren Behandlung in der Herstellung
von Halbleitervorrichtungen.
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Hinsichtlich der Wirkung der Vorrichtung gemäß F i g. 1 sei
bemerkt, daß die Trennung um so 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 um so größer gewählt werden
muß, je größer der Abstand zwischen den Einkerbungslinien ist. Was letzteres
anbetrifft, wird noch bemerkt, daß für Einkerbungslinien, welche 2 bis
5 mm auseinanderliegen, ein Rollendurchmesser von etwa 12,7
mm genügt.