DE19828420A1 - Verfahren zum Aufwickeln eines Sägedrahtes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aufwickeln des Sägedrahtes einer Drahtsäge im oszillierenden Betrieb, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zugspannung des Sägedrahtes vor dem Aufwickeln auf die Empfängerspule reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln des Säge­ drahtes einer Drahtsäge im oszillierenden Betrieb auf eine Empfängerspule.

Scheibenförmiges Halbleitermaterial beispielsweise aus Silici­ um erhält man gewöhnlich durch das Zersägen eines zylindri­ schen Kristalls mittels Innenloch- oder Drahtsägen. Drahtsägen werden insbesondere dann eingesetzt, wenn in einem Arbeits­ schritt, mittels eines Drahtgatters ein Halbleiterstab in eine Vielzahl von Halbleiterscheiben zersägt werden soll. Das Drahtgatter wird von zwei Drahtführungsrollen begrenzt, wobei die Längsachsen der Führungsrollen senkrecht zum Sägedraht im Drahtgatter ausgerichtet sind. Während des Sägevorgangs durch­ dringt der Kristallstab das Drahtgatter. Der Sägedraht ist mit festgebundenem Schneidkorn bestückt oder wird mit einer als Trennslurry bezeichneten, und Schneidkorn enthaltenden Suspen­ sion beaufschlagt.

Zum Aufspannen des Drahtgatters über die Drahtführungsrollen muß der Sägedraht mit einer bestimmten Zugspannung beauf­ schlagt werden, die auch während des Sägevorgangs aufrecht­ erhalten werden muß. Hierzu sind zwei Verfahren bekannt gewor­ den:

• a) der Draht wird vor der Verwendung als Sägedraht mit einer bestimmten Drahtspannung beaufschlagt und auf eine Spule auf­ gewickelt. Diese Spule wird dann als Senderspule beim Drahtsä­ gen verwendet. Während des Gebrauchs des Sägedrahtes wird die Drahtspannung über konstantkraftbeaufschlagte Tensiometerrol­ len (durch Gewicht- oder Federkraft) und einen drehmomentge­ steuerten Wicklermotor konstant gehalten. Bei diesem Verfahren ist während des Sägevorgangs der Sägedraht auf seiner gesamten Länge (einschließlich der Senderspule und der Empfängerspule) mit der gleichen Zugspannung beaufschlagt.
• b) der Draht, der auf der Senderspule aufgewickelt ist, hat gegenüber dem Drahtgatter eine reduzierte Zugspannung. Varia­ bel kraftbeaufschlagte Tensiometerrollen sowie ein drehmoment­ gesteuerter Wicklermotor bilden eine Regelkomponente eines Re­ gelkreises, die den Sägedraht nach dem Verlassen der Sender­ spule mit einer bestimmten Zugspannung beaufschlagt.

Die oben genannten Verfahren sind sowohl auf Drahtsägen mit oszillierender Drahttransportrichtung als auch kontinuier­ licher Drahttransportrichtung anwendbar. Bei der oszillieren­ den Betriebsart wird ein Teil des von der Senderspule zunächst abgewickelten Sägedrahtes nach Umkehrung des Drehsinns der Sender- und Empfängerspule wieder auf die Senderspule aufge­ wickelt und dieser Vorgang periodisch wiederholt. Auf diese Weise kann mit dem zur Verfügung stehenden Drahtvorrat länger gesägt werden, als dies bei einem Betrieb der Drahtsäge mit gleichbleibendem Drehsinn (kontinuierlicher Betrieb) möglich ist.

Aus der, zum Aufspannen des Drahtgatters nötigen Zugspannung, die durch oben genannte Verfahren erhalten wird, resultieren unerwünschte Anforderungen an die Empfängerspule bzw. an die Empfänger- und die Senderspule, die sich zudem noch nachteilig auf das Sägeverfahren auswirken.

Wird beispielsweise nach Verfahren b) vorgegangen, erhöht sich, durch die zusätzlich beaufschlagte Zugspannung, mit je­ der Windung der axiale Druck auf den Spulenkern. Beispiels­ weise summiert sich der Druck auf den Spulenkern auf etwa 100 t, wenn 100 km Sägedraht mit einer Zugspannung von 25 N aufge­ wickelt werden. Die Empfängerspule muß daher so ausgebildet sein, daß sie diesen Drücken standhält.

Dies bedingt hohe Kosten für die Empfängerspule und begrenzt die einsetzbare Sägedrahtlänge. Speziell um Kristalle mit gro­ ßen Durchmessern in Scheiben zu zersägen sind aber lange Säge­ drähte nötig. Wird die Sägedrahtspannung durch Verfahren a) erhalten, gilt das oben Ausgeführte für Empfänger- und Sender­ spule.

Der Fachmann ist derzeit bemüht, die Zugspannung des Säge­ drahtes beim Betrieb einer Drahtsäge konstant zu halten, da sich bereits geringfügige Abweichungen nachteilig auf die Qua­ lität der Halbleiterscheiben auswirken. Aus diesem Grund wird im Stand der Technik auch nach dem Drahtgatter die Zugspannung aufrechterhalten, so daß dann die hohe Zugspannung auf dem Spulenkern lastet.

Aufgabe der Erfindung war es daher, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und ein Verfahren anzu­ geben, daß den Spullenker der Empfängerspule entlastet.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Aufwickeln des Sägedrahtes einer Drahtsäge im oszillierenden Betrieb, das da­ durch gekennzeichnet ist, daß die Zugspannung des Sägedrahtes vor dem Aufwickeln auf die Empfängerspule reduziert wird.

Die Beschreibung beschränkt sich im folgenden auf oben genann­ tes Verfahren b) zum Aufbau der Zugspannung des Sägedrahtes und auf einen oszillierenden Betrieb der Drahtsäge.

Überraschenderweise zeigte sich nämlich, daß sich eine, nach dem Drahtgatter reduzierte Zugspannung des Sägedrahtes nicht im Drahtgatter fortpflanzt, was ein Aufwickeln des Sägedrahtes mit einer reduzierten Zugspannung ermöglicht, ohne daß die Halbleiterscheiben Qualitätseinbußen erfahren. Zurückzuführen ist dies auf den sehr geringen Schlupf zwischen Sägedraht und Drahtführungsrollen. Die Zugspannung kann dabei mittels elek­ trischen und/oder mechanischen Regelungskomponenten, wie beispielsweise einem drehmomentgesteuerten Wickelmotor und ei­ ner variabel kraftbeaufschlagten Tensiometerrolle, gemäß dem Stand der Technik reduziert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft auf Drahtsägen im oszillierenden Betriebszustand mit einer Zugspannung des Sägedrahtes im Drahtgatter von 10 bis 40 N, bevorzugt 20 bis 30 N und einer auf 2 bis 10 N, bevorzugt 3 bis 7 N reduzierten Sägedrahtspannung auf der Sender- und Empfängerspule angewen­ det.

Im oszillierenden Betrieb wird beispielsweise zunächst eine bestimmte Sägedrahtlänge mit reduzierter Sägedrahtspannung aufgewickelt um dann die Länge des Sägedrahtes, die nach Um­ kehrung des Drehsinns der Sender- und Empfängerspule wieder zurück in Richtung Drahtgatter läuft mit der erhöhten Zug­ spannung des Sägedrahtes aufzuwickeln.

Die reduzierte Zugspannung des Sägedrahtes auf, insbesondere, beiden Spulen hat bedeutende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. So können nun preiswerte Standardspulen als Empfän­ gerspulen verwendet werden; ihr geringeres Gewicht und kleine­ res Trägheitsmoment bei gleicher Windungszahl erlaubt eine hö­ here Beschleunigung, insbesondere während eines oszillierenden Betriebszustandes.

Auch wird keine Vorrichtung, wie beispielsweise eine Schneide­ vorrichtung, benötigt, um von den extrem schweren und teuren Spezialempfängerspulen den gebrauchten Sägedraht zu entfernen; vielmehr werden die Standardspulen zusammen mit dem Sägedraht kostengünstig entsorgt.

Darüber hinaus können Drahtsägeverfahren durchgeführt werden, die große Sägedrahtlängen benötigen, da im Stand der Technik das Spulengewicht einen limitierenden Faktor darstellt. Bei­ spielsweise können nur mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Kristallstäbe mit einem Durchmesser über von 200 mm im konti­ nuierlichen Betrieb zersägt werden. Im oszillierenden Betrieb müssen seltener die Spulen gewechselt werden, da ein längerer Sägedraht eingesetzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde exemplarisch an einer nach Verfahren b) arbeitenden Drahtsäge nach dem Stand der Technik im oszillierenden Betriebszustand mit Tensiometer­ rollen und je einem drehmomentgesteuerten Wickelmotor nach der Senderspule und vor der Empfängerspule durchgeführt.

Im Startzustand ist der Sägedraht mit einer Zugspannung von 5 N auf der Senderspule aufgewickelt; im aufgespannten Draht­ gatter hat der Sägedraht eine Zugspannung von 25 N. Das Säge­ drahtende ist am Spulenkern der Empfängerspule befestigt. Sen­ de- und Empfangsspule sind in Ruhe.

Anschließend wird der Sägevorgang gestartet. Im ersten Bewe­ gungsabschnitt wird der Sägedraht 500 m vorgespult. Die Zugs­ pannung des Sägedrahts wird am Wickler 1 (Regelkreis: Sender­ spule), welcher sich zwischen Sendespule und Sägegatter befin­ det auf 25 N erhöht. Am Wickler 2 (Regelkreis: Empfänger­ spule), der sich zwischen Sägegatter und Empfängerspule be­ findet, wird die Zugspannung auf einer Sägedrahtlänge von 400 m auf 5 N reduziert; die verbleibenden 100 m werden mit einer Zugspannung von 25 N auf die Empfängerspule aufgewickelt.

Nun ändert sich der Drehsinn von Empfänger- und Senderspule, d. h. der Sägedraht wird auf einer Länge von 200 m zurückge­ spult. Vom Wickler 2 wird zunächst auf einer Länge von 100 m die Zugspannung von 25 N aufrechterhalten und dann auf einer Länge von 100 m auf 25 N erhöht. Die Zugspannung von 25 N wird nach den Sägegatter vom Wickler 1 aufrechterhalten, so daß 200 m Sägedraht mit einer Zugspannung von 25 N auf die Senderspule aufgewickelt werden.

In diesem Zustand sind 200 m Sägedraht mit einer Zugspannung von 25 N auf der Senderspule aufgewickelt, der Sägedraht im Drahtgatter wurde um 300 m in Richtung Empfängerspule ver­ schoben, und auf der Empfängerspule sind 300 m Sägedraht mit einer Zugspannung von 5 N aufgewickelt.

Anschließend ändert sich wieder der Drehsinn der Spulen. Diese Bewegungsabläufe alternieren, solange der Sägevorgang andauert oder sich Sägedraht auf der Senderspule befindet.

Am Ende des Sägevorgangs befindet sich mittels des beanspruch­ ten Verfahrens der Sägedraht mit einer Zugspannung von 5 N auf der Empfängerspule.

Das Beispiel für die Oszillation ist exemplarisch für die Er­ findung, schränkt deren Umfang aber nicht ein.

Das Verfahren ist auf alle kontinuierlich oder oszillierend betriebenen Drahtsägen anwendbar, welche mittels Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik die Zugspannung des Sägedrahts re­ geln. Der Sägedraht kann dabei auf der gesamten oder einer be­ grenzten Länge mit reduzierter Zugspannung aufgewickelt wer­ den.

Claims (4)

1. Verfahren zum Aufwickeln des Sägedrahtes einer Drahtsäge im oszillierenden Betrieb, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zugspannung des Sägedrahtes vor dem Aufwickeln auf die Empfängerspule reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung mittels elektrischen und/oder mechanischen Rege­ lungskomponenten gemäß dem Stand der Technik reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägedraht auf der gesamten oder einer begrenzten Länge mit reduzierter Zugspannung aufgewickelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtsäge kontinuierlich oder oszillierend betrieben wird.