DE2355339A1

DE2355339A1 - Haltevorrichtung zur bearbeitung zylindrischer werkstuecke

Info

Publication number: DE2355339A1
Application number: DE19732355339
Authority: DE
Inventors: Sen Robert Clifton Guggenheim; Frank Victor Liucci
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-11-09
Filing date: 1973-11-06
Publication date: 1974-05-22
Also published as: DE2355339B2; GB1383738A; IT991302B; US3855738A; JPS4984783A; FR2206699A5; DE2355339C3; CA1000308A

Description

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: FI 972 064

Haltevorrichtung zur Bearbeitung zylindrischer Werkstücke

Zur Herstellung von Halbleiterplättchen, sogenannten Chips, als Element für elektronische Schaltungen schneidet man von den aufgewachsenen Silicon- bzw. Germanium-Kristallzylindern einzelne Scheiben, sogenannte Wafer ab. Hierzu werden die Kristallzylinder in eine Führung eingelegt und schrittweise vorgeschoben, und nach jedem einzelnen Schritt wird ein rotierendes Sägeblatt zum Abtrennen eines Wafers wirksam.

Hierzu werden häufig Sägeblätter verwendet, die als Sägering ausgebildet sind, indem die Schneidfläche sich an den Kanten eines kreisförmigen Ausschnitts im Sägeblatt befindet. In einer bekannten Ausführung, wie sie in der US Patentschrift 3 039 265 beschrieben ist, wird hierbei das Werkstück gegen die Schneidfläche des Sägeblatts bewegt, bis der Wafer abgeschnitten ist, und sodann wieder in die zentrale Stellung zum Sägeblatt zurückgeführt, so daß anschließend, nach einem axialen Vorschubschritt, der nächste Schnittvorgang ausgeführt werden kann. Bei dieser und anderen bekannten Anordnungen erfordern die Handhabung des Kristallzylinders und dessen Vorschub in die nächste Schnittposition einen erheblichen Zeitaufwand. Weiterhin ist die Halterung des Kristallzylinders häufig nicht ausreichend, insbesondere in bezug auf das Drehmoment, welches durch das Sägeblatt bei dem beschriebenen Ver-

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fahren während des Sägevorganges auf das Werkstück ausgeübt wird. Desgleichen muß aber auch die Halterung für den Kristallzylinder in dessen axialer Richtung absolut sicher sein, da andernfalls der Sägeschnitt kein einwandfreies Trennergebnis liefert.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausführungen ist, daß zur Anbringung und Halterung des Schärfwerkzeuges für das Sägeblatt eine gesonderte Haltevorrichtung vorgesehen werden muß, welche es verschiedentlich sogar erforderlich macht, das Werkstück für die Dauer des Schärf Vorganges aus der Haltevorrichtung zu entfernen.

Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Haltevorrichtungen vermieden und wird eine Haltevorrichtung für zylindrische Werkstücke, insbesondere der eingangs definierten Art geschaffen, welche eine sichere Halterung des zylindrischen Werkstücks sowohl in Torsions- als auch in Axialrichtung gewährleistet und dennoch eine außerordentlich einfache Handhabung ermöglicht, wenn das Werkstück eingelegt, festgehalten bzw. in die nächste Arbeitsposition vorgeschoben werden muß. Außerdem bietet die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ohne weiteres die Möglichkeit, das Schärfwerkzeug, z.B. einen Richtstab, so anzuordnen, daß dieser ohne Entnahme des Werkstücks auf sehr bequeme Weise in Arbeitsstellung gebracht werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung ist im Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausführungen enthalten die ünteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Frontansicht einer Haltevorrichtung

für einen Halbleiter-Kristallzylinder,

Fig. 2 eine Teil-Seitenansicht der Vorrichtung gemäß

Fig. 1, und

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Fig. 3 eine Teil-Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß

den Fign. 1 und 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Haltevorrichtung 10 besteht aus einem Rahmen 11 mit einem mittleren Rahmenteil 12 und unmittelbar anschließenden Ratro?enteilen 13 und 14. In den Rahmenteilen 13 und 14 befinden sick, in spiegelbildlicher Anordnung zueinander, bogenförmige !«anglöcher 13A--bzw, 14A, durch die Bolzen 15 bzw. 16 ragen,.durch welche Anordnung die Haltevorrichtung 10.relativ zu einem stationären Rahmen, etwa einer Bearbeitungsvorrichtung, in einem bestimmten Winkel zur vertikalen Achse eingestellt werden kann.

Die dargestellte Haltevorrichtung enthält eine Lagerung für einen Kristallzylinder 2O, bei der während dessen Bearbeitung eine Veränderung der Stellung-des Kristallzylinders 20_/beispielsweise durch das Wirksamwerden eines Sägeblattes 18 der Bearbeitungsvorrichtung 19,.verhindert ist, gleichwohl aber der Kristallzylinder 20 für . aufeinanderfolgende Sägeschnitte in axialer Richtung schrittweise vorgeschoben werden kann. Zu diesem Zweck ist der mittlere Rahmenteil 12 des Rafemens 11, wie aus Fig. 2 und 3 erkennbar, mit einem oberen und einem unteren Fußteil 21 bzw, 22 mit Bohrungen 23 und 24 versehen, deren Achsen parallel verlaufen und Trägersäulen 25 und 26 aufnehmen. Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ist in jedem der Fußteile 21 und 22 ein Ausschnitt 27 gebildet, welcher die Auflage des Kristallzylinders 2O auf den Trägersäulen 25 und 26 ermöglicht. Zur Fixierung der Axiallage der Trägersäulen 25 und 26 in den Bohrungen 23 imd 24 sind, wie aus Fig. 3 erkennbar, im Rahmen 11 Madenschrauben 25A und 26A eingeschraubt.

Zur Halterung des Kristallzylinders 20 auf den Trägersäulen 25 und 26 ist ein von der entgegengesetzten Seite des Kristallzylinders 20 wirksamer Bügel 30 angeordnet, welcher schwenkbar gelagert und mittels einer im folgenden beschriebenen Betätigungsvorrichtung in zwei Einstellagen verstellbar ist: in der ersten Einstellage

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wird der Kristallzylinder 20 auf den Trägersäulen 25 und 26 festgehalten, und in der zweiten Einstellage wird der Bügel 30 so weit abgehoben, daß der Kristallzylinder 20 entweder für den nächsten Bearbeitungsgang, z.3. Sä;'e schnitt, vorgeschoben werden oder entnommen bzw. eingelegt werden kann. Zu diesem Zweck ist der Bügel 30, wie Fig. 3 zeigt, bogenförmig ausgebildet und erstreckt sich über einen Winkel von etwa 90 , derart, daß sein ■ freies Ende 31 in der Mittelsenkrechten zu der Verbindungslinie der Achsen der Trägersäulen 25 und 26 wirksam ist.

Zur sicheren Halterung des Kristallzvlinders 20 auf den Trägersäulen 25 und 26, insbesondere zur Verhinderung einer Verdrehung oder sonstigen Veränderung der Lage, ist an der Oberseite des Kristallzylinders 20 ein Druckstück 32 aus einem geeigneten Werkstoff, z.B. glasgefülltem Phenolharz, angebrachte In der zugehörigen Fläche des freien Endes 31 des Bügels 30 befinden sich Nuten 33, um eine optimale Haftung zwischen dem Druckstück 32 und dem Bügel 30 zu erzielen.

Wie aus den Fign. 2 und 3 hervorgeht, ist an den Fußteilen 21 und 22 je ein Lagerteil 28 geformt, in dem sich übereinander Bohrungen 29A und 29B zur Aufnahme eines Gelenkbolzens 34 befinden. Der Gelenkbolzen 34 ist durch entsprechende Bohrungen in Vorsprüngen 35 und 36 des Bügels 30. geführt und dient dazu, den Bügel 30 wahlweise in den Bohrungen 29A oder 29B schwenkbar zu lagern. Zu seiner Betätigung dient ein Handgriff 37.

Wie bereits erwähnt, dient eine Betätigungsvorrichtung dazu, den Bügel 30 schnell und bequem so von dem Kristallzylinder 20 abzuheben, daß dieser vorgerückt, entnommen oder eingelegt werden kann. Hierzu befindet sich an dem Bügel 30 eine Führungsplatte mit einer Bohrung 41 (Fig. 2), welche einen Bolzen 42 (Fig. 3) aufnimmt, welcher seinerseits mittels eines Gewindes an seinem unteren Ende in den seitlichen Rahmenteil 13 eingeschraubt ist. Zwischen der Führungsplatte 40 und dem Rahmenteil 13 ist eine relativ starke Druckfeder 43 eingespannt, die auf die Führungs-

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platte 40 eine Kraft ausübt, welche um die Achse des Gelenkbolzens 34 ein auf den Bügel 30 ausgeübtes Drehmoment bewirkt. Dies hat, wie aus Fig. 3 ohne weiteres erkennbar, zur Folge, daß der Kristallzylinder 20 unter einer ständig wirksamen Federkraft auf den Trägersäulen 25 und 26 durch den Bügel 30 festgehalten wird. Zum öffnen des Bügels 30 und Abheben vom Kristallzylinder 20 ist der Bolzen'42 mittels einer Scharniergelenkverbindung mit einem Griff 46 verbunden; diese Gelenkverbindung wird gebildet durch ein am oberen Ende des Bolzens 42 befindliches Auge 44, das zwischen zwei gabelförmig angeordneten Nockenscheiben 45 am unteren Ende des Griffes 46 sitzt. Entsprechende Bohrungen in dem Auge 44 und den beiden Gabelteilen der Nockenscheibe 45 nehmen,eine Achse 47 auf, die eine Drehbewegung des Griffes 46 relativ zum Bolzen 42 ermöglicht (Fig. 2 und 3). Wie aus Fig. 3 deutlich wird, bewirkt eine Abwärtsbewegung des Griffes 46 entgegen dem Uhrzeigersinn über die Nockenfläche 45A der Nockenscheibe 45 im Zusammenwirken mit der oberen Fläche der Führungsplatte 40 eine leichte Schwenkbewegung des Bügels 30 um die Achse des Gelenkbolzens 40 entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch der Bügel 30 in seine geöffnete'Lage gelangt. ~ ·

Zur Verhinderung eines versehentlichen Öffnens des Bügels 30, während sich ein Kristallzylinder 20 in der Halterung befindet, ist die Achse mit einer Rastnut 48 und sind die Nockenscheiben mit Bohrungen 49 versehen, durch die ein Sicherungsstift 50 eingesteckt werden kann, welcher die geschlossene Lage des Bügels 30 fixiert.

Wenn der Kristallzylinder 20 größere Abmessungen, d.h. ein.en größeren Durchmesser aufweist, kann der· Gelenkbolzen 34 aus den Bohrungen 29B herausgezogen und statt dessen in die Bohrungen 29A der Lagerteile eingeschoben werden. Um auch für diesen Fall die gleiche Federkraft zu erhalten, kann entweder auf den Bolzen 42 zwischen die Feder 43 und die Führungsplatte 40 bzw. den Rahmenteil 13 ein Zwischenstück aufgeschoben oder anstelle der Druckfeder eine entsprechend längere Druckfeder eingesetzt werden. Für den

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beschriebenen Fall kann außerdem der Bolzen 42 gegen einen längeren ausgetauscht oder der in Fig. 3 dargestellte Bolzen 42 um eine entsprechende Länge aus dem Rahmenteil 13 herausgeschraubt werden.

Bisweilen stellt der Bediener während des Schneide- bzw. Sägevorgangs am Werkstück fest, daß die Schnittfläche eine erhöhte Rauigkeit aufweist, als Anzeichen dafür, daß das Sägeblatt nachgearbeitet, z.B. geschärft, oder ausgetauscht werden muß. Dank der beschriebenen Anordnung ist es möglich, dies durchzuführen, ohne daß die Haltevorrichtung demontiert oder das Werkstück entnommen v/erden muß. Es ist vielmehr die Möglichkeit gegeben, das Schärfwerkzeug an einem der seitlichen Rahmenteile anzuordnen, z.B. am Rahmenteil 14, wie in den Fign. 1 und 3 dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist eine Schärfvorrichtung 51 mit einem Block 52 am Rahmenteil 14 befestigt und mit einer Schwalbenschwanzführang 53 sowie einem mittels einer Klammer 55 befestigten Richtstab 54 ausgestattet. Die Schwalbenschwanzführung. 5 3 enthält einen Ilutterführungsteil 56 und ist mittels einer Stellschraube 57 und einer Zahnstange so einstellbar, daß der Richtstab 54 zum Sägeblatt 18 hin bzw. von diesem hinweg einstellbar ist, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt. Das als Richtstab 54 bezeichnete Werkzeug kann entsprechend den Anforderungen' von beliebiger Art und geeignetem Werkstoff, wie z.B. Siliconcarbid sein, und ist mittels Lösen und Befestigen der Klammer 55 verstellbar.

Zum Vorschub des Kristallzylinders 20 in Richtung auf das Bearbeitungswerkzeug, also in Fig. 1 nach unten, dient ein Stelltrieb üblicher Ausführung, wie z.B. der dargestellte Stelltrieb 65 mit einer Stellspindel 66, die manuell, mittels eines Schrittmotors oder mittels eines Strömungsmittelantriebes betätigbar ist. Das entgegengesetzte Ende der Stellspindel 66 liegt am rückwärtigen Ende des Kristallzylinders 20 an, wie in Fig. 2 dargestellt, so daß dieser in seiner Position zwischen den Trägersäulen 25 und 26 sowie dem Bügel 30 axial verschoben werden kann.

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Claims

• " PATENTANSPRÜCHE

1. Haltevorrichtung zur Bearbeitung zylindrischer Werkstücke, vorzugsweise zum Abtrennen von Waferscheiben von Halbleiterkristallzylindern durch Sägen, gekennzeichnet durch eine aus zwei parallelen Trägersäulen (25, 26) gebildete Auflage sowie einen im Rahmen (11) schwenkbar gelagerten, mittels eines Griffs (46) verstellbaren Bügel (30),welcher in einer ersten Stellung uⁿter der Kraft einer Feder (43) auf der Oberseite des Werkstücks (20) aufliegt Und in einer zweiten Stellung vom Werkstück abgehoben arretiert ist.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerarme (25, 26) in im Rahmen (11).befindlichen Bohrungen (23, 24) axial verstellbar geführt und feststellbar sind.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (30) eine abgewinkelte Führungsplatte (40) aufweist, an welcher die gegen einen Rahmenteil (13) abgestützte Feder (43) 'anliegt und auf der von der entgegengesetzten -Seite an dem Griff (46) befindliche Nockenflächen (45A) aufliegen.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (31) des Bügels (30) Kerben (33) aufweist und an einem auf dem Werkstück (20) angebrachten Druckstück (32) aus einem Werkstoff hoher Haftreibung' anliegt.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen parallel zur Werkstückachse ein Richtstab /54/mit der Schneidfläche des Werkzeugs (18). ausgerichtet sowie nachstellbar geführt ist.

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6. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen axial auf das Werkstück (20) von der Rückseite wirksamen, als Stellspindel (66) ausgebildeten Stelltrieb (65)

7. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rahmen (11) eine Mehrzahl von Bohrungen (29A, 29B) zur Schwenklagerung des Bügels (30) aufweist.

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