DE2355339B2

DE2355339B2 - Präzisionshaltevorrichtung für zylindrische Werkstücke

Info

Publication number: DE2355339B2
Application number: DE2355339A
Authority: DE
Inventors: Robert Clifton Poughkeepsie Guggenheim Sen.; Frank Victor Wappingers Falls 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: 1980-04-17
Also published as: GB1383738A; IT991302B; FR2206699A5; US3855738A; DE2355339C3; JPS4984783A; CA1000308A; DE2355339A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Präzisionshaltcvorrichtung für zylindrische Werkstücke, insbesondere für Halbieiterkristallzylinder beim Sägen, mit einer aus zwei parallelen Trägersäulen gebildeten Auflage sowie einem an der Oberseite des Werkstücks unter Federkraft anliegenden, aus seiner wirksamen in eine abgehobene unwirksame Lage verstellbaren Andruckelement.

Derartige Haltevorrichtungen werden beispielsweise benötigt, wenn zur Herstellung von Halbleiterplättchen, sogenannten Chips, für elektronische Schaltungen von den aufgewachsenen Silikon- bzw. Gerrnanium-Kristallzylindern einzelne Scheiben, sogenannte Wafer, abgeschnitten bzw. -gesägt werden. Zu diesem Zweck legl man üblicherweise die Kristall/ylinder in eine Führung ein und schiebt sie schrittweise vor, um nach jedem einzelnen Vorschubschritt mittels eines Sägeblattes eine Scheibe abzuschneiden.

Hierbei 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 30 39 265 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 einen 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 Verfahren 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.

Eine Haltevorrichtung der eingangs genannten Gattung, nämlich zur Bearbeitung von zylindrischen Werkstücken, ist aus der DE-PS 8 51 923 bekannt. Bei der dort beschriebenen Maschine zum Abstechen von Rohren ist die Auflage für das Rohr au:» zwei parallelen Trägersäulen gebildet, und zur Halterung des Rohres liegen an dessen Oberseite Rollen unter Federkraft an. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch das Werkstück zum Abschneiden gedreht, währenddessen der Vorschub des oberhalb des Werkstücks geführten

w Drehstahls gesteuert wird. Diese Ausbildung eignet sich daher nicht für die Halterung von Kristallzylindern, da diese gegen Drehung gesichert gelagert sein müssen. Denn das zum Schneiden der Scheiben wirksame Sägeblatt übt während des Sägevorganges auch ein

¹^ Drehmoment auf den Zylinder aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Präzisionshaltevorrichtung för zylihdr sehe Werkstücke zu schaffen, die sich insbesondere für die vorher beschriebene Bearbeitung von Halblciter-Kristallzylin-

«o dem eignei, indem eine sichere Halterung des Zylinders sowohl in Axial- als auch in Torsionsrichtung gewährleistet ist und gleichzeitig eine einfache Handhabung ermöglicht, wenn das Werkstück eingelegt, festgehalten oder in die nächste Arbcitsposition vorgeschoben

*"> werden soll. Diese Aufgabe ist durch die im Palentanspruch I angegebene Präzisionshaltevorrichtung gelöst worden.

Die Befestigung eines Halbleiter-Kristall/.ylinders auf eine Auflage mittels Wachs. Kitt oder eines geeigneten

*> Harzes oder Lackes ist bereits bekannt, z. B. aus der DE-PS Il 65 163 sowie aus der US-PS 31 22 827. Bei diesen bekannten Maßnahmen muß jedoch das betreffende Binde- b/w. Klebemittel für jede Veränderung der Lage des Zylinders gelöst werden, beispielsweise durch

">■> Erwärmung, wodurch die Veränderung der Lage des Zylinders, beispielsweise zum Vorschub in die nächste Sägeposition, erheblich erschwert ist. Die erfindungsgemäße Präzisionshaltevorrichtung ermöglicht es demgegenüber, das Werkstück, /.. B. einen Kristall/ylinder.

M nachdem das Druckstück daran befestigt ist, durch einfaches Betätigen des Bügels in eine beliebige Lage zu verändern, ohne daß es hierzu weiterer Maßnahmen bedarf.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die einzelnen Scheiben, z. I) Wafer, nach dem Schnitt nicht ein/ein festgehalten und abgenommen zu werden brauchen, da das am Werkstück befestigte Druckstück eine Anzahl Wafer

auch nach Durchführung der einzelnen Schnitte festhält.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

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

Fig. 1 eine teilweise Ansicht der Haltevorrichtung für einen Halbleiter-Kristallzylinder von oben,

F i g. 2 eine Teil-Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, und

Fig.3 eine Teil-Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß den F i g. 1 und 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Haltevorrichtung 10 besteht aus einem Rahmen U mit einem mittleren Rahmenteil 12 und unmittelbar anschließenden Rah- ^|5 menteilen Ί3 und 14. In den Rahmenteilen 13 und 14 befinden sich, in spiegelbildlicher Anordnung zueinander, bogenförmige Langlöcher 13/1 bzw. 14/4, durch die Bolzen 15 bzw. 16 ragen, durch welche Anordnung die Haltevorrichtung 10 relativ zu einem stationären Rahmen, etwa einer Schneidvorrichtung, ir. einem bestimmten Winkel zur vertikalen Achse eingestellt werden kann.

Die dargestellte Haltevorrichtung enthält eine Lagerung für einen Kristallzylinder 20, bei der während dessen Bearbeitung eine Veränderung der Stellung des Kristallzylinders 20, beispielsweise durch das Wirksamwerden eines Sägeblattes 18 der Schneidvorrichtung 19, verhindert ist, gleichwohl aber der Kristallzylinder 20 für aufeinanderfolgende Sägeschnitte in axialer Rich- Jo tung schrittweise vorgeschoben werden kann. Zu diesem Zweck ist der mittlere Rahmenteil 12 des Rahmens 11, wie aus F i g. 2 und 3 erkennbar, mit einem hinteren und einem vorderen Fußteil 21 bzw. 22 mit Bohrungen 23 und 24 versehen, deren Achsen parallel J5 verlaufen und Trägersäulen 25 und 26 aufnehmen. Wie insbesondere F i g. 3 zeigt, ist in jedem der Fußteile 21 und 22 ein Ausschnitt 27 gebildet, welcher die Auflage des Kristallzylindcrs 20 auf den Trägersäulen 25 und 26 ermöglicht. Zur Fixierung der Axiallage der Trägersäulen 25 und 26 in den Bohrungen 23 und 24 sind, wie aus F i g. 3 erkennbar, im Rahmen 11 Madenschrauben 25-4 und 26-4 eingeschraubt.

Zur Halterung des Krislallzylinders 20 auf den Trägersäulen 25 und 26 isl ein von der entgegengesetz- ⁴^ ten Seile 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 wird der Krislallzylinder 20 auf den w 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. B. Sägeschnitt, 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 Fnde 31 in der Mittelscnkrechten /u der Verbindungslinie der Achsen der Trägersäulen 25 und 26 wirksam ist. ^h0

Zur sicheren Halterung des Kristall/ylinders 20 auf den Trägersäiilcn 25 und 26. insbesondere zur Verhinderung einer Verdrehung oder sonstigen Veränderung der Lage, ist an der Oberseile des Kristall/ylinders 20 ein Druckstüci-. 32 aus einem geeigneten ^h'< Werkstoff, /. B. gasgefüllten Phenolhar/, angebracht. In der zugehörigen Fläche des freien [indes 31 des Bügels 30 befinden sich lauten 3.Ϊ. um eine optimale Haftung zwischen dem Druckstück 32 und dem Bügel 30 zu erzielen.

Wie aus den Fig.2 und 3 hervorgeht, ist an den Fußteilen 21 und 22 je ein Lagerteil 28 geformt, in dam sich übereinander Bohrungen 29Λ und 29ß zur Aufnahme eines Gelenkbolzens 34 befinden. Der Gelenkbogen 34 ist durch entsprechende Bohrungen in Vorsprüngen 35 und 36 des Bügels 30 geführt und dient dazu, den Bügel 30 wahlweise in den Bohrungen 29/4 oder 29fl 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 kaun. Hierzu befindet sich an dem Bügel 30 eine Führungsplatte to mit einer Slohrung 41 (Fig. 2), welche einen Bolzen 42 (Fig.3) aufnimmt, welcher seiner/^ts mittels eines Gewindes an seinem unteren Ende in den seitlichen Rahmenteil 13 eingeschraubt ist. Zwischen der Führungsplatte40 und dem Rahmenteil 13 ist eine relativ starke Druckfeder 43 eingespannt, die auf die Führungsplatte 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 cberen Ende des Bolzens 42 befindliches Auge 44, das zwischen zwei gabelförmig angeordneten Nockenscheiben 45 am unteren Ende des Griffes 46 sitzt. Entsprechende Bohrungen ii, dem Auge 44 und der, beiden Gabelteilen der Nockenscheibe 45 nehmen eine Achse 47 auf, die eine Drehbewegung des Grif.es 46 relativ zum Bolzen 42 ermöglicht (F i g. 2 und 3). Wie aus Fig. 3 deutlich wird, bewirkt eine Abwärtsbewegung des Griffes 46 entgegen dem Uhrzeigersinn über die Nockenfläche 45-4 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 Defindet, ist die Achse mit einer Rastnut 48 und s^;id die Nockenscheiben 45 mit Bohrungen 49 versehen, durch die ein Sicherungsstift 50 eingesteckt werden kann, welch r die geschlossene Lagt des Bügels 30 fixiert.

Wenn der Kristallzylinder 20 größere Abmessungen, d. h. einen größeren Durchmesser aufweist, kann der Gelenkbolzen 34 aus den Bohrungen 29fl herausgezogen und statt dessen in die Bohrungen 29-4 der Lagerteile eingeschoben werden. Um auch für diesen Fall die gleiche Federkraft zu erhallen, kann entweder auf den Bolzen 42 zwischen die leder 43 und die Führungsplatte 40 bzw. den Rahmenteil 13 ein Zwischenstück aufgeschoben oder anstelle der Druckfeder 43 eine entsprechend längere Druckfeder eingesetzt werden. Für den beschriebenen Fall kann außerdem der Bolzen 42 gegen einen längeren ausgetauscht o<li·! der in Fig. 3 dargestellte Bolzen 42 um ein" entsprechende lange aus dem Rahmenteil 13 herausgeschraubt

werden.

Bisweilen stellt der Bediener während des Schneidebzw. Sägevorgangs am Werkstück fest, daß die Schnittfläche eine erhöhte Rauhigkeit aufweist, als Anzeichen dafür, daß das Sägeblatt nachgearbeitet, /. R. geschärft, oder ausgetauscht werden muß. Dank der beschriebenen Anordnung ist es möglich, dies durchzuführen, ohne daß die Haltevorrichtung demontiert oder das Werkstück entnommen werden muß. Ks ist vielmehr die Möglichkeit gegeben, das Schärfwerkzeug an einem der seitlichen Rahmenteile anzuordnen, z. B. am Rahmenteil 14, wie in den F i g. I und J dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist eine Schärfvorrichtung 51 mit einem Block 52 am Rahmenteil 14 befestigt und mit einer Schwalbenschwanzführung 53 sowie einem mittels einer Klammer 55 befestigten Richtstab 54 ausgestattet. Die Schwaibensctiwanzführung 53 enihiiii einen rviuiicniiiirungsteil 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 F i g. I schematisch dargestellt. Das als Richtstab 54 bezeichnete Werkzeug kann entsprechend den Anforderungen von beliebiger Art und

ί geeignetem Werkstoff, wie z. B. Siliconcarbid sein, und ist mittels Lösen und Befestigen der Klammer 55 verstellbar.

Zum Vorschub des Krislailzylinders 20 in Richtung auf das Bearbeitungswcrkzcug. also in P i g. 1 nach

in unten, dient ein Stclllrieb üblicher Ausführung, wie z. I). der dargestellte Stellt rieb 65 mit einer Stcllspindcl 66. die manuell, mittels eines Schrittmotors oder mittels eines Strömungsmiiielaniriebes bcliitigbar ist. Das entgegengesetzte linde der Stcllspindcl 66 liegt am rückwärtigen Pndc des Kristallzylinders 20 an. wie in F i g. 2 dargestellt, so daß dieser in seiner Position

30 axial \ erschoben werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichminucn

Claims

Patentansprüche:

1. Präzisionshaltevorrichtung für zylindrische Werkstücke, insbesondere für Halbleiter-Kristallzylinder beim Sägen, mit einer aus zwei parallelen Trägersäulen gebildeten Auflage sowie einem an der Oberseite des Werkstücks unter Federkraft anliegenden, aus seiner wirksamen in eine abgehobene unwirksame Lage verstellbaren Andruckelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Andruckelement als schwenkbar gelagerter, mittels eines Griffs (46) verstellbarer Bügel (30) ausgebildet ist, an dessen freiem Ende (31) Kerben (33) angeordnet sind, und daß am Werkstück (20) ein Druckstück (32) befestigt ist, welches zur Halterung des Werkstückes mit den Kerben (33) am Bügel (30) zusammenwirkt.

2. Präzi-sionshaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägersäulen (25, 26) in im Rahmen (11) befindlichen Bohrungen (23, 24) axial verstellbar geführt und mittels Schrauben (25/4, 26A) feststellbar sind.

3. Präzisionshaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da/J 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 Nockenfläci.jn (45/Vaufliegen.

4. Präzisionshaltevorrichfng nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (11) eine Mehrzahl von Bohrungen {29A 190//Ur Schwenklagcrung des Bügels (30) aufweist.

5. Präzisionshaltevorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen parallel zur Werkstückachsc ein Richtstab (54) mit der Schneidflächc des Sägeblattes (18) ausgerichtet sowie nachstellbar geführt ist.

6. Präzisionshaltevorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch einen axial auf das Werkstück (20) von der zum Sägeblatt (18) entgegengesetzten Seite wirksamen, als Slellspindcl (66) ausgebildeten Stelltrieb (65).