DE2722780A1 - Laepptrennmittel - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Läpptrennmittel aus in einer Trägerflüssigkeit suspendierten Schneidkörnern mit einer mittleren Korngröße von 10 bis 50 /an.

Es ist bekannt oxidische Stoffe wie Saphir oder Rubin oder auch Halbleitermaterial wie beispielsweise Silicium oder Germanium mit Oandsägen mit geradem Sägeblatt und freiem Schneidkorn zu sägen. Uni zu einem befriedigenden Ausstoß an gesägten Scheiben zu kommen, werden dabei üblicherweise mehrere Sägeblätter in einem Gatter zusammengefaßt. Die als Sägeblätter fungierenden glatten Stahlklingen führen bei ihrer Bewegung über den zu zerteilenden Feststoff ein Läpptrennraittel, wie beispielsweise in einer Trägerflüssigkeit suspendiertes Diamantpulver, rait sich. Als Trägerflüssigkeit wird dabei üblicherweise relativ hochviskoses Mineralöl eingesetzt, und zwar in der etwa zwe^i- bis vierfachen Gewichtsmenge, bezogen auf die darin aufgeschlenunten Schneidkörner. Der Vorteil dieses Sägeverfahrens gegenüber anderen Sägetypen mit gebundenem Schneidkorn, beispielsweise den Innenlochsägen, liegt in der gleichmäßigen Oberflächenzerstörung der Schnittfläche, die sich durch Abätzen einer dünnen Oberflächenschicht leicht wieder beheben läßt und in der Tatsache, daß praktisch alle Scheiben "bow-frei" sind, also gleichmäßig flach und ohne Durchbiegung. Der Nachteil dieses Sägeverfahrens gegenüber anderen Sägeverfahren mit gebundenen Schneidkorn, beispielsweise dem Innenlochsägen, liegt in den langen Sägezeiten. Selbst bei 240 Klingen im Gatter liegt die Sägezeit pro Scheibe noch etwa doppelt so hoch wie bei den herkömmlichen Innenlochsägen. Erst durch die Entwicklung eines neuen Gattersäge- bzw. Läpptrennverfahrens, welches mit verkürzten Klingen, höheren Druck und gesteigerter lateraler Geschwindigkeit der über den zu zerteilenden Feststoff gleitenden Klinge arbeitet, konnten Sägezeiten pro Scheibe erreicht werden, die die Innenlochsäge deutlich übertreffen. Um aber die Herstellung von wirtschaftlich

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einsetzbaren Siliciumsolarzellen zu realisieren, gilt es, die einzelnen Verfahrensschritte noch weiter zu optimieren. Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die Sägezeit pro Scheibe beim Gattersägen bzw. bein multiplen Läpptrennen noch veiter zu senken.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den Einsatz eines Läpptrennmittels, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es neben einem Gewichtsteil einer niederviskosen Trägerflüssigkeit eins bis dre-i Gewichtsteile Schneidkörner enthält.

Als fester Bestandteil dieses Läpptrcnnmittels werden dabei die Üblichjen Mittel eingesetzt, wie etwa Korundpulver, Siliciumcarbid, Borcarbid, kubisches Bornitrid oder Diamantpulver, wobei die Härte und somit die Standzeit in der angegebenen Reihenfolge ansteigt. Eingesetzt werden diese Stoffe in einer mittleren Korngröße von 10 bis 50 (um, vorzugsweise 5 bis 30 Λΐ"Ί entsprechend den geltenden Industrienormen (FEPA, ASTM). Vorteilhaft wird dabei die mittlere Korngröße der Schneidkörner auf die Dicke der beim Sägen eingesetzten Läpptrennklinge, die üblicherweise bei 100 bis 3OO um liegt, abgestimmt. Die mittlere Korngröße wird dabei zweckmäßig innerhalb der angegebenen Bereiche so gewählt, daß sie etwa dem 0,25 bis 0,07, vorzugsweise dem 0,15 bis 0,1-fachen, der Dicke der beim Sägen eingesetzten Läpptrennklinge entspricht. Als Trägerflüssigkeit kommen allgemein Flüssigkeiten mit einer Vis kosität von etwa 1 bis 10 cP, vorzugsweise 1 bis 5 cP, in Frage, die gegenüber der Schneidklinge wie auch dem zu zerteilenden Feststoff weitgehend inert sind, d.h. ihn weder angreifen noch bleibend verunreinigen. Derartige Flüssigkeiten sind beispielsweise verschiedene Mineralöle, Syntheseöle, Glycerin-Wassergemische, Methylzelluloselösungen in Vasser oder beispielsweise Polyvinyl alkohol wassergemx sehe.

Das jeweils zu wählende Schneidkorn ist dabei abhängig von der

Art des zu zerteilenden Feststoffs, so lassen sich beispielsweise

Saphir oder Spinell wirtschaftlich nur mit Diamant oder kubischen Bornitrid zerteilen.

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In der Säge wird das Läpptrennmittel durch Pumpert pder Rühren zweckmäßig ständig in Bewegung gehaltenem ein Absetzen des SchneidKorns bzw. ein Zusammenbacken oder Verfestigen des Läpptrennmittels zu vermeiden.

Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Läpptrennmittels empfiehlt es sich außerdem, Klingen zu verwenden, welche in der Schneidkante mit Ausnehmungen versehen sind und somit für einen optimalen Einzug des Läpptrennmittels in den Sägekanal sorgen.

Das erfindungsnemäße Läpptrennmittel wird vorteilhaft für das Gattersägen bzw. das multiple Läpptrennen von Halbleitermaterialien, wie Silicium, Germanium, Ill-V-Verbindungen, wie etwa Galliumarsenid oder Galliumphosphid, oxidischen Substanzen, wie etwa Saphir, Spinell, Rubin aber auch für weiche Stoffe, wie beispielsweise hexagonales Bornitrid, eingesetzt.

Durch den Einsatz dieses neuartigen Läpptrennmittels lassen sich Schneidleistungen erreichen, die deutlich höher sind als die bei Verwendung bekannter Läpptrennmittel.

Vergleichsbeispiel

Ein einkristalliner Siliciumstab mit den Abmessungen 50 x 50 x 220 mm wurde mit einer Läpptrennmaschine quer zur Längsachse in Scheiben zersägt. Als Säge wurde eine Läpptrennraaschine verwendet, die im wesentlichen einer Gattersäge der Pa. Meyer & Burger AG, Steffisburg, Schweiz, vom Typ GS 1 entsprach, die jedoch durch entsprechende Umbauten so umgerüstet worden war, daß kürzere Klingen mit einer höheren Geschwindigkeit und unter höherem Druck bewegt werden konnten.

Das Klingenpaket bestand aus 240 Klingen mit einer Stärke τοπ 200 um, einer Höhe von 6 mm und einer freien Arbeitslänge von 200 mm. Die Schneidkante dieser Klingen wie· dabei bogenförmige Ausnehmungen auf von - gemessen in der Schneidkante - 6 am Län ge und einer Höhe im Scheitelpunkt von 1 mm. Über die gesamte Länge der Klingen waren jeweils 20 derartige Ausnehmungen im gleichen Abstand voneinander ausgebildet. Nach dem Aufsetzen der Klingen auf den Siliciumstab wurden die Klingen in üblicher Veise

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mit einer geringen lateralen Anfangsgeschwindigkeit von einigen Metern pro Minute fast drucklos über den Kristall geführt. Erst nachdem alle Klingen im Siliciumstab zu greifen begonnen hatten, wurde nunmehr die laterale Geschwindigkeit, mit welcher das Klingenpaket über den zu zerteilenden Siliciumstab geführt wurde, auf 45 m/Minute erhöht. Auf das Klingenpaket wurde dabei während de· Sägens eine Druckkraft von nunmehr 18O ρ je Klinge ausgeübt. Als Läpptrennmittel wurde Siliciumcarbid mit einer Korngrößenverteilung von 27 bis 30 pm, aufgeschlemmt in einer Mineralölfraktion mit einer Viskosität von 45 cP, wobei auf drei Gewichtsteile Mineralöl ein Gewichtsteil Siliciumcarbid zugegeben wurde, verwendet.

Nach einer reinen Sägezeit von 2,08 Stunden wurden 239 Scheiben

von 480 yum Dicke erhalten. Dies entsprach einer Schneidleistung

2 von 0,2 cm pro Minute und Klinge. * '

Beispiel

Ein Siliciumstab mit den gleichen Abmessungen wurde entsprechend vorstehendem Beispiel gesägt, nur mit der Ausnahme, daß al· Läpptrennmittel Siliciumcarbid mit einer mittleren Korngröße von 27 bis 30 (Um, aufgeschlämmt in einem Gemisch aus neun Gewichtsteilen Wasser und ein Gewichtsteil Glycerin mit einer Viskosität von etwa 1,01 cP eingesetzt wurde, wobei auf einen Gewichtsteil Trägerflüssigkeit 2,5 Gewichtsteile Siliciumcarbidpulver bemessen wurden. Vermittels eines mit einem Elektromotor betriebenen RUhrers wurde außerdem das Läpptrennmittel ständig in Bewegung gehalten.

Nach einer reinen Sägezeit von 1,75 Stunden wurden 239 Scheiben von 500 μ_η Dicke erhalten. Dies entsprach einer Schneidleistung von 0,24 cm pro Minute und Klinge.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Läpptrennmittel aus in einer Trägerflüssigkeit suspendierten Schneidkörnern mit einer mittleren Korngröße von 10 bis 50 £im, dadurch gekennzei chnet , daß es neben einem Gewichtsteil einer niederviskosen Trägerflüssigkeit ein bis drei Gewichtsteile Schneidkörner enthält. .
2. 2. Läpptrennmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es eine Trägerflüssigkeit mit einer Viskosität von 1 bis 5 cP enthält.
3. 3. Läpptrennmittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzei chnet , daß es als Trägerflüssigkeit wässriges Glycerin enthält.
4. 4. Läpptrennmittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Schneidkörner mit einer mittleren Korngröße von 5 bis 30^Um enthält.
5. 5* Läpptrennmittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es in der mittleren Korngröße der Schneidkörner auf die Dicke der beim Sägen eingesetzten Läpptrennklinge abgestimmt ist.
6. 6. Läpptrennraittel nach Anspruch 4 und 5 t dadurch gekennzeichnet , daß die Schneidkörner eine mittlere Korngröße entsprechend dem 0,15 bis 0,1-fachen der Dicke der

   beim Sägen eingesetzten Läpptrennklinge aufweisen.

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