DE2836236A1

DE2836236A1 - Klinge zum zerschneiden elektronischer kristallsubstrate o.dgl., deren herstellung und deren verwendung

Info

Publication number: DE2836236A1
Application number: DE19782836236
Authority: DE
Inventors: Robert C Runyon
Original assignee: CHEMET RES Inc
Current assignee: CHEMET RES Inc
Priority date: 1977-08-18
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1979-02-22
Also published as: FR2400420B1; GB2003503A; FR2400420A1; GB2003503B; JPS5459691A

Description

Hinge zum Zerschneiden elektronischer Kristallsubstrate ο.dgl., deren Herstellung und deren Verwendung.

Die Erfindung "bezieht sich auf Klingen zum Zerschneiden elektronischer Kristalle und Substrate oder dgl., insbesondere auf solche Klingen, welche flexibel und selbsttragend sind.

Klingen zum Schneiden elektronischer Kristalle und Substrate oder dgl., werden in großem Umfange in der Halbleiterindustrie angewandt. Zu solchen elektronischen Kristallen und Substraten zählen Germanium, Galliumarsenid, Silizium, Quarz, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Saphir, Glas u.a. Bei Silizium beispielsweise, wird ein Siliziumkristall zuerst mittels einer großen Schneidesäge waffelartig geschnitten. Eine große Anzahl an Halbleitereinrichtungen wird dann photomäßig auf jede Waffel aufgearbeitet. Dann verwendet man Schneide- bzw. Würfelschneideklingen, um die Waffel zu würfeln, damit die Halbleitereinrichtungen bzw. -Stückchen, welche darauf gearbeitet sind, getrennt werden.

Die existierenden Schneideklingen sind jedoch nicht frei von Nachteilen. Beispielsweise bestehen einige Würfelklingen aus

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einer Plafcbierung von Nickel und Diamant auf einem Aluminiumnabenträger, wobei das Volumen des Nickels'größer ist als 80% des Volumens der Platierung. Die Herstellung dieser Klingen ist schwierig und kostspielig. Das Nickel wird in der Gestalt eines engen Ringes in der Nähe des äußeren Randes der Aluminiumnabe plattiert. Danach wird ein Umfangsteil der Nabe fortgeätet, um einen engen Rand der Nickel-Diamant-Schneidfläche freizulegen. Der Aluminiumnabenträger für diese Klingen muß auf sehr enge Toloranzen, gewöhnlich 0,00025 cm, maschinell bearbeitet werden. Jedoch ist der Aufx^and dieses maschinellen Bearbeitens vergebens, falls die Nickel-Diamant-Platbierung auf der Nabe schadhaft ist. In ähnlicher Weise muß die Nabe verworfen werden, wenn die Schnittfläche, welche durch Rüclcäteen der Nabe geschaffen wird, zu groß, zu schmal oder in anderer Weise mangelhaft ist. Das ifeen ist'sehr ungenau, was zu einer großen Ausschußrate von Teilen führt. Wenn andererseits eine befriedigende Nickel-Diamant-Schnittfläche auf der Nabe gebildet ist, jedoch die Nabe aus irgend einem G-runde mangelhaft, beispielsweise ungenau maschinell bearbeitet ist, so muß wiederum die gesamte Kombination von Nabe- und Schnittfläche verworfen werden. Daher sind die Kosten dieser Klingen hoch. Ein zusätzlicher Nachteil dieser Klingen besteht darin, daß sie nicht wieder verwendbar sind. Wenn erst einmal der Schneidteil der Klinge verschlissen ist, so muß die Klinge fortgeworfen werden. V/eil schließlich die Breite der Nabe und der Durchmesser der Nickel-Diamant-Schneidflächen von einer Klinge zur anderen variieren, muß die Würfelschneidsäge jedesmal neu ausgerichtet werden, wenn eine neue Klinge auf die Säge gebracht wird.

Andere Metall-Diamant-Würfelschneidklingen werden hergestellt, indem man Diamantpartikel in ein dünnes Metallblech einpreßt. Die Diamantpartikel treten jedoch nur in das Äußere des Metallbleches ein und verteilen sich daher nicht einheitlich im gesamten Metallblech. Dies hat zum Ergebnis, daß die flachen Seiten dieser Klingen eine wesentliche Konzentration an

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Diamantpartikeln aufweisen, jedoch die Schneidkante "bzw. der Rand der Klinge eine viel geringere Konzentration besitzt.

Kupfer-Diamant- und Bronze-Diamant-Würfelschneideklingen werden durch Sintern gebildet. Diese gesinterten Klingen können jedoch nicht dünner gemacht werden, als etwa 0,076 mm, was einen Schnitt bzw. eine Schnittbreite erzeugt, welche weiter ist als erwünscht. Solche Klingen neigen dazu, sich während des Sinterns zu krümmen, insbesondere Klingen, welche so dünn wie 0,076 mm sind', so dünn gesinterte Klingen sind eine kostspielige, begrenzte Produktion eines Postens spezieller Größenordnung.

Würfelschneideklingen werden auch hergestellt aus Diamantpulver,· welches in einem Phenolharz gebunden ist. Diese phenolischen Klingen verschleißen rascher und sind zerbrechlicher als die Diamant-Nickel-Klingen.

Ganz gleich, v/elcher Typ einer Würfelschneideklinge verwendet wird, besteht ein überragendes Problem darin, die Schneidfläche der Klinge senkrecht zum zu zerschneidenden Kristall bzw. Substrat zu erhalten. Das Schneiden unter einem anderen Winkel als 90° führt zu einem Schnitt, welcher zu breit ist, wodurch wertvolles Material verschwendet wird.

Bisherige Würfelschneidräder sind beschrieben in "Dicing Wheels for Wafer Separation", Electronic Packaging &Production, July 1977, Bd. 17, S. 196.

Von den Zielen der Erfindung seien vermerkt: die Schaffung einer Schneidklinge, welche relativ einfach und billig herzustellen ist, welche selbsttragend ist, welche Kristalle und Substrate eines weiten Dickenbereiches schneiden kann, welche' einen geringeren Nickelgehalt besitzt als existierende Schneidklingen, welche duktil genug ist, um mechanischer Beanspruchung zu widerstehen, welche hinreichend dünn ist, welche eine

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größere Verschleißbeständigkeit besitzt und welche keine erneute Ausrichtung der Würfelschneidsäge für jede neue verwendete Klinge erfordert; ferner die Schaffung eines Verfahrens zum bequemen und wirtschaftlichen Herstellen solcher Schneidklingen; und schließlich die Schaffung einer Einrichtung zum Anbringen solcher Schneidklingen in der Weise, daß die Klinge selbst so senkrecht wie möglich zur Oberfläche des zu schneidenden Kristalls bzw. Substrates steht.

Eine erfindungsgemäße Klinge ist, kurz gesagt, flexibel und selbsttragend und weist Diamantpartikel in einer Nickelmatrix auf, wobei die Nickelmatrix den einzigen Träger für die Diamantpartikel bildet. Vorzugsweise weist die Klinge Diamantpartikel in einer Matrix auf, welche im wesentlichen aus Nickel besteht, Ttfobei das Volumen dieser Matrix nicht größer ist als etwa 55% des Volumens der Klinge.

Kurz gesagt wird eine erfindungsgemäße Klinge hergestellt, indem man ein flaches, elektrisch leitfähiges Substrat in eine Suspension eintaucht, welche Diamantpartikel in einem Elektrolyten aufweist; und daß man galvanisch Nickel in einem ringförmigen Muster, welches der gewünschten Gestalt der Klinge entspricht, auf einer Oberfläche des Substrates abscheidet, an welcher das galvanisch abgeschiedene Nickel nur leicht anhaftet. Die ringförmige Abscheidung von Nickel und Diamantpartikeln wird dann von dem Substrat abgestreift, um eine flexible, selbsttragende Klinge zum Schneiden elektronischer Kristalle, Substrate und dgl. zu bilden.

Die Erfindung umfaßt auch eine Einrichtung zum Befestigen der Klinge, bestehend aus eineM Paar im allgemeinen flacher, runder Kragen, von denen ein jeder eine runde zentrale öffnung besitzt, um auf der Spindel einer Würfelschneidsäge eines Durchmessers aufgenommen zu . werden, welcher etwas kleiner ist als der Durchmesser der zentralen öffnung der Klinge, welche dadurch befestigt werden soll. Jeder Kragen besitzt zugeschliffene

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parallel sich gegenüberliegende Oberflächen in Ebenen senkrecht zur Achse der öffnung und eine kreisförmige Aussparung in einer seiner Oberflächen auf seine Achse zentriert. Die Kragen sind dazu ausgebildet, mit den Aussparungen aufeinander zugewendet, auf der Spindel angebracht zu werden. Jede Aussparung besitzt einen Durchmesser.^· welcher dem Durchmesser der öffnung der Klinge entspricht. Der Ring besitzt eine Breite, welche geringer ist als die Summe der zweifachen Tiefe der Aussparung und der Dicke der Klinge, welche jedoch wesentlich größer ist als die Dicke der Klinge. Die Breite des Ringes ist groß genug, um in beiden Aussparungen aufgenommen zu werden, wenn die Kragen mit ihren Aussparungen sich gegenüberstehend und einer dazwischen eingelegten Klinge angeordnet sind. So auf der Spindel angeordnet,.kann ein Klammerdruck durch die Kragen auf die Klinge ausgeübt werden und die Klinge kann an der Spindel koaxial befestigt sein und zwar mit ihrer Ebene genau senkrecht zur- Achse der Spindel.

Andere Ziele und Merkmale ergeben sich aus den nachstehenden Aus führungen.

Die Erfindung beinhaltet eine Diamant-Nickel-Klinge zum Schneiden elektronischer Kristalle und Substrate oder dgl., und sie weist Diamantpartikel in einer Nickelmatrix auf. Die Nickelmatrix ist der einzige Träger für die Klinge und das Volumen der Nickelmatrix ist nicht größer als etwa 55% des Volumens der Klinge. Solche Klingen werden dadurch hergestellt, daß man ein flaches, elektrisch leitfähiges Substrat in eine Suspension eintauht, welche Diamantpartikel in einem Elektrolyten aufweist; daß man in einem kreisförmigen Muster, welches der gewünschten Gestalt der Klinge entspricht, elektrolytisch ITikkel auf einer Oberfläche des Substrates abscheidet, wobei das elektrolytisch abgeschiedene Nickel nur leicht an der Substratoberfläche anhaftet (Diamantpartikel werden dadurch zusammen mit dem Nickel abgeschieden, welches eine Matrix um die Diamantpartikel herum bildet); und daß man die ringförmige Abscheidung

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von Nickel und Diamantpartikeln vom. Substrat abstreift. Die Erfindung beinhaltet auch eine Einrichtung zum Montieren der Klinge, bestehend aus zwei identischen Kragen, deren Oberflächen zugeschliffen sind, und einem Ring.

Fig. 1 der anliegenden Zeichnungen ist eine Vorderansicht einer flexiblen, selbsttragenden erfindungsgemäßen Klinge;

Jig. 2 ist eine Seitenansicht von Fig. 1;

Fig. 5 ist eine übertrieben dargestellte mikroskopische Ansicht eines Teiles der in Fig. 1 gezeigten Klinge;

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene Schnittansicht in vergrößertem Maßstab der in Fig. 2 gezeigten Klinge und einer Ausführungsform der Jerfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung;

Fig. 5 ist eine auseinandergezogene Schnittansicht in vergrößertem Maßstab der Klinge, wie in Fig. 2 gezeigt ist und einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung;

Fig. 6 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Klinge, welche in einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung montiert ist;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Klingen, wobei ein Teil des Temperatursteuertanks fortgebrochen ist;

Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Einrichtung zur Angliederung eines Titanstabes an eine Aluminiumplatte, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren

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angewandt wird;

Fig. 10 ist eine Draufsicht auf eine Aluminiumplatte, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandt wird;

Fig. 11 ist eine übertrieben dargestellte mikroskopische Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Klinge; und

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer Klinge, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, und wie sie erfindungsgemäß von einer Aluminiumplatte entfernt wird.

In sämtlichen Ansichten der Zeichnungen geben entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile an.

In den Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Schneidklinge allgemein mit 1 bezeichnet. Die Klinge 1 ist eine ringförmige Klinge mit einer zentralen öffnung 3 iHid einer Schneidkante 9· Es ist eine breite Variation der Abmessungen der Klinge 1 zulässig. Typischerweise jedoch besitzen die Würfelschneideklingen einen Durchmesser von etwa 5?5 cm, so daß hier eine Klinge dieser Abmessung zum Zwecke der Veranschaulichung angewandt wird. Die Breite der Klinge 1 ist nicht kritisch. Für eine 5»5 cm-Klinge ist eine Breite von 0,794· cm eine befriedigende Abmessung. Die Dicke der Klinge 1 kann so gering sein, wie etwa 0,0015 cm, oder sie kann so groß sein wie 0,015 cm oder mehr. Es ist jedoch bevorzugt, die Dicke der Klinge 1 etwa 0,0075 cm oder weniger zu machen, um die Breite ■ des Schnittes herabzusetzen, welcher von der Klinge vollzogen wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, setzt sich die Klinge 1 aus einer Anzahl Partikel 5 in einer Matrix 7 aus-Micke! zusammen. Der Der Ausdruck "Hickel" wie er hier gebracht wird, umfaßt Nickellegierungen mit untergeordneten Bestandteilen, insbesondere 1 - 3% Kobalt, welche die Eigenschaften der Matrix nicht wesentlich beeinträchtigen. Es ist bevorzugt, daß die Matrix 7 im '

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wesentlichen aus Nickel besteht. Die Partikel 5 können sämtlich natürliche Diamantpartikel sein, oder sie können ein Gemisch von Diamantpartikeln und anderen Partikeln sein, welche ein spezifisches Gewicht "besitzen, das im wesentlichen dasjenige von Diamant ist, wie etwa Partikel aus Aluminiumoxyd. Die Diamantpartikel wirken als die Hauptschneidelemente der Klinge 1 . Der Zusatz von Aluminiumoxydpartikeln zur Matrix 7 führt zu einem etwas rascheren Verschleiß der Klinge als dies der Fall ist, wo alle Partikel 5 Diamant sind. Ein gewisser Klingenverschleiß ist natürlich erwünscht, weil der Klingenverschleiß neue Diamantschneidelemente veranlaßt, fortlaufend an der Schneidkante 9 der Klinge 1 freigelegt zu werden. Auch kann, ohne Klingenverschleiß, beispielsweise Silizium eine Würfelschneideklinge während des Würfeins soviel beladen, daß die Schneideigenschaften der Klinge verändert werden. Die entsprechenden Mengen an Aluminiumoxyd- und Diamantpartikeln können natürlich variiert werden, um gewünschte Klingenverschleiß- und Schneidraten zu erzielen. Etwa gleiche Gewichtsprozentgehalte an Aluminiumoxyd- und Diamantpartikeln führen zu einer Klinge 1 mit erwünschten Schneideigenschaften. Wie oben bemerkt, kann der Prozentsatz an Aluminiumoxyd auch geringer gemacht werden als derjenige an Diamant, um die Verschleißrate der Klinge 1 herabzusetzen, wodurch die Lebensdauer der Klinge etwas gesteigert wird, oder der Prozentsatz an Aluminiumoxyd kann etwas größer gemacht werden als derjenige an Diamant.

Wie in ELg. 3 gezeigt, ist das Volumen der Mckelmatrix 7 nicht größer als etwa 55% des Gesamtvolumens der Klinge 1. Es wurde gefunden, daß ein Hickelmatrixvolumen von 55% des Volumens der Klinge 1, unabhängig davon, ob die Partikel 5 nur Diamantpartikel sind oder sowohl Diamant- und Aluminiunl·- oxydpartikel sind, zu einer Klinge mit ausgezeichneten Schneideigenschaften führt.

Die Klinge 1, wie sie oben beschrieben ist, ist eine Hickel- ⁵ 909808/1085

Diamant-Klinge, welche recht flexibel ist und ohne zu brechen doppelt gebogen werden kann. Normalerweise muß die Klinge gefaltet werden, bevor sie bricht..Sie ist selbsttragend bzw. freistehend, wie dies in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, weil sie eine physikalisch getrennte, bestimmte Klinge ist, die nicht auf einen Träger plattiert bzw. angegliedert ist, d.h. der einzige Träger für die Klinge 1 ist die Nickelmatrix 7·

Die Größe der Diamantpartikel in der Klinge 1 kann variieren bis zu 30 Mikron oder höher. Es ist bevorzugt, daß die Diamantpartikel eine Größe von etwa 6 bis 8 Mikron besitzen gemäß der Graduierung durch das United States Bureau of Standards, d.h. nicht mehr als 3% eier Partikel sind kleiner als 6-8 Mikron und nicht mehr sind größer als 3%· Die natürlichen Diamantpartikel von 6-8 Mikron, wie sie von Baumgold Industrial Diamond of New York, New York vertrieben werden, führen zu einer ausgezeichneten Klinge. In ähnlicher Weise variieren die Aluminiumoxypartikel 5 in der Größe entsprechend der Größe der Diamantpartikel. Es ist bevorzugt, daß die Aluminiumoxydpartikel für eine Klinge mit Diamantpartikeln von 6-8 Mikron, im wesentlichen eine Größe zwischen 6 Mikron und 9 Mikron besitzen, wie etwa die 6 bis 9 Mikron-Aluminiumoxydpulver, welche unter der Warenbezeichnung "Microgrit" von Microabrasives Corporation of Westfield, Massachusetts, vertrieben werden.

Die Klinge 1 kann in einer Würfelschneidsäge zum Schneiden aller Halbleitersubstrate und -kristalle verwendet werden, einschließlich Germanium, Galliumarsenid, Silizium, Quarz, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Saphir und Glas, ohne auf die genannten Stoffe beschränkt zu sein. TJm die Klinge 1 in einer Würfelschneidesäge zu verwenden ist es erforderlich, sie in einer Montageeinrichtung zu befestigen wie etwa in der Montageeinrichtung der Figuren 4- und 5» wo diese allgemein mit den Bezugszahlen 11 und 11A bezeichnet ist. Die Bestandteile der Montageeinrichtung bzw. Befestigungseinrichtung 11 sind ein rechter Kragen 15 ₅ ein linker Kragen 17 und der Zentrierring 19. Der rechte Kragen 15 und der linke Kragen 17 sind im

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allgemeinen flache, runde Kragen mit zentralen runden öffnungen 21, wie im Schnitt in Pig. 4- gezeigt, und sind auf die Achse 23 zentriert, um auf einer Würfelsägespindel, welche in Pig. 6 durch gestrichelte Linien 25 angedeutet ist, aufgenommen zu werden. Es sei "bemerkt, daß in den Figuren 4- und 5 die Hintergrundlinien der Klarheit.halb er fortgelassen wurden. Der Durchmesser der öffnungen 21 ist, wie aus Pig. 4 ersichtlich, etwas geringer als der Durchmesser der Klingenöffnung 3·

Der Kragen 15 besitzt gegenüberliegende Oberflächen 27 und 29, welche innerhalb von 0,00025 cm parallel zueinander geschliffen sind und senkrecht zur Achse 23 liegen. In ähnlicher Weise besitzt der Kragen 17 gegenüberliegende Oberflächen 31 und 33, welche parallel zueinander geschliffen und senkrecht zur Achse 23 sind. Es ist erforderlich, die Oberflächen 27, 29 und 31, 33 zu schleifen, denn nur durch Schleifen können die Oberflächen hinreichend parallel gestaltet xrerden, um die Klinge 1 genau senkrecht zur Achse der Spindel 25 zu halten.

Es sei bemerkt, daß die Oberflächen 29 und 33 ringförmige Teile an den Rändern der entsprechenden Kragen sind. Diese ringförmigen Randteile haltern die Klinge 1 nur in Nachbarschaft ihrer Kante, wodurch das Plattem der Klinge 1 auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Die Aussparungen 30 und 32 gewährleisten auch, daß die Randteile 29 und 33 die Klinge 1 nur in der Nähe ihrer Kante angreifen. Palis die Aussparungen 30 und 32 nicht vorhanden wären, könnte die Klinge 1 von den Kragen 15 und 17 auf einem Kreis berührt werden, welcher einen Durchmesser besitzt, der viel kleiner ist als der Innendurchmesser der ringförmigen Randteile 29 und 33, wodurch die Halterung für die Klinge 1 beträchtlich herabgemindert würde. Der Kragen 15 besitzt eine ringförmige Aussparung 35, welche in einer Oberfläche, die der geschliffenen Oberfläche 27 gegenüberliegt, auf die Achse 23 zentriert ist. In ähnlicher Weise besitzt der Kragen 17 eine kreisförmige Aussparung 37, welche auf die Achse 23 zentriert ist und zwar in einer Oberfläche, die der

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geschliffenen Oberfläche 31 gegenüberliegt. Vie in Fig. ^LV gezeigt, sind die Kragen 15 und 17 dazu ausgebildet, auf der Spindel 25 montiert zu werden, wobei die Aussparungen 35 und 37 sich einander gegenüberstehen. Die Aussparungen 35 und 37 besitzen Durchmesser, welche dem Durchmesser der Klingenöffnung 3 entsprechen. Aus nachstehend erörterten Gründen ist jedoch der Durchmesser der Aussparung 37 vorzugsweise etwas größer als derjenige der Aussparung 35·

Der Ring 19 wird verwendet, um die Klinge 1 in der Befestigungseinrichtung 11 zu zentrieren und einen einheitlichen Betrag an freiliegender Klinge außerhalb der Befestigungseinrichtung zu schaffen, wenn die Einrichtung 11 und die Klinge 1 zusammen auf der Spindel 25 befestigt sind. Der Zentrierring

19 besitzt zwei im wesentlichen parallele Oberflächen 18 und

20 und einen äußeren Durchmesser, welcher demjenigen der Aussparungen 35 und 37 sowie dem Durchmesser der Klingenöffnung 3 entspricht. Der äußere Durchmesser des Ringes 19 sollte soeben etwas geringer sein, beispielsweise 0,0025 cm, als der Durchmesser der Klingenöffnung 3? so daß die Klinge über den Ring 19 gleiten kann, jedoch ohne bedeutendes Spiel. Die Breite des Ringes 19, d.h. diejenige Dimension des Ringes 19 zwischen den Oberflächen 18 und 20, ist so, daß er innerhalb der Aussparungen 35 und 37 einpaßt, wenn die Befestigungseinrichtung 11 rings um die Klinge 1 zusammengestellt ist und er durch die Kragen 15 und 17 vor einer Auswärtsbewegung aus jeder Aussparung eingezwängt ist. Der Ring^49 besitzt demnach eine Breite, welche geringer ist als die Summe der Tiefen der Aussparungen 35 und 37 und der Breite der Klinge 1, jedoch groß genug ist, um sowohl in Aussparung 35 als auch in Aussparung 37 aufgenommen zu werden, wenn die Kragen 15 und 17 zusammengestellt sind, wobei die Aussparungen mit der dazwischen eingelegten Klinge 1 sich einander gegenüberliegen. Natürlich ist die Breite des Ringes 19 auch wesentlich größer als die Dicke der Klinge 1.

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Die Klinge 1 kann in der Befestigungseinrichtung 11 wie folgt angebracht werden, um eine Klingenanordnung wie diejenige zu "bilden, wie sie in E¹Ig. 6 allgemein durch die Bezugszahl 39 bezeichnet ist. Die Klinge 1 läßt man zuerst auf den Zentrierring 19 gleiten. Der Ring 19 kann dann in die Aussparung 35 gelegt werden, welche die Klinge 1 in "bezug auf den Kragen 15 wirksam zentriert. Wenn die Aussparung 37 etwas größer ist als die Aussparung 35 -> kann der Kragen 17 leicht über den Ring 19 gelegt werden. Wenn die Aussparung 37 nur et\tfa 0,005 cm größer ist als die Aussparung 25, so besteht ein sehr geringes Spiel zwischen dem Ring 19 und dem Kragen 17 und dies hat zum Ergebnis, daß die Klinge 1 in bezug auf den Kragen 17 ebenfalls zentriert wird.

Wenn die Klingenanordnung 39 auf der Spindel 25 festgezogen ist, beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) Mutter, so üben die Kragen 15 und 17 einen Klemmdruck .· auf die Klinge 1 aus. Dies hat zum Ergebnis, daß die Klinge 1 koaxial auf der Spindel 25 befestigt ist und infolge der Geometrie der zugeschliffenen Oberflächen 27, 29, 31 und 33, steht die Ebene der Klinge 1 genau senkrecht zur Spindelachse, welche sich mit der Achse 23 deckt.

Die Befestigungseinrichtung 11A ist eine andere Ausführungsform der Befestigungseinrichtung 11. Die Befestigungseinrichtung 11A unterscheidet sich von der Befestigungseinrichtung 11 nur in zweierlei Hinsicht: 1) Die Befestigungseinrichtung 11A besitzt kreisförmige Rillen 41 und 4-3 und ringförmige Zentralteile 29B und 33B anstelle der Aussparungen 35 und 37; 2) die inneren Oberflächen der Befestigungseinrichtung 11A besitzen größere eingeschliffene Bezirke als diejenigen der Oberflächen 29 und 33 der Befestigungseinrichtung 11. Teile der Befestigungseinrichtung 11A, welche der Befestigungseinrichtung 11 entsprechen, sind durch den Buchstaben A hinter der Bezugszahl bezeichnet. Beispielsweise besitzt die Befestigungs-

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einrichtung 11A einen rechten Kragen 15A und einen linken Kragen 17A, welche den Kragen 15 "und 17 der. Befestigungseinrichtung 11 entsprechen.

Rillen 41 und 43 sind auf die Achse 2JA zentriert und "besitzen äußere Durchmesser, welche dem Durchmesser der Klingenöffnung 3 entsprechen. Die inneren Durchmesser der Rillen 41 und 43 und somit die äußeren Durchmesser der ringförmigen Zentralteile 29B und 33B, sind mindestens so klein wie der innere Durchmesser des Ringes 19, oder umgekehrt, der Ring 19 besitzt einen inneren Durchmesser, welcher mindestens so groß ist wie der der Rillen 41 und 43· In ähnlicher Weise ist die Tiefe der Rillen 41 und 43 so bemessen, daß die Breite des Ringes geringer ist als die Summe der Tiefen der Rillen 41 und 43 (oder, was dasselbe ist, das Zweifache der Tiefe jeder Rille) und der Dicke der Klinge 1. In ähnlicher Weise ist der Ring sowohl in Rille 41 als auch in Rille 43 aufgenommen, wenn die Kragen 15A und 17A. zusammengestellt sind.

Das Innnere der zugeschliffenen Oberflächen der Befestigungseinrichtung 11A weist ringförmige Teile 29B und 33B in Nachbarschaft der zentralen öffnung 21A auf, welche bei der Befestigungseinrichtung 11 nicht vorhanden sind. Diese zusätzlichen eingeschliffenen Teile besitzen eine Doppelfunktion. Erstens vermeiden sie jegliche Neigung der Kragen 15A und 17A, sich zu verwiegen, wenn die Klingenanordnung 39 auf der Spindel 25 festgezogen wird, wodurch die Klinge 1 wirklich senkrecht zur Achse 23A (und somit zur Ebene des zu schneidenden Kristalls bzw. Substrates) gehalten wird, und sie verhindern ein übermäßiges Flattern der Klinge. Zweitens steigern die Teile 29B und 33B, welche sich auf den gleichen Ebenen befinden wie die Oberfläche. 29A bzw. 33A, den auf diesen inneren Oberflächen zugeschliffenen Bezirk, womit die Bezirke der gegenüberliegenden Oberflächen noch näher gleich gemacht werden. Dies wiederum gewährleistet ferner, daß die Oberflächen 2%und 33A den Oberflächen 27A und 31A wirklich parallel sind.

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Die Kragen 15 und 17 sind im wesentlichen identisch, wobei der einzige Unterschied eine vorzugsweise untergeordnete Variation in den Abmessungen der Aussparungen 35 "und 37 ist. In ähnlicher Weise sind die Kragen 15A und 17A im wesentlichen identisch, wobei der einzige Unterschied zwischen ihnen eine entsprechendeVariation in den Abmessungen der Rillen 41 und 43 ist.

Auf der Spindel 25 unter Bildung der Klingenanordnung 39 montiert, orientieren die Kragen 15 und 17 (bzw. 15A und 17A, da diese Kragen als untereinander austauschbare Sätze verwendet v/erden können) die Klinge 1 präzise senkrecht zur Achse der Spindel 25 und zwar wegen der zugeschliffenen parallelen, sich gegenüberstehenden Oberflächen 27» 29» 31 und 33· Der äußere Durchmesser der Kragen 15 und 17 sollte für eine 5,5 cm-Klinge 0,076 - 0,102 cm geringer sein als der Durchmesser der Klinge 1. Dies bedeutet, daß die freiliegende Oberfläche 45 der Klinge 1, x^enn diese einen Teil der Klingenanordnung 39 bildet, zwischen 0,038 cm und 0,051 cm beträgt. Kleinere Kragen können verwendet werden, um für einen tieferen Schnitt mehr Klinge freizulegen. Im allgemeinen jedoch ist die Klingenfreilegung vorzugsweise nicht größer als das 20- bis 25-fache der Dicke der Klinge.' Sogar noch wichtiger ist, daß mit dem Abschleißen der Klinge 1, diese nicht fortgeworfen zu werden braucht; sie kann wieder benutzt werden, indem man sie einfach in einer Reihe von Kragen befestigt, welche stufenweise abnehmende äußere Durchmesser besitzen.

Ein Vorteil der Klingenanordnung 39 mag nicht leicht ersichtlich sein. Typischerweise kann die Klingenanordnung 39 auf eine Würfelschneidemaschine gebracht und ausgerichtet werden. Wenn danach die Klinge verschlissen ist, so kann sie durch eine neue Klinge 1 ersetzt werden, wobei die gleichen Kragen und der gleiche Ring auf der Wurfelschneidesäge verbleiben. Wenn dies erfolgt.ist, so besteht kein Erfordernis die Säge neu auszurichten; die neue Klinge 1 schneidet in genau der

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gleichen Stellung wie die alte Klinge 1 .

Die Klinge 1 wird nach einer Methode hergestellt, welche in den Figuren 7-12 veranschaulicht ist. Grundlegend wird das Bilden der Klinge 1 begonnen, indem man ein flaches, elektrisch leitfähiges Substrat wie etwa eine Aluminiumplatte 47 in eine Suspension von Diamantpartikeln in einem Elektrolyten 49 eintaucht. Die Diamantpartikel in Suspension besitzen die gleiche Größe, wie sie in der fertigen Klinge gewünscht ist. Wegen der geringen Abmessungen der Diamantpartikel, sind diese nicht in den Figuren gezeigt. Nickel von einer festen, scheibenförmigen Anode 51» wird in ringförmigen Mustern 53» 55» 57 und 59 auf der oberen Oberfläche der Platte 47 galvanisch abgeschieden. Jedes ringförmige Muster entspricht der Gestalt der Klinge 1. Die Diamantpartikel in Suspension haben sich inzwischen auf der Platte 47 abgesetzt. Mit dem elektrischen Abscheiden des Nickels werden dadurch die Diamantpartikel im Nickel mitabgeschieden, welches eine Matrix rings um die Partikel bildet. Da keine Zwischenschicht auf an ringförmigen Mustern 53» 55» 57 und 59 der Oberfläche der Aluminiumplatte 47 gebildet ist, haftet das galvanisch abgeschiedene Nickel nur leicht an dieser Oberfläche an. Die Klinge 1 kann daher fertiggestellt vier den, indem man einfach die ringförmigen Abscheidungen von Nickel und Diamantpartikeln von der Platte 47 abstreift.

Die Aluminiumplatte 47 kann aus irgendeinem Aluminium mit glatter, glänzender, von Kratzern freier Oberfläche bestehen. Beispielsweise Aluminium 6061 T6, ist verwendungsfähig, sofern sichergestellt ist, daß die Oberfläche glatt und frei von Kratzern ist. Schäden in der Oberfläche machen es jedoch schwierig, wenn.nicht unmöglich, die Klinge 1 von der Platte 47 abzustreifen. Beste Ergebnisse werden erzielt unter Verwendung von lithographischem Plattenaluminium bei der Herstellung der Platte 47, weil lithographisches Plat^tenaluminium gewöhnlich eine Seite aufweist, welche bloßes Aluminium mit einer sehr glatten Oberflächenbeschaffenheit ist. Natürlich ist jedes

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Aluminium mit einer ähnlichen Oberfläche ebenso gut brauchbar. Vorzugsweise besitzt die Platte 4-7 eine Dicke von etwa 0,02 cm.

Zur Herstellung der Platte 4-7 wird ein Stück hinreichend glatten Aluminiums zuerst gereinigt, indem man es mit entionisiertem Wasser wäscht. Dann reinigt man das Aluminium weiter mit einem handelsüblichen Entfettungsmittel wie etwa denaturiertem Alkohol. Zu allen Zeiten ist dafür Sorge zu tragen, daß die Oberfläche des Aluminiums nicht verkratzt wird, weil Kratzer es schwierig machen, den Teil von der Platte 4-7 abzustreifen und die Klinge 1 veranlassen, eine schwache Stelle zu besitzen, welche der Lage des Kratzers entspricht. !Fach dem Reinigen mit denaturiertem Alkohol wird das Aluminium mit einem leinenfreien Wischtuch abgewischt. Das Aluminium wird dann auf Kratzer gesichtet.

Als nächstes wird die gesamte Aluminiumplatte 4-7 dvirch Photoschutzmasse abgedeckt, mit Ausnahme der ringförmigen Muster 53» 55, 57 und 59 und der ringförmigen Bezirke 63, 65, 67 und 69, welche auf die Achsen der entsprechenden ringförmigen Muster zentriert sind. Dies wird leicht durchgeführt unter Verwendung eines Verfahrens mit Photoschutzmasse wie derjenigen, welche unter der Warenbezeichnung "Photo Resist Type 3 (KPR 3)" von der Eastman Kodak Company of Rochester, New York, vertrieben wird, welche ein negatives Photoschutzmasseverfahren bildet. Zuerst wird die gesamte Platte vorne und hinten mit KPR 3-Photoschutzmasse überzogen und in einem Ofen bei 90⁰C acht Minuten gebacken. Die Platte belichtet man dann auf beiden Seiten 1,5 Minuten unter Verwendung von Ultraviolettlicht. Die Belichtung auf der Seite der Platte 4-7, auf welcher die ringförmigen Muster 53, 3¹P^ *?Ί und 59 gebildet werden, erfolgt durch eine angemessene Hegativabdeckung. Die Platte wird dann in PKR 3-Entwickler 1,5 Minuten entwickelt und dann unter Leitungswasser gewaschen, um die Photoschutzmasse von den nichtbelichteten Bezirken, welche den Bezirken 53, 55, 5>7^ 59, 63, 65, 67 und 69 der Fig. 10 entsprechen, abzuwaschen. Die

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Platte 47 wird dann in entionisiertem Wasser gespült und für eine letztliche Minute in den Ofen zurückgebracht.

Nun wird die Platte 47 montiert. Titanstäbe 83, 85, 87 und 89 werden durch die Platte 47 durch Löcher 73, 75, 77 und 79 geschraubt,, welche in die Mitte der kreisförmigen Bezirke 63, 65, 67 und 69 eingebohrt sind. Die genaue Montagemethode ist am besten aus Fig. 9 ersichtlich. Bei Verwendung beispielsweise des Stabes 83, besitzt dieser einen großen Gewindeteil 81 und einen reduzierten Gewindeteil 91· Der große Gewindeteil 81 könnte sich natürlich statt dessen über die gesamte Länge des Stabes erstrecken bzw.seinen untergeordneten Durohmesser (statt seinen überwiegenden Durchmesser wie gezeigt) gleich dem Durchmesser des nicht mit Gewinde versehenen Teiles des Stabes 83 haben. Das Loch 73 in der Platte 47 besitzt den gleichen Durchmesser wie der untergeordnete Durchmesser des schmalen Gewindeteiles 91· Der Teil 91 mit reduziertem Gewinde wird durch die Platte 47 in eine mit Gewinde versehene Hylonplatte 61 eingeschraubt, welche auf der inneren Bodenoberfläche des Glasbechers 7I ruht. Der reduzierte Gewindeteil 91 wird über seinen gesamten Weg in die Platte 47 eingeschraubt, so daß die Basis 93 des großen Gewindeteiles 81 an die bloße Aluminiumoberfläche des Bezirks 63 der Platte 47 anstößt. Die Schicht aus Photoschutzmasse, welche mit der Bezugszahl 97 bezeichnet ist, definiert sowohl das ringförmige Muster 53 als auch den kreisförmigen Bezirk 63. Wenn eine Verbindung zu einer elektrischen Stromquelle wie etwa einer konstanten Stromzufuhr 109 hergestellt ist, so besteht daher ein elektrischer Kontakt zwischen dem Stab 83 und der Platte 47 über die Basis 93 und den reduzierten Gewindeteil 91. Ein etwa 2,5 cm bis 5 om langer Abstandhalter 95 aus Polyvinylchlorid (PVO), wird dann auf den großen Gewindeteil 81 aufgeschraubt.

Fadüemole 'Platte 47 montiert ist, wird sie wiederum entfettet und gereinigt. Dann bringt man die Platte 47 in den Elektrolyten 49 im Glasbecher 71· Beim Einbringen der Platte 47 in den Elektrolyten 49, wird diese leicht gedreht und gequirlt, um

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zu verhindern, daß sich an ihrer Oberfläche Blasen bilden. Es sei bemerkt, daß an diesem Punkt die Anode 51 noch nicht über die Stäbe 83, 85, 87 und 89 gebracht ist und daß noch keine Drähte mit den Stäben verbunden sind.

Der Elektrolyt 49 ist eine galvanische Nickelsulfamatlösung mit einem pH-Wert zwischen etwa 3»1 und etwa 4,3· Ausgezeichnete Ergebnisse werden erhalten unter Verwendung eines Elektrolyten, welcher unter der Warenbezeichnung "Sulfamex Nickel Plating Solution" von der Sel-Rex Company of Nutley, New Jersey, vertrieben wird, jedoch sind auch andere handelsübliche Nickelsulfamatlösungen, einschließlich der Nickelsulfat/Nickelchlorid-Galvanisierbäder, für diesen Zweck ebenso gut brauchbar. Dieses Bad besitzt die folgende Zusammensetzung:

Nickel als Metall 8-16 Unzen/Gallone Bad Nickelsulfamat 40 - 70 Unzen/Gallone

Borsäure " 3-5 Unzen/Gallone Anodenaktivator 6-14 Unzen/Gallone

Der Anodenaktivator ist typischerweise Nickelchlorid. Das Hinzusetzen weiterer 142 g Nickelchlorid je 3,79 Liter Bad, beeinträchtigt nicht die Eigenschaften der darin hergestellten Klinge. Die Menge an Borsäure wird so eingestellt, daß der pH-Wert in dem oben angegebenen Bereich gehalten wird. Vor der galvanischen Abscheidung setzt man ein Netzmittel hinzu (wie etwa dasjenige, welches unter der Warenbezeichnung "Ivory Liquid" von Procter & Gamble vertrieben wird, oder ein anderes mildes Reinigungsmittel). Die Menge an zugesetztem Netzmittel liegt vorzugsxireise zwischen 0,5 g und 1,0 g je Liter Bad. Das Bad hält man auf einer Temperatur zwischen etwa 47°C und et\-}& 56⁰O. Dies wird leicht erreicht, indem man den Becher 71» welcher den Elektrolyten 49 enthält, auf einer heißen Platte vorheizt und ihn dann in einen Temparatursteuertank 98 bringt, welcher eine Lösung 99 von Äthylenglycol enthält, welches sich bei einer Temperatur befindet, welche etwa 5⁰O höher ist als die

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gewünschte Badtemperatur. Eine Badtemperatur von 52 bis 53°C und eine Äthylenglyöoltemperatur von etwa 58⁰C gibt ausgezeichnete Ergebnisse.

Vor dem galvanischen Abscheiden werden Diamantpartikel der gewünschten Größe·diem Bad hinzugesetzt. Unter Verwendung von Diamantpulver von 100 bis I50 Karat je 2,5 Liter Elektrolyt bzw. Galvanisierlösung 49, ergibt sich eine Klinge, welche drei- oder viermal soviel Diamantpartikel aufweist wie bisherige Klingen. Die Anzahl an Diamantpartikeln in der fertigen Klinge kann natürlich herabgesetzt werden, indem man die Menge an Diamantpulver, welche der Lösung zugesetzt wird, vermindert. Es ist vorteilhaft, Aluminiumoxyd- bzw. Korundpartikel oder andere Partikel anstelle eines Teils des Diamantpulvers dem Elektrolytbad 49 hinzuzusetzen, welche ein spezifisches Gewicht besitzen, das etwa das gleiche ist wie das des Diamants. Die Aluminiumoxydpartikel werden zusammen mit den Diamantpartikeln in der NickeLmatrix 7 geschieden und bilden eine Klinge mit einer größeren Verschleißrate. Die Vorteile davon sind oben erörtert. Ausgezeichnet*Klingen werden hergestellt, indem man gleiche Gewichte an Aluminiumoxyd-und Diamantpulver in den Elektrolyten 49 bringt. Härtere Klingen können natürlich hergestellt werden, indem man die Mange an Aluminiumoxyd, welche ■ in den Elektrolyten 49 eingebracht wird, herabsetzt.

Nachdem die Platte 47 in den Becher 71 gebracht ist, bringt man die Anode 51. über die Stäbe 83, 85, 87 und 89 und läßt sie in den Elektrolyten 49 herab. An die Anode 51 ist ein Standardanodenbeutel 101 angegliedert, um Verunreinigungen wie etwa Kohlepartikel abzufangen, welche während der galvanischen Abscheidung von der Anode abfallen. Wenn auch die Anode 51 als eine feste UickeIscheibe gezeigt ist, so ist doch zu verstehen, daß ebenso Titananodenkörbe verwendet werden können, welche Nickelstücke enthalten. Der Oberflächenbezirk jeder verwendeten Anode beträgt jedoch vorzugsweise mindestens das Dreifache des Oberflächenbezirks des freiliegenden Teiles der Aluminiumplatte

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d.h.. des Bezirkes der ringförmigen Muster 53» 55» 57 und 59. «Je höher dieses Verhältnis, tun so besser natürlich.. Die Verwendung von Titananodenkörben bietet ein hinreichendes Verhältnis und vermindert die Verunreinigung der Klinge 1 durch, die oben erwähnten Verunreinigungen.

Die Nickelanode 5"! ist zum Zwecke der Deutlichkeit in den Figuren 7 und 8 in einer Zwischenstellung gezeigt. Während der elektrolytischen Abscheidung ruht sie auf den PVC-Abstandhaltern 95 und wird durch diese in einem genauen Abstand von der Platte 47 gehalten. Polypropylenrohre 103 umgeben die Stäbe 83, 85, 87 und 89, um ein gegenseitiges Anlehnen zwischen den Stäben und der Anode 51 zu verhindern. Wenn auch in den Figuren 7 und 8 in Stellungen zwischen den Stäben 83, 85, 87 und 89 gezeigt, um ihre Funktion zu veranschaulichen, so ruhen doch tatsächlich die Rohre 103 während der elektrolytischen Abscheidung auf den Abstandhaltern 95- Um zu gewährleisten, daß die Rohre 103 ein Anlehnen zwischen Anode 51 und den Stäben 83, 85, 87 und 89 verhindern ist es bevorzugt, daß die Eohre 103 eng auf den Stäben eingepaßt sind und sich von den Abstandhaltern 95 bis in die Nähe des Oberteiles der Stäbe erstrecken.

Ein fünfter Titanstab 107 ist mit der Anode 51 verbunden, um die elektrische Verbindung zwischen der Anode und der konstanten Stromzufuhr 109 zu schaffen. Der Stab 107 ist ebenfalls mit einem (nicht gezeigten) Polypropylenrohr bedeckt. Ein Draht 111 verbindet den Anodenanschluß der Stromzufuhr 109 mit dem Titanstab 107. In ähnlicher Weise verbindet ein Draht 113 den Kathodenanschluß der Stromzufuhr 109 mit den Titanstäben 83, 85, 87 und 89.

Vor dem Beginn der galvanischen Abscheidung ist es erforderlich, den Elektrolyten 49 zu rühren, um die Diamantpartikel (und Aluminiumoxydpartikel, falls vorhanden) im Elektrolyten zu suspendieren. Es ist wünschenswert, die Suspension nach dem Rühren etira 2,5 Minuten absetzen zu lassen, bevor man mit der Nickelabscheidung beginnt. Dieses Absetzen ermöglicht die

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Bildung einer dünnen Decke aus Diamantpulver (und Aluminiumoxyd usw.) auf den freiliegenden Teilen der Platte 47, welche den ringförmigen Mustern 53, 55» 57 und 59 entsprechen. Wenn erst die galvanische Abscheidung "beginnt, werden diese Diamantpartikel, zusammen mit anderen, welche sich während der elektrolytischen Abscheidung des Nickels aus der Lösung absetzen, in die Nickelmatrix 7 gebunden, wenn diese sich um die Partikel herum bildet. Selbst während der elektrolytischen Nickelabscheidung setzen sich die Diamantpartikel weiterhin auf dem Aluminiumsübstrat 47 rascher ab, als sie in die Matrix zusammen geschieden werden.

Nachdem man das Diamantpulver im Elektrolyten 49 die vorbestimmte Absetzzeit hat absetzen lassen, in diesem Pail etwa 2,5 Minuten, wird die konstante Stromzufuhr 109 eingeschaltet. Ss ist wichtig, daß eine konstante Stromzufuhr angewandt wird. Andernfalls steigt der Strom an, wenn die elektrolytische Abscheidung bzw. das Galvanisieren des Nickels auf der Platte 47 fortschreitet, was die Klingen beschädigt. Der Strom von der Energiezufuhr 109, d.h. der Galvanisierstrom, wird so gehalten, daß er nicht großer 1st als etwa 2,15 A/dm des ringförmigen Musters. Bei der Herstellung von 5,5 cm-Klingen ist die Größe der ringförmigen Muster 53, 55, 57 und 59 so, daß der maximal gewünschte Strom, welcher durch die Energiezufuhr 109 zugeführt wird, bei etwa 1 A gehalten wird. Bei der folgenden gesamten Erörterung wird angenommen, daß vier 5»5 cm-Klingen hergestellt werden. Größere Ströme als 1 A führen zur Bildung von Blasen auf den Klingen, was die Klinge unbrauchbar macht. Satsächlich ist es bevorzugt, den Strom auf 600 - 800 mA zur Verhinderung von Blasenbildung zu beschränken, wenn Klingen dieser Größe hergestellt werden. Je niedriger jedoch dieser Strom ist, um so länger dauert es, eine Klinge gegebener Dicke herzustellen. Die Galvanisierungsrate ist natürlich auch eine Funktion der Temperatur. Je niedriger die Temperatur des Elektrolyten 49 ist, um so langsamer die Abscheidungsrate.

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Es wurde als wünschenswert befunden, der elektrolytischen Abscheidung bei einem Strom von 600 mA - 1 A, eine fünf Minuten dauernde elektrolytische Abscheidung bei einem Strom von etwa 200 mA, d.h. etwa o,43 A/dm des ringförmigen Musters, vorangehen zu lassen. Die elektrolytische Abscheidung könnte natürlich bei diesem Strom fortgesetzt werden, bis die gewünschte Klingendicke erreicht ist, doch würde dies zu. lange dauern. Nach den fünf Minuten der Abscheidung bei geringem Strom, wird die Energiezufuhr 109 typischerweise auf 800 mA heraufgesetzt. Bei diesem Strom würde es etwa 40 weitere Minuten dauern, um eine 0,025 mm-Klinge herzustellen. Bei 600 mA würde es zehn Minuten langer dauern als dies.

Um die gewünschte Konzentration an Diamantpartikeln (bzw. Diamant- und Aluminiumoxypartikeln) in der Klinge 1 zu erzielen ist es wichtig, daß der Elektrolyt 49 während der elektrolytischen Nickelabscheidung nicht bewegt wird. Man läßt daher die Diamantpartikel sich auf den freiliegenden ringförmigen Teilen des Substrates 47 absetzen?, während das Nickel aiif diesen freiliegenden Teilen auf galvanisiert.

Wenn die gewünschte Dicke an Nickel und Diamant auf die freiliegenden Teile der Platte 47, welche den ringförmigen Mustern 53» 55» 57 und 59 entsprechen, aufgalvanisiert ist, so wird die Energiezufuhr 109 zu den Titanstäben 83, 85, 87, 89 und 107 unterbrochen. Die Platte 47 sollte dann, während sie sich noch im Elektrolyten 49 befindet, leichtg3qu.irIt werden, um überschüssige, nicht aufplattierte Diamanten an der Plattenoberfläche zu entfernen. Die Aluminiumplatte 47 wird dann aus dem Glasbecher 71 entfernt, gewaschen und von den Titanstäben abgetrennt. Bei einer Aluminiumplatte 47 einer Dicke von etwa 0,02 cm, wird die Klinge 1 von der Platte 47 abgestreift, indem man die Platte von dem ringförmigen Niederschlag, welcher die Klinge 1 bildet, fortbiegt wie dies bei 115 gezeigt ist, während man die Klinge 1 greift und sie den restlichen Weg von der Platte 47 abschält. Beim Abstreifen der Klinge 1 von der Platte 47 muß man sorgfältig vorgehen. Obgleich die

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Klinge 1 flexibel ist, zerreißt sie, wenn sie nicht sorgsam gehandhabt wird. Falls die Platte 47 zu dick ist, um gebogen zu werden, so wird die Klinge 1 von der Platte abgeätzt, doch dies beschädigt die Klinge etwas.

Es ist vorteilhaft, die Klinge 1, während sie sich noch auf der Platte 47 befindet, mit einem Poliertuch oder einem nassen oder trockenen Siliziumsandpapier Nr. 600, vorzugsweise mit dem letzteren, abzureiben. Während des elektrolytischen Abscheidens fallen Verunreinigungen, wie etwa Kohlenstoff, von der Anode 51 auf die Oberfläche der werdenden Klinge 1. Knötchen, welche hauptsächlich aus Nickel zusammengesetzt sind, bilden sich rings um diese Verunreinigungen, insbesondere bei höheren Stromdichten, und bilden eine unregelmäßige Oberfläche auf der Klinge 1, wie dies übertrieben in Pig. 11 gezeigt ist. Lockere Diamantpartikel 117 tragen auch zu der Unregelmäßigkeit der Oberfläche bei. Auch neigen die Kanten 119 der Klinge 1 dazu, leicht höher zu sein als die Oberfläche der Klinge zwischen den Kanten. Das Abreiben, wie es oben beschrieben ist, entfernt auch die Knötchen, die lockeren Diamantpartikel 117 und den Aufbau auf den Kanten 119» wodurch eine glattere, enger schneidende Klinge entsteht.

Nach dem Entfernen von der Platte 47 ist die Klinge 1 fertig, um in der Befestigungseinrichtung 11 bzw. 11A befestigt und gebraucht zu werden.

Aus Obigem wird ersichtlich, daß die Irfindungsgemäßen Ziele erreicht und andere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beispielsweise wiedergegebenen Ausführungsformen allein abgestellt. Im Rahmen der Erfindung sind dem Fachmann vielmehr mannigfaltige Abänderungen ohne weiteres gegeben.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. JSxtrem dünne, flexible, selbsttragende Schneidklinge

einer vorbestimmten Eorm und einer Dicke im Bereich von etwa 0,0015 cm bis etwa 0,015 cm, wobei die Klinge einen Umfangsschneideteil zum Würfelschneiden bzw. Zersägen elektronischer Kristallsubstrate oder dgl. aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinge Diamantpartikel-Schneidelemente und eine Nicke!matrix besitzt, innerhalb welcher die Diamantpartikel-Schneidelemente gelagert sind, wobei die Klinge hergestellt worden ist durch elektrolytisches Abscheiden einer Matrix von Nickel als eine extrem dünne Nickelschicht in der vorbestimmten Form auf einer Oberfläche eines flachen, elektrisch leitfähigen Substrates, ■ welches in eine Suspension eingetaucht ist, die die Diamantpartikel-Schneidelemente innerhalb eines Elektrolyten dispergiert aufweist, wobei die Diamantpartikel-Schneidelemente in der Nickelmatrix während ihrer elektrolytischen Abscheidung gemeinsam abgeschieden werden, und wobei die Matrix vom Substrat abgestreift wird, nachdem sich die Nickelmatrix mit den darin befindlichen Diamantpartikel-Schneidelementen gebildet hat, wodurch eine extrem dünne, flexible, selbsttragende Schneidklinge geschaffen wird.

2. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Volumen der Nickelmatrix nicht größer ist als etwa 55% des Gesamtvolumens der Klinge.

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3. Klinge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Diamantpartikel im wesentlichen homogen in der gesamten Klinge dispergiert sind.

Lv. Klinge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Größe der Diamantpartikel, welche in der Eickelmatrix gelagert sind, im wesentlichen zwischen etwa 6 und etwa 8 Mikron liegt.

5. Klinge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie zusätzliche Partikel in der Kicke lmatr ix eingelagert auf v/ei st-, welche ein spezifisches Gewicht besitzen, das im wesentlichen dasjenige der Diamantpartikel ist.

6. Klinge nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die ztisätzlichen Partikel in der Matrix Aluminiumoxydpartikel sind, wobei die Aluminiumoxydpartikel sich in der Suspension befinden und zusammen mit den Diamantpartikeünin der Elckelmatrix abgeschieden werden.

7. Klinge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Mckelmatrix ausgenommen die Diamant-, und Aluminiumoxydpartikel, nicht größer ist als etwa 55% des Volumens der Klinge.

8. Klinge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Größe der Aluminiumoxydpartikel, welche in der Matrix abgeschieden werden, im v/es ent liehen ζ v/i sehen etwa 6 und etwa 9 Mikron liegt, und die Größe der Diamantpartikel, v/elche in der ^atrix abgeschieden werden, im wesentlichen zxirischen etwa 6 und etv/a 8 Mikron liegt.

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9. Klinge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Gewichtsprozentgehalt an Aluminiumoxid- bzw. Korundpartikeln in der Klinge etwa gleich ist dem Gewichtsproζentgehalt der Diamantpartikel in der Klinge.

10. Klinge nach Anspruch 6, dadurch ge.kennzeichnet, daß der Gewichtsprozentgehalt der Aluminiumoxydpartikel in der Klinge geringer ist als der Gewichtsproζentgehalt der Diamantpartikel in der Klinge.

11. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Nickel in einem ringförmigen Muster auf der Oberfläche des Substrates galvanisch abgeschieden wird, welches der vorbestimmten Form der Klinge entspricht.

12. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrix im wesentlichen aus Nickel besteht.

15. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das galvanisch abgeschiedene Nickel nur leicht an der Substratoberfläche anhaftet.

14. Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat Aluminium ist.

15. Klinge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat flexibel ist und das Abstreifen der ringförmigen Abscheidung vom Substrat eingeleitet wird durch Biegen des Substrates in bezug auf die Abscheidung.

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16. Klinge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat einen freiliegenden Teil in der Gestalt des ringförmigen Musters aufweist und das Nickel auf diesem freiliegendem Teil des Substrates abgeschieden ist.

17· Klinge nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat zur Bildung des vorbestimmten freiliegenden Teiles durch Photoschutzmasse abgedeckt ist.

18. Verfahren zur Herstellung der Klinge nach Anspruch 1 - 17, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Eintauchen eines flachen, elektrisch leitfähigen Substrates in eine Suspension aus Diamantpartikeln in einem Elektrolyten ^r,

Galvanisches Abscheiden von Nickel in einem ringförmigen Muster, welches der gewünschten Gestalt der Klinge entspricht, auf einer Oberfläche des Substrates, wodurch Diamantpartikel in einer im wesentlichen aus Nickel bestehenden Matrix gemeinsam abgeschieden werden, wobei das elektrolytisch abgeschiedene Nickel an der Substratoberfläche nur leicht anhaftet; und Abstreifen der ringförmigen Abscheidung von Nickel und Diamantpartikeln vom Substrat, wodurch eine flexible, selbs'feEgende Klinge zum Schneiden elektronischer Kristalle und Substrate oder dgl. gebildet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat Aluminium ist und das Abstreifen der ringförmigen Abscheidung vom Aluminiumsubstrat eingeleitet wird durch Biegen des Substrates in bezug auf die Abscheidung. ·

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20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet ,. daß das Substrat einen freiliegenden Teil in der Gestalt des ringförmigen Musters aufweist und daß das Nickel auf
diesem freiliegenden Teil des Substrates elektrolytisch abgeschieden wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß das Substrat
durch Photoschutzmasse abgedeckt ist, um den
gewünschten freiliegenden Teil zu bilden.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß man die Diamantpartikel veranlaßt, sich rascher auf dem Substrat abzusetzen als sie in die Matrix zusammen abgeschieden werden.

23· Verfahren nach Anspruch 22, dadurch ge-» kennzeichnet , daß man vor dem Schritt des elektrolytischen Abscheidens des Mickeis die Diamantpartikel veranlaßt, sich eine vorbestimmte Absetzzeit zu setzen.

24. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß man die freiliegende Seite der Klinge glättet.

25· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension
und der Elektrolyt während der elektrolyt!sehen
Nickelabscheidung nicht bewegt werden.

26. Verfahren nach Ansprhch 25»dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrolyt bei einer Temperatur zwischen etwa 4-7°C und 57°O gehalten wird.

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27· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension Partikel aufweist, welche im wesentlichen das gleiche spezifische Gewicht besitzen wie Diamant.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension Partikel von Aluminiumoxyd auf weist und die Aluminiumoxydpartikel zusammen mit den Diamantpartikeln in der Nickelmatrix abgeschieden werden.

29. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrolyt eine Nickelsufamat- Galvanisierlösung mit· einem pH-Wert zwischen etwa 3,1 und 4-,3 ist.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrolyt bei einer Temperatur zwischen etwa 4-7°C und 57°O gehalten wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet , daß der Galvanisierstrom nicht größer ist als etwa 2,15 A/dm des ringförmigen Musters.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet , daß für etwa die ersten fünf Minuten der galvanischen. Abscheidung der Ab-

scheidungsstrom etwa 0,5375 A/dm des ringförmigen Musters beträgt.

33· Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet * daß der Elektrolyt Borsäure als Puffer enthält.

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34. Verfahren nach Anspruch 33i d a d u r ο Ii gekennzeichnet , daß im Elektrolyten eine vorbestimmte Menge an Netzmittel enthalten ist.

35· Verfahren nach Anspruch 33,dadurch gekennzeichnet , daß die Suspension Partikel aus Aluminiumoxyd aufweist und die Aluminiumoxydpartikel zusammen mit den Diamantpartikeln in der Fickelmatrix abgeschieden werden.

36. Verwendung der Klinge nach Anspruch 1 - 17 in der Befestigungseinrichtung der Drehspindel einer Würfelschneidesäge, wobei die Befestigungseinrichtung die folgenden Merkmale aufweist: ein Paar im allgemeinen flacher, runder Kragen, von denen ein jeder eine zentrale runde öffnung besitzt, um auf der Spindel eines Durchmessers aufgenommen zu werden, welcher etwas geringer ist als der Durchmesser der zentralen öffnung der Klinge, wobei jeder Kragen zugeschliffene parallele, sich einander gegenüberstehende Oberflächen in Ebenen besitzt, welche senkrecht zur Achse dieser öffnung stellen, und jeder Kragen eine kreisförmige Aussparung in einer seiner Oberflächen besitzt, welche auf die Achse zentriert ist, wobei die Kragen dazu ausgebildet sind, auf der Spindel so montiert zu werden, daß diese Aussparungen einander gegenüberstehen, wobei die Aussparung einen Durchmesser besitzt, welcher dem Durchmesser der öffnung der Klinge entspricht; einen Ring mit einem äußeren Durchmesser, welcher demjenigen der Aussparung und des Durchmessers der öffnung der Klinge entspricht, wobei der Ring eine Breite besitzt, welche geringer ist als die Summe der doppelten Tiefe der Aussparung und der Dicke der Klinge, jedoch wesentlich großer ist als die Dicke der Klinge und groß genug, um in

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den "beiden Aussparungen aufgenommen zu werden, wenn die Kragen mit ihren einander gegenüberstehenden Aussparungen und einer dazwischen gelegten Klinge zusammengestellt sind, wodurch "bei dieser Zusammenstellung auf der Spindel ein Klemmdruck durch die Kragen auf die Klinge ausgeübt werden kann und die Klinge koaxial zur Spindel befestigt ist, wobei ihre Ebene genau senkrecht zur Achse der Spindel steht.

37· Verwendung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet , daß die Kragen im wesentlichen identisch sind.

38. Verwendung nach Anspruch 37»dadurch gekennzeichnet , daß die Kragenoberfläche mit der Aussparung einen ringförmigen Randteil besitzt, welcher die eine der zugeschliffenen parallelen sich gegenüberstehenden Oberflächen bildet.

39· Verwendung nach Anspruch 37»dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungseinrichtung ferner einen ringförmigen Zentralteil in Machbarschaft der zentralen öffnung aufweist mit einem äußeren Durchmesser, welcher geringer ist als der innere Durchmesser des Ringes, wobei der ringförmige Zentralteil zusammen mit dem ringförmigen Randteil die eine der zugeschliffenen parallelen sich gegenüberstehenden Seiten bildet.

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