EP0387130A1 - Dispositif pour le répérage de l'orientation cristalline et la rectification d'un barreau - Google Patents

Dispositif pour le répérage de l'orientation cristalline et la rectification d'un barreau Download PDF

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EP0387130A1
EP0387130A1 EP90400556A EP90400556A EP0387130A1 EP 0387130 A1 EP0387130 A1 EP 0387130A1 EP 90400556 A EP90400556 A EP 90400556A EP 90400556 A EP90400556 A EP 90400556A EP 0387130 A1 EP0387130 A1 EP 0387130A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bar
housing
guide piece
piece
flange
Prior art date
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Ceased
Application number
EP90400556A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Roger Accomo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP0387130A1 publication Critical patent/EP0387130A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0082—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work

Definitions

  • the present invention relates to a device for locating the crystal orientation and rectifying a bar. It applies in particular to the production of locating flats on cylindrical bars of semiconductor and monocrystalline material intended for the production of wafers (wafers in English terminology).
  • a rod is made of monocrystalline semiconductor material (gallium arsenide for example) by known methods of crystal growth.
  • a raw monocrystalline draft bar has two end faces which, once erected, are oriented along defined and known crystal planes (the plans [100] for AsGa, for example).
  • the bar is then lapped so as to make it cylindrical, the generatrices of the cylinder being perpendicular to the end faces.
  • the cylinder diameter is normalized: it can be 2 inches (5.08 cm) or 3 inches (7.62 cm).
  • Figure 1 schematically shows an exploded view of a device for preparing the running-in operation.
  • This device comprises a support 10 for aligning along an axis AA, two end pieces 12.
  • One of the end pieces 12 rests on the support 10 and is centered relative to the axis AA.
  • the translation along AA of the other end piece 12 is free.
  • This translation is guided by a part 14 fixed on one end of the support 10.
  • This part 14 has an orifice crossed by a cylinder 16 on which the end piece 12 is fixed.
  • the axis of revolution of the cylinder 16 coincides with the axis AA.
  • the translation of the cylinder 16 causes the translation of the end piece 12 along the axis AA.
  • FIG. 2 schematically represents a lapping bar introduced into the device represented in FIG. 1.
  • the end pieces 12 are hot glued, at 50 ° C. for example, using a resin, on the end faces 20, 21 of the bar 18.
  • a pressure is applied (symbolized by an arrow in FIG. 2) to the end pieces 12 by means of the cylinder 16 for a period depending on the nature of the resin. This duration is fixed by the manufacturer.
  • FIGS. 3A to 3C represent the actual running-in operation.
  • FIG. 3B schematically represents the running-in operation.
  • the assembly comprising the bar 18 and the end pieces 12 is placed between the centering points 22 of a lapping machine (not shown in FIG. 3B). Centering is ensured by conical holes 13 made in the end pieces 12 and capable of receiving the centering points 22 of the lapping machine.
  • the bar 18 is rotated.
  • a grinding wheel 24 is brought into contact with the bar 18. The longitudinal displacement of the grinding wheel 24 allows the desired diameter of the bar 18 to be set.
  • FIG. 3C schematically represents the bar 18 once the running-in operation has ended.
  • the axis of revolution of the cylindrical bar 18 coincides with the axis of alignment of the end pieces 12.
  • a rough location of the two generators to be machined is carried out in order to obtain the two flats.
  • This location is made from surface details observable with the naked eye on the raw drawing bar. Markers are inscribed on the end faces 20, 21 of the bar 18, in indelible ink for example.
  • a blank is made of one of the flats according to one of the marks. Then, successive machining operations are carried out, followed by checks on the orientation of the plane of the flat surface by means of X-ray diffraction, so as to obtain the correct width of the flat as well as the correct orientation.
  • the second flat is produced using the same technique in a plane perpendicular to that of the first flat.
  • the present invention overcomes these drawbacks; it makes it possible to obtain greater precision over the width of the flats and the crystal orientation during manual machining of the bar while only making a single X-ray diffraction measurement. Thanks to the device recommended by he invention of locating the second flat is easy once the first flat is located.
  • the present invention relates to a device for adjusting the crystal orientation and the rectification of a crystalline bar of cylindrical shape, said bar having a standardized diameter.
  • This device comprises: a guide piece having a first housing adapted to receive said bar.
  • This first housing has a longitudinal central axis.
  • the guide piece has a flat face intersecting the first housing so as to provide an opening of determined width along the first housing.
  • the device according to the invention further comprises a fixing means capable of fixing the bar inside the housing of the guide piece.
  • the first housing is cylindrical of revolution around the central axis.
  • the diameter of the first housing is then substantially equal to but greater than the standard diameter.
  • the fixing means consists of: - a bar arranged in a second housing made in the guide piece and opening onto the first housing, - At least one clamping screw exerting pressure on said bar, passing through a threaded orifice made for this purpose in the guide piece.
  • This bar possibly has a concave face.
  • the concave face is able to match the cylindrical shape of the bar.
  • the device further comprises means for rotating said bar around the central axis of the first housing of the guide piece.
  • these means for rotating said bar comprise: a hollow plate rotating around an axis of revolution, this plate being supported by a hollow body able to be fixed to one end of the guide piece, - a connecting piece secured to the turntable, a centering end piece capable of being fixed to an end face of the bar, a raised end of the connecting piece being able to fit into a recess in the end piece so as to center the bar inside from the first housing, this end piece being secured to the connecting piece by a fixing means so that a rotation of the turntable causes a rotation of the bar, this end piece having a size such that once introduced into the guide piece, the end piece has no part projecting from the opening of the first housing.
  • the bar is inserted into the first housing of the guide piece.
  • the generator of the bar is marked according to which one wishes to machine a flat.
  • This location is obtained by X-ray diffraction on the bar.
  • the generator chosen is brought into position in the guide part by rotation of the bar which is integral with the turntable.
  • Machining is carried out manually after dismantling the turntable from the guide piece.
  • the flat face of the guide piece serves as a reference plane.
  • the part of the bar extending beyond the opening of the first housing is adjusted until the flat face comes flush with the surface of the grinding wheel.
  • the device according to the invention also comprises: two flanges suitable for being fixed by fixing means at each end of the guide piece and each having a flat face of determined width, and projecting from the guide piece, positioning means capable of positioning the flat face of each flange parallel to the flat face of the guide piece.
  • the positioning means consist of two pins per flange to be positioned, each pin being able to fit into housings made for this purpose in each flange and in the guide piece.
  • the positioning means consist of a pin per flange to be positioned, this pin being able to fit into housings made for this purpose in each flange and in the guide part, and in relief of the relief flange capable of fitting into the first housing of the guide piece.
  • the flanges are put in place and a rectification of the bar is carried out to obtain the flat.
  • the machining is carried out manually, the part of the bar extending beyond the opening of the first housing and projecting beyond the flat faces of the flanges is kept in contact with a grinding wheel until the flat faces of the flanges are flush with the surface of the grinding wheel.
  • the two flats of desired width and crystalline orientation are thus obtained using a single exposure to X-rays and avoiding the imprecision of successive machining operations.
  • FIG. 4A schematically represents an exploded view of a device according to the invention.
  • This device is particularly suitable for the machining of a cylindrical monocrystalline bar 18 of standardized diameter for the production of the two locating flats.
  • the device comprises a guide piece 30 having a first cylindrical housing 32 of revolution around a central axis CC.
  • This housing 32 is intended to receive the bar 18 to be rectified, its diameter is therefore substantially equal but nevertheless greater than the standard diameter of the bar 18. For example, for a standard diameter of 2 inches (5.08 cm) the diameter of the housing 32 is 5.1 cm.
  • the guide piece 30 has a flat face 34 intersecting the diameter of the housing 32 so as to provide an opening 36.
  • This opening 36 has a determined width which corresponds to the width of the large flat to be machined on the bar 18 (that is i.e. a width of 18 mm).
  • the bar 18 inserted inside the first housing 32 of the guide piece 30 must be oriented for the machining of the flats.
  • the bar 18 is secured to a hollow turntable 42, by means of a connecting piece 44 secured to the turntable 42
  • One end in relief 46 of the connecting piece 44 fits into a recess 38 in the end piece 12.
  • the size of the end piece 12 is such that once introduced into the guide piece 30, the end piece 12 has no part extending beyond the opening 36 of the first housing 32.
  • the turntable 42 is supported by a hollow body 40.
  • the turntable 42 and the hollow body 40 can be of the TR80 type manufactured by the company Micro-Contrcom, for example.
  • the connecting piece 44 is fixed to the turntable 42 by two screws 48; it crosses the turntable 42 and the hollow body 40 to be secured to the end piece 12 by two screws 54.
  • the centering end piece 12 is one of those already fixed to the bar 18 when the diameter is set, thus ensuring perfect concordance between the central axes of the bar 18 and the end piece 12 .
  • the bar 18 is introduced into the first housing 32 of the guide piece 30.
  • the hollow body 40 is then fixed to one end of the guide piece 30 by means of two screws 50. These screws 50 are brought to the end of the guide piece 30 by a passage 52 machined over the entire height of the guide piece 30, for example.
  • the centering of the assembly constituted by the turntable 42 and its body 40 can be improved by the use of a centering ring (not shown) interposed between the guide part 30 and the body 40.
  • the bar 18 is then suitably oriented inside the first housing 32 by X-ray diffraction on the part of the bar 18 projecting through the opening 36.
  • the orientation is obtained by rotating the bar around the axis CC 18 inside the housing 32, by actuating a system 43 of adjusting screws coupled to a wheel setting in motion the turntable 42.
  • the bar 18 is held in position inside the housing 32 by means of fixing.
  • FIG. 4B schematically represents a transverse section along a plane perpendicular to the axis CC. This figure shows an embodiment of the means for fixing the bar 18 inside the housing 32.
  • This fixing means consists of a bar 60 arranged in a second housing 62 formed in the guide piece 30 and opening onto the first housing 32.
  • This bar 60 has a concave face 64 able to match the cylindrical contour of the bar 18.
  • clamping screws 66 are actuated which exert pressure on said bar 60 by passing through threaded orifices made for this purpose in the guide piece 30.
  • the bar 18 is perfectly oriented in the first housing 32 of the guide piece 30, that is to say that the crystalline planes chosen ([110] for AsGa, for example) are parallel to the planar face 34 of the guide piece, then the small flat is machined.
  • the bar 18 is separated from the turntable 42 by unscrewing the screws 54 then the screws 50.
  • FIG. 5A schematically represents an exploded view of a device according to the invention used to make the small flat.
  • a flange 70 is fixed having a flat face 72 of determined width, and projecting from the guide piece 30.
  • Each flange 70 is by example fixed by screws 74.
  • the planar face 72 of each flange 70 is positioned parallel to the face 34 of the guide piece 30 by means of a set of two pins 76 fitting into housings 78, 79 designed for this purpose in the flanges and in the guide piece 30.
  • FIG. 5B schematically represents an alternative embodiment of a flange allowing to machine a small flat.
  • FIG. 5B it can be seen that the flat face 72 of the flange 70 is positioned parallel to the face 34 of the guide piece 30 by means of a single pin 76 which fits into housings 78, 79 designed for this purpose. effect in the flange 70 and in the guide piece 30.
  • the flange 70 also has a relief 75 capable of fitting into the first housing 32 of the guide piece 30.
  • the flat faces 72 of the flanges 70 are included in a plane cutting the diameter of the bar 18 projecting from the opening 36.
  • the section generated has a width equal to the width of the small flat.
  • FIGS. 6A to 6D schematically represent the different stages of the production of the flats on a bar.
  • the references used are the same as those used in the description of Figures 1 to 5.
  • the small flat is machined first.
  • FIG. 6A schematically represents the orientation of the bar by the X-ray diffraction referenced RX.
  • the bar 18 is inserted into the first housing of the guide piece 30 and secured to the turntable 42.
  • the bar 18 is subjected to the RX beam through the opening 36 made in the first housing 32 of the guide piece 30.
  • the crystalline planes are oriented ([110] for AsGa for example) parallel to the flat face 34 of the guide piece 30.
  • the bar 18 is fixed in this orientation by acting on the screws 66.
  • the turntable 42 is then separated from the bar 18 and removed, as well as the body 40 and the connecting piece 44, from the guide piece 30.
  • FIG. 6B schematically represents the device according to the invention allowing the realization of the small flat.
  • the flanges 70 are fixed to the guide piece 30, their planar face 72 parallel to the planar face 34.
  • Maintaining the bar 18 against a grinding wheel allows the machining of the flat part 17.
  • the machining is stopped when the grinding wheel comes into contact with the flat faces 72.
  • the parallelism between the faces 72 of the flanges 70 and the flat face 34 of the guide piece 30 guarantees the orientation of the flat 17.
  • FIG. 6C schematically represents the device according to the invention allowing, after the realization of the small flat 17, to orient the bar 18 for the realization of the large flat.
  • the flanges 70 are disassembled is the bar 18 and again secured to the turntable 42. After having loosened the clamping screws 66, the bar 18 is subjected to a rotation of 90 °, then the clamping screws 66 are tightened.
  • the turntable 42 is then detached from the bar 18 and removed, as well as the body 40 and the connecting piece 44, from the guide piece 30.
  • Figure 6D shows the device according to the invention for making the large flat.
  • the machining is stopped when the grinding wheel comes into contact with the flat face 34 of the guide piece 30. In this way, the orientation and the width of the large flat 19 are guaranteed.
  • FIG. 7 schematically represents the bar 18 once the two flats 17, 19 have been made.
  • the device according to the invention makes it possible to guarantee an angular precision of at least ⁇ 5 ′ and a precision over the widths of the flats 17, 19 of ⁇ 0.5 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Dispositif pour le repérage de l'orientation cristalline et la rectification d'un barreau comprenant : une pièce de guidage (30) possédant un premier logement (32) apte à recevoir ledit barreau (18) et présentant une face plane (34)coupant le premier logement (32) de manière à ménager une ouverture (36) de largeur déterminée le long du premier logement (32) ; un moyen de fixation apte à fixer le barreau (18) à l'intérieur du logement (32) de la pièce de guidage (30). Application à la réalisation des méplats de repérage sur des barreaux de matériau semiconducteur et monocristallin destinés à la production de tranches (wafers).

Description

  • La présente invention a pour objet un dispositif pour le repérage de l'orientation cristalline et la rectification d'un barreau. Elle s'applique notamment à la réalisation de méplats de repérage sur des barreaux cylindriques de matériau semiconducteur et monocristallin destinés à la production de tranches (wafers en terminologie anglo-saxonne).
  • On réalise un barreau en matériau semiconducteur monocristallin (en arseniure de gallium par exemple) par des procédés connus de croissance cristalline. Un barreau monocristallin brut de tirage présente deux faces extrêmes qui, une fois dressées, sont orientées suivant des plans cristallins définis et connus (les plans [100] pour l'AsGa, par exemple).
  • Le barreau est ensuite rodé de manière à le rendre cylindrique, les génératrices du cylindre étant perpendiculaires aux faces extrêmes. Le diamètre du cylindre est normalisé : il peut être égal à 2 inches (5,08 cm) ou bien à 3 inches (7,62 cm).
  • La figure 1 représente schématiquement une vue en éclaté d'un dispositif permettant de préparer l'opération de rodage.
  • Ce dispositif comprend un support 10 permettant d'aligner suivant un axe AA, deux embouts 12. Un des embouts 12 repose sur le support 10 et est centré par rapport à l'axe AA. La translation suivant AA de l'autre embout 12 est libre. Cette translation est guidée par une pièce 14 fixée sur une extrémité du support 10. Cette pièce 14 présente un orifice traversé par un cylindre 16 sur lequel est assujetti l'embout 12. L'axe de révolution du cylindre 16 est confondu avec l'axe AA. La translation du cylindre 16 entraîne la translation de l'embout 12 suivant l'axe AA.
  • La figure 2 représente schématiquement un barreau à roder introduit dans le dispositif représenté sur la figure 1. Les embouts 12 sont collés à chaud, à 50°C par exemple, à l'aide d'une résine, sur les faces extrêmes 20, 21 du barreau 18. Une pression est appliquée (symbolisée par une flèche sur la figure 2) sur les embouts 12 par l'intermédiaire du cylindre 16 pendant une durée dépendant de la nature de la résine. Cette durée est fixée par le fabricant.
  • Les figures 3A à 3C représentent l'opération de rodage proprement dite.
  • On dispose donc d'un barreau 18 brut de tirage mais présentant deux faces extrêmes 20, 21 planes et orientées (figure 3A). Sur ces faces 20, 21 sont collés les embouts 12 suivant un axe qui définit l'axe de révolution de l'ensemble.
  • La figure 3B représente schématiquement l'opération de rodage. L'ensemble comprenant le barreau 18 et les embouts 12 est placé entre les pointes de centrage 22 d'une machine à roder (non représentée sur la figure 3B). Le centrage est assuré par des trous coniques 13 pratiqués dans les embouts 12 et aptes à recevoir les pointes de centrage 22 de la machine à roder.
  • Le barreau 18 est entraîné en rotation. Une meule 24 est amenée au contact du barreau 18. Le déplacement longitudinal de la meule 24 permet une mise au diamètre désiré du barreau 18.
  • La figure 3C représente schématiquement le barreau 18 une fois l'opération de rodage terminée. L'axe de révolution du barreau 18 cylindrique est confondu avec l'axe d'alignement des embouts 12.
  • Une fois cette mise en forme terminée, on réalise deux méplats le long de deux génératrices du barreau 18. Ces méplats de largeur normalisée, 8 mm pour l'un et 16 mm pour l'autre, sont disposés dans des plans perpendiculaires entre eux. Dans la suite de la description, le méplat de largeur 8 mm est appelé petit méplat et le méplat de largeur 16 mm est appelé grand méplat. Ces plans correspondent à des orientations cristallines déterminées ([110] pour le petit méplat de l'AsGa, par exemple).
  • Ces méplats permettent de repérer les orientations cristallines des tranches découpées dans le barreau lors des opérations de réalisation des circuits électroniques.
  • De manière usuelle, on effectue un repérage grossier des deux génératrices à usiner pour obtenir les deux méplats. Ce repérage est effectué à partir de détails de surface observables à l'oeil nu sur le barreau brut de tirage. Des repères sont inscrits sur les faces extrêmes 20, 21 du barreau 18, à l'encre indélébile par exemple.
  • De façon connue, on réalise une ébauche de l'un des méplats suivant l'un des repères. Puis on effectue des usinages successifs suivis de vérifications d'orientation du plan du méplat grâce à la diffraction de rayons X, de manière à obtenir la bonne largeur du méplat ainsi que la bonne orientation.
  • Le second méplat est réalisé suivant la même technique dans un plan perpendiculaire à celui du premier méplat.
  • De manière connue, la réalisation des méplats est manuelle : le barreau 18 est appliqué manuellement sur une meule tournante, la génératrice repérée préalablement faisant face à la meule. Cette manière d'opérer présente de nombreux inconvénients.
  • Le respect de l'orientation cristalline lors des usinages successifs contraint l'opérateur à de nombreuses mesures aux rayons X, vu la précision grossière du repérage préalable et l'incertitude du travail manuel. Malgré de nombreux allers-retours entre la machine de mesure à rayons X et le poste d'usinage, la précision ainsi obtenue n'est pas satisfaisante.
  • La présente invention permet de pallier ces inconvénients ; elle permet d'obtenir une plus grande précision sur la largeur des méplats et sur l'orientation cristalline lors de l'usinage manuel du barreau tout en n'effectuant qu'une seule mesure de diffraction de rayons X. Grâce au dispositif préconisé par l'invention, le repérage du second méplat est aisé une fois repéré le premier méplat.
  • De manière précise, la présente invention concerne un dispositif pour le réglage de l'orientation cristalline et la rectification d'un barreau cristallin de forme cylindrique, ledit barreau ayant un diamètre normalisé.
  • Ce dispositif comprend : une pièce de guidage possédant un premier logement apte à recevoir ledit barreau. Ce premier logement possède un axe central longitudinal.
  • La pièce de guidage présente une face plane coupant le premier logement de manière à ménager une ouverture de largeur déterminée le long du premier logement.
  • Le dispositif selon l'invention comprend en outre un moyen de fixation apte à fixer le barreau à l'intérieur du logement de la pièce de guidage.
  • Selon un mode de réalisation particulier, ledit barreau étant de forme cylindrique et ayant un diamètre normalisé, le premier logement est cylindrique de révolution autour de l'axe central. Le diamètre du premier logement est alors sensiblement égal mais supérieur au diamètre normalisé.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel, le moyen de fixation est constitué :
    - d'une barrette disposée dans un second logement pratiqué dans la pièce de guidage et débouchant sur le premier logement,
    - d'au moins une vis de serrage venant exercer une pression sur ladite barrette, en traversant un orifice fileté pratiqué à cet effet dans la pièce de guidage.
  • Cette barrette présente éventuellement une face de forme concave. De cette manière, pour un barreau cylindrique la face concave est apte à épouser la forme cylindrique du barreau.
  • Le dispositif comprend en outre des moyens pour mettre en rotation ledit barreau autour de l'axe central du premier logement de la pièce de guidage.
  • De manière préférée, ces moyens pour mettre en rotation ledit barreau comportent :
    - un plateau creux tournant autour d'un axe de révolution, ce plateau étant supporté par un corps creux apte à être fixé à une extrémité de la pièce de guidage,
    - une pièce de liaison solidaire du plateau tournant,
    - un embout de centrage apte à être fixé à une face extrême du barreau, une extrémité en relief de la pièce de liaison étant apte à s'emboîter dans un évidement de l'embout de manière à assurer un centrage du barreau à l'intérieur du premier logement, cet embout étant assujetti à la pièce de liaison par un moyen de fixation de sorte qu'une rotation du plateau tournant entraîne une rotation du barreau, cet embout ayant un encombrement tel qu'une fois introduit dans la pièce de guidage, l'embout ne présente aucune partie débordant de l'ouverture du premier logement.
  • Le barreau est introduit dans le premier logement de la pièce de guidage. Dans le cas d'un barreau cylindrique, on effectue un repérage de la génératrice du barreau selon laquelle on veut usiner un méplat.
  • Ce repérage est obtenu par diffraction de rayons X sur le barreau. La génératrice choisie est amenée en position dans la pièce de guidage par rotation du barreau qui est solidaire du plateau tournant.
  • Une fois en position le barreau est fixé à l'intérieur de la pièce de guidage par le moyen de fixation.
  • L'usinage est effectué manuellement après avoir démonté le plateau tournant de la pièce de guidage.
  • La face plane de la pièce de guidage sert de plan de référence. La partie du barreau débordant l'ouverture du premier logement est rectifiée jusqu'à ce que la face plane vienne affleurer la surface de la meule.
  • Grâce à cette face plane, l'orientation cristalline ainsi que la largeur du méplat sont garanties avec une grande précision.
  • Le dispositif selon l'invention comprend encore :
    deux flasques aptes à être fixés par des moyens de fixation à chaque extrémité de la pièce de guidage et présentant chacun une face plane de largeur déterminée, et débordant la pièce de guidage,
    des moyens de positionnement aptes à positionner la face plane de chaque flasque parallèle à la face plane de la pièce de guidage.
  • Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement consistent en deux goupilles par flasque à positionner, chaque goupille étant apte à s'emboîter dans des logements pratiqués à cet effet dans chaque flasque et dans la pièce de guidage.
  • Selon un autre mode de réalisation, les moyens de positionnement consistent en une goupille par flasque à positionner, cette goupille étant apte à s'emboîter dans des logements pratiqués à cet effet dans chaque flasque et dans la pièce de guidage, et en un relief du flasque apte à s'emboîter dans le premier logement de la pièce de guidage.
  • Une fois le barreau orienté grâce au plateau tournant et fixé dans sa position, les flasques sont mises en place et on effectue une rectification du barreau pour obtenir le méplat. L'usinage est effectué manuellement, la partie du barreau débordant l'ouverture du pemier logement et dépassant les faces planes des flasques est maintenue en contact avec une meule jusqu'à ce que les faces planes des flasques viennent affleurer la surface de la meule.
  • On obtient ainsi les deux méplats de largeur souhaitée et d'orientation cristalline pécise à l'aide d'une seule exposition aux rayons X et en évitant l'imprécision des usinages successifs.
  • De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux après la description qui suit donnée à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à des dessins annexés sur lesquels :
    • - la figure 1, déjà décrite, représente schématiquement une vue en éclaté d'un dispositif permettant de préparer une opération de rodage ;
    • - la figure 2, déjà décrite, représente schématiquement une vue de face de ce même dispositif avec un barreau brut de tirage positionné en son intérieur,
    • - les figures 3A à 3C, déjà décrites, représentent schématiquement les étapes de mise au diamètre d'un barreau brut de tirage,
    • - les figures 4A et 4B représentent schématiquement une vue en éclaté et une coupe transverse d'un dispositif selon l'invention,
    • - la figure 5A représente schématiquement une vue en éclaté d'un dispositif selon l'invention utilisé pour réaliser un petit méplat,
    • - la figure 5B représente schématiquement une variante de réalisation d'un flasque permettant l'usinage d'un petit méplat,
    • - les figures 6A à 6D représentent schématiquement les différentes étapes de la réalisation des méplats sur un barreau,
    • - la figure 7 représente schématiquement un barreau une fois les deux méplats réalisés.
  • La figure 4A représente schématiquement une vue en éclaté d'un dispositif selon l'invention. Ce dispositif est particulièrement adapté à l'usinage d'un barreau 18 cylindrique monocristallin de diamètre normalisé pour la réalisation des deux méplats de repérage. Le dispositif comporte une pièce de guidage 30 possédant un premier logement 32 cylindrique de révolution autour d'un axe central CC. Ce logement 32 est destiné à recevoir le barreau 18 à rectifier, son diamètre est donc sensiblement égal mais toutefois supérieur au diamètre normalisé du barreau 18. Par exemple, pour un diamètre normalisé de 2 inches (5,08 cm) le diamètre du logement 32 est de 5,1 cm.
  • La pièce de guidage 30 présente une face plane 34 coupant le diamètre du logement 32 de manière à ménager une ouverture 36. Cette ouverture 36 possède une largeur déterminée qui correspond à la largeur du grand méplat à usiner sur le barreau 18 (c'est-à-dire une largeur de 18 mm).
  • Le barreau 18 introduit à l'intérieur du premier logement 32 de la pièce de guidage 30 doit être orienté pour l'usinage des méplats. Pour ce faire, grâce à un embout de centrage 12 collé à chaud sur une face extrême du barreau 18, on solidarise le barreau 18 avec un plateau creux tournant 42, par l'intermédiaire d'une pièce de liaison 44 solidaire du plateau tournant 42. Une extrémité en relief 46 de la pièce de liaison 44 s'emboîte dans un évidement 38 de l'embout 12. L'encombrement de l'embout 12 est tel qu'une fois introduit dans la pièce de guidage 30, l'embout 12 ne présente aucune partie débordant l'ouverture 36 du premier logement 32.
  • Le plateau tournant 42 est supporté par un corps creux 40. Le plateau tournant 42 et le corps creux 40 peuvent être du type TR80 fabriqué par la Société Micro-Contrôle, par exemple.
  • La pièce de liaison 44 est fixée au plateau tournant 42 par deux vis 48 ; elle traverse le plateau tournant 42 et le corps creux 40 pour être solidarisée avec l'embout 12 par deux vis 54.
  • De manière avantageuse, l'embout de centrage 12 est l'un de ceux déjà fixés au barreau 18 lors de la mise au diamètre, ainsi on s'assure de la concordance parfaite entre les axes centraux du barreau 18 et de l'embout 12.
  • Le barreau 18 est introduit dans le premier logement 32 de la pièce de guidage 30. Le corps creux 40 est alors fixé à une extrémité de la pièce de guidage 30 par l'intermédiaire de deux vis 50. Ces vis 50 sont amenées à l'extrémité de la pièce de guidage 30 par un passage 52 usiné sur toute la hauteur de la pièce de guidage 30, par exemple.
  • Eventuellement, le centrage de l'ensemble constitué par le plateau tournant 42 et son corps 40 peut être amélioré par l'emploi d'une bague de centrage (non représentée) interposée entre la pièce de guidage 30 et le corps 40.
  • Le barreau 18 est ensuite orienté convenablement à l'intérieur du premier logement 32 par diffraction de rayons X sur la partie du barreau 18 débordant par l'ouverture 36. L'orientation est obtenue en mettant en rotation autour de l'axe CC le barreau 18 à l'intérieur du logement 32, en actionnant un système 43 de vis de réglage couplée à une roue mettant en mouvement le plateau tournant 42.
  • Une fois orienté, le barreau 18 est maintenu en position à l'intérieur du logement 32 grâce à un moyen de fixation.
  • La figure 4B représente schématiquement une coupe transverse selon un plan perpendiculaire à l'axe CC. On voit sur cette figure un mode de réalisation du moyen de fixation du barreau 18 à l'intérieur du logement 32.
  • Ce moyen de fixation est constitué par une barrette 60 disposée dans un second logement 62 pratiqué dans la pièce de guidage 30 et débouchant sur le premier logement 32.
  • Cette barrette 60 présente une face concave 64 apte à épouser le contour cylindrique du barreau 18.
  • Lorsqu'on désire fixer le barreau 18 à l'intérieur du premier logement 32 on actionne des vis de serrage 66 venant exercer une pression sur ladite barrette 60 en traversant des orifices filetés pratiqués à cet effet dans la pièce de guidage 30.
  • Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 4A et représenté en coupe sur la figure 4B, on voit que la barrette 60 est actionnée par trois vis de serrage 66, ce qui permet d'équilibrer la pression exercée sur le barreau 18.
  • Une fois le barreau 18 parfaitement orienté dans le premier logement 32 de la pièce de guidage 30, c'est-à-dire que les plans cristallins choisis ([110] pour l'AsGa, par exemple) sont parallèles à la face plane 34 de la pièce de guidage, on effectue ensuite l'usinage du petit méplat.
  • Pour cela, on désolidarise le barreau 18 du plateau tournant 42 en dévissant les vis 54 puis les vis 50.
  • La figure 5A représente schématiquement une vue en éclaté d'un dispositif selon l'invention utilisé pour réaliser le petit méplat.
  • Sur chaque extrémité de la pièce de guidage 30 contenant le barreau 18 convenablement orienté et fixé par le moyen de fixation, on fixe un flasque 70 présentant une face plane 72 de largeur déterminée, et débordant la pièce de guidage 30. Chaque flasque 70 est par exemple fixé par des vis 74. La face plane 72 de chaque flasque 70 est positionnée parallèlement à la face 34 de la pièce de guidage 30 par l'intermédiaire d'un jeu de deux goupilles 76 s'emboîtant dans des logements 78, 79 conçus à cet effet dans les flasques et dans la pièce de guidage 30.
  • La figure 5B représente schématiquement une variante de réalisation d'un flasque permettant d'usiner un petit méplat.
  • Sur la figure 5B, on voit que la face plane 72 du flasque 70 est positionnée parallèlement à la face 34 de la pièce de guidage 30 par l'intermédiaire d'une seule goupille 76 s'emboîtant dans des logements 78, 79 conçus à cet effet dans le flasque 70 et dans la pièce de guidage 30. Le flasque 70 possède aussi un relief 75 apte à s'emboîter dans le premier logement 32 de la pièce de guidage 30.
  • Quelle que soit la variante de réalisation, les faces planes 72 des flasques 70 sont comprises dans un plan coupant le diamètre du barreau 18 faisant saillie hors de l'ouverture 36. La section engendrée présente une largeur égale à la largeur du petit méplat.
  • Les figures 6A à 6D représentent schématiquement les différentes étapes de la réalisation des méplats sur un barreau. Les références utilisées sont les mêmes que celles utilisées lors de la description des figures 1 à 5. Dans cet exemple, le petit méplat est usiné le premier.
  • La figure 6A représente schématiquement l'orientation du barreau par la diffraction de rayons X référencés RX. Le barreau 18 est introduit dans le premier logement de la pièce de guidage 30 et solidarisé avec le plateau tournant 42.
  • Le barreau 18 est soumis au faisceau RX par l'ouverture 36 pratiquée dans le premier logement 32 de la pièce de guidage 30. Par rotation du barreau 18, en agissant sur le plateau tournant 42, on oriente les plans cristallins ([110] pour l'AsGa par exemple) parallèlement à la face plane 34 de la pièce de guidage 30.
  • Le barreau 18 est fixé dans cette orientation en agissant sur les vis 66. Le plateau tournant 42 est ensuite désolidarisé du barreau 18 et retiré, ainsi que le corps 40 et la pièce de liaison 44, de la pièce de guidage 30.
  • La figure 6B représente schématiquement le dispositif selon l'invention permettant la réalisation du petit méplat.
  • Les flasques 70 sont fixés sur la pièce de guidage 30, leur face plane 72 parallèle à la face plane 34.
  • Le maintien du barreau 18 contre une meule (non représentée) permet l'usinage du méplat 17. L'usinage est stoppé lorsque la meule entre en contact avec les faces planes 72. Le parallélisme entre les faces 72 des flasques 70 et la face plane 34 de la pièce de guidage 30 garantit l'orientation du méplat 17.
  • La figure 6C représente schématiquement le dispositif selon l'invention permettant, après la réalisation du petit méplat 17, d'orienter le barreau 18 pour la réalisation du grand méplat.
  • Les flasques 70 sont démontés est le barreau 18 et à nouveau solidarisé avec le plateau tournant 42. Après avoir desserré les vis de serrage 66, on fait subir au barreau 18 une rotation de 90°, puis on resserre les vis de serrage 66.
  • Le plateau tournant 42 est ensuite désolidarisé du barreau 18 et retiré, ainsi que le corps 40 et la pièce de liaison 44, de la pièce de guidage 30.
  • La figure 6D représente le dispositif selon l'invention permettant de réaliser le grand méplat. Une fois le barreau 18 convenablement orienté et fixé à l'intérieur de la pièce de guidage 30, sa partie débordant l'ouverture est amenée au contact d'une meule (non représentée).
  • L'usinage est stoppé lorsque la meule entre en contact avec la face plane 34 de la pièce de guidage 30. De cette manière, on garantit l'orientation et la largeur du grand méplat 19.
  • La figure 7 représente schématiquement le barreau 18 une fois les deux méplats 17, 19 réalisés. Le dispositif selon l'invention permet de garantir une précision angulaire d'au moins ±5′ et une précision sur les largeurs des méplats 17, 19 de ±0,5 mm.
  • Les différentes manipulations en jeu sont simples et reproductibles. De plus, on n'utilise qu'une seule exposition aux rayons X d'où une limitation des risques d'irradiation.

Claims (9)

1. Dispositif pour le réglage de l'orientation cristalline et la rectification d'un barreau (18), caractérisé en ce qu'il comprend :
- une pièce de guidage (30) possédant un premier logement (32) apte à recevoir ledit barreau (18), ce premier logement (32) possédant un axe central longitudinal (CC), ladite pièce de guidage (30) présentant une face plane (34) coupant le premier logement (32) de manière à ménager une ouverture (36) le long du premier logement (32), cette ouverture (36) étant de largeur déterminée,
- un moyen de fixation apte à fixer le barreau (18) à l'intérieur du logement (32) de la pièce de guidage (30).
2. Dispositif selon la revendication 1, ledit barreau étant de forme cylindrique et ayant un diamètre normalisé, dispositif caractérisé en ce que le premier logement (32) est cylindrique de révolution autour de l'axe central (CC), ce premier logement ayant un diamètre sensiblement égal mais supérieur au diamètre normalisé.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de fixation est constitué :
- d'une barrette (60) disposée dans un second logement (62) pratiqué dans la pièce de guidage (30) et débouchant sur le premier logement (32),
- d'au moins une vis de serrage (66) venant exercer une pression sur ladite barrette (60), en traversant un orifice fileté pratiqué à cet effet dans la pièce de guidage (30).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite barrette (60) présente une face (64) de forme concave.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour mettre en rotation ledit barreau (18) autour de l'axe central (CC) du premier logement (32) de la pièce de guidage (30).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce les moyens pour mettre en rotation ledit barreau (18) comportent:
- un plateau creux tournant (42) autour d'un axe de révolution, ce plateau (42) étant supporté par un corps (40) apte à être fixé à une extrémité de la pièce de guidage (30),
- une pièce de liaison (44) solidaire du plateau tournant (42),
- un embout de centrage (12) apte à être fixé à une face extrême du barreau (18), une extrémité en relief (46) de la pièce de liaison (44) étant apte à s'emboîter dans un évidement (38) de l'embout (12) de manière à assurer un centrage du barreau (18) à l'intérieur du premier logement (32), cet embout (18) étant assujetti à la pièce de liaison (44) par un moyen de fixation de sorte qu'une rotation du plateau tournant (42) entraîne une rotation du barreau (18), cet embout (12) ayant un encombrement tel qu'une fois introduit dans la pièce de guidage (30), l'embout (12) ne présente aucune partie débordant l'ouverture (36) du premier logement (32).
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend :
- deux flasques (70) aptes à être fixés par des moyens de fixation (74) à chaque extrémité de la pièce de guidage et présentant chacun une face plane (72) de largeur déterminée, et débordant la pièce de guidage (30),
- des moyens de positionnement aptes à positionner la face plane (72) de chaque flasque (70) parallèle à la face plane (34) de la pièce de guidage (30).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de positionnement consistent en deux goupilles (76) par flasque (70) à positionner, chaque goupille (76) étant apte à s'emboîter dans des logements (78, 79) pratiqués à cet effet dans chaque flasque (70) et dans la pièce de guidage (30).
9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de positionnement consistent en une goupille (76) par flasque (70) à positionner, cette goupille étant apte à s'emboîter dans des logements (78, 79) pratiqués à cet effet dans chaque flasque (70) et dans la pièce de guidage (30) et en un relief (75) apte à s'emboîter dans le premier logement (32) de la pièce de guidage (30).
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