3 7 5 1 5 1 FIL ABRASIF POUR LA DÉCOUPE DE TRANCHES DANS UN LINGOT EN MATÉRIAU DUR [1] L'invention concerne un fil abrasif pour la découpe de tranches dans un lingot 5 en matériau dur. Elle a également pour objet un procédé de découpe de tranches dans un lingot en matériau dur. [2] Dans cette description, on considère qu'un matériau est dur si sa microdureté sur l'échelle de Vickers est supérieure à 400 Hv ou supérieur ou égale à 4 sur l'échelle de Mohs. Dans le cas du lingot, les microduretés Vickers sont exprimées 10 pour une charge de 50 gramme force, c'est-à-dire pour une force de 0,49N. Pour les autres éléments, l'homme du métier sait qu'il faut ajuster la charge en fonction de l'épaisseur du matériau sur lequel les mesures sont réalisées pour que la taille de l'empreinte Vickers soit inférieure à l'épaisseur du matériau. [3] Des fils abrasifs connus pour la découpe de tranches d'un lingot en matériau 15 dur comportent : - une âme centrale dont le diamètre est compris entre 0,05 mm et 0,15 mm, - des particules abrasives dont le diamètre minimal des particules abrasives à 5 %, noté D5, est supérieur ou égal à 5 pm et dont le diamètre maximal des particules abrasives à 95 %, noté D95, est inférieur à 40 pm, le diamètre D5 signifiant que seuls 20 5 %, en volume, des particules abrasives ont un diamètre inférieur à ce diamètre D5, et le diamètre D95 signifiant que 95 %, en volume, des particules abrasives ont un diamètre inférieur au diamètre D95, le diamètre d'une particule abrasive étant mesuré par compteur Coulter et correspondant au diamètre de la sphère qui aurait le même volume que la particule abrasive, 25 - un liant qui maintient mécaniquement les particules abrasives sur l'âme centrale, l'épaisseur de ce liant étant comprise entre Tbo_min et Tbo_max, où Tbo_min et Tbo_max sont donnés par les relations suivantes Tbo_max = D5 x (1 - Emin/100) et Tbo_min = D95 x (1 - Emax/100), où Emin et Emax sont respectivement, supérieur à 50 % et inférieur à 90 %. 30 [004] Un des critères importants pour juger des performances des fils abrasifs est la précision de découpe des tranches. La précision de découpe des tranches est l'inverse de la variation maximale de l'épaisseur de la tranche découpée. Autrement dit, plus la tranche découpée présente une faible variation d'épaisseur, plus le fil abrasif est considéré comme précis. 35 [005] L'invention vise à proposer un fil de découpe plus précis. Elle a donc pour objet un fil de découpe qui présente en plus les caractéristiques suivantes : - la dureté du liant est supérieure à 450 Hv sur l'échelle de Vickers, et - le nombre de particules abrasives par millimètre de fil est inférieur à trente-et-un et supérieur à un sur au moins 1 km de la longueur du fil. 3037515 2 [006] Les déposants ont découvert que la combinaison des différentes caractéristiques du fil abrasif revendiqué permettait de diminuer d'au moins 10 %, et typiquement de plus de 20 %, les variations d'épaisseur des tranches découpées avec un tel fil. Actuellement, le déposant estime que la diminution des variations d'épaisseur des tranches provient du fait que le pouvoir de coupe du fil revendiqué reste sensiblement constant sur toute sa longueur lors de son utilisation dans une machine de découpe. Cette constance du pouvoir de coupe de ce fil semble, en l'état actuel des connaissances des inventeurs, pouvoir s'expliquer par la combinaison de deux phénomènes complémentaires. [007] D'une part, l'utilisation d'un liant plus dur que ceux habituellement utilisés limite l'arrachage des particules abrasives lorsqu'elles frottent sur le lingot. [8] D'autre part, dans les machines de coupe, le fil abrasif est déplacé en alternance dans un sens, puis dans le sens opposé de manière à obtenir un mouvement de va-et-vient. Pour cela, le fil est bobiné et, en alternance, débobiné d'une bobine de dévidage. Sur la bobine de dévidage, les spires du fil abrasif frottent les unes contre les autres, ce qui use significativement le fil. En effet, chaque spire du fil abrasif frotte directement contre les particules abrasives des autres spires voisines. En limitant le nombre de particules abrasives par millimètre, on limite ce frottement des spires sur les particules abrasives des spires voisines puisque celles-ci comportent moins de particules abrasives. Dès lors, cela peut expliquer que diminuer le nombre de particules abrasives par millimètre permet de maintenir un pouvoir de coupe constant pendant une durée plus longue. [9] Les modes de réalisation de ce fil abrasif peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le nombre de particules abrasives par millimètre de fil sur plus de 1 km de sa longueur est inférieur à vingt-cinq ou à vingt ; - le nombre de particules abrasives par millimètre est supérieur à cinq sur 1 km de la longueur du fil ; - la dureté du liant est supérieure à 500 Hv sur l'échelle de Vickers ; - le diamètre D95 des particules abrasives est inférieur à 30 pm ou à 25 pm ; - le diamètre D5 des particules abrasives est supérieur ou égal à 8 pm ; - les particules abrasives sont des diamants multi-cristallins. [0010] Ces modes de réalisation du fil abrasif présentent en outre les avantages suivants : - Utiliser moins de vingt-cinq particules abrasives par millimètre permet de diminuer encore plus la variation d'épaisseur des tranches découpées et d'augmenter l'épaisseur moyenne des tranches obtenues pour le même espacement entre les sections parallèles du fil qui découpent le lingot. 3037515 3 - Utiliser un liant dont la dureté est supérieure à 500 Hv sur l'échelle de Vickers permet de diminuer encore plus les variations d'épaisseur des tranches découpées. - Utiliser des particules abrasives pour lesquelles le diamètre D95 est inférieur à 25 pm permet de diminuer encore plus les variations d'épaisseur des tranches 5 découpées. - Utiliser des diamants multi-cristallins permet d'améliorer le pouvoir de coupe du fil et de réduire encore plus les variations d'épaisseur des tranches découpées. [0011] L'invention a également pour objet un procédé de découpe de tranches dans un lingot en matériau dur, ce procédé comportant : 10 - le déplacement du fil abrasif de découpe revendiqué en le faisant frotter sur le lingot et ainsi scier ce lingot, ce déplacement se faisant en alternance dans un premier sens et dans un second sens opposé, et, à cet effet, le fil abrasif étant déroulé d'une bobine lorsqu'il se déplace dans le premier sens et, en alternance, enroulé sur cette bobine lorsqu'il se déplace dans le second sens. 15 [0012] Les modes de réalisation de ce procédé peuvent comporter la caractéristique suivante : ^ en même temps que le fil abrasif frotte sur le lingot, la tension mécanique du fil abrasif qui se déroule est maintenue inférieure à la moitié de la tension mécanique nécessaire pour rompre ce fil abrasif, la tension mécanique étant 20 celle du fil abrasif enroulé ou déroulé de la bobine. [0013] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une illustration schématique d'une machine de découpe de tranches 25 dans un lingot en matériau dur ; - la figure 2 est une illustration schématique d'une section transversale d'un fil abrasif de découpe utilisé dans la machine de la figure 1 ; - la figure 3 est une illustration schématique et de côté d'une portion du fil abrasif de découpe de la figure 2 ; 30 - la figure 4 est un organigramme d'un procédé de découpe de tranches dans un lingot en matériau dur à l'aide de la machine de la figure 1 ; - la figure 5 est une illustration schématique en vue de dessus d'une tranche découpée à l'aide de la machine de la figure 1. [0014] Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les 35 mêmes éléments. [0015] Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail. [0016] La figure 1 représente une machine 2 de découpe d'un lingot 4 en fines tranches. Le lingot 4 est un bloc, typiquement parallélépipédique, d'un matériau dur.
3037515 4 Par exemple, le matériau dur est du silicium monocristallin ou polycristallin ou encore du saphir ou du carbure de silicium. Ici, le lingot 4 est un bloc de silicium monocristallin. Ce lingot 4 s'étend parallèlement à une direction horizontale Y. La figure 1 est orientée par rapport à un repère orthogonal XYZ, où X et Y sont des 5 directions horizontales et Z est la direction verticale. [0017] Par fine tranche, on désigne typiquement une tranche dont l'épaisseur est inférieure à 5 mm et, généralement, inférieure à 1 mm. Ces tranches sont plus connues sous le terme anglais de « Wafer ». [0018] Les machines de découpe de telles tranches sont bien connues et seuls les 10 détails nécessaires à la compréhension de l'invention sont donnés ici. Par exemple, pour plus d'informations sur une telle machine, le lecteur peut se référer à la demande US20120298091. [0019] La machine 2 comporte : - un fil abrasif 10 qui frotte sur une partie supérieure du lingot 4, 15 - un actionneur 12 qui déplace verticalement le lingot 4 au fur et à mesure que le fil 10 découpe ce lingot 4, - des bobines 14 et 16 sur lesquelles s'enroule et se déroule le fil 10, et - des moteurs 18 et 20 pour entraîner en rotation, respectivement, les bobines 14 et 16. 20 [0020] Le fil 10 est destiné à découper le lingot 4 par frottement ou abrasion. La structure du fil 10 est décrite plus en détail en référence aux figures 2 et 3. La longueur de ce fil 10 est généralement supérieure à 100 m ou 1000 m et, habituellement, inférieure à 100 km. Dans la zone de découpe du lingot 4, le fil 10 est entouré autour de guide-fils, non représentés sur la figure 1, de manière à obtenir 25 plusieurs sections du fil 10 parallèles les unes aux autres et qui frottent en même temps sur le lingot 4. L'espace entre deux sections parallèles successives du fil 10 dans la direction Y définit alors l'épaisseur de la tranche découpée. [0021] Les moteurs 18 et 20 entraînent les bobines 14 et 16 en rotation tantôt dans un sens, tantôt dans le sens opposé, de sorte que le fil 10 est animé d'un mouvement 30 de va-et-vient. Chaque bobine 14, 16 comporte généralement plusieurs spires du fil 10 directement empilées les unes sur les autres le long de la direction radiale de cette bobine. [0022] Le fil 10 est tendu mécaniquement entre les bobines 14 et 16. Ici, la machine 2 comporte en plus des mécanismes 22 et 24 pour ajuster la tension du fil 10. Par 35 exemple, ces mécanismes 22 et 24 permettent d'ajuster la tension du fil 10 enroulé sur les bobines 14 et 16. Ces mécanismes 22 et 24 sont par exemple identiques à ceux décrits dans la demande US20120298091. [0023] Les figures 2 et 3 représentent plus en détail le fil 10. Il comporte une âme centrale 30 sur la périphérie de laquelle sont fixées des particules abrasives 32 40 maintenues sur l'âme centrale par un liant 34. 3037515 5 [0024] Typiquement, l'âme centrale 30 se présente sous la forme d'un fil simple présentant une résistance à la traction supérieure à 2 000 MPa ou 3 000 MPa et, généralement, inférieure à 5 000 MPa. L'allongement à la rupture de l'âme 30 est supérieur à 1 % et, de préférence, supérieur à 2 %. A l'inverse, l'allongement à la 5 rupture de l'âme 30 ne doit pas être trop important et, par exemple, doit rester en dessous de 10 % ou 5 %. L'allongement à la rupture représente ici l'augmentation de la longueur de l'âme 30 avant que celle-ci ne se rompe. [0025] Dans ce mode de réalisation, l'âme 30 a une section transversale circulaire. Par exemple, le diamètre de l'âme 30 est compris entre 50 pm et 150 pm et, souvent, 10 compris entre 70 pm et 150 pm. Dans cet exemple, le diamètre de l'âme 30 est égal à 120 pm. Ici, l'âme 30 est réalisée dans un matériau électriquement conducteur. On considère qu'un matériau est électriquement conducteur si sa résistivité est inférieure à 10-5 Cl.m à 20°C. Par exemple, l'âme 30 est réalisée en acier, tel qu'un acier au carbone ou un acier inoxydable ferritique ou un acier laitonné. Dans cet exemple, 15 l'âme 30 est en acier à 0,8 % en masse de carbone. La masse linéique m de l'âme 4 est, par exemple, comprise entre 10mg/m et 500mg/m et, de préférence, entre 50mg/m et 200mg/m. [0026] Les particules abrasives 32 forment des dents à la surface de l'âme 30 qui vont venir éroder le matériau à découper. Ces particules abrasives doivent donc être 20 plus dures que le matériau à découper. Typiquement, les particules abrasives présentent une dureté supérieure d'au moins 30 Hv ou 100 Hv à celle du lingot à découper. A cet effet, chaque particule abrasive est formée d'un matériau dont la dureté est supérieure à 430 Hv sur l'échelle de Vickers et, de préférence, supérieure ou égale à 1 000 Hv. Sur l'échelle de Mohs, la dureté de ce matériau est supérieure à 25 7 ou 8. Typiquement, ce matériau représente plus de 80 % ou 90 % du volume de la particule abrasive. Par exemple, les particules 32 sont des diamants. De préférence, ces diamants sont des diamants multicristallins souvent désignés sous l'acronyme « diamants RB (« Resin Bond ») » ou des diamants monocristallins dits « Hyperion » tels que ceux décrits dans la demande W02011014884 et vendus par la société 30 Sandvik Hyperion®. La dureté d'une particule abrasive peut être estimée à partir de leur composition chimique, et de leur structure cristalline, et en fonction des données publiées sur les duretés des différents minéraux. [0027] Dans ce mode de réalisation, les particules 32 sont des diamants Hyperion. Ces diamants Hyperion présentent les caractéristiques suivantes : 35 - ils sont monocristallins - leur rugosité de surface est comprise entre 0,6 et 0,8, et - leur sphéricité est comprise entre 0,25 et 0,5. [0028] La rugosité de surface et la sphéricité sont définies dans la demande W02011014884. On rappelle simplement ici que la rugosité de surface est une 40 mesure, dans une image à deux dimensions, de la quantité de trous et de pics sur les 303 7 5 1 5 6 arêtes d'un objet ou sur les bord de cet objet comme indiqué par l'analyseur d'image CLEMEX (Clemex Vision User's Guide PE 3.5 ©2001). La rugosité de surface est déterminée par le rapport entre le périmètre convexe sur périmètre réel. La sphéricité est la surface, dans une image à deux dimensions, de l'objet sur son périmètre au 5 carré. A cause de ces propriétés, les diamants Hyperion présentent une plus grande surface spécifique que les diamants RB. La surface spécifique est égal à la somme des surfaces externes des diamants divisée par la somme des masses de ces diamants pour un même lot. [0029] Les tailles des particules 32 sont distribuées selon une loi de probabilité. Ici, 10 la distribution des tailles des particules 32 est telle que : - le diamètre minimal des particules 32 à 5 %, appelé D5, est supérieur à 5 pm, et - le diamètre maximal des particules 32 à 95 %, appelé D95, est inférieur à 40 pm et inférieur au tiers du diamètre de l'âme 30. [0030] Le diamètre D95 est une valeur telle que 95 %, en volume, des particules 32 15 du fil 10 ont un diamètre inférieur à D95. En d'autre terme, seul 5 %, en volume, des particules 32 du fil 10 ont un diamètre supérieur à D95. Le diamètre D5 est une valeur telle que seul 5 %, en volume, des particules 32 du fil 10 ont un diamètre inférieur à D5. En d'autre terme, 95 %, en volume, des particules 32 du fil 10 ont un diamètre supérieur à D5. Le diamètre des particules 32 est mesuré par compteur Coulter. La 20 méthode de mesure est décrite dans le standard ISO 13319 :2000 « Determination of particle size distribution - Electrical sensing zone method » ou le standard révisé ISO 13319:2007. Pour séparer les particules abrasives du fil, on plonge celui-ci dans une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique. Les métaux de l'âme et du liant sont dissous, tandis que les particules abrasives, insolubles, sont libérées. Elles sont 25 ensuite extraites et rincées, avant la mesure de leur granulométrie. Le diamètre indiqué correspond au diamètre de la sphère qui se comporterait de façon identique lors de l'analyse granulométrique par compteur Coulter. [0031] De préférence, le diamètre D95 est inférieur à 30 pm ou 25 pm. Par exemple, avantageusement, le diamètre D5 est supérieur à 8 pm et le diamètre D95 est 30 inférieur ou égal à 25 pm ou 30 pm. Ici, le diamètre D5 est égal à 12 pm, et le diamètre D95 est égal à 25 pm. [0032] La densité de particules abrasives du fil 10 est ici exprimée en nombre de particules abrasives par millimètre de fil. Cette densité de particules abrasives est mesurée selon la méthode suivante : 35 1) On prélève au moins quatre échantillons de plus de 1 mm de longueur du fil 10. Ces échantillons sont prélevés sur une section utile du fil utilisée pour découper le lingot 4 et, de préférence, prélevés à des endroits uniformément répartis sur cette section utile. 2) Chaque échantillon est inséré dans un support qui permet à la fois : 3037515 7 - de tenir l'échantillon en exposant un côté avant de cet échantillon à un dispositif d'observation tel qu'un microscope électronique ou optique, et - de faire pivoter l'échantillon de 180° autour de son axe longitudinal afin d'observer le côté arrière de l'échantillon qui était jusqu'à présent caché. 5 3) Une section de l'échantillon de longueur L est sélectionnée, où L est une longueur supérieure ou égale à 0,9 mm et généralement inférieure ou égale à 1 cm ou 10 cm. Ensuite, le nombre de particules abrasives 32 visibles sur le côté avant de cette section sélectionnée est compté. Pour ne pas compter deux fois les particules abrasives qui sont visibles sur les deux côtés, c'est-à-dire ceux dont l'image dépasse 10 du bord de l'échantillon, ces particules abrasives visibles des deux côtés n'incrémentent le compteur que de 0,5 alors que les particules abrasives visibles seulement sur le côté avant incrémentent ce même compteur de 1. Sur la figure 3, deux particules abrasives 32A visibles des deux côtés sont illustrées. Lors de ce comptage, un agglomérat ou un amas de plusieurs particules abrasives est compté 15 pour un seulement. Sur la figure 3, un tel agglomérat 32B de particules abrasives est illustré. Dans un tel agglomérat, les couches de liant recouvrant les différentes particules abrasives 32 sont directement en contact mécanique les unes avec les autres et l'ensemble ne forme donc qu'une seule particule abrasive. 4) On dénombre le nombre de diamants dans la section sélectionnée mais cette fois 20 ci sur le côté arrière. Pour cela, on procède de la même façon qu'au point 3) pour le côté arrière de l'échantillon après avoir fait pivoter cet échantillon de 180° autour de son axe longitudinal. 5) La densité de particules abrasives pour cet échantillon est alors obtenue en divisant le cumul du nombre de particules abrasives compté sur les côtés avant et 25 arrière par la longueur L de la section sélectionnée, exprimée en mm. 6) La densité de particules abrasives du fil 10 est prise égale à la moyenne des densités de particules abrasives mesurées sur chacun des échantillons. [0033] La densité de particules 32 du fil 10 est inférieure à 31 particules abrasives par millimètre ou à 25 particules abrasives par millimètre. La densité de particules 32 30 est supérieure à une particule abrasive par millimètre. De préférence, cette densité de particules abrasives est comprise entre cinq particules abrasives par millimètre et vingt-cinq ou trente-et-une particules abrasives par millimètre. Avantageusement, cette densité est comprise entre vingt particules abrasives par millimètre et vingt-cinq ou trente-et-une particules abrasives par millimètre. Les dispositifs de découpe 35 industrielle nécessitent typiquement au moins 1 km de fil abrasif et, souvent, au moins de 2 km de fil abrasif. Par conséquent, la densité de particules 32 du fil 10 est maintenue dans les plages de densités données ci-dessus sur une section utile continue du fil 10 d'au moins 1 km ou 2 km de long. Typiquement, sur cette section utile du fil 10, la densité de particules 32 est constante à plus ou moins 5 % près ou 3037515 8 10 % près. Par ailleurs, de préférence, cette section utile représente au moins 50 % ou 80 % ou 90 % de la longueur totale du fil 10. [0034] Le liant 34 a pour fonction de maintenir les particules abrasives 32 fixées sans aucun degré de liberté sur l'âme 30. Le liant 34 est un liant métallique car ces 5 liants sont plus durs que des résines et permettent donc de maintenir de façon plus efficace les particules abrasives sur l'âme 30. Ainsi, la dureté du liant 32 est supérieure à 450 Hv ou 500 Hv sur l'échelle de Vickers. A cet effet, ici, le liant est un alliage de nickel et de cobalt tel que celui décrit dans la demande FR3005592. Par exemple, il comprend de 20 % à 40 % en masse de Cobalt. Dans cet exemple, le liant 10 34 comprend 70 % de nickel et 30 % de cobalt, ces pourcentages étant donnés par rapport à la masse du liant. La dureté du liant 32 est alors égale à 650 Hv sur l'échelle de Vickers à plus ou moins 10 % près. [0035] Par exemple, en pratique, on mesure la dureté du liant par nano-indentation instrumentée, en suivant les préconisations des normes IS014577-1 :2002 et 15 IS014577-4 :2007. Toutefois, ces normes ne peuvent pas être rigoureusement suivies, car les empreintes se situent généralement trop près des bords du liant. La dureté obtenue est alors exprimée en GPa. Cette valeur en GPa est convertie en dureté Vickers en appliquant le modèle d'Oliver et Pharr aux courbes de charge et de décharge relevées. C'est pour cela que la charge en gramme force n'est pas donnée 20 dans l'expression de la dureté Vickers. Ici, pour la mesure par nano-indentation, on a employé un pénétrateur Berkovich, une force de 10 mN, et un temps de 15 secondes. [0036] L'épaisseur du liant 34 est choisie pour avoir une exposition des particules abrasives comprise entre Emin et Emax, où Emin est strictement inférieur à Emax. A cet effet, l'épaisseur du liant 34 est comprise entre Tbo_min et Tbo_max. Ici, Emin est 25 supérieur ou égal à 50 % et, de préférence, à 65 % et Emax est inférieur ou égal à 90 %. Le calcul de l'exposition E d'une particule abrasive est décrit dans la demande W02011014884 en référence à la figure 3b. On rappelle ici que l'exposition E d'une particule est donnée par la relation suivante : E = 100*(Tco - Tbo)/Tco, où : - Tco est la distance la plus courte entre le sommet de la particule 32 le plus éloigné 30 de la surface de l'âme 30 et la projection, selon une direction radiale, de ce sommet sur la surface de l'âme 30, et - Tbo est l'épaisseur du liant 34. [0037] Ici, l'exposition minimale Emin des particules 32 est calculée en considérant que Tco est égal au diamètre D5 et que l'épaisseur du liant 34 est maximale, c'est-à- 35 dire égale à Tbo_max. L'épaisseur maximale Tbo_max du liant 34 qui permet de respecter l'exposition minimale Emin est donc donnée par la relation suivante : Tbo_max = D5*(1 - Emin/100). De façon similaire, l'exposition maximale Emax des particules 34 est calculée en considérant que Tco est égal au diamètre D95 et que l'épaisseur du liant 34 est minimale, c'est-à-dire égale à Tbo_min. L'épaisseur minimale de liant 34 qui permet de respecter l'exposition maximale Emax est alors 3037515 9 donnée par la relation suivante : Tbo_min = D95*(1 - Emax/100). L'épaisseur du liant 34 est choisie entre Tbo_min et Tbo_max. Ainsi, pour des particules abrasives de diamètres D5 et D95 égaux, respectivement, à 8 pm et 16 pm, l'épaisseur du liant est choisie entre 1,6 pm et 4 pm pour obtenir un exposition moyenne comprise entre 5 50 % et 90 %. Pour des particules 32 dont les diamètres D5 et D95 sont égaux, respectivement, à 12 pm et 25 pm, l'épaisseur du liant 34 est choisie entre 2,5 pm et 4,5 pm pour obtenir une exposition moyenne comprise entre 60 % et 90 %. Pour les essais réalisés plus loin, l'épaisseur du liant 34 est toujours choisie égale à 4 pm. [0038] Par l'épaisseur du liant, on désigne son épaisseur moyenne entre les 10 particules 32. Par exemple, pour mesurer l'épaisseur du liant 34, le fil 10 est coupé transversalement en au moins quatre endroits différents répartis sur sa longueur. On obtient ainsi quatre coupes transversales du fil 10 similaires à celle représentée sur la figure 2. Sur chacune de ces coupes, l'épaisseur de liant 34 est mesurée en au moins quatre points. Les points de mesure sont situés entre les particules 32. De 15 préférence, ces points de mesure sont uniformément répartis sur la périphérie de la coupe transversale. Par exemple, en chaque point de mesure, l'épaisseur est mesurée à l'aide d'un microscope électronique. En effet, la limite entre l'âme 30 et le liant 34 est visible sur ces coupes. Ensuite, l'épaisseur du liant 34 est prise égale à la moyenne de toutes les mesures obtenues sur chacune des coupes transversales. 20 [0039] Dans ce mode de réalisation, le liant 34 est déposé en deux couches successives 36 et 38 par électrolyse. L'épaisseur de la couche 36 est faible. Elle est par exemple inférieure au tiers du diamètre médian des particules abrasives. Cette couche 36 permet juste de fixer faiblement les particules 32 sur l'âme centrale. [0040] La couche 38 a une épaisseur plus importante. Par exemple, l'épaisseur de 25 la couche 38, dans la direction radiale, est 1,5 ou deux fois supérieure à l'épaisseur de la couche 36. [0041] Cette couche 38 permet d'empêcher l'arrachement des particules abrasives 32 lorsque le fil 10 est utilisé pour découper le lingot 4. [0042] Le fil 10 est par exemple fabriqué comme décrit dans la demande 30 FR2988629. [0043] Le procédé de découpe du lingot 4 à l'aide de la machine 2 va maintenant être décrit en référence au procédé de la figure 4. [0044] Initialement, l'essentiel du fil 10 est bobiné sur la bobine 14. [0045] Lors d'une étape 50, les moteurs 18 et 20 sont commandés pour dérouler 35 une longueur L1 de fil 10 de la bobine 14 et, en même temps, enroulés une longueur L1 de fil 10 autour de la bobine 16. Le fil 10 se déplace alors dans la direction X. [0046] Lors d'une étape 52, une fois qu'une longueur L1 du fil 10 a été déroulée de la bobine 14, la commande des moteurs 18 et 20 est inversée pour cette fois-ci dérouler une longueur L2 de fil 10 de la bobine 16 et, en même temps, enroulée cette 3037515 10 longueur L2 de fil 10 autour de la bobine 14. Ainsi pendant l'étape 52, le fil 10 se déplace dans la direction opposée à la direction X. [0047] Quand la longueur L2 de fil 10 a été enroulée sur la bobine 14, l'étape 52 s'interrompt et le procédé retourne à l'étape 50. 5 [0048] Généralement, la longueur L2 est plus courte que la longueur L1 de sorte qu'à chaque exécution de l'étape 50, une longueur L1- L2 de fil neuf est injectée entre les deux bobines 14 et 16. Typiquement, l'écart entre L2 et L1 est inférieur à 2% ou 1,5 % de la longueur du fil 10. Ici, cet écart est égal à 1 % de la longueur du fil 10 à plus ou moins 10 % près. 10 [0049] Lors de chaque exécution des étapes 50 et 52, le fil 10 frotte sur le lingot 4, ce qui conduit petit à petit à creuser, par abrasion, un trait de scie dans la face supérieure de ce lingot. [0050] En parallèle des étapes 50 et 52, lors d'une étape 54, l'actionneur 12 avance le lingot 4 dans la direction Z pour maintenir un bon contact mécanique entre le lingot 15 4 et le fil 10. [0051] Également en parallèle, lors d'une étape 56, les mécanismes 22 et 24 asservissent la tension mécanique du fil 10 sur une consigne CT de tension mécanique. De préférence, cette consigne CT est choisie pour que la tension du fil 10 sur les bobines 14 et 16 soit inférieure ou égale à la moitié de la tension maximale 20 avant rupture supportée par ce fil 10. Par exemple, dans le cas du fil 10 décrit ici, la tension maximale avant rupture est de 43 N à plus ou moins 15 % près. La consigne de tension mécanique est donc choisie inférieure à 21,5 N. Cela permet d'augmenter la durée de vie du fil 10. [0052] Des essais ont été réalisés pour vérifier que le fil 10 permet effectivement de 25 diminuer les variations d'épaisseur des tranches découpées. Pour ces essais, la machine 2 utilisée est la machine portant la référence WSD-K2, commercialisée par la société Takatori®. [0053] Le lubrifiant utilisé pour évacuer les grains de silicium arrachés par le fil 10 est de l'eau pure. 30 [0054] Le lingot 4 est un parallélépipède de silicium monocristallin dont la section transversale est un carré de 156 mm de côté. [0055] L'espacement entre les axes de deux sections successives parallèles du fil 10 dans la zone de découpe est de 700 pm. Cela permet de découper des tranches d'environ 550 pm d'épaisseur. 35 [0056] La tension du fil 10 dans la zone de découpe est réglée sur 15 Newton. [0057] La vitesse de déplacement vertical du lingot 4 est de 0,75 mm/min, ce qui correspond, en régime permanent, à la vitesse de coupe. [0058] Les longueurs L1 et L2 sont égales, respectivement, à 116,6 m et à 115,4 m. [0059] La vitesse de déplacement du fil 10 pendant les étapes 50 et 52 est de 40 500 m/min. 3037515 11 [0060] À chaque essai, quatre tranches du lingot 4 sont découpées en même temps. Pour chaque essai, les grandeurs physiques suivantes ont été mesurées : - la variation de l'épaisseur de la tranche, plus connue sous l'acronyme TTV (« Total Thickness Variation ») exprimée en micromètre, 5 - la flèche maximale du fil abrasif atteint après 3h15 de découpe, exprimée en mm, - l'épaisseur moyenne de la tranche, exprimée en micromètre, - le pouvoir de coupe K du fil abrasif, exprimé en m2/N. [0061] La variation de l'épaisseur d'une tranche est mesurée comme suit : 1) L'épaisseur de la tranche découpée est mesurée en treize points différents. La 10 position de chacun des points de mesure est représentée par un point noir sur la figure 5. 2) La variation d'épaisseur d'une tranche est prise égale à la différence entre la plus grande et la plus petite des épaisseurs mesurées sur cette tranche lors de l'étape 1). 3) La variation d'épaisseur TTV est prise égale à la moyenne des variations 15 d'épaisseur mesurées sur chacune des quatre tranches simultanément découpées. [0062] La flèche est la distance entre : - la hauteur maximale du fil, dans la direction Z, mesurée sur le bord vertical du lingot 4 après 3h15 de découpe du lingot 4 à l'aide de ce fil, et - la hauteur du fil au même emplacement dans les mêmes conditions mais en 20 absence du lingot 4. Cette flèche est représentative du pouvoir de coupe K du fil. Elle est d'autant plus petite que le pouvoir de coupe du fil est élevé. [0063] Le pouvoir de coupe K est défini par la relation suivante : K = Q/(F x V) où : - Q est le débit de matériau scié, - F est la force appliquée par le fil perpendiculairement à la surface du matériau scié, 25 et - V est la vitesse du fil. [0064] Le débit Q de matériau scié est donné, par exemple, par la relation suivante : Q = Vz x Y x C, où : - C est la largeur du lingot 4, 30 - Y est la largeur du trait de scie, - V, est la vitesse verticale de coupe du lingot 4, et - le symbole «x » est le symbole de la multiplication. [0065] La vitesse Vz est, en régime permanent, approximativement égale à la vitesse de déplacement du lingot 4 dans la direction Z, c'est-à-dire ici égale à 0,75 35 mm/min. [0066] Le premier essai a été réalisé avec un fil, noté « Référence » dans le tableau n°1 ci-dessous. Ce fil est le fil commercialisé par la société ASAHI sous la référence ECO MEP ® 120 10-20HC. Le diamètre de son âme central est égal à 120 pm. Les particules abrasives sont des diamants avec une répartition de taille telle que les 40 diamètres D5 et D95 sont égaux, respectivement, à 10 pm et 20 pm. Le liant est du 3037515 12 nickel et sa dureté est d'environ 430 Hv sur l'échelle de Vickers. L'épaisseur du liant est de 4 pm. La densité de particules abrasives est de 56 particules abrasives par millimètre. [0067] Les deuxième et troisième essais ont été réalisés avec un fil identique au fil 5 10, sauf que : - les particules abrasives sont des diamants RB avec une répartition de taille telle que le diamètre D5 est égal à 10 pm et le diamètre D95 est égal à 22 pm, et - la densité de particules abrasives est de 92 particules abrasives par millimètre pour le deuxième essai et de 21 particules abrasives par millimètre pour le troisième essai. 10 [0068] Dans le tableau n°1, ce fil est noté « RB 12-22 ». [0069] Les quatrième au dixième essais ont été réalisés avec un fil identique au fil 10 et en diminuant progressivement la densité de particules abrasives de 41 particules abrasives par millimètre jusqu'à cinq particules abrasives par millimètre. Dans le tableau n°1, ces sept fils abrasifs sont désignés sous la référence « HYP 12- 15 25 » et seule la colonne qui contient le nombre de particules abrasives par millimètre permet de les distinguer les uns des autres. Diamants/mm TTV (pm) Flèche (mm) Épaisseur wafer (pm) K (m2/N) Référence 56 41 8,2 559 1,0110-11 RB 12-22 92 55 9,5 542 9,8110-12 RB12-22 21 18 6,5 551 1,35*1 0-11 HYP 12-25 41 49,5 8,5 542 1,09*1 0-11 HYP 12-25 34 39 8,2 552 1,06*1 0-11 HYP 12-25 31 34 7,5 541 1,25*1 0-11 HYP 12-25 25 21 7,3 557 1,1510-11 HYP 12-25 19 21 6,7 557 1,25*1 0-11 HYP 12-25 13 28 7,2 556 1,1810-11 HYP 12-25 5 21 6,9 564 1,1610-11 Tableau n°1 20 [0070] Le tableau n°1 résume les résultats expérimentaux obtenus lors de ces neuf essais. On remarque qu'une diminution franche de la variation d'épaisseur des tranches découpées intervient dès que la densité des particules abrasives est inférieure à 31 particules abrasives par millimètre et, de préférence, inférieure à 25 particules abrasives par millimètre. On remarque aussi que la diminution des 25 variations d'épaisseur des tranches découpées est obtenue sans modifier de façon substantielle le pouvoir de coupe K du fil. 3037515 13 [0071] Des essais complémentaires ont montré que cette diminution de la variation d'épaisseur pour des densités de particules abrasives inférieure à 31 particules abrasives par millimètre était aussi obtenue en remplaçant les diamants Hyperion par d'autres types de diamants tels que des diamants RB ou MB (Metal Bond). D'autres 5 essais ont également montré que cette diminution de la variation d'épaisseur est uniquement obtenue lorsque la diminution de la densité de particules abrasives est combinée avec une épaisseur de liant telle que décrite pour le fil 10. Enfin, il a aussi été établi que ce qui a été décrit ici reste vrai aussi avec une densité d'une particule abrasive par millimètre mais pas en-dessous. 10 [0072] L'utilisation de diamant Hyperion en tant que particules abrasives permet d'obtenir un pouvoir de coupe K supérieur à celui qui serait obtenu avec des diamants MB (« Metal Bond »). Les diamants MB et les diamants Hyperion sont des diamants monocristallins. Les diamants RB, qui sont multi-cristallins, permettent de manière surprenante, d'obtenir un pouvoir de coupe supérieur à ce qui est obtenu avec les 15 diamants Hyperion comme le montre le troisième essai. [0073] De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, d'autres liants métalliques peuvent être utilisés pour réaliser le fil abrasif. Ainsi, il est aussi possible d'utiliser des liants dans lesquels les matériaux suivants ou un alliage des matériaux suivants constitue au moins 90 % en masse du poids du liant : nickel, 20 fer et cobalt. D'autres exemples de liants possibles sont décrits dans la demande FR3005592 ou FR3005593. [0074] Le liant 34 peut être déposé en une seule couche ou en deux couches ou plus. [0075] L'âme 30 peut être formée de plusieurs brins entrelacés entre eux. De même, 25 l'âme 30 peut être réalisée dans d'autres matériaux que des aciers. Par exemple, l'âme 30 peut aussi être réalisée dans un matériau diamagnétique ou paramagnétique. [0076] D'autres types de particules abrasives peuvent être utilisés. Par exemple, les particules abrasives peuvent être réalisées dans d'autres matériaux que du diamant.
30 Ainsi, elles peuvent aussi être réalisées en SiC, en SiO2, en WC, en Si3N4, en nitrure de bore, en Cr02, ou en oxyde d'aluminium. Les particules abrasives peuvent aussi être recouvertes d'un revêtement comme décrit dans la demande W02013149965A. Des diamants monocristallins comme les diamants MB sont aussi utilisables.