JPS62193807A - 結晶棒を鋸引きするための内孔を有する多刃鋸盤およびこの鋸を用いて実施される分離法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は、結晶棒を薄板に鋸引きするための内孔を有す
る多刃鋸およびこの鋸を用いて実施される分離法に関す
る。

従来の技術： 電子的構成素子または太陽電池を製造するために使用さ
れる半導体材料または酸化物材料、例えば珪素、ゲルマ
ニウム、砒化ガリウム、燐化イソジウム、サファイアま
たはガリウム−ガドリニウム−ガーネットは、屡々典型
的には厚さ０．１〜Ｉｎの薄い板（ディスク）の形が必
要とされ、この板は、一般に結晶棒または結晶ブロック
の形で存在する出発材料を鋸引きすることによって得ら
れる。多くの場合、この鋸引き過程は、内孔を有する鋸
を用いて実施される。

公知の内孔を有する鋸の場合、鋸刃は外縁部が固定枠中
に取付けられている。この固定枠は１杯状に拡がる固定
枠支持体によって保持され、この固定枠支持体は、多く
の場合球軸受、空気支承体または流体力学的支承体によ
り支持された、駆動装置の上で回転状態に置かれた駆動
シリンダの１端に取付けられている。この片側で頭部が
負荷された配置は、支承体に不均一な応力を生ぜしめ、
この不均一な応力は、耐摩耗性および作業時間を減少さ
せ、ならびに鋸刃が僅かに傾斜していることにより切断
輪郭および切断精度に不利な効果をもたらす。頭部がさ
らに負荷される配置であればあるほど、この効果はます
ます顕著となり、したがって勿論多数の鋸刃を有する、
内孔を有する鋸は、例えば西ドイツ国特許出願公開第３
２１６２００号明細書の記載によれば、１つの鋸刃のみ
を有するかかるものよりも強い影響を及ぼされる。従っ
て、より高い切断効率は、多数の鋸刃を配置する場合に
は常に切断の正確さおよび作業時間を犠牲にして得られ
、このことは、絶えず向上される精度の要求の点で不満
足なものである。

発明が解決しようとする問題点： 従って、本発明の課題は、高い切断効率の場合に高い切
断精度および長い作業時間が保証される、内孔を有する
多刃部およびこの鋸を用いて実施される分離法を記載す
ることにあった。

問題点を解決するための手段： この課題は、支承体に対して左右対称的に共通の駆動シ
リンダの両側に配置された鋸刃または鋸刃群を有するこ
とを特徴とする。内孔を有する多刃部によって解決され
る。

このような配置により実施される鋸引き方法は、その数
が鋸刃または鋸刃群の数に相当する鋸引きすべき材料を
全ての切断過程前に同一方向または反対方向の並進運動
によってそれぞれの切断位置にもたらし、それぞれ鋸刃
ないしは鋸刃群と、それぞれ材料との同期相対運動によ
って同時に鋸引き過程を行なうことを特徴とする。

この場合、材料としては１個々の結晶棒または結晶ブロ
ックならびにこれらから形成された群、例えば棒の束を
使用することができる。

多くの場合１本発明によれば、内孔を有する多刃部は、
駆動シリンダの両側にそれぞれ１つ宛の鋸刃を有す・る
ものが使用される。しかし、鋸引きの効率を高めること
は、鋸刃群を使用することによって得ることができる。

この場合、鋸刃群とは、駆動シリンダの片側上にそれぞ
れ多数の、好ましくは２つの鋸刃を存在させ、これらの
鋸刃の間隔を互いに、個々に鋸引きすべき材料の長さよ
りも短くするか、この長さと等しくするか、またはこの
長さよりも長くするように配置したもののことである。

有利には、この間隔は、ｎ個の鋸刃の場合に最大で材料
長さのｎ番目の部分に合わせられ、この場合ｎは、２よ
りも大きいかまたは２と等しい整数に相当する。可能な
最小距離は、それぞれ所望の板の厚さと切り溝の幅との
総和よりも大きくなるように選択され、適度には約４耀
である。

以下、簡略化のために″′鋸刃”の表現のみを使用する
が、この記載は、鋸刃群の意味にも当てはまるものとす
る。

左右対称的に共通の駆動シリンダの両側に配置された鋸
刃間での最も狭い間隔は、如何なる方法で材料をそれぞ
れの切断位置にもたらすかによって左右される。同一方
向に並進運動させる場合、この間隔は、いつも材料長さ
よりも大きくなるように選択されるが、材料を切断位置
に反対方向に並進運動させる場合には、この間隔は、小
さくとも大きくともよい。しかし、板を全ての切断過程
で完全に分離する場合には、材料長さよりも小さい間隔
により取出し装置を使用することが要求され、したがっ
てこの要求される作用範囲により鋸刃間に最小の可能な
間隔が定められる。原則的に鋸刃間または鋸刃群間の間
隔は、本発明による内孔を有する多刃鋸の場合にそれぞ
れ使用される支承体および鋸刃の位置に依存して広範な
範囲内で変動させることができ、３〜２００αの間隔が
好適であることが判明した。

その両側に鋸刃が支承体に対して左右対称的に配置され
ている共通の駆動シリンダは、鋸刃の内孔直径よりも大
きくかつ好ましくは鋸刃が内側に取付けられている固定
系の内径にほぼ匹敵する内径を有するものを使用するの
が有利である。この要件は、電磁支承体、空気支承体ま
たは流体力学的支承体により外側を支持された駆動シリ
ンダを用いて有利に充足させることができる。回転系を
このような支承体により外側で支持することは、原則的
に公知であり、かつ多数の他の分野１例えば遠心分離に
使用される。また、実際に駆動装置、例えば電動機から
前記の駆動シリンダ上に力を伝達するためには、例えば
ベルトを用いる種々の方法が当業者に知られており、し
たがってここではこれ以上の説明は不必要である。

駆動シリンダの内径が、特に固定枠の内径にほぼ相当す
る大きさであることの利点は、結晶棒を最初に堰出すこ
となしに多数の互いに結合した板に分ける切断方法の際
にこれまでの内孔を有する鋸のように材料の加工可能な
長さを固定枠支持体の杯状に狭くなる形によって制限し
ないということにある。しかし、原則的には、広い固定
枠および狭い駆動シリンダを有する、これまでの内孔な
有する鋸を基礎にして形成された実施態様も考えられ、
この場合には、例えば中心の狭い駆動シリンダは、固定
枠を収容するために両側で杯状に拡大されている。原則
的に固定枠および鋸刃は、駆動シリンダ内に配置されて
いてもよい。

実施例： 次に５本発明による内孔を有する多刃鋸の１つの可能な
実施態様およびこの鋸を用いて実施しうる鋸引き方法を
図面につき例示的に詳説するが、本発明はこれによって
限定されるものではない。

枠ブロツク体ｌと、枠上溝部２との間には、例えば空気
支承体、電磁支承体または流体力学的支承体の外側支承
体３により支持された駆動シリンダ４が存在する。この
駆動シリンダは、支承体に対して左右対称的にそれぞれ
の固定枠５の２つの面に接して支持され、この固定枠は
、例えばこれまでの内孔を有する鋸によって知られた方
法で形成させることができ、この固定枠中には、それぞ
れ鋸刃６が取付けられている。この配置は、相当する多
鋸刃固定枠を使用することによって２つよりも多い同時
の切断過程のために変えることもできる。好ましい実施
態様によれば、たとえ内径が異なっていても原則的には
排除されないとしても、固定枠５の内径と駆動シリンダ
４の内径とは、はぼ等しい大きさである。

容易に判断がつくとの理由から、実際の駆動装置１通例
電動機、および伝動装置、好ましくは駆動シリンダ４、
ひいては鋸刃６を回転状態に置く平ベルトは、図示され
ていない。原則的には、例えばＶベルトまたは歯付ベル
トによる伝動も考えられる。

材料７、例えば柱状構造を有する注型された多結晶珪素
からの結晶棒または結晶ブロックは、場合によっては付
加的な切断パッド８と一緒に材料支持体９上に、例えば
接合するかまたは接着することによって固定されている
。この材料支持体は。

両端部が内送り往復台１０上に載置されており、かつ材
料を意図した切断位置にもたらすために駆動装置、例え
ばステッピングモータにより並進運動を実施することが
できる。好ましくは、材料支持体９は、なお例えば空気
圧または液圧支柱１２によって支持させることができる
。

２つの鋸刃６の内孔開口および駆動シリンダ４を介して
案内されかつ両端部が載置されている、内送り往復台１
０を橋渡しする材料支持体９を有する実施態様は、本発
明の範囲内で、殊に付加的な支柱１２と一緒になって有
利である。それというのも、この支柱は、鋸引き過程の
間特に有利に撮動挙動を保証するからである。しかし、
勿論材料の反対方向の並進運動を実現させ、片側端部が
載置され、かつ自由端部と一緒に鋸刃に対応した２つの
材料支持体が別個であるように配置することも考えられ
る。

実際の鋸引き過程の間に材料７と、回転する鋸刃６との
相対運動を生ぜしめる送りは、送り往復台１３により行
なわれ、かつ特に液圧により送りシリンダ１４を用いて
制御することができるが、他の駆動装置、例えば電動機
を用いて制御することもできる。

勿論、本発明による鋸の例示的に説明した実施態様によ
れば、運動学的変法、例えば材料７を固定した際に駆動
シリンダ４の並進運動によって内送りおよび送りを行な
うことは排除されていないか、または駆動シリンダ４を
固定して配置することは排除されていない。その上１例
えば米国特許第４４４５４９４号明細書の記載により１
例えば分離した板を取出すために付加的に装置を設ける
か、または結晶棒を多数の相互に結合した板に切り刻む
切断法の場合に板間の切り溝を充填し、こうして板の結
合を安定化する充填ステーションを設ける実施態様が考
えられる。

図面に示した内孔な有する多刃鋸を用いて、例えば典型
的には１０ＸＬＯｃｙｒｔの断面積および約３゜σの長
さを有する、太陽電池基材からの珪素ブロックは１次に
記載した方法により鋸引きすることができる。まず、好
ましくは下側に、例えばガラス、セラミックまたは炭素
からなる切断パッドが設けられている前記ブロックを材
料支持体上に固定、例えば取付けるか、接着するか、ま
たは接合する。その際、この場合例えば約３５α互いに
離れた２つの鋸刃（外径例えば約５５ｃｍ、内孔直径例
えば約１８ｃｍ）の外側に前記ブロックの１つは固定さ
れ、それらの内側には前記ブロックの１つが固定され、
実際に好ましくは、双方のブロックはそれぞれこれらの
ブロックに作用する鋸刃に対して同一位置を占める。こ
のようなブロックと鋸刃との同一の相対的位置は、実際
には必ずしも必要ではないが、確かに最適な切断収率お
よび全鋸引き過程の間の鋸刃と支承体との均一の負荷の
点では望ましいことである。

その後に、双方のブロックを設けられた切断位置に到達
するまで材料支持体の並進運動によって同一方向に鋸刃
の内孔開口中に搬入する。次に、送り往復台１３の上向
運動によりブロックは、最後に所望の板が形成されるま
で、切り溝の形成下に常にさらにそれぞれの材料に切り
込みを開始する、例えば回転する鋸刃のダイヤモンＰを
備付げた切断端縁に接するように案内される。板の取出
しを設けていない図面に相当するような鋸の場合、この
板は、完全には残留ブロックと分離されずに板を安定に
保持することを保持する結合により、好ましくは切断パ
ッドの上に放置される。次に、送り往復台は出発位置に
戻され、材料支持体により双方のブロックは同一方向に
次の切断位置に移動され１次の材料の切断は送り往復台
の上向運動によって行なわれる。この過程は、ブロック
が所望の方法で、すなわち場合によっては汚染された部
分または縁部に空白部を設けながら多数の相互に結合し
た板に鋸引きされるまで繰り返される。次に、この板は
取出され、したがって最後に結合を解く、例えば磨削す
るか、鋸引きするか、溶融するか、または溶解すること
によって個々の板は得ることができる。

また、双方のブロックの出発位置を鋸刃の外側に接する
ように置き、かつこれらの並進運動を反対方向に駆動シ
リンダの内部に案内するような前記鋸引き方法の１つの
変法が考えられる。しかし。

この方法は、双方のブロックを収容するために鋸刃相互
に多大な間隔を必要とする。従って、必要とされる空間
を減少させるために、材料をまず半分だけ鋸引きし１次
にこれを出発位置に戻し、ｔｓｏ’だけ回転させ、かつ
最後に他端部から鋸引き過程をさらに惹起することが必
要である。また、必要とされる空間を減少させることは
、材料を多数の段階で鋸引きし、かつ鋸引きした各断片
をそのつと取出すことによって達成することもできる。

一般に、差当り板を完全には残留ブロックと分離しない
鋸引き方法（所謂櫛状切断）は、本発明の範囲内で有利
である。それというのも、屡々費用のかかる取出し装置
を必要としないからである。

しかし、勿論板を完全に分離することおよび取出すこと
を有する鋸引き方法は排除されない。この場合には、外
側にある板の取出しないしは内側にある板の取出しを有
する変法（内側から外側へないしは外側から内側への反
対方向の並進による材料の内送り）を使用することがで
きるかまたは片側で内側にある板の取出し５片側で外側
にある板の取出しを有する変法（同一方向の並進忙よる
材料の内送りの場合）を使用することができる。

鋸引き過程の間、生成された熱および生じた除去される
物質は、常法で冷媒によって導出され。

この冷媒は、例えば管系な介して分離位置に達し。

スリット系を介して流出させることができ、かつ最後に
捕集され、場合によっては再処理過程後に再び供給する
ことができる。また、送りの制御ないしは内送りの制御
は、公知方法で手によって行なうことができるが、有利
には液圧を用いるかないしはステッピングモータを用い
て行なうことができる。

本発明による内孔を有する多刃鋸およびこの鋸を用いて
実施される鋸引き方法は、殊に多くの場合に約ＬＯＸＬ
ＯｃｒｒＬの断面積および約２０〜４０Ｃｒｎの長さを
有する珪素ブロックの形で注型処理によって得られる、
珪素を基礎とする太陽電池基材を多くの場合に３５０〜
５００μの厚さの板に鋸引きするのに好適である。しか
し、同様に首記した半導体材料または酸化物材料は、０
．１〜１朋の厚さの薄い板に鋸引きすることができる。

更Ｋ、棒状で存在する他の材料１例えば石英ガラスもし
くは他のガラスまたは炭素を基礎とする材料は、３０朋
までの厚さの薄い板に分離することもできる。

左右対称的に構成することにより鋸引きの際に鋸刃およ
び支承体に対して均一な負荷が生じる。

このことから、こねまでの内孔を有する多刃鋸に比して
高い切断精度、改善された輪郭特性、均一な鋸刃応力お
よび長い作業時間が得られる。その上、修繕保護性は大
きくなる。それというのも。

鋸刃の１つの欠損した場合にそのつとこの１つだけを交
換すればよいからである。

【図面の簡単な説明】

図面は１本発明による内孔を有する多刃鋸の１実施例を
示す略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）結晶棒を薄板に鋸引きするための内孔を有する多刃
   鋸において、支承体（３）に対して左右対称的に共通の
   駆動シリンダ（４）の両側に配置された鋸刃または鋸刃
   群（６）を有することを特徴とする、結晶棒を鋸引きす
   るための内孔を有する多刃鋸。 ２）鋸刃または鋸刃群（６）が互いに間隔を有しており
   、この間隔が鋸引きすべき材料（７）の長さよりも大き
   い特許請求の範囲第１項に記載の内孔を有する多刃鋸。 ３）２つの鋸刃または鋸刃群（６）の内孔開口および駆
   動シリンダ（４）を通して案内された、外側にある両端
   部で支持された材料支持体（９）を有する特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の内孔を有する多刃鋸。 ４）結晶棒を、内孔を有する多刃鋸を用いて薄板に鋸引
   きする方法において、その数が鋸刃または鋸刃群の数に
   相当する材料を全ての切断過程前に同一方向または反対
   方向の並進運動によつてそれぞれの切断位置にもたらし
   、それぞれ鋸刃または鋸刃群と材料との間の同期相対運
   動によつて同時に鋸引き過程を行なうことを特徴とする
   、結晶棒を内孔を有する多刃鋸を用いて鋸引きする方法
   。 ５）結晶棒を鋸引き過程で相互に結合した多数の板に切
   り刻み、その結合を鋸引き過程の終結後に初めて１つの
   付加的過程で分離する特許請求の範囲第４項に記載の方
   法。 ６）円板を全ての鋸引き過程で完全に結晶棒と分離し、
   取出し装置を用いて取出す特許請求の範囲第４項に記載
   の方法。