WO2010000449A1 - Drahtsägevorrichtung - Google Patents

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WO2010000449A1
WO2010000449A1 PCT/EP2009/004727 EP2009004727W WO2010000449A1 WO 2010000449 A1 WO2010000449 A1 WO 2010000449A1 EP 2009004727 W EP2009004727 W EP 2009004727W WO 2010000449 A1 WO2010000449 A1 WO 2010000449A1
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WO
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wire
sawing
saw
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PCT/EP2009/004727
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Inventor
Andreas Menzel
Original Assignee
Wacker Schott Solar Gmbh
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Publication date
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Priority to US13/001,679 priority patent/US20110120441A1/en
Publication of WO2010000449A1 publication Critical patent/WO2010000449A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D57/00—Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00
    • B23D57/0007—Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00 using saw wires
    • B23D57/0023—Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00 using saw wires with a plurality of saw wires or saw wires having plural cutting zones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D57/00—Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00
    • B23D57/003—Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts
    • B23D57/0061—Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts of devices for guiding or feeding saw wires

Definitions

  • the innovation relates to a wire saw device according to the preamble of the independent claim.
  • Wire sawing apparatuses of this type with movement of the wire or workpiece to be sawn are already known, in particular in the industry for electronic components of ferrites, quartzes and silicas, materials such as polycrystalline or monocrystalline silicon or materials such as GaAs, InP, GGG or also Quartz, artificial sapphire and ceramic materials in thin slices, so-called wafers, to win.
  • a sawing zone or a sawing field is formed from adjacent wires which, for example, are spanned by means of a set of at least two cylinders arranged in parallel.
  • the cylinders have grooves which define the distance between the wires of the sawing field and thus the thickness of the slices to be sawn. In this way they also serve as wire guiding means.
  • the workpiece to be sawn itself is fastened, for example, to a table which shifts perpendicular to the wire field or the saw field formed from wires spanned in parallel, wherein the displacement speed defines the cutting speed.
  • the intersecting agent is either an abrasive fixed to the wire (solid grain) or a free abrasive (free grain) freely adhered to the wire in the form of a slurry.
  • the strained wires of the wire array are guided in the grooves of the cylinder or pulled through these cylinders.
  • the workpieces to be sawn which are also referred to as ingots, blocks or bricks, usually have the shape of a prism with round, rectangular, square or pseudo-square base. For example, elongated blocks with a rectangular or square cross-section are usually used for the production of solar wafers.
  • the diameter of the saw wire used defines the minimum loss of material, ever thinner wires are used to increase the achievable number of wafers per kg brick.
  • the wires are also subject to abrasion during sawing, their diameter decreases with each pass. This wear greatly reduces the tensile strength of the saw wire over time. If such a thin saw wire tears, then the entire sawing process must be stopped and the corresponding workpiece must be discarded in its total length or part of its total length. Due to the decrease in the tensile strength of the saw wire due to its thin diameter or its additional wear either the sawing speed must be reduced accordingly or the width of the wire field from the beginning to be kept low, whereby the utilization of the relatively expensive sawing device is also reduced.
  • the invention is therefore the technical object of the invention to provide a wire saw device which avoids the disadvantages described.
  • the invention is intended in particular for thin wires, i. Be suitable for wires with a diameter of ⁇ 120 microns, especially ⁇ 100 microns.
  • the wire sawing device should be suitable for wires up to a diameter of 60 microns and also allow the production of solar wafers with an edge length of 6 or 8 inches.
  • this is a long wire used, which is spirally wound around the wire guide means extending from a first wire memory and is taken into a second wire store after use.
  • the wire saw device has at least two sawing fields, wherein usually each sawing field has a preferably independent wire drive.
  • the wire field, sawing zone or sawing field is the region which cuts the workpiece.
  • the device according to the invention comprises at least two such sawing fields, which, however, need not be spatially connected.
  • each of the sawing fields has its own, independent wire drive, a wire guiding system and a wire feed and removal system, there is the advantage of interrupting the operation of one or more shegefelder, for example, after a tear of the saw wire, while the unaffected shegefelder on can be operated. In principle, it is also possible to remove the destroyed wire if necessary with a short break. According to the invention, it is therefore possible to limit the loss of material only to the part of the workpiece which should be sawed with the broken wire field or, as already practiced today, to only a part of this part.
  • a wire drive is understood to mean a gear or motor which drives the wire feed device coming from the wire store and / or the wire discharge device and / or one or more of the wire guide means.
  • Several output strands of a transmission represent independent wire drives in terms of innovation, if they are independently switched on and off, even if the transmission is driven by a common motor.
  • the speed of the respective wire drives is adjustable, which makes it possible to saw in the respective sawing saws different workpieces with a respectively desired speed of the wire feed.
  • the saw wire forming the sawing fields can be driven continuously or with alternating direction of movement.
  • the drillget. Wire fields are formed by one wire each, the multiple, ie spirally wound around a pair of wire guide means. With this embodiment, a continuous drive of the saw wire is particularly well feasible. According to a further, preferred embodiment of the innovation, it is provided that each sawing field has its own wire store, by means of which separate sawing wires are continuously conveyed or fed. Due to the fact that the saw wires of the respective sawing fields are not continuous and are fed or picked up via independent wire stores, it is possible to operate the individual sawing fields completely independently of one another.
  • the sawing fields are arranged in mutually parallel planes.
  • an available space can be better utilized, which is particularly advantageous in mass production, in particular of wafers.
  • the sawing fields are arranged one above the other, in particular in alignment, whereby the loading of a plurality of workpieces to be sawn is particularly simple and fast.
  • the area available for the wire sawing device is used effectively, or the area required by the wire sawing device according to the invention is advantageously minimized.
  • a preferred embodiment has at least one first sawing field with deflection rollers for deflecting that part of the sawing field, ie the dream, which faces a second sawing field.
  • the returning, non-sawing wire fields or strands of the first sawing field can be deflected so that more space is available for the workpieces to be fed to the second sawing field, whereby the total of the Vorrich - tion becomes more compact and therefore requires less space.
  • empty runs of the sawing field of a first sawing field are particularly preferably guided over deflection rollers such that the distance between the empty strand of the sawing field, ie the returning, non-cutting wire field on the rear or underside of the first sawing field increases to the sawing dimensions of the sawing field of a second sawing field becomes.
  • the distance of the empty strand to the associated saw-field troughs (sawing field) is reduced, preferably just as far as the workpieces to be sawn in the first sawing field allow.
  • deflection rollers are made adjustable. This allows adaptation of the respective sawing fields to different sizes of workpieces.
  • the overall height of the sawing device is reduced, so that if necessary, several sawing devices can be arranged one above the other.
  • At least the drillgetrume a sawing field are supported by a support roller, whereby a larger number of workpieces per sawing field can be sawed without the deflection of shegetrume affected the sawing result.
  • the support roll contributes to the stabilization of the saw wire, i. for reducing vibrations and / or deviations at right angles to the running direction.
  • a smaller footprint is necessary, in particular, due to the arrangement of the separate sawing fields lying one above the other. Also advantageous is only a drip pan and only a storage tank for a sawing or abrasive (Sägeslurry) necessary, creating further cost advantages and space savings can be achieved.
  • both per floor area can be che as well as per room height bring more wire saw devices in a building, as would be possible with adjacent arrangement. In this way it is possible to significantly increase the sawing performance per building or room floor area.
  • the device according to the invention it is possible to reduce the costs of feeding elements, such as the supply and storage of presegeslurries, electricity, storage vessels, cooling liquids, etc., which contributes to a reduction in investment costs and operating costs per cut wafer surface.
  • Figure 1 is a schematic representation of a wire saw according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of another embodiment of the inventive wire sawing apparatus
  • the sawing device comprises a first sawing field 10 and a second sawing field 20, which are spanned around a respective pair of wire guiding cylinders 3 and 4 or 5 and 6 as wire guiding means.
  • the cylinders have grooves which define the sawing distance.
  • the axes of the wire guide means or cylinders are arranged in parallel and mounted, for example, on a machine frame, not shown.
  • the device may also have more than four wire guide cylinder.
  • the wire guide cylinders 3, 4, 5, 6 define with their upper generatrices the parallel planes of the sawing fields 10, 20.
  • the separate sawing wires 11, 21 are provided by wire stores 15, 15 ', 25, 25' illustrated in FIG the wire storage
  • wire stores 15, 15 ', 25, 25' illustrated in FIG the wire storage each consist of a supply reel and a take-up reel and wherein the direction of the wire movement is indicated by arrows.
  • the direction of the wire movement can be reversed.
  • Independently acting wire drives 12, 22 of the first and second shegefelds 10, 20 are shown schematically and include, for example, drive shafts of the wire guide cylinder 3, 4, 5, 6.
  • grooves are engraved, which define the distance between adjacent wires of the respective sawing fields 10, 20 and therefore the thickness of the sawn slices.
  • the sawing process in the respective other sawing field can be continued without delay by the arrangement according to the invention.
  • the workpieces 30 to be sawn are fastened to a suspension, not shown. These workpieces 30 to be sawn usually have an elongated prismatic shape with a round, square, pseudo-square or rectangular base.
  • the separate sawing wires 11, 21 are supplied from the wire stores 15, 25 to the wire guide cylinders 12, 22 and stretched between the wire guide cylinders 12/12 and 22/22, simultaneously guided and pulled.
  • the saw wire 11, 21 is conveniently made of spring steel and has for example a diameter which is smaller than 200 microns, preferably even smaller than 120 microns or less than 100 microns. A useful lower limit is about 60 microns.
  • blocks 30 of hard materials or special composition, in particular for the semiconductor industry and solar systems, or ceramic materials such as silicon, ceramics, compounds of elements of groups Ml-V and H-Vl, GGG (gadolinium gallium garnet) , Sapphire, etc. saw into slices of approximate thickness from 0.1 to 5 mm.
  • the abrasive is a commercial product and may be in the form of diamond, silicon carbide, aluminum in the form fixed on the wire or slid freely in a liquid serving as a conveyor for the abrasive particles.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the wire saw apparatus according to the invention.
  • the sawing field 10 is supported by a roller 8.
  • vibrations of the saw wire are thereby reduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

Es wird eine Drahtsäge beschrieben, die zum Sägen mindestens eines Werkstücks (30) ein oder mehrere Sägedrähte aufweist, die zwischen Drahtführungsmitteln (3, 4, 5, 6) aufgespannt sind und die ein Feld aus äquidistant nebeneinander liegenden Sägedrähten bilden. Die Drahtsäge umfasst mindestens zwei Sägefelder (10, 20), wobei jedes Sägefeld einen unabhängigen Drahtantrieb (12, 22) aufweist. Vorzugsweise sind die Sägefelder übereinander angeordnet. Üblicherweise weist jedes Sägefeld (10, 20) einen unabhängigen Drahtspeicher (15, 20) auf, mittels dem jeweils separate Sägedrähte (11, 21) kontinuierlich förderbar sind.

Description

Drahtsägevorrichtung
Die Neuerung betrifft eine Drahtsägevorrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Drahtsägevorrichtungen dieser Art mit einer Bewegung des oder der Drähte oder des zu sägenden Werkstücks sind bereits bekannt, insbesondere in der Industrie für Elektronikbauteile aus Ferriten, Quarzen und Kieselerden, um Materialien wie poly- oder einkristallines Silizium oder Materialien wie GaAs, InP, GGG oder auch Quarz, künstlichen Saphir und keramische Materialien in dünnen Scheiben, sog. Wafern, zu gewinnen.
In den bekannten Vorrichtungen wird aus benachbarten Drähten, die beispielsweise mittels einem Satz von mindestens zwei parallel angeordneten Zylindern aufgespannt sind, eine Sägezone bzw. ein Sägefeld gebildet. Dabei weisen die Zylinder Rillen auf, die den Abstand zwischen den Drähten des Sägefeldes und somit die Dicke der zu sägenden Scheiben definieren. Auf diese Weise dienen sie auch als Drahtführungsmittel. Das zu sägende Werkstück selbst ist beispielsweise an einem Tisch befestigt, der sich senkrecht zu der aus parallel aufgespannten Drähten gebildeten Drahtfeld bzw. dem Sägefeld verschiebt, wobei die Verschiebungsgeschwindigkeit die Schneidgeschwindigkeit definiert. Das den Schnitt bewirkende Mittel ist entweder ein am Draht fest fixiertes Schleifmittel (festes Korn) oder ein in Gestalt einer Aufschlämmung am Draht frei haftendes freies Schleifmittel (freies Korn). Zum Zersägen des Werkstückes in dünne Scheiben, werden die gespannten Drähte des Drahtfeldes in den Rillen der Zylinder geführt bzw. Durch diese Zylinder gezogen. Die zu sägenden Werkstücke, welche auch als Ingots, Blöcke oder Bricks bezeichnet werden, haben üblicherweise die Gestalt eines Prismas mit runder, rechteckiger, quadratischer oder pseudoquadratischer Grundfläche. So werden z.B. zur Herstellung von Solarwa- fern meist längliche Blöcke mit rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt verwendet. Da bei derartigen Sägen, insbesonders bei der Herstellung von dünnen Wafern, der Durchmesser des verwendeten Sägedrahtes den Mindestverlust an Material definiert, werden zur Erhöhung der erzielbaren Anzahl an Wafern pro kg Brick immer dünnere Drähte verwendet. Da jedoch die Drähte beim Sägen ebenfalls einem Abrieb unterliegen, verringert sich ihr Durchmesser mit jedem Durchlauf. Durch diese Abnutzung wird die Reißfestigkeit des Sägedrahtes im Laufe der Zeit stark verringert. Reißt nun ein derartig dünner Sägedraht, dann muss der gesamte Sägeprozess gestoppt und das entsprechende Werkstück in seiner Gesamtlänge bzw. einem Teil seiner Gesamtlänge verworfen werden. Aufgrund der Abnahme der Reißfestigeit des Sägedrahtes infolge seines dünnen Durchmessers bzw. seiner zusätzlichen Abnutzung muss entweder die Sägegeschwindigkeit entsprechend reduziert werden oder die Breite des Drahtfeldes von Anfang an geringer gehalten werden, wodurch die Auslastung der relativ teuren Sägevorrichtung ebenfalls verringert wird.
Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, eine Drahtsägevorrichtung anzugeben, welche die beschriebenen Nachteile vermeidet. Dabei soll die Erfindung insbesonders für dünne Drähte, d.h. Drähte mit einem Durchmesser von ≤ 120 μm, insbesonders < 100 μm geeignet sein. Besonders soll die Drahtsägevorrichtung für Drähte bis zu einem Durchmesser von 60 μm geeignet sein und auch die Herstellung von Solarwafern mit einer Kantenlänge von 6 bzw. 8 Zoll ermöglichen.
Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die neuerungsgemäße Drahtsägevorrichtung zum Sägen mindestens eines insbesonders prismatischen Werkstücks weist ein ebenes Säge- bzw. Drahtfeld auf, das aus nebeneinander verlaufenden, jedoch voneinander beabstandeten Drähten gebildet wird, wobei die Drähte des Sägefeldes zwischen Drahtführungsmitteln aufgespannt sind. Zweckmäßigerweise wird dabei ein langer Draht verwendet, der von einem ersten Drahtspeicher her verlaufend um die Drahtführungsmittel spiralförmig aufgewickelt ist und nach Gebrauch in einen zweiten Drahtspeicher aufgenommen wird. Dabei weist die Drahtsägevorrichtung mindestens zwei Sägefelder auf, wobei üblicherweise jedes Sägefeld einen vorzugsweise unabhängigen Drahtantrieb aufweist. Als Drahtfeld, Sägezone bzw. Sägefeld wird derjenige Bereich bezeichnet, der das Werkstück schneidet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens zwei solche Sägefelder, die jedoch nicht räumlich zusammenhängend angeordnet sein müssen. Dadurch, dass jedes der Sägefelder einen eigenen, unabhängigen Drahtantrieb, ein Drahtführungssystem sowie ein Drahtzuleitungs- und -ableitungssystem aufweist, ergibt sich der Vorteil, den Betrieb eines oder mehrerer Sägefelder zu unterbrechen, beispielsweise nach einem Riss des Sägedrahts, während die nicht betroffenen Sägefelder weiter betrieben werden können. Prinzipiell ist es auch möglich, bei einer kurzen Unterbrechung den zerstörten Draht bei Bedarf zu entfernen. Erfindungsgemäß ist es daher möglich, den Materialverlust nur auf den Teil des Werkstückes zu beschränken, der mit dem gerissenen Drahtfeld gesägt werden sollte bzw. wie bereits gegenwärtig praktiziert, auf nur einen Teil dieses Teiles.
Unter einem Drahtantrieb ist ein Getriebe oder Motor zu verstehen, der die vom Drahtspeicher kommende Drahtzufuhreinrichtung und/oder die Drahtabführeinrichtung und/oder eines oder mehrere der Drahtführungsmittel antreibt. Mehrere Abtriebsstränge eines Getriebes stellen unabhängige Drahtantriebe im Sinne der Neuerung dar, wenn diese unabhängig von einander zu- und abschaltbar sind, auch dann, wenn das Getriebe von einem gemeinsamen Motor angetrieben ist. Bevorzugt ist die Geschwindigkeit der jeweiligen Drahtantriebe regelbar, wodurch es ermöglicht wird, in den jeweiligen Sägefeldern verschiedene Werkstücke mit einer jeweils gewünschten Geschwindigkeit des Drahtvorschubs zu sägen. Der die Sägefelder bildende Sägedraht kann kontinuierlich oder mit alternierende Bewegungsrichtung angetrieben sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Sägebzw. Drahtfelder durch jeweils einen Draht gebildet werden, der mehrfach, d.h. spiralförmig um ein Paar von Drahtführungsmitteln gewickelt ist. Mit dieser Ausführungsform ist ein kontinuierlicher Antrieb des Sägedrahtes besonders gut durchführbar. Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ist es vorgesehen, dass jedes Sägefeld einen eigenen Drahtspeicher aufweist, mittels welchen jeweils separate Sägedrähte kontinuierlich förderbar sind bzw. zugeführt werden. Dadurch, dass die Sägedrähte der jeweiligen Sägefelder nicht zusammenhängend ausgeführt sind und über unabhängige Drahtspeicher zugeführt bzw. aufgenommen werden, besteht die Möglichkeit, die einzelnen Sägefelder völlig unabhängig voneinander zu betreiben.
Es besteht die Möglichkeit, mehrere nebeneinander liegende Sägefelder gemeinsam in einer Ebene anzuordnen, wodurch besonders lange Werkstücke gesägt werden können. In einer weiteren ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Sägefelder jedoch in zueinander parallel beabstandeten Ebenen angeordnet. Durch das Anordnen von Sägefeldern in verschiedenen Ebenen lässt sich ein zur Verfügung stehender Raum besser ausnutzen, was besonders in der Massenproduktion, insbesonders von Wafern, vorteilhaft ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Sägefelder übereinander angeordnet, und zwar insbesondere in einer Flucht, wodurch die Beschickung mit mehreren zu sägenden Werkstücken besonders einfach und schnell möglich ist. Die für die Drahtsägevorrichtung zur Verfügung stehende Fläche wird effektiv genutzt, bzw. die von der neuerungsgemäßen Drahtsägevorrichtung benötigte Fläche wird vorteilhaft minimiert.
Dabei weist eine bevorzugte Ausführungsform mindestens ein erstes Sägefeld mit Umlenkrollen zum Umlenken desjenigen Teils des Sägefeldes, d.h. des Trumes, auf, welches einem zweiten Sägefeld zugewandt ist. Bei der Zuführung von Werkstücken zu Sägefeldern, welche in benachbarten Ebenen angeordnet sind, können die zurücklaufenden, nicht sägenden Drahtfelder bzw. Trume des ersten Sägefelds so umgelenkt werden, dass mehr Raum für die dem zweiten Sägefeld zuzuführenden Werkstücke zur Verfügung steht, wodurch insgesamt die Vorrich- tung kompakter wird und daher weniger Raum benötigt.
Bei der beschriebenen Umlenkung ist es beispielsweise möglich, die zurücklaufenden, nicht sägenden Trume des Sägefeldes außen um das zweite Sägefeld herum zu leiten. Besonders bevorzugt sind Leertrume des Sägefeldes eines ersten Sägefelds jedoch derart über Umlenkrollen geführt, dass der Abstand des des Leertrumes des Sägefeldes, also des rücklaufenden, nicht sägenden Drahtfeldes auf der Rück- bzw. Unterseite des ersten Sägefelds zu den Sägetrumen des Sägefeldes eines zweiten Sägefelds vergrößert wird. Im Gegenzug wird in dem ersten Sägefeld der Abstand der Leertrume zu den zugehörigen Sägefeldtrumen (Sägefeld) verkleinert, und zwar vorzugsweise gerade so weit, wie es die im ersten Sägefeld zu sägenden Werkstücke zulassen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, indem die Umlenkrollen verstellbar ausgeführt sind. Dadurch wird eine Anpassung der jeweiligen Sägefelder auf verschiedene Größen von Werkstücken ermöglicht. Zudem wird die Bauhöhe der Sägevorrichtung verringert, so dass gegebenenfalls auch mehrere Sägevorrichtungen übereinander angeordnet werden können.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform sind mindestens die Sägetrume eines Sägefelds durch eine Stützrolle unterstützt, wodurch eine größere Anzahl an Werkstücken pro Sägefeld gesägt werden kann, ohne dass die Durchbiegung der Sägetrume das Sägeergebnis beeinträchtigt. Die Stützrolle trägt zur Stabilisierung des Sägedrahts bei, d.h. zur Verringerung von Schwingungen und/oder von Abweichungen rechtwinklig zur Laufrichtung bei.
Bei der erfindungsgemäßen Drahtsägevorrichtung ist insbesondere durch die übereinander liegende Anordnung der separaten Sägefelder eine geringere Stellfläche notwendig. Ebenfalls vorteilhaft ist nur eine Auffangwanne und nur ein Vorratstank für ein Säge- bzw. Schleifmittel (Sägeslurry) notwendig, wodurch weitere Kostenvorteile und Platzersparnis erreicht werden. Mit der erfindungsgemäßen Neuerung lassen sich bei einer vorgegebenen Raumgröße sowohl pro Grundflä- che als auch pro Raumhöhe mehr Drahtsägevorrichtungen in ein Gebäude einbringen, als dies bei nebeneinander liegenden Anordnung möglich wäre. Auf diese Weise ist es möglich, die Sägeleistung pro Gebäude- oder Raumgrundfläche wesentlich zu erhöhen. Darüber hinaus ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, die Kosten bei zuführenden Elementen, wie z.B. der Zuleitung und Lagerung von Sägeslurries, Strom, Vorratgefäßen, Kühlflüssigkeiten etc. zu verringern, was zu einer Verringerung der Investitionskosten und der Betriebskosten pro geschnittener Waferfläche beiträgt.
Nachfolgend wird die Neuerung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Neuerungsgedanken nicht ein.
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drahtsäge;
Figur 2 eine schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform der neuerungsgemäßen Drahtsägevorrichtung;
Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, umfasst die Sägevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform ein erstes Sägefeld 10 und ein zweites Sägefeld 20, die um jeweils ein Paar bildenden Drahtführungszylinder 3 und 4 bzw. 5 und 6 als Drahtführungsmittel aufgespannt sind. Die Zylinder weisen Rillen auf, welche den Sägeabstand definieren. Die Achsen der Drahtführungsmittel bzw. Zylinder sind parallel angeordnet und beispielsweise auf einem nicht dargestellten Maschinenrahmen montiert. Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch mehr als vier Drahtführungszylinder aufweisen. Die Drahtführungszylinder 3, 4, 5, 6 definieren mit ihren oberen Mantellinien die parallele Ebenen der Sägefelder 10, 20. Die separaten Sägedrähte 11 , 21 werden von in Figur 1 veranschaulichten Drahtspeichern 15 bzw. 15', 25 bzw. 25' bereitgestellt, wobei die Drahtspeicher hier beispielsweise jeweils aus einer Abwickelspule und einer Aufwickelspule bestehen und wobei die Richtung der Drahtbewegung durch Pfeile angedeutet ist. Selbstverständlich kann die Richtung der Drahtbewegung umgekehrt werden.
Unabhängig voneinander wirkende Drahtantriebe 12, 22 des ersten und zweiten Sägefelds 10, 20 sind schematisch dargestellt und umfassen beispielsweise Antriebswellen der Drahtführungszylinder 3, 4, 5, 6. In die Peripherie der Drahtführungszylinder 3, 4, 5, 6 sind nicht dargestellte Rillen eingraviert, die den Abstand zwischen benachbarten Drähten der jeweiligen Sägefelder 10, 20 und daher die Dicke der gesägten Scheiben definieren. Bei einem Riss des Sägedrahts in einem der Sägefelder 10, 20 kann durch die erfindungsgemäße Anordnung der Sägevorgang in dem jeweils anderen Sägefeld ohne Verzögerung weiter fortgeführt werden.
Die zu sägenden Werkstücke 30 sind an einer nicht dargestellten Aufhängung befestigt. Diese zu sägenden Werkstücke 30 haben in der Regel eine verlängerte prismatische Gestalt mit einer runden, quadratischen, pseudoquadratischen oder rechteckigen Grundfläche.
Die separaten Sägedrähte 11 , 21 werden von den Drahtspeichern 15, 25 den Drahtführungszylindern 12, 22 zugeführt und zwischen den Drahtführungszylindern 12/12 bzw. 22/22 gespannt, gleichzeitig geführt sowie gezogen. Der Sägedraht 11 , 21 besteht günstigerweise aus Federstahl und hat beispielsweise einen Durchmesser, der kleiner als 200 μm ist, vorzugsweise sogar kleiner als 120 μm bzw. kleiner 100 μm. Eine zweckmäßige Untergrenze beträgt ca. 60 μm. Damit lassen sich Blöcke 30 aus harten Materialien oder besonderer Zusammensetzung, insbesondere für die Halbleiterindustrie und Solaranlagen, oder aber keramische Materialien wie das Silicium, Keramik, Verbindungen von Elementen der Gruppen Ml-V und H-Vl, GGG (Gadolinium-Gallium-Granat), Saphir usw. in Scheiben einer ungefähren Dicke von 0,1 bis 5 mm zersägen. Das Schleifmittel ist ein handelsübliches Erzeugnis und kann als Diamant, Siliciumcarbid, Alumi- niumoxid usw. in auf dem Draht fixierter Form oder frei in einer Flüssigkeit aufgeschlämmt vorliegen, die als Fördereinrichtung für die Schleifmittelteilchen dient.
In der Figur 2 ist eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drahtsäge schematisch dargestellt, wobei gleich bezeichnete Elemente denen der vorhergehenden Figuren entsprechen. Die Werkstücke 30 sägende Bereiche des Sägedrahts der Sägefelder 10, 20 werden als Sägetrume 13, 23 bezeichnet, die rücklaufenden, nicht sägenden Bereiche als Leertrume 14, 24. Die Leertrume 14 des ersten Sägefelds 10 sind mittels Umlenkrollen 7 so umgelenkt, dass der Abstand zu den Sägetrumen 23 des zweiten Sägefelds erhöht ist. Dadurch wird vorteilhaft mehr Raum für die Zuführung von Werkstücken 30 zum zweiten Sägefeld 20 geschaffen. Sind die Umlenkrollen 7 verstellbar, dann ist die erfindungsgemäße Anordnung besonders flexibel für verschiedene Größen von Werkstücken einsetzbar.
In der Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der neuerungsgemäßen Drahtsägevorrichtung dargestellt. Dabei wird, um eine Durchbiegung der Sägetrume 13 zu verringern, das Sägefeld 10 durch eine Rolle 8 unterstützt. Zudem werden dadurch auch Schwingungen des Sägedrahts verringert.

Claims

Patentansprüche:
1. Drahtsäge zum Sägen mindestens eines Werkstücks (30) mittels einem oder mehrerer Sägedrähte, die zwischen Drahtführungsmitteln (3, 4, 5, 6) aufgespannt sind und die ein Feld aus äquidistant nebeneinander liegenden Sägedrähten bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtsäge mindestens zwei Sägefelder (10, 20) umfasst, wobei jedes Sägefeld einen unabhängigen Drahtantrieb (12, 22) aufweist.
2. Drahtsäge nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sägefelder (10, 20) jeweils durch ein Paar von Drahtführungsmitteln aufgespannt sind.
3. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sägefeld (10, 20) einen unabhängigen Drahtspeicher (15, 25) aufweist, mittels welchen jeweils separate Sägedrähte (11 , 21) kontinuierlich förderbar sind.
4. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sägefelder (10, 20) in zueinander parallel beabstande- ten Ebenen angeordnet sind.
5. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sägefelder übereinander angeordnet sind.
6. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erstes Sägefeld (10) Umlenkrollen (7) zur Umlenkung derjenigen Trume (14) des Sägedrahts aufweist, welches einem zweiten Sägefeld (20) zugewandt ist.
7. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leertrume (14) des Sägedrahts eines ersten Sägefelds (10) derart über Umlenkrollen (7) geführt sind, dass der Abstand der Leertrume (14) des Sägedrahts des ersten Sägefelds (10) zu den Sägetrumen (23) des Sägedrahts eines zweiten Sägefelds (20) vergrößert ist.
8. Drahtsäge nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrollen (7) verstellbar ausgeführt sind.
9. Drahtsäge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sägetrum (13) eines Sägefelds (10) durch eine Stützrolle (8) unterstützt ist.
PCT/EP2009/004727 2008-06-30 2009-06-30 Drahtsägevorrichtung WO2010000449A1 (de)

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