DE102006060358A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Zersägen eines Werkstücks - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, geeignet zum Zersägen eines Werkstücks, die ein von einem Sägedraht gebildetes Drahtgatter, eine das zu zersägende Werkstück aufnehmende und das Werkstück in Richtung des Drahtgatters führende Vorschubeinrichtung sowie ein mit einer Sägesuspension gefülltes Reservoir umfasst, wobei das Reservoir derart angeordnet und derart befüllt ist, dass während des Zerspanungsvorgangs jeweils wenigstens der in Eingriff befindliche Teil des Sägedrahts in die Sägesuspension des Reservoirs eintaucht. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Zersägen eines Werkstücks, bei dem das Werkstück durch ein von einem Sägedraht gebildetes Drahtgatter geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Sägevorgangs Schneidspalte des Werkstücks mit Sägesuspensionen gefüllt sind.

Description

  • Gegenstand der Erfindung sind eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Zersägen eines Werkstücks.
  • Zum Zersägen eines Werkstücks mittels Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von diesem Werkstück werden beispielsweise Drahtsägen verwendet.
  • Drahtsägen sind insbesondere geeignet, eine Vielzahl von Halbleiterscheiben, Solarwafer und andere Kristallwafer in einem Arbeitsgang von einem Kristallstück abzutrennen.
  • In US-5,771,876 ist das Funktionsprinzip einer derartigen Drahtsäge beschrieben.
  • Drahtsägen besitzen ein Drahtgatter, das von einem Sägedraht gebildet wird, der um zwei oder mehrere Drahtführungs- bzw. Umlenkrollen gewickelt ist.
  • Der Sägedraht kann mit einem Schneidbelag belegt sein.
  • Bei Verwendung von Drahtsägen mit Sägedraht ohne fest gebundenes Schneidkorn wird Schneidkorn in Form einer Suspension ("Slurry") während des Abtrennvorganges zugeführt.
  • Beim Abtrennvorgang durchdringt das an einem Tisch befestigte Werkstück das Drahtgatter, in dem der Sägedraht in Form parallel nebeneinander liegender Drahtabschnitte angeordnet ist. Die Durchdringung des Drahtgatters wird durch eine mittels einer Vorschubeinrichtung bewerkstelligte Relativbewegung zwischen Tisch und Drahtgatter bewirkt, die das Werkstück gegen das Drahtgatter (Tischvorschub) oder das Drahtgatter gegen das Werkstück führt.
  • Üblicherweise ist das Werkstück mit einer Sägeleiste verbunden, in die der Sägedraht nach Durchtrennen des Werkstücks einschneidet.
  • Die Sägeleiste kann beispielsweise eine Graphitleiste sein, die auf der Umfangsfläche des Werkstücks aufgeklebt oder aufgekittet wird. Das Werkstück mit der Sägeleiste wird schließlich auf dem Tisch aufgekittet.
  • Die abgetrennten Scheiben bleiben nach dem Abtrennen wie die Zähne eines Kammes auf der Sägeleiste fixiert und können so aus der Drahtsäge genommen werden. Später wird die verbliebene Sägeleiste von den Scheiben abgelöst.
  • Es hat sich gezeigt, dass beim Drahtsägen Sägeriefen (Schneidspuren) an den abgetrennten Scheiben im Bereich des Drahtaustritts auftreten.
  • Da im Stand der Technik kein Verfahren bekannt ist, das es ermöglicht, diese Sägeriefen zu vermeiden, waren die Erfinder vor die Aufgabe gestellt, ein derartiges Verfahren bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Zersägen eines Werkstücks, bei dem das Werkstück durch ein von einem Sägedraht gebildetes Drahtgatter geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Sägevorganges Schneidspalte des Werkstücks mit Sägesuspension gefüllt sind.
  • Vorzugsweise taucht das Werkstück in ein mit einer Sägesuspension gefülltes Reservoir ein, so dass die Schneidspalte des Werkstücks mit Sägesuspension gefüllt sind.
  • Vorzugsweise beinhaltet die Sägesuspension ein Abrasivmittel und eine Trägerflüssigkeit.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zum Zersägen eines Werkstücks geeignet ist, die ein von einem Sägedraht gebildetes Drahtgatter, eine das zu zersägende Werkstück aufnehmende und das Werkstück in Richtung des Drahtgatters führende Vorschubeinrichtung sowie ein mit einer Sägesuspension gefülltes Reservoir umfasst, wobei das Reservoir derart angeordnet und derart befüllt ist, dass während des Zerspanungsvorgangs jeweils wenigstens der im Eingriff befindliche Teil des Sägedrahts in die Sägesuspension des Reservoirs eintaucht.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass es nach dem Aufbringen von Sägesuspension auf den Sägedraht gemäß Stand der Technik zu einer Entmischung der Sägesuspension im Sägespalt kommt. Unter dieser Entmischung der Sägesuspension ist zu verstehen, dass sich die Sägesuspension in die Bestandteile Abrasivmittel (z. B. Siliciumkarbid, SiC) und die Trägerflüssigkeit (z. B. Glykol) trennt.
  • Weiterhin haben die Erfinder festgestellt, dass diese Entmischung der Sägesuspension im Sägespalt für die beobachteten Sägeriefen verantwortlich zu machen ist.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich die Entmischung der Sägesuspension vermeiden.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Sägespalten bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Abtrennvorganges mit Sägesuspension gefüllt sind, indem vorzugsweise das zu zersägende Werkstück in das mit einer Sägesuspension gefüllte Reservoir eintaucht, wobei das Reservoir von unten befüllt ist.
  • Die Zuführung der Sägesuspension erfolgt dabei vorzugsweise über eine oder mehrere am Boden des Reservoirs angebrachte Düsen. Dadurch wird Sedimentation des Abrasivmittels verhindert.
  • Die Stirnseiten des Reservoirs, die sich parallel zur Drahtlaufrichtung befinden, sind vorzugsweise so ausgeführt, dass sie über die Oberkanten der Seitenflächen hinausragen. Damit ist gewährleistet, dass die Sägesuspension parallel zur Drahtlaufrichtung aus dem Reservoir strömt, d. h. die Strömungslinien der auslaufenden Sägesuspension parallel zur Drahtlaufrichtung verlaufen.
  • Die Form des Reservoirs und die am Boden des Reservoirs angebrachte(n) Düse(n) sind so ausgeführt, dass sich in der Wanne eine möglichst laminare Strömung der Sägesuspension ausbildet. Dies geschieht vorzugsweise durch verschiedene Lochbleche, durch die eine gleichmäßige Druckverteilung in der Sägesuspension am Boden des Reservoirs erzeugt wird.
  • Aufgrund der Tatsache, dass der gesamte Sägespalt mit Sägesuspension gefüllt ist, wird eine Entmischung der Sägesuspension verhindert. Dies ist dadurch begründet, dass das Konzentrationsgefälle der Flüssigkeit der Sägesuspension zwischen Sägespalt und Umgebung kleiner wird. Die Trägerflüssigkeit verbleibt im Sägespalt und wird mit dem Draht transportiert.
  • Infolgedessen kommt es am Drahtaustritt zu keiner Verarmung an Abrasivmittel. Damit werden die im Stand der Technik sich ausbildenden Sägeriefen (Schneidspuren) vermieden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine gleichmäßige Temperierung des gesamten Werkstückes während der gesamten Verfahrens sichergestellt werden kann. Negative Temperatureinflüsse können somit ebenfalls vermieden werden.
  • Außerdem lässt sich gegenüber dem Stand der Technik ein Sägesuspensions- bzw. Slurry-Kreislauf einsparen.
  • In DE 19841492 A1 ist eine Drahtsäge unter Verwendung von Sägedraht mit fest gebundenem Schleifkorn (ohne Zuführung einer Sägesuspension) offenbart, die einen mit einem Kühlmittel, z. B. Wasser, gefüllten Behälter vorsieht, in den der Stab beim Sägen eintaucht. Dadurch soll eine optimale Kühlung der Schneidspalte erreicht werden. Die dort beschriebene Vorrichtung ist also zur Lösung einer ganz anderen als der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe vorgesehen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur veranschaulicht.
  • 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt vier Drahtführungsrollen, um die der Sägedraht gewickelt ist. Dadurch bildet sich ein Drahtgatter. Das Werkstück ist auf eine Trägerplatte befestigt und wird nach unten in Vorschubrichtung durch das Drahtgatter geführt. Dargestellt ist auch ein Reservoir, das mit einer Sägesuspension gefüllt ist. Am Boden des Reservoirs ist eine Düse angebracht, über die die Sägesuspension in das Reservoir zugeführt wird. Das Werkstück taucht zunehmend in die Sägesuspension ein. Dadurch ist sichergestellt, dass die Sägespalte während des gesamten Vorgangs mit Sägesuspension gefüllt sind.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Zersägen eines Werkstücks, bei dem das Werkstück durch ein von einem Sägedraht gebildetes Drahtgatter geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Sägevorganges Schneidspalte des Werkstücks mit Sägesuspension gefüllt sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Werkstück in ein Reservoir eintaucht, das mit der Sägesuspension gefüllt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Sägesuspension ein Abrasivmittel und eine Trägerflüssigkeit beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sägesuspension parallel zur Drahtlaufrichtung aus dem Reservoir strömt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Reservoir derart angeordnet und derart befüllt ist, dass während des Sägevorganges jeweils wenigstens der im Eingriff befindliche Teil des Sägedrahts in die Sägesuspension des Reservoirs eintaucht, so dass Schneidspalte des Werkstücks mit Sägesuspension gefüllt sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Zuführung der Sägesuspension über eine oder mehrere am Boden des Reservoirs angebrachte Düsen erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei sich parallel zu einer Drahtlaufrichtung befindliche Stirnseiten des Reservoirs über die Oberkanten der Seitenflächen des Reservoirs hinausragen.
  8. Vorrichtung, geeignet zum Zersägen eines Werkstücks, die ein von einem Sägedraht gebildetes Drahtgatter, eine das zu zersägende Werkstück aufnehmende und das Werkstück in Richtung des Drahtgatters führende Vorschubeinrichtung sowie ein mit einer Sägesuspension gefülltes Reservoir umfasst, wobei das Reservoir derart angeordnet und derart befüllt ist, dass während des Zerspanungsvorgangs jeweils wenigstens der im Eingriff befindliche Teil des Sägedrahts in die Sägesuspension des Reservoirs eintaucht.
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