專利名稱：切割和研磨工件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種切割和研磨工件的方法，所述工件借助于研磨劑和使所述研磨劑與其接觸的循環(huán)絲線工具而被切割成薄晶片。
背景技術(shù)：
用于工件切割和研磨的裝置通常已知為多線鋸，因為它們使用薄的鋸切絲線進(jìn)行切割操作，所述鋸切絲線以一定的速度在圍繞多重纏繞的偏轉(zhuǎn)輥排列周圍運轉(zhuǎn)。因繞線而產(chǎn)生的絲線圈形成平行排列的一組絲線部分，使工件穿過所述絲線圈，同時為其提供研磨劑。在此過程中，軸向移動的絲線部分輸送包含有疏松的研磨顆粒的研磨劑至起作用的地點。絲線與研磨劑之間的相互作用、待機械加工的材料以及所選擇的機械加工運動學(xué)產(chǎn)生了研磨間隙，在該間隙中發(fā)生實際的機械加工。因為所述絲線組是由多重彼此毗連、并平均隔開布置的絲線部分所形成的，所以同時在絲線部分再次離開所述工件時也產(chǎn)生了多重的薄晶片。因此所述方法經(jīng)常被用于生產(chǎn)具有高精度的大量薄晶片。這就是例如在半導(dǎo)體工業(yè)中所發(fā)生的情形。在此情況下，晶片從單晶或多晶材料切割，并且進(jìn)一步被加工成例如電子元件和太陽能電池。
在切割出來后，所述晶片必須使其側(cè)面盡可能平坦，并且盡可能彼此平行的平放。因為所述絲線部分經(jīng)常是按照相同的軸方向移動，所以將新供應(yīng)的研磨劑優(yōu)先輸送到絲線部分進(jìn)入研磨間隙的位置。直到其離開所述研磨間隙，使所述研磨顆粒經(jīng)受一定程度的磨損，而這主要影響的是研磨劑中的較大粒子。這樣的后果得到的晶片是楔形形狀的，因為進(jìn)入和離開絲線部分的研磨間隙不斷地減小，而晶片的厚度卻相應(yīng)增加。
已經(jīng)提出的解決方案的目的在于在研磨間隙中更有效地分散研磨劑。根據(jù)EP 953416 A2，為研磨間隙提供研磨劑可以通過使工件在切割操作期間進(jìn)行搖擺運動而得到改進(jìn)，從而縮短絲線部分的接觸長度。為此相同目的，US 6554686中描述了使用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的鋸切絲線的方法，其使得鋸切絲線在研磨間隙內(nèi)翻轉(zhuǎn)，并且以此方式更有效地分散研磨劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的方法，通過該方法，可以促進(jìn)研磨劑至作用點的傳輸，結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)對切割工件增加的機械加工性能和改進(jìn)的幾何尺寸。
本發(fā)明的主題是一種切割和研磨工件的方法，所述工件借助于研磨劑和使所述研磨劑與其接觸的循環(huán)絲線工具而被切割成薄晶片，其中所述方法的特征在于線纜被用作所述絲線工具。
以前線纜未曾被用作切割和研磨用的絲線工具，而是僅僅與線纜上安裝的鋸齒一同用作混凝土和瓷器用的線鋸。這種線纜例如從US 6283112或DE 25 45 347 A1是已知的。
本發(fā)明使用的線纜的表面結(jié)構(gòu)包括多個單絲線。所述表面結(jié)構(gòu)的區(qū)別之處在于通道，該通道螺旋狀圍繞在所述線纜周圍，并被用于輸送所述研磨劑，由此而改進(jìn)該研磨劑在研磨間隙中的分布。另外，所述線纜的優(yōu)點在于，更好的研磨劑輸送意味著可實現(xiàn)更好的機械加工性能，而這又增加了產(chǎn)率。因為與單線相比線纜僅獲得稍低的拉伸強度，所以可以以相類似的研磨壓力操作。本方法的其它優(yōu)點在于與具有相同直徑的單線相比，線纜具有更大的靈活性，結(jié)果在使導(dǎo)向輥偏轉(zhuǎn)時可實現(xiàn)更佳的性能。所述線纜多絲線的可能撕裂可以通過分開的器件容易地檢測到，因此符合絲線鋸切方法中處理絲線撕裂的程序。
優(yōu)選實施方式優(yōu)選在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用包括絞合線的線纜，所述絞合線包括作為絞合線芯的單線，以及以編織盤繞(twist around)在所述絞合線芯周圍的多絲線，盤繞在絞合線芯周圍的多絲線的數(shù)目優(yōu)選是4-8，特別優(yōu)選是6。另外，其它纜線結(jié)構(gòu)可以同樣使用。線纜的直徑，也就是說包圍所述線纜的圓的直徑優(yōu)選是50-500微米，特別優(yōu)選是100-200微米。所述多絲線優(yōu)選由鋼絲構(gòu)成。
而且，優(yōu)選在本發(fā)明的范圍內(nèi)額外采取一個或多個其它措施以改進(jìn)所述研磨劑在研磨間隙中的分布。這些措施包括縮短絲線工具接觸長度的使工件搖擺運動、周期性地倒轉(zhuǎn)循環(huán)絲線工具的運動方向、以及使所述線纜在其縱軸周圍翻轉(zhuǎn)。
研磨劑是包含具有一定顆粒尺寸分布的研磨顆粒、液體和任選添加劑的懸浮體。硬質(zhì)材料如碳化硅、碳化硼和金剛石是特別適宜的研磨顆粒。舉例來說，所述液體是水、乙二醇、乙二醇-水混合物、或油。
所述方法特別適于從半導(dǎo)體材料的單晶或多晶工件切割下薄的半導(dǎo)體晶片，例如從硅、碳化硅和砷化鎵的切割，其特別是用于從單晶或晶體組切割下單晶硅或多晶硅的半導(dǎo)體晶片。取決于將要使用的半導(dǎo)體晶片的用途，切割下的半導(dǎo)體晶片的厚度是200-2000微米。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案表示在附圖
中。附圖的截面圖所示為包括線纜1的絲線部分，在產(chǎn)生研磨間隙2的時刻，所述研磨間隙2已經(jīng)深入到工件3之中。具有研磨顆粒5的研磨劑4在液體中形成的漿液與所述線纜部分一同位于研磨間隙2中。線纜1包括以單線作為絞合線芯6和六個其它的外圍多絲線7的絞合線，也就是說，所述多絲線7編織盤繞在所述單線的周圍。在這些外圍多絲線之間形成的是通道8，所述通道促進(jìn)研磨劑在研磨間隙中的輸送和分布。
所述線纜圍繞軸向的旋轉(zhuǎn)可以一方面通過以自動旋轉(zhuǎn)的形式使線纜導(dǎo)向輥偏轉(zhuǎn)而進(jìn)行，另一方面可以根據(jù)US 6554686的權(quán)利主張進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種切割和研磨工件的方法，所述工件借助于研磨劑和使所述研磨劑與其接觸的循環(huán)絲線工具而被切割成薄晶片，其中使用線纜作為所述絲線工具。
2.權(quán)利要求1的方法，其中使用直徑為50-500微米的線纜作為所述絲線工具。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中使用以下包括絞合線的線纜作為所述絲線工具其以單線作為絞合線芯，而多絲線編織盤繞在所述絞合線芯的周圍。
4.權(quán)利要求1-3之一的方法，其中使所述工件進(jìn)行搖擺運動，該搖擺運動縮短了所述絲線工具的接觸長度。
5.權(quán)利要求1-4之一的方法，其中所述循環(huán)絲線工具運動的方向周期性地倒轉(zhuǎn)。
6.權(quán)利要求1-5之一的方法，其中所述絲線工具在其縱軸周圍翻轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種切割和研磨工件的方法，所述工件借助于研磨劑和使所述研磨劑與其接觸的循環(huán)絲線工具而被切割成薄晶片，其中使用線纜作為所述絲線工具。
文檔編號B28D1/22GK101066582SQ20071010217
公開日2007年11月7日 申請日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月4日
發(fā)明者沃爾夫?qū)さ洗?申請人:硅電子股份公司