DE102011084454B3

DE102011084454B3 - Wire-rod guiding roller for wire saw that is utilized for sawing e.g. silicon ingots during fabrication of wafer, has casing designed such that roller exhibits concentricity error, where concentricity error lies within specific range

Info

Publication number: DE102011084454B3
Application number: DE201110084454
Authority: DE
Inventors: Christian Seifert
Original assignee: SolarWorld Innovations GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-10-14
Also published as: CN103042613A; CH705385B1; DE102012218674A1

Abstract

The roller (3) has an elliptical roller base body (15) rotatably mounted around a roll axis (14), where a roller casing (16) is arranged on the base body. The roller casing is designed such that the roller exhibits a concentricity error (17), where the concentricity error lies within a range of 0.5-3 mm. The roller casing exhibits a non-circular cross-sectional area and thickness that varies in a radial direction. A guide groove with varying depth is formed in a peripheral part of the casing, and the roll axis is arranged eccentric to the base body. Independent claims are also included for the following: (1) a method for producing a wire-rod guide roller (2) a wire saw (3) a method for sawing silicon ingots.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drahtführungsrolle für eine Drahtsäge und ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtführungsrolle. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Drahtsäge zum Sägen von Siliziumblöcken und ein Verfahren zum Sägen von Siliziumblöcken.The invention relates to a wire guide roller for a wire saw and a method for producing a wire guide roller. The invention further relates to a wire saw for sawing silicon blocks and a method for sawing silicon blocks.

Im Fertigungsprozess der Waferherstellung gibt es einen Prozessschritt, bei welchem aus Siliziumsäulen Wafer geschnitten werden müssen. Hierzu wird beispielsweise eine Drahtsäge eingesetzt. Derartige Drahtsägen sind beispielsweise aus der EP 0 733 429 A1 bekannt. Es besteht fortwährender Bedarf, derartige Drahtsägen zu verbessern.In the manufacturing process of wafer production, there is a process step in which wafers have to be cut from silicon columns. For this purpose, for example, a wire saw is used. Such wire saws are for example from the EP 0 733 429 A1 known. There is a continuing need to improve such wire saws.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drahtführungsrolle für eine Drahtsäge zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The invention has for its object to improve a wire guide roller for a wire saw. This object is solved by the features of claim 1.

Der Kern der Erfindung besteht darin, eine Drahtführungsrolle derart auszubilden, dass der Rollenmantel einen gezielten Rundlauffehler, das heißt eine gezielte Abweichung von einem perfekten Rundlauf, aufweist. Hierdurch kann der auf der Drahtführungsrolle aufliegende und von dieser geführte Sägedraht gezielt zu Schwingungen angeregt werden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass hierdurch eine verbesserte Versorgung des Schneidspaltes mit auch als Slurry bezeichnetem Abrasivstoff erreicht werden kann.The core of the invention is to form a wire guide roller such that the roller shell a targeted runout, that is, a targeted deviation from a perfect concentricity having. As a result, the resting on the wire guide roller and guided by this saw wire can be selectively excited to vibrate. According to the invention, it has been recognized that an improved supply of the cutting gap with abrasives, which are also referred to as slurry, can thereby be achieved.

Unter einem Rundlauffehler sei hierbei verstanden, dass der Rollenmantel in einer Ebene senkrecht zur Rollen-Achse einen äußeren Umfang aufweist, wobei mindestens zwei Punkte auf dem äußeren Umfang des Rollenmantels einen unterschiedlichen Abstand zur Rollen-Achse haben.A concentricity error is to be understood here as meaning that the roller casing has an outer circumference in a plane perpendicular to the roller axis, wherein at least two points on the outer circumference of the roller casing have a different distance from the roller axis.

Die Abweichung vom Rundlauf liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm. Dies führt zu Schwingungen mit einer ausreichend großen Amplitude, während die durch die Abweichung vom Rundlauf verursachten Fliehkräfte und/oder Vibrationen kontrollierbar bleiben.The deviation from the concentricity is preferably in the range of 0.5 mm to 3 mm. This leads to oscillations with a sufficiently large amplitude, while the centrifugal forces and / or vibrations caused by the deviation from concentricity remain controllable.

Allgemein kann eine Abweichung des Rollenlaufs von einem perfekten Rundlauf durch eine rotationsasymmetrische, das heißt eine nicht-rotationssymmetrische, Ausbildung des Rollenmantels erreicht werden.Generally, a deviation of the roller run from a perfect concentricity by a rotationally asymmetric, that is a non-rotationally symmetrical, formation of the roller shell can be achieved.

Der Rollenmantel kann insbesondere einen nicht-kreisringförmigen Querschnitt aufweisen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Rollenmantel einen äußeren und/oder einen inneren Umfang aufweist, welcher von der Kreisform abweicht. Ein nicht-kreisringförmiger Querschnitt kann auch durch eine nicht-konzentrische Anordnung des äußeren und inneren Umfangs des Rollenmantels erreicht werden. In diesem Fall ist mit anderen Worten der Mittelpunkt des inneren Umfangs von dem des äußeren Umfangs des Rollenmantels beabstandet.The roller shell may in particular have a non-annular cross-section. This can be achieved in that the roller shell has an outer and / or an inner circumference, which deviates from the circular shape. A non-annular cross-section may also be achieved by a non-concentric arrangement of the outer and inner circumference of the roll mantle. In this case, in other words, the center of the inner circumference is spaced from that of the outer periphery of the roll mantle.

Auf besonders einfache Weise kann eine Abweichung des Rollenlaufs vom Rundlauf dadurch erreicht werden, dass der Rollenmantel eine in Radialrichtung variierende Dicke aufweist.In a particularly simple manner, a deviation of the roller run from concentricity can be achieved in that the roller shell has a varying thickness in the radial direction.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Rundlauffehler auch durch eine außermittige Anordnung der Rollen-Achse zum Rollen-Grundkörper erreicht werden.According to a further aspect of the invention, a concentricity error can also be achieved by an eccentric arrangement of the roller axis to the roller body.

Weiterhin kann der Rollen-Grundkörper einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt des Rollen-Grundkörpers kann insbesondere elliptisch sein. Er weist insbesondere eine numerische Exzentrizität größer als 0, insbesondere von mindestens 0,05 auf.Furthermore, the roller main body can have a deviating from a circular cross-section. The cross section of the roller main body may in particular be elliptical. In particular, it has a numerical eccentricity greater than 0, in particular of at least 0.05.

Ein gezielter Rundlauffehler, insbesondere ein entsprechender Querschnitt des Rollenmantels, kann auch dadurch erreicht werden, dass der Rollenmantel Führungsrillen aufweist, deren Tiefe in Radialrichtung über den Umfang des Rollenmantels variiert.A targeted concentricity error, in particular a corresponding cross-section of the roll mantle, can also be achieved by virtue of the fact that the roll mantle has guide grooves whose depth varies in the radial direction over the circumference of the roll mantle.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtführungsrolle anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.Another object of the invention is to provide a method for producing a wire guide roll. This object is solved by the features of claim 7.

Der Kern der Erfindung besteht darin, die Rolle beim Berillen des Rollenmantels außermittig zu lagern. Hierdurch wird auf besonders einfache Weise ein gezielter Rundlauffehler erzeugt. Eine derartig hergestellte Drahtführungsrolle könnte mit einer üblichen Drahtsäge verwendet werden. Konstruktive Änderungen an der Drahtsäge wären nicht nötig.The essence of the invention is to store the role eccentrically when Berillen the roll shell. As a result, a targeted concentricity error is generated in a particularly simple manner. A wire guide roller made in this way could be used with a conventional wire saw. Constructive changes to the wire saw would not be necessary.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Drahtsäge zum Sägen von Siliziumblöcken zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.Another object of the invention is to improve a wire saw for sawing silicon ingots. This object is solved by the features of claim 8.

Der Kern der Erfindung besteht darin, mindestens eine der Drahtführungsrollen derart zu konfigurieren, dass das Drahtfeld zum Sägen des Siliziumblocks beim Betrieb der Drahtsäge zumindest abschnittsweise Schwingungen ausführt. Eine derartige Konfiguration der Drahtführungsrolle kann durch eine geeignete Ausbildung derselben und/oder eine geeignete Anordnung derselben erreicht werden.The core of the invention is to configure at least one of the wire guide rollers such that the wire field for the sawing of the silicon block during operation of the wire saw at least partially performs vibrations. Such a configuration of the wire guide roller can be achieved by suitable design thereof and / or a suitable arrangement thereof.

Die Schwingungen weisen vorzugsweise eine Amplitude im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm auf.The vibrations preferably have an amplitude in the range of 0.5 mm to 3 mm.

Die Drahtführungsrolle zur Erzeugung der Schwingungen ist insbesondere drahteinlaufseitig zu dem zum Sägen vorgesehenen Abschnitt des Drahtfelds angeordnet. The wire guide roller for generating the vibrations is in particular arranged on the wire inlet side to the section of the wire field intended for sawing.

Die Schwingungen des Drahtfeldes weisen insbesondere eine Amplitude in Richtung quer, insbesondere senkrecht, zur Vorschubrichtung des Sägedrahtes und senkrecht zur durch das Drahtfeld aufgespannten Ebene auf.The oscillations of the wire field have, in particular, an amplitude in the direction transverse, in particular perpendicular, to the feed direction of the saw wire and perpendicular to the plane spanned by the wire field.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, mindestens eine der Rollen-Achsen zur Erzeugung der Schwingungen schwingbar zu lagern. Die Rollen-Achse kann insbesondere in Richtung senkrecht zur Schnittebene, das heißt im Wesentlichen senkrecht zum Drahtfeld, schwingbar gelagert sein. Eine schwingbare Lagerung der Rollen-Achse ermöglicht eine besonders genaue Kontrolle und Steuerung der Schwingungen des Drahtfeldes.According to one aspect of the invention, provision may be made for swingably supporting at least one of the roller axles for generating the vibrations. The roller axis can be mounted in a swingable manner, in particular in the direction perpendicular to the cutting plane, that is to say essentially perpendicular to the wire field. A swinging bearing of the roller axle allows a particularly precise control and control of the vibrations of the wire field.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Rollen-Achse auch entlang einer gebogenen Trajektorie schwingbar geführt sein. Hierdurch kann insbesondere eine Schwankung der Drahtspannung verringert, insbesondere vermieden werden.In a particularly advantageous embodiment, the roller axis can also be guided swingably along a curved trajectory. As a result, in particular a fluctuation of the wire tension can be reduced, in particular avoided.

Auf einfache Weise können die Schwingungen des Drahtfeldes mit einer vorhergehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Drahtführungsrolle erreicht werden.In a simple way, the vibrations of the wire field can be achieved with a wire guide roller according to the invention described above.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Sägedraht der Drahtsäge einen im Vergleich zu einem Sägedraht für Drahtsägen nach dem Stand der Technik verringerten Durchmesser aufweisen. Der Sägedraht weist insbesondere einen Durchmesser von maximal 100 μm auf. Ein dünnerer Sägedraht führt insbesondere zu schmaleren Sägespalten und damit zu weniger Verlust, das heißt zu einer besseren Ausbeute der Siliziumblöcke.According to another aspect of the invention, the saw wire of the wire saw may have a reduced diameter compared to a prior art saw wire for wire saws. In particular, the sawing wire has a diameter of not more than 100 μm. A thinner saw wire leads in particular to narrower saw gaps and thus to less loss, that is to a better yield of silicon blocks.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Sägen von Siliziumblöcken zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.Another object of the invention is to improve a method of sawing silicon ingots. This object is solved by the features of claim 14.

Die Vorteile entsprechen den vorhergehend beschriebenen.The advantages are the same as those described above.

Die Amplitude der Schwingungen in Richtung senkrecht zur Vorschubrichtung liegen insbesondere im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm.The amplitude of the vibrations in the direction perpendicular to the feed direction are in particular in the range of 0.5 mm to 3 mm.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:Further advantages and details of the invention will become apparent from the description of several embodiments with reference to the drawings. Show it:

1 den schematischen Aufbau einer Drahtsäge, 1 the schematic structure of a wire saw,

2 einen schematischen Teilschnitt durch eine Drahtsäge gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 2 a schematic partial section through a wire saw according to a first embodiment,

3 einen schematischen Längsschnitt durch eine Drahtführungsrolle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3 a schematic longitudinal section through a wire guide roller according to an embodiment of the invention,

4 eine Darstellung gemäß 3 eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Drahtführungsrolle, und 4 a representation according to 3 a further embodiment of a wire guide roller, and

5 eine Darstellung gemäß 2 einer weiteren Ausführungsform der Drahtsäge. 5 a representation according to 2 a further embodiment of the wire saw.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 der allgemeine Aufbau einer Drahtsäge 1 zum Sägen von Siliziumblöcken 13 beschrieben. Die Drahtsäge 1 zum Sägen von auch als Ingots oder Silizium-Säulen bezeichneten Siliziumblöcken 13 weist einen Rahmen auf, in welchem mehrere Führungsrollen 3 gelagert sind. Zumindest ein Teil der Führungsrollen 3 ist drehantreibbar.The following is with reference to the 1 the general structure of a wire saw 1 for sawing silicon blocks 13 described. The wire saw 1 for sawing also called ingots or silicon pillars silicon blocks 13 has a frame in which multiple guide rollers 3 are stored. At least part of the leadership roles 3 is rotary drivable.

Die Führungsrollen 3 besitzen eine Vielzahl von Führungsrillen 5.The leadership roles 3 have a variety of guide grooves 5 ,

Die Drahtsäge 1 umfasst ein als Sägedraht ausgebildetes Schneidelement. Der Sägedraht 2 kann einen Durchmesser von weniger als 110 μm, insbesondere von höchstens 100 μm aufweisen.The wire saw 1 comprises a sawing wire designed as a cutting element. The saw wire 2 may have a diameter of less than 110 microns, in particular of at most 100 microns.

Der Sägedraht 2 ist mittels einer nur schematisch dargestellten Antriebs-Einrichtung 4 antreibbar. Er ist insbesondere mittels der Drahtführungsrollen 3 ausgehend von einer ersten Drahtspeicherrolle 31 hin zu einer zweiten Drahtspeicherrolle 32 in einem Drahtfeld 6 geführt. Die erste Drahtspeicherrolle 31 bildet eine Einspeise-Drahtspeicherrolle für das Drahtfeld 6. Die zweite Drahtspeicherrolle 32 bildet eine Aufnahmerolle für den benutzten Sägedraht 2 nach Durchlaufen des Drahtfeldes 6. Die Drahtspeicherrollen 31, 32 sind jeweils mittels einer Antriebs-Einrichtung 33, 34 antreibbar.The saw wire 2 is by means of a drive device shown only schematically 4 drivable. It is in particular by means of the wire guide rollers 3 starting from a first wire storage roll 31 towards a second wire storage roll 32 in a wire field 6 guided. The first wire storage roll 31 forms a feed wire storage roll for the wire field 6 , The second wire storage roll 32 forms a take-up roll for the saw wire used 2 after passing through the wire field 6 , The wire storage rolls 31 . 32 are each by means of a drive device 33 . 34 drivable.

Des Weiteren umfasst die Drahtsäge 1 eine Steuer-Einrichtung 10 zur Steuerung der Antriebs-Einrichtung 4 und der Antriebs-Einrichtungen 33, 34 der Drahtspeicherrollen 31, 32.Furthermore, the wire saw includes 1 a control device 10 for controlling the drive device 4 and the drive facilities 33 . 34 the wire storage rolls 31 . 32 ,

Für weitere Details des prinzipiellen Aufbaus der Drahtsäge 1, insbesondere deren Bestandteile, sei auf die EP 0 733 429 A1 verwiesen.For further details of the basic structure of the wire saw 1 , in particular their constituents, is on the EP 0 733 429 A1 directed.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 2 weitere Details eines Ausführungsbeispiels der Drahtsäge 1 und der Drahtführungsrollen 3 beschrieben. Die Drahtführungsrollen 3 weisen jeweils einen in einer Drehrichtung 19 drehbar um eine Rollen-Achse 14 gelagerten Rollen-Grundkörper 15, welcher auch als Rollen-Kern bezeichnet wird, und einen auf dem Rollen-Grundkörper 15 angeordneten Rollenmantel 16 auf. Durch die Drehung der Drahtführungsrollen 3 um die Rollen-Achsen 14 wird der Sägedraht 2 entlang einer Vorschubrichtung 20 bewegt. Die Drahtführungsrollen 3 haben einen Durchmesser P im Bereich von 20 cm bis 40 cm.The following are with reference to the 2 further details of an embodiment of the wire saw 1 and the wire guide rollers 3 described. The wire guide rollers 3 each have one in one direction of rotation 19 rotatable about a roller axis 14 mounted roller body 15 , which is also referred to as a roll core, and one on the roll base 15 arranged roller shell 16 on. By the rotation of the wire guide rollers 3 around the roller axes 14 becomes the saw wire 2 along a feed direction 20 emotional. The wire guide rollers 3 have a diameter P in the range of 20 cm to 40 cm.

Der Rollenmantel 16 mindestens einer der Drahtführungsrollen 3 ist derart ausgebildet, dass die Drahtführungsrolle 3 einen gezielten Rundlauffehler 17 aufweist. Hierunter sei verstanden, dass der äußere Umfang des Rollenmantels 16 bei der Drehung der Drahtführungsrolle 3 um die Rollen-Achse 14 nicht exakt ortsfest bleibt. Anders ausgedrückt bedeutet der Rundlauffehler 17, dass der Rollenmantel 16 in einer Ebene senkrecht zur Rollen-Achse 14 einen äußeren Umfang aufweist, wobei mindestens zwei Punkte auf dem äußeren Umfang des Rollenmantels 16 einen unterschiedlichen Abstand zur Rollen-Achse 14 haben. Die Punkte auf dem Rollenmanetel 16 mit unterschiedliochen Abstand zur Rollen-Achse 14 können insbesondere auch im Bereich der Führungsrille 5 liegen. Die Führungsrille 5 weist somit eine über den Umfang variierende Tiefe in Radialrichtung der Drahtführungsrolle 3 auf.The roller jacket 16 at least one of the wire guide rollers 3 is formed such that the wire guide roller 3 a targeted runout 17 having. This is understood to mean that the outer circumference of the roll mantle 16 during the rotation of the wire guide roller 3 around the roller axis 14 not exactly stationary. In other words, the concentricity error means 17 that the roller shell 16 in a plane perpendicular to the roller axis 14 an outer periphery, wherein at least two points on the outer periphery of the roll mantle 16 a different distance to the roller axis 14 to have. The points on the roller manet 16 with different distance to the roller axis 14 especially in the area of the guide groove 5 lie. The guide groove 5 thus has a circumferentially varying depth in the radial direction of the wire guide roller 3 on.

Dies bedeutet insbesondere, dass der Rollenmantel 16 einen oberen Auflagepunkt 18 für den Sägedraht 2 aufweist, welcher bei der Rotation der Drahtführungsrolle 3 Schwingungen, insbesondere in einer Vertikalrichtung, das heißt in Radialrichtung der Drahtführungsrolle 3, ausführt. Zur Verdeutlichung ist in der 2 eine obere Position der Drahtführungsrolle 3 durchgezogen und eine untere Position der Drahtführungsrolle 3 gepunktet dargestellt.This means in particular that the roller casing 16 an upper support point 18 for the saw wire 2 which, upon rotation of the wire guide roller 3 Vibrations, in particular in a vertical direction, that is, in the radial direction of the wire guide roller 3 , executes. For clarification is in the 2 an upper position of the wire guide roller 3 pulled through and a lower position of the wire guide roller 3 shown dotted.

Die Drahtführungsrolle 3 mit dem Rundlauffehler 17 dient der Erzeugung von Schwingungen des Drahtfeldes 6 beim Betrieb der Drahtsäge 1. Die Schwingungen haben eine Amplitude, welche gerade dem Rundlauffehler 17 entspricht. Die Amplitude liegt insbesondere im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass Schwingungen mit einer derartigen Amplitude für eine Verbesserung des Slurry-Eintrags ausreichend sind, während die durch die Abweichung vom Rundlauf verursachten Fliehkräfte und/oder Vibrationen kontrollierbar bleiben.The wire guide roller 3 with the runout 17 serves to generate vibrations of the wire field 6 during operation of the wire saw 1 , The vibrations have an amplitude which just the concentricity error 17 equivalent. The amplitude is in particular in the range of 0.5 mm to 3 mm. According to the invention, it has been found that vibrations with such an amplitude are sufficient for improving the slurry input, while the centrifugal forces and / or vibrations caused by the deviation from concentricity remain controllable.

Die Schwingungen haben insbesondere eine Amplitude in Richtung parallel zu einer Vorschubrichtung 27 des zu sägenden Werkstückes 13 beim Betrieb der Drahtsäge 1. Die Schwingungen haben mit anderen Worten eine Amplitude quer, insbesondere senkrecht zur Vorschubrichtung 20 des Sägedrahtes 2, das heißt quer, insbesondere senkrecht zur Ausrichtung des Drahtfeldes 6.In particular, the vibrations have an amplitude in the direction parallel to a feed direction 27 of the workpiece to be sawn 13 during operation of the wire saw 1 , In other words, the vibrations have an amplitude transversely, in particular perpendicular to the feed direction 20 of the saw wire 2 that is transverse, in particular perpendicular to the orientation of the wire field 6 ,

Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Rundlauffehler 17 durch eine außermittige Lagerung der drahteinlaufseitigen Drahtführungsrolle 3 erreicht. Die Rollen-Achse 14 ist mit anderen Worten außermittig zum Rollen-Grundkörper 15 angeordnet. Dies ist im Detail noch einmal in 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Rollen-Grundkörper 15 asymmetrisch ausgebildet. Der Rollenmantel 16 kann eine über den Umfang konstante Dicke D aufweisen.According to the in 2 illustrated embodiment, the concentricity error 17 by an eccentric mounting of the wire inlet side wire guide roller 3 reached. The roller axis 14 In other words, it is off-center to the roll base 15 arranged. This is in detail again in 3 shown. In this embodiment, the roller body is 15 asymmetrically formed. The roller jacket 16 may have a constant thickness D over the circumference.

Außerdem weist die Drahtsäge 1 für jeden in den zu sägenden Siliziumblock 13 eingreifenden Abschnitt des Sägedrahts 2 eine Slurrydüse 26 auf. Diese dient der Benetzung des Drahtfeldes 6 mit einer auch als Slurry bezeichneten Abrasivstoffmischung. Durch die erfindungsgemäßen Ausbildung der drahteinlaufseitig angeordneten Drahtführungsrolle 3 mit dem Rundlauffehler 17 wird das Eindringen der Slurry in einen Sägespalt 21 im Siliziumblock 13 zur Verbesserung des Sägevorgangs unterstützt. Die Slurrydüsen 26 sind jeweils auf derselben Seite des zum Sägen vorgesehenen Abschnitts des Drahtfeldes 6 angeordnet wie die Drahtführungsrolle 3 mit dem Rundlauffehler 17.In addition, the wire saw points 1 for each in the silicon block to be sawn 13 engaging portion of the saw wire 2 a slurry nozzle 26 on. This serves to wetting the wire field 6 with an abrasive mixture, also referred to as slurry. The inventive design of the wire inlet side wire guide roller arranged 3 with the runout 17 is the penetration of the slurry into a kerf 21 in the silicon block 13 to improve the sawing process. The Slurrydüsen 26 are each on the same side of the intended for sawing section of the wire field 6 arranged like the wire guide roller 3 with the runout 17 ,

Aufgrund der verbesserten Benetzung des Sägedrahts 2 mit Slurry kann zum Sägen der Siliziumblöcke 13 ein dünnerer Sägedraht 2 verwendet werden. Der erfindungsgemäß vorgesehene Sägedraht 2 kann einen Durchmesser von weniger als 120 μm, insbesondere weniger als 110 μm, insbesondere von höchstens 100 μm aufweisen.Due to the improved wetting of the saw wire 2 with slurry can be used to saw the silicon blocks 13 a thinner saw wire 2 be used. The sawing wire provided according to the invention 2 may have a diameter of less than 120 microns, in particular less than 110 microns, in particular of at most 100 microns.

Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rollen-Grundkörper 15 rotationssymmetrisch zur Rollen-Achse 14 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Rollenmantel 16 in Richtung senkrecht zur Rollen-Achse 14 einen asymmetrischen, insbesondere einen rotationsasymmetrischen Querschnitt auf. Der Querschnitt des Rollenmantels 16 ist insbesondere nicht-kreisringförmig. Der Rollenmantel 16 weist eine in Radialrichtung 22 variierende Dicke D auf.At the in 4 illustrated embodiment, the roller body 15 rotationally symmetric to the roller axis 14 educated. In this embodiment, the roller casing 16 in the direction perpendicular to the roller axis 14 an asymmetric, in particular a rotationally asymmetric cross section. The cross section of the roll mantle 16 is in particular non-circular. The roller jacket 16 has a radial direction 22 varying thickness D on.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, den Rollen-Grundkörper 15 elliptisch auszubilden. Er weist insbesondere eine numerische Exzentrizität > 0, insbesondere von mindestens 0,05 auf. Auch hierdurch kann ein gezielter Rundlauffehler 17 erzeugt werden.According to a further embodiment, it is provided, the roller body 15 form elliptical. In particular, it has a numerical eccentricity> 0, in particular of at least 0.05. This can also be a targeted runout 17 be generated.

Gemäß einem besonders einfachen Verfahren zur Herstellung der Drahtführungsrolle 3 mit einem gezielten Rundlauffehler 17 ist es vorgesehen, die Rolle 3 zum Berillen des Rollenmantels 16, das heißt beim Einbringen der Drahtführungsrillen zur Führung des Sägedrahts 2, außermittig zu lagern. Die Rillen erhalten hierdurch einen über den Umfang der Rolle 3 variierenden Abstand zur Rollen-Achse 14.According to a particularly simple method for producing the wire guide roller 3 with a targeted runout 17 is it intended, the role 3 for grooming the roll mantle 16 That is, when introducing the wire guide grooves for guiding the saw wire 2 to store off-center. The grooves thereby receive one over the circumference of the roll 3 varying distance to the roller axis 14 ,

Prinzipiell kann auch vorgesehen sein, mindestens eine der Rollen-Achsen 14 der Drahtführungsrollen 3, insbesondere die Rollen-Achse 14 einer drahteinlaufseitig angeordneten Drahtführungsrolle 3, schwingbar zu lagern. Auch dies führt zu einer Konfiguration der Drahtführungsrolle 3, welche zu abschnittsweisen Schwingungen des Drahtfeldes 6 beim Betrieb der Drahtsäge 1 führt. Die Rollen-Achse 14 kann insbesondere in Richtung senkrecht zur Schnittebene, das heißt im Wesentlichen senkrecht zum Drahtfeld 6, schwingbar gelagert sein.In principle, it can also be provided, at least one of the roller axes 14 the wire guide rollers 3 , especially the roller axis 14 a wire inlet side wire guide roller 3 to store swingable. This also leads to a configuration of the wire guide roller 3 , which lead to sectional vibrations of the wire field 6 during operation of the wire saw 1 leads. The roller axis 14 can in particular in the direction perpendicular to the sectional plane, that is substantially perpendicular to the wire field 6 , be mounted swinging.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Rollen-Achse 14 auch entlang einer gebogenen Trajektorie schwingbar geführt sein.In a particularly advantageous embodiment, the roller axis 14 also be guided swingably along a curved trajectory.

Hierdurch kann insbesondere eine Schwankung der Drahtspannung verringert, insbesondere vermieden werden.As a result, in particular a fluctuation of the wire tension can be reduced, in particular avoided.

Zum Sägen der Siliziumblöcke 13 wird der Sägedraht 2 entlang der Vorschubrichtung 2 durch das Drahtfeld 6 geführt. Er weist hierbei eine Vorschubgeschwindigkeit im Bereich von 5 m/s bis 20 m/s auf. Er weist eine Drahtspannung im Bereich von 5 N bis 30 N auf. Aufgrund der durch den Rundlauffehler 17 erzeugten Schwingungen des Drahtfeldes 6 kann es zu Schwankungen der Drahtspannung des Sägedrahts 2 kommen. Gemäß einer in 5 schematisch dargestellten Ausführungsform ist zum Ausgleich derartiger Schwankungen der Drahtspannkraft eine Ausgleichs-Einrichtung, insbesondere in Form einer federnd gelagerten Druckrolle 23 vorgesehen. Die Druckrolle 23 wird insbesondere mithilfe einer Feder 24 auf einen nicht zum Sägen des Siliziumblocks 13 verwendeten Abschnitts des Drahtfeldes 6 gedrückt. Mithilfe der Druckrolle 23 können Schwankungen der Drahtspannung des Sägedrahts 2 zumindest teilweise, insbesondere weitestgehend, ausgeglichen werden.For sawing the silicon blocks 13 becomes the saw wire 2 along the feed direction 2 through the wire field 6 guided. It has a feed rate in the range of 5 m / s to 20 m / s. It has a wire tension in the range of 5 N to 30 N. Because of the run-out error 17 generated vibrations of the wire field 6 There may be variations in the wire tension of the saw wire 2 come. According to a in 5 schematically illustrated embodiment is to compensate for such variations in the wire tension a compensation device, in particular in the form of a spring-mounted pressure roller 23 intended. The pressure roller 23 in particular, using a spring 24 on one not for sawing the silicon block 13 used section of the wire field 6 pressed. Using the pressure roller 23 can variations in the wire tension of the saw wire 2 be at least partially, in particular as far as possible, offset.

Beim Betrieb der Drahtsäge 1 wird der Sägedraht 2 durch Rotation der Führungsrollen 3 um die Rollen-Achsen 14 in Vorschubrichtung 20 durch das Drahtfeld 6 bewegt. Hierbei führt der Sägedraht 2, insbesondere das Drahtfeld 6, abschnittsweise Schwingungen mit einer vorgegebenen Amplitude aus. Die Amplitude der Schwingungen entspricht gerade dem Rundlauffehler 17 der einlaufsseitigen Drahtführungsrolle 3. Sie liegt in Richtung parallel zur Vorschubrichtung 27 des Werkstückes 13 im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm.When operating the wire saw 1 becomes the saw wire 2 by rotation of the guide rollers 3 around the roller axes 14 in the feed direction 20 through the wire field 6 emotional. Here, the saw wire leads 2 , especially the wire field 6 , sections of vibrations with a predetermined amplitude from. The amplitude of the vibrations just corresponds to the concentricity error 17 the inlet side wire guide roller 3 , It lies in the direction parallel to the feed direction 27 of the workpiece 13 in the range of 0.5 mm to 3 mm.

Beim Sägen des Siliziumblocks 13 wird der Block 13 relativ zum Drahtfeld 6 in Vorschubrichtung 27 quer zur Vorschubrichtung 20 des Drahtfeldes 6 bewegt. Aufgrund der verbesserten Benetzung des Sägedrahts 2 mit Slurry kann die Geschwindigkeit dieser Relativbewegung in Vorschubrichtung 27, das heißt die Sägegeschwindigkeit, vergrößert werden. Mit der erfindungsgemäßen Drahtsäge sind Sägegeschwindigkeiten von mehr als 0,4 mm/min, insbesondere von mindestens 0,45 mm/min möglich. Es ist insbesondere möglich, die Vorschubgeschwindigkeit 27 des Werkstückes 13 im Vergleich zu einer Drahtsäge ohne Vertikalschwingung des Drahtes um 5 bis 30% zu erhöhen.When sawing the silicon block 13 becomes the block 13 relative to the wire field 6 in the feed direction 27 transverse to the feed direction 20 of the wire field 6 emotional. Due to the improved wetting of the saw wire 2 With slurry, the speed of this relative movement in the feed direction 27 , that is, the sawing speed, be increased. Sawing speeds of more than 0.4 mm / min, in particular of at least 0.45 mm / min are possible with the wire saw according to the invention. It is possible in particular, the feed rate 27 of the workpiece 13 compared to a wire saw without vertical vibration of the wire to increase by 5 to 30%.

Die Details der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele können auch miteinander kombiniert werden. Die Drahtführungsrolle 3 kann insbesondere außermittig gelagert sein und/oder einen asymmetrischen Rollen-Grundkörper 15 und/oder einen Rollenmantel mit einem rotationsasymmetrischen Querschnitt aufweisen. Entscheidend ist, dass mindestens eine der Drahtführungsrollen 3 derart konfiguriert ist, dass das Drahtfeld 6 beim Betrieb der Drahtsäge 1 zumindest abschnittsweise Schwingungen, insbesondere in Richtung parallel zur Vorschubrichtung 27 des Werkstückes 13 ausführt.The details of the different embodiments may also be combined. The wire guide roller 3 may in particular be stored eccentrically and / or an asymmetric roller body 15 and / or have a roller shell with a rotationally asymmetric cross-section. It is crucial that at least one of the wire guide rollers 3 configured so that the wire field 6 during operation of the wire saw 1 at least in sections, vibrations, in particular in the direction parallel to the feed direction 27 of the workpiece 13 performs.

Claims

Wire guide roller ( 3 ) for a wire saw ( 1 ) with a. one rotatable about a roller axis ( 14 ) mounted roller body ( 15 ) and b. one on the roller body ( 15 ) arranged roller shell ( 16 c. the roller casing ( 16 ) is formed such that the wire guide roller ( 3 ) a specific concentricity error ( 17 ), d. the concentricity error ( 17 ) is in the range of 0.5 mm to 3 mm.

Wire guide roller ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the roller shell ( 16 ) in the direction perpendicular to the roller axis ( 14 ) has a cross-section which is rotationally asymmetric with respect to the roller axis ( 14 ).

Wire guide roller ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the roller casing ( 16 ) has a non-annular cross-section.

Wire guide roller ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the roller casing ( 16 ) one in the radial direction ( 22 ) has varying thickness (D).

Wire guide roller ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the roller axis ( 14 ) eccentrically to the roller body ( 15 ) is arranged.

Wire guide roller ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the roller base body ( 15 ) is elliptical.

Wire guide roller ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the roller casing ( 16 ) at least one guide groove ( 5 ) with an over the circumference of the roll mantle ( 16 ) has varying depth.

Method for producing a wire guide roller ( 3 ) comprising the following steps: - providing a roller with a rotatable about a roller axis ( 14 ) mounted roller body ( 15 ) and a roller shell ( 16 ), - Berillen der Rollenmantels ( 16 ), - wherein the role is stored off-center when Berillen.

Wire saw ( 1 ) for sawing silicon blocks ( 13 ) with a. several each around roller axes ( 14 ) rotatably mounted wire guide rollers ( 3 ) according to any one of claims 1 to 7 and b. through the wire guide rollers ( 3 ) in a wire field ( 6 ) guided sawing wire ( 2 c. at least one of the wire guide rollers ( 3 ) is configured such that the wire field ( 6 ) during operation of the wire saw ( 1 ) at least partially performs vibrations.

Wire saw ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the at least one wire guide roller ( 3 ) for generating the vibrations on the wire inlet side to the intended for sawing portion of the wire field ( 6 ) is arranged.

Wire saw ( 1 ) according to one of claims 9 to 10, characterized in that the oscillations have an amplitude in the direction perpendicular to a feed direction ( 20 ) of the saw wire ( 2 ) exhibit.

Wire saw ( 1 ) according to one of claims 9 to 11, characterized in that at least one of the roller axes ( 14 ) is mounted to vibrate to generate the vibrations.

Wire saw ( 1 ) according to one of claims 9 to 12, characterized by at least one wire guide roller ( 3 ) according to one of claims 1 to 6 for generating the vibrations.

Wire saw ( 1 ) according to one of claims 9 to 13, characterized in that the sawing wire ( 2 ) has a diameter of at most 100 microns.

Method for sawing silicon blocks ( 13 ) comprising the following steps - providing a wire saw ( 1 ) with - several each in roll axes ( 14 ) rotatably mounted wire guide rollers ( 3 ) according to one of claims 1 to 7 and - one through the wire guide rollers ( 3 ) in a wire field ( 6 ), along a feed direction ( 20 ) movable saw wire ( 2 ), - providing a silicon block to be cut ( 13 ), - contacting the wire field ( 6 ) with the silicon block to be cut ( 13 ), - moving the saw wire ( 2 ) in the feed direction ( 20 ), - the saw wire ( 2 ) completely or partially performs vibrations having an amplitude in a predetermined range.

A method according to claim 15, characterized in that the amplitude of the oscillations in the direction perpendicular to the feed direction ( 20 ) of the saw wire ( 2 ) is in the range of 0.5 mm to 3 mm.