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DE102011110360A1 - Drahtsägeanordnung - Google Patents

Drahtsägeanordnung Download PDF

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DE102011110360A1 DE201110110360 DE102011110360A DE102011110360A1 DE 102011110360 A1 DE102011110360 A1 DE 102011110360A1 DE 201110110360 DE201110110360 DE 201110110360 DE 102011110360 A DE102011110360 A DE 102011110360A DE 102011110360 A1 DE102011110360 A1 DE 102011110360A1
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    • B28D5/0058Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
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Abstract

Es wird eine Drahtsäge für insbesonders sprödharte Materialien beschrieben, bei denen ein kompakter Körper (Werkstück) in einem Schnitt in mehr als zwei Einzelteile zertrennt wird. In dieser Drahtsägeanordnung wird typischerweise ein Draht, an dessen Oberfläche Sägekörner fest gebunden sind und dessen Oberfläche während des Sägevorgangs von abgespantem Material des Werkstücks mittels einer Ultraschall-Einrichtung gereinigt wird, über eine Mehrzahl von Drahtführungsrollen so geführt, dass die im Ergebnis des Sägevorgangs entstehenden Zielprodukte Scheiben, Quader oder ähnlich geformte Körper sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Zertrennen eines Werkstücks in dieser Drahtsägeanordnung in Zielprodukte wie Scheiben, Quader oder ähnlich geformte Körper.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Drahtsägeanordnung für sprödharte Materialien, bei denen ein kompakter Körper (Werkstück) in einem Schnitt in mindestens drei Einzelteile zertrennt wird sowie ein Verfahren hierzu.
  • In einer Drahtsägeanordnung wird typischerweise ein Draht, an dessen Oberfläche Sägekörner fest gebunden sind und dessen Oberfläche während des Sägevorgangs von abgespantem Material des Werkstücks gereinigt wird, über eine Mehrzahl von Drahtführungsrollen so geführt, dass die im Ergebnis des Sägevorgangs entstehenden Zielprodukte Scheiben, Quader oder ähnlich geformte Körper sind.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Zertrennen eines Werkstücks in dieser Drahtsägeanordnung in Zielprodukte wie Scheiben, Quader oder ähnlich geformte Körper.
  • Ein bekanntes Verfahren zum Zertrennen derartiger Materialien, wie beispielsweise Kalziumflorid, Saphir, Silizium, Glaskeramiken, Quarzglas, Granate wie beispielsweise LUAG, YAG, Aluminiumgranate wie Gallium-Arsenid oder Lantanhalogenide, insbesonders auch Szintillationsmaterialien, ist das Drahttrennläppen. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in der EP 2 110 216 A1 bei der Herstellung von scheibenförmigen Wafern beschrieben.
  • Dabei wird eine Läppsuspension (Slurry), die abrasive Partikel enthält, auf aus einem Draht bzw. aus zwei Drähten gebildete Drahtfelder aufgebracht, welche im Eingriff mit dem zu sägenden Werkstück stehen und diese zertrennen.
  • Anstelle des Drahttrennläppens mittels Slurry und nacktem Draht wird in jüngerer Zeit auch das Drahttrennschleifen eingesetzt, um sprödharte Materialien zu zertrennen und gleiche Zielprodukte (Scheiben, Quader oder ähnlich geformte Körper) herzustellen. Die Sägekörner aus meist Diamant sind dabei fest an die Oberfläche des Drahtes gebunden. Es entfällt daher die Anmischung und Aufrechterhaltung der Läppsuspension und das Recycling der abrasiven Partikel. Das Zertrennen (Sägen) mit einem Diamantsägedraht benötigt auch weniger Zeit. Beim Einsatz von Diamantsägedraht kommt es jedoch zu einem Zusetzen des Spanraums zwischen den Diamantkörnern. Die Leistung des Sägedrahts, z. B. beim Zersägen von Silizium-Wafern, verringert sich daher mit fortschreitender Einsatzdauer, was daran liegt, dass sich abgespante, feinste Siliziumpartikel um das gebundene Korn herum ablagern, wodurch diese nicht mehr in vollen Eingriff mit dem zu zersägenden Werkstück gelangen. Diese festsitzenden, abgespanten Siliziumpartikel können beispielsweise mittels eines Reinigungsflüssigkeitsstrahls nicht oder nicht vollständig abgespült werden. Da auf einem Sägedraht nur eine vergleichsweise geringe Anzahl von Diamantkörnern angeordnet sein kann, besteht ebenso wenig eine Möglichkeit, einen Selbstschärfprozess durchzuführen.
  • Die Erfindung hat zum Ziel, die beschriebene Verringerung der Sägeleistung von Sägedraht mit gebundenen Sägekörnern zu verringern. Darüber hinaus hat die Erfindung zum Ziel Sägemarks und Tiefenschädigungen beim Sägen zu vermeiden bzw. wesentlich zu verringern
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Drahtsägeanordnung für sprödharte Materialien, bei denen ein Werkstück in einem Schnitt in mehr als zwei Einzelteile zertrennt wird, weist üblicherweise eine Mehrzahl von Drahtführungsrollen auf, über welche ein Sägedraht geführt ist, wobei der Sägedraht mit gebundenen Sägekörnern besetzt ist. Das bedeutet, die Sägekörner, vorzugsweise Diamantkörner sind fest mit dem Sägedraht verbunden. Es wird insbesonders keine Suspension mit Abrasivmitteln, also keine sogenannte Sägeslurry verwendet. Es wurde herausgefunden, dass eine Übertragung von Ultraschall-Schwingungen auf den Sägedraht mittels einer Ultraschall-Einrichtung überraschende und für den Fachmann unerwartete Effekte hervorruft. Von dem Begriff Ultraschall wird dabei sowohl der übliche Frequenzbereich von 20–400 KHz als auch der als Megaschall bezeichnete Frequenzbereich von 400 KHz bis 3 MHz umfasst.
  • Ein erster, wesentlicher Vorteil ist eine Verringerung der Kräfte, die auf den Sägedraht selbst wirken. Es hat sich gezeigt, dass durch das Zusetzen der normalerweise mit Kühlflüssigkeit (Coolant) gefüllten Zwischenräume zwischen den Sägekörnern oder Schneidpartikeln mit abgespantem Material die Säge- oder Schneidleistung herabgesetzt wird. Dies hat zur Folge, dass bei einem von der Drahtsägeanordnung vorgegebenen Vorschub der Sägedraht diesem Vorschub nicht mehr in seiner Sägeleistung nachkommen kann. Dadurch biegt der Sägedraht sich stärker durch, die Zugkräfte auf den Sägedraht erhöhen sich erheblich. Um ein Reißen des Drahtes zu verhindern, war es bisher notwendig, den Vorschub zu verringern, um einem Drahtriss zu entgehen. Da Sägedraht mit gebundenem Korn (Diamantdraht) aber teuer ist, muss damit der gewünschte Vorteil des Sägens mit Diamantdraht, welcher in einer auf das Mehrfache gegenüber dem konventionellen Drahttrennläppen gesteigerten Schneidleistung besteht, aufgegeben werden. Eine Steigerung der Schnittleistung um weniger als den Faktor 1,5 macht das Diamantdrahtsägen gegenüber den Drahttrennläppen jedoch nicht attraktiv. Durch die vorgeschlagene Ultraschallreinigung des Sägedrahts ist es insbesonders möglich, die Schnittleistung um den Faktor größer 1,5, bevorzugt größer 2 und besonders bevorzugt größer 3 zu steigern. Es wird erwartet, dass zum Beispiel beim Multi-Wire-Sägen von Wafern Schnittvorschübe bis zu 2 bis 2,5 mm/min erreicht werden können. Dies ist auch in Abhängigkeit der Drahtgeschwindigkeit zu sehen, welche erwartungsgemäß auf 18 bis 20 m/s erhöht wird.
  • Ein weiterer, wesentlicher Vorteil ist die geringere Tiefenschädigung der durch das Diamantdrahtsägen entstehenden Flächen an den erzeugten Produkten (Scheiben, Quader oder ähnlich geformte Körper) bei der Verwendung von ultraschallgereinigtem Diamantdraht. Es hat sich gezeigt, dass der Abtrag durch ein gebundenes, gereinigtes Korn wesentlich duktiler abläuft als normalerweise, d. h., dass Orte spröden Abtrages bzw. Ausplatzungen in der gesägten Oberfläche sich drastisch verringern. Auf diese Weise werden als Produkte des Sägeprozesses Solarwafer erzeugt, die eine geringere Bruchanfälligkeit aufweisen. Zudem werden als Produkte des Sägeprozesses Halbleiterwafer erhalten, von deren Oberfläche in den nachfolgenden Schleif- bzw. Läppprozessen, Polier- und Ätzprozessen eine geringere Materialdicke abgetragen werden muss, um sicherzustellen, dass ungeschädigtes Material freigelegt wird. In diesem sind pro monokristalliner Ingotlänge (Werkstück) eine größere Anzahl an Halbleiterwafern gewinnbar als ohne Verwendung der erfindungsgemäßen Ultraschallreinigung des Diamantdrahtes.
  • Werden auf einer erfindungsgemäßen Drahtsägeanordnung zum Beispiel aus multikristallinen Silizium-Ingots durch das Diamantdrahtsägen quaderförmige Produkte, sogenannte Bricks oder Säulen erzeugt, so muss deren gesägte Oberfläche nur noch geringfügig abgeschliffen werden.
  • Die Ultraschall-Einrichtung arbeitet vorzugsweise mit einem Übertragungsmedium zur Übertragung der Ultraschall-Schwingungen auf den Sägedraht. Es ist grundsätzlich im Sinne der Erfindung möglich, den Sägedraht durch ein gegebenenfalls separates Ultraschallbad zu leiten, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform jedoch weist die Ultraschall-Einrichtung mindestens eine Ultraschall-Düse zur Emission eines Übertragungsmediums auf den Sägedraht auf. Besonders bevorzugt ist das Übertragungsmedium zur Übertragung der Ultraschall-Schwingungen auf den Sägedraht ein Kühlmittel zur Kühlung des Sägedrahts, welches auch als Kühl-/Schmiermittel oder Coolant bezeichnet wird. Es hat sich gezeigt, dass eine Benetzung des Sägedrahts mit Kühlmittel durch die Verwendung von Ultraschall-Düsen vorteilhaft verbessert werden kann, was insbesonders bei Sägedraht mit einem besonders dicht besetzten Feld von Sägekörnern ein wesentlicher Vorteil sein kann.
  • Die gegebenenfalls ohnehin in einer Drahtsägeanordnung vorhandenen Kühlmitteldüsen sind bevorzugt derart ausgeführt, dass diese die von einem Schallgenerator der Ultraschall-Einrichtung erzeugten Ultraschall-Schwingungen über das Kühlmittel auf den Sägedraht übertragen. Hierdurch ist eine Nachrüstung vorhandener Kühlmitteldüsen zu Ultraschall-Düsen vorteilhaft möglich.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Übertragungsmedium zur Übertragung der Ultraschall-Schwingungen auf den Sägedraht in einem Kreislauf zirkulierbar, wobei besonders bevorzugt der Ultraschall-Einrichtung nur neues oder gebrauchtes Übertragungsmedium zugeführt wird, wobei letzterem zuvor abgespantes Material (Kerf-Loss- bzw. Schnittverlust) durch Filtration, Zentrifugation oder dergleichen entzogen wurde.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sägedraht der Ultraschall-Einrichtung über eine zusätzliche Umlenkrolle zuführbar. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine größere Anzahl an Ultraschall-Düsen zur Reinigung eines großen Drahtfelds vorgesehen ist, beispielsweise in einer Drahtfeldsäge bzw. einer sogenannten Multi-Wire-Säge (MWS) oder Vieldrahtsäge. Dies ist insbesonders vorteilhaft, um nach einer definierten Drahteingriffslänge, das heißt der Länge, die der Draht ohne Ultraschallreinigung durch das Material des Werkstückes zurücklegen muss, diesen von abgespantem Material (Kerf-Loss) zu reinigen. Diese definierte Drahteingriffslänge ist bei einer Multi-Wire-Säge immer ein Vielfaches der Kantenlänge eines Bricks oder einer Säule von z. B. 156 mm. Sinnvolle Drahteingriffslängen, nach denen eine Ultraschallreinigung des Sägedrahtes erfolgt, sind aus konstruktiven Gesichtspunkten meist minimal bis zu ca. 5 m, können aber auch auf größere Werte wie bis zu 50 m, 100 m, 200 m oder bis zu 400 m betragen. Damit ist diese Ausführungsform sowohl beim unidirektionalen Sägen als auch bei dem Pendelschrittverfahren, bei dem der Draht hin- und herbewegt wird, geeignet.
  • Ist die Drahtsägeanordnung z. B. ein Squarer oder Bricketer und dient dem Zerteilen von Silizium-Ingots in Bricks oder Säulen, so kann eine Ultraschall-Düse in der Nähe der Umlenkrolle vor dem Eintritt des Drahtes in das Werkstück/die Werkstücke bzw. des Verlassens des Drahtes aus dem Werkstück/den Werkstücken angeordnet sein. Die Drahteingriffslänge ist in diesem Fall die Kantenlänge des multikristallinen Ingots bzw. die Kantenlänge mehrerer zu einer nahezu rechteckigen Form zusammmengestellten monokristallinen Ingotabschnitten. Es versteht sich, dass zur Minimierung des apparativen Aufwands eine derartige Düse auch lediglich für ein Vielfaches der Kantenlänge notwendig sein kann. Da in einer solchen Drahtsäge der Draht typischerweise pendelnd hin und her bewegt wird, kann durch eine Optimierung auch leicht ermittelt werden, ob es vorteilhaft ist, Düsen am Ein- und Austritt jedes Drahtdurchganges durch das Werkstück anzuordnen, oder ob eine Anordnung an einer Seite ausreicht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Ultraschall-Düse der Ultraschall-Einrichtung zwischen einem Austrittsbereich des Sägedrahts aus dem Werkstück nach Durchlaufen der gesamten Drahteingriffslänge und einer Aufwickelvorrichtung für den Sägedraht anzuordnen. Die Ausführungsform eignet sich besonders für kleinere Drahtfelder an einer Drahtfeldsäge oder gekreuzte Drahtfelder eines Squarers oder Bricketers, die in der Drahtsägeanordnung in einem sogenannten Pendelschrittverfahren betrieben werden, indem der Sägedraht also hin- und herbewegt wird.
  • Weiterhin bevorzugt ist im Fall des Pendelschrittverfahrens mindestens eine Ultraschall-Düse der Ultraschall-Einrichtung zwischen einem Eintrittsbereich des Sägedrahts in das Werkstück und einer Abwickelvorrichtung für den Sägedraht angeordnet. Insbesondere beim Pendelschrittverfahren ist eine Reinigung des Sägedrahts in der Nähe des Eintrittsbereiches und zusätzlich in der Nähe des Austrittsbereiches aus dem Werkstück vorteilhaft, d. h. nach Verlassen der Abwickelspule und vor dem Aufwickeln auf der Aufwickelspule.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine Ultraschall-Düse der Ultraschall-Einrichtung zwischen zwei Drahtführungsrollen einer Multi-Wire-Säge angeordnet. Hierdurch wird eine weitere vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, Ultraschall-Düsen bei großen Drahtfeldern zu verwenden. Die mindestens eine Ultraschall-Düse der Ultraschalleinrichtung kann dabei als Schlitzdüse über die gesamte Breite des Drahtfeldes ausgebildet sein oder eine nebeneinander bzw. versetzte Anordnung mehrerer Einzeldüsen darstellen. Damit ist diese Ausführungsform sowohl beim unidirektionalen Sägen als auch bei dem Pendelschrittverfahren, bei dem der Draht hin- und herbewegt wird, geeignet.
  • Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist die Ultraschall-Einrichtung in einem Spulenraum zum Spulen des Sägedrahts angeordnet. Hier besteht vorteilhaft ohne Weiteres die Möglichkeit, auch andere Übertragungsmedien als das zum Sägen erforderliche Kühlmittel (Coolant) zu verwenden.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abtrennen von Scheiben von einem Werkstück mit einer Drahtsägeanordnung, welche insbesonders nach der zuvor beschriebenen Erfindung ausgeführt ist, wobei ein Sägedraht mit gebundenen Sägekörnern verwendet wird, welcher mit einer Ultraschall-Einrichtung zur Übertragung von Ultraschall-Schwingungen gereinigt wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Drahtsägeanordnung im Pendelschritt-Verfahren betrieben. Weiterhin bevorzugt beträgt die Differenzlänge zwischen Vorwärtsbewegung und Rückwärtsbewegung, um welche der Sägedraht je Pendelschritt in Summe vorwärts bewegt wird, weniger als 20 Meter, besonders bevorzugt weniger als 10 Meter und ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Meter. Ein wesentlicher Vorteil, der mit der erfindungsgemäßen Ultraschallreinigung des Sägedrahtes erreicht werden kann, ist eine Verringerung der sogenannten Keiligkeit der Wafer. Es ist bekannt, dass durch eine geringere Sägedrahtdicke sich die Schnittbreite verringert. Dies hat zur Folge, dass zu Beginn eines Sägevorgangs, also am oberen Ende des Wafers die Waferdicke größer ist, als am Ende des Sägevorgangs, also an der unteren Waferseite. Durch die Ultraschallreinigung ist es nun vorteilhaft möglich, besonders kurze Pendelzüge zu verwirklichen, beispielsweise Pendelzüge von wenigen Metern. Dadurch lässt sich die Keilförmigkeit derart vorteilhaft verringern, dass diese makroskopisch keine wesentliche Rolle spielt. Es können die Pendellängen des Drahtes so angepasst werden, dass sich die Waferdicke in einem deutlich kleineren Toleranzfenster ergibt. Durch den Einsatz der Ultraschallreinigung ist es möglich, die Bearbeitungsparameter (Vorschub, Drahtgeschwindigkeit, Vorwärts- und Rückwärtslänge, Drahtdicke) in vorteilhaftem Umfang anzupassen.
  • Des Weiteren wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht, den Sägevorschub gegenüber dem slurrybasierten Sägen erheblich zu erhöhen. So konnte beispielsweise bei einem Experiment an einer Squarer oder Bricketer genannten Drahtsägeanordnung der Sägevorschub mit kurzen Pendelbewegungen von 0,7 Millimeter pro Minute auf über 2 Millimeter pro Minute erhöht werden. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren daher mit einer Vorschubgeschwindigkeit von mindestens 2 Millimeter pro Minute betrieben.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
  • Es zeigen
  • 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drahtsägeanordnung in einer schematischen Darstellung;
  • 2 eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drahtsägeanordnung;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Ultraschall-Einrichtung der erfindungsgemäßen Drahtsägeanordnung gemäß 1 und 2.
  • In der 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drahtsägeanordnung in einer schematischen Ansicht dargestellt. Ein Sägedraht 1 wird von einer Abwickelspule 20 abgewickelt und über hier vier Drahtführungsrollen 2 geleitet, deren Drehsinn durch Pfeile gekennzeichnet ist. Weitere Pfeile P deuten die Transportrichtung des Sägedrahts 1 an. Die Drahtführungsrollen erstrecken sich in die Zeichenebene hinein, so dass der Sägedraht 1 in einer Vielzahl von Wicklungen zu einem sogenannten Drahtfeld 11 aufgespannt ist, vgl. auch 2. Es handelt sich bei der dargestellten Drahtsägeanordnung um eine sogenannte Multi-Wire-Säge (MWS), welche prismatische, insbesonders zylindrische oder quaderförmige Werkstücke 10 in zahlreiche Wafer zersägt. In der dargestellten Ausführungsform können vier Werkstücke 10 gleichzeitig gesägt werden.
  • Die mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichneten Stellen entlang des Sägedrahts 1 bezeichnen mögliche Stellen zur Übertragung von Ultraschall-Schwingungen von einer Ultraschall-Einrichtung auf den Sägedraht 1, vgl. auch 3. Bevorzugt handelt es sich um Ultraschall-Düsen 30, welche die Ultraschall-Schwingungen mitsamt einem Übertragungsmedium 6 auf den Sägedraht 1 emittieren. Diese Düsen 30 können einen axialsymmetrischen Strahl des Übertragungsmediums 6 auf benachbarte punktförmige Stellen des Drahtfeldes aufgeben oder sie können als Schlitzdüsen 36 auf die gesamte Breite des Drahtfeldes das Übertragungsmedium 6 aufgeben. Das Übertragungsmedium 6 ist dabei insbesondere ein Kühlmittel bzw. Kühl- und Schmiermittel (Coolant), welches den Sägevorgang unterstützt. Besonders vorteilhaft sind Ultraschall-Düsen 30 derart angeordnet, dass der Sägedraht 1 jeweils unmittelbar vor dem Eintritt in das Werkstück 10 mittels Ultraschall gereinigt wird und gleichzeitig das Kühl- und Schmiermittel aufgetragen wird.
  • Nach dem Durchlaufen des Drahtfelds wird der Sägedraht 1 durch eine Aufwickelspule 21 wieder aufgewickelt. Die Ab- und Aufwickelspulen 20, 21 befinden sich in einem sogenannten Spulenraum 22, hier schematisch angedeutet. Auch in dem Spulenraum 22 könnte die Ultraschalleinrichtung angeordnet sein, beispielsweise in Form eines Tauchbades mit Ultraschall-Generator (nicht dargestellt), welches von dem Sägedraht 1 durchlaufen wird. Hier könnte auch ein anderes Übertragungsmedium als das in dem Sägefeld notwendige Kühl- bzw. Schmiermittel verwendet werden.
  • In der 2 ist eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drahtsägeanordnung dargestellt. Die hier nur zwei Drahtführungsrollen 2 werden von Antriebsmotoren 23 über Wellen 24 angetrieben. Die Pfeile P bezeichnen erneut die Förderrichtung des Sägedrahts 1. Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Drahtsägeanordnung von geringerer Sägekapazität als die in 1 dargestellte Drahtsägeanordnung. Hier kann es beispielsweise ausreichend sein, die Ultraschallreinigung des Sägedrahts 1 mittels Ultraschall-Düsen 30 am Eingang und/oder am Ausgang des Drahtfelds 11 anzuordnen. An beiden Positionen eine Ultraschall-Düse 30 vorzusehen, ist insbesonders dann vorteilhaft, wenn die Drahtsägeanordnung im Pendelschrittverfahren betrieben werden soll. Eine weitere Möglichkeit, in dem Drahtfeld 11 eine Ultraschall-Düse anzuordnen, ist schematisch mit der Umlenkrolle 4 dargestellt, über welche der Sägedraht 1 über eine Position außerhalb des Drahtfelds 11 geleitet wird, wo die Ultraschall-Düse 30 den Sägedraht 1 mit Ultraschall beaufschlagt. Es können auch mehrere Umlenkrollen 4 und Ultraschall-Düsen 30 außerhalb des Drahtfeldes 11 angeordnet und betrieben werden (gestrichelte Darstellung).
  • In der 3 ist eine schematische Darstellung einer Ultraschall-Einrichtung 3 der erfindungsgemäßen Drahtsägeanordnung gemäß 1 und 2 dargestellt. Die Ultraschall-Einrichtung 3 umfasst in der Regel einen Ultraschall-Generator 32, welcher einen Übertrager 31, hier eine sogenannte Transducerplatte 32 in Ultraschall-Schwingungen versetzt, welche durch die mit dem Bezugszeichen 33 versehenen Linien angedeutet sind. Der grundsätzliche Aufbau ist bei einem nicht dargestellten Ultraschall-Tauchbad, welches mit dem Übertragungsmedium gefüllt ist, im Wesentlichen gleich. Die dargestellte Ultraschall-Düse 30 verfügt hingegen über einen Zulauf 34, über welchen das Übertragungsmedium 6 in die Ultraschall-Düse 30 hineingeleitet wird. Dort erfolgt die Anregung durch die Transducerplatte 31. Das Übertragungsmedium 6 überträgt die Ultraschall-Schwingungen und wird selbst durch eine Düsenöffnung 35 emittiert und gelangt so auf den Sägedraht 1. Der Durchfluss an Übertragungsmedium 6 durch eine solche Ultraschall-Einrichtung ist von den technologischen Anforderungen des Sägens (Aufnahmefähigkeit der beim Sägen erzeugten Wärme und dadurch Kühlung des Drahtes), dem Austrittsöffnungsquerschnitt der Düse, der Form des Austrittsquerschnittes und der gewünschten Reinigungswirkung abhängig und einzustellen. Es besteht das Ziel, die Fließgeschwindigkeit des Übertragungsmediums möglichst gering zu halten und nur die Flüssigkeitsmoleküle des Austrittsstrahles des Übertragungsmediums in einen Schwingungszustand zu versetzen.
  • So gelingt es, von der Oberfläche des Drahtes den anhaftenden Kerf-Loss zu lösen und abzuspülen und gleichzeitig eine gute Benetzung des Drahtes mit Kühl-Schmierstoff zu sichern. Als Durchfluss an Übertragungsmedium ist bei einem Austritts-Durchmesser der Düse von 4 mm Durchmesser ein Wert von 0,9 l/min brauchbarer Wert. Dieser kann praktisch größer oder kleiner gewählt werden und muss sich dem Austrittsquerschnitt in etwa proportional anpassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sägedraht
    2
    Drahtführungsrolle
    3
    Ultraschall-Einrichtung
    4
    Umlenkrolle
    6
    Übertragungsmedium
    10
    Werkstück
    11
    Drahtfeld
    20
    Abwickelvorrichtung
    21
    Aufwickelvorrichtung
    22
    Spulenraum
    23
    Motor
    24
    Welle
    30/36
    Ultraschall-Düse
    31
    Transducer
    32
    Ultraschall-Generator
    33
    Ultraschall-Wellen
    34
    Zulauf
    35
    Düsenöffnung
    P
    Pfeil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2110216 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Drahtsägeanordnung zum Zertrennen von mindestens einem kompakten Körper in mindestens drei Einzelteile in einem Sägeschritt, umfassend mindestens einen Sägedraht (1), der entlang seiner Länge bewegbar angeordnet ist und bei Bewegung Material des Körpers mittels Sägekörnern abträgt, die an der Oberfläche des Sägedrahtes fest gebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Ultraschall-Einrichtung (3) aufweist, die via einem Übertragungsmedium (6) Ultraschallschwingungen auf den Sägedraht (1) überträgt.
  2. Drahtsägeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Einrichtung (3) mindestens eine Ultraschall-Düse (30) zur Emission eines Übertragungsmediums (6) auf den Sägedraht (1) aufweist.
  3. Drahtsägeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmedium (6) zur Übertragung der Ultraschall-Schwingungen auf den Sägedraht (1) ein Kühlmittel zur Kühlung des Sägedrahts ist.
  4. Drahtsägeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlmitteldüsen der Drahtsägeanordnung derart ausgeführt sind, dass diese die von einem Ultraschall-Generator (32) der Ultraschall-Einrichtung (3) erzeugten Ultraschall-Schwingungen über das Kühlmittel auf den Sägedraht (1) übertragen.
  5. Drahtsägeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmedium zur Übertragung der Ultraschall-Schwingungen auf den Sägedraht in einem Kreislauf, in dem eine Reinigung des Übertragungsmediums vorgesehen ist, zirkuliert.
  6. Drahtsägeanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht derart über Drahtführungsrollen geführt wird, dass er ein Drahtfeld bildet.
  7. Drahtsägeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Einrichtung (3) in einem Spulenraum (22) zum Aufspulen des Sägedrahts (1) angeordnet ist.
  8. Verfahren zum Abtrennen von Scheiben von einem Werkstück (10) mit einer Drahtsägeanordnung, die einen Sägedraht (1) mit gebundenen Sägekörnern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sägedraht mit einer Ultraschall-Einrichtung (3) zur Übertragung von Ultraschall-Schwingungen gereinigt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtsägeanordnung im Pendelschritt-Verfahren betrieben wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzlänge zwischen Vorwärtsbewegung und Rückwärtsbewegung, um welche der Sägedraht je Pendelschritt in Summe vorwärts bewegt wird, weniger als 20 Meter, besonders bevorzugt weniger als 10 Meter und ganz besonders bevorzugt weniger als 5 Meter beträgt.
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