专利名称：从硬脆工件分离薄片的方法以及实施该方法的钢丝锯的制作方法
技术领域：
本发明的内容是一种从硬脆工件分离薄片的方法以及适用于该方法的钢丝锯。该方法特别适用于从一晶体(单晶硅)分离半导体晶片。
背景技术：
这种晶片必须具有两个侧面，并且如果该晶片用作电子元件的基底时，上述侧面特别要平整且相互平行。所以，为满足这种要求曾付出极大心力。即使在薄片的分离过程中，最关心的是尽可能接近该项目标，这是因为改进几何形状所需的随后加工步骤(例如研磨或抛光)可以更容易进行或甚至整个省去。
经仔细检查时，对于藉助于标准钢丝锯所制半导体晶片的表面，其表面结构具有多处刻痕标记和起伏不平。该不平整性必须在随后的切削步骤内予以消除，这需要移除较大量的材料，并因此也需要相当的时间。
欧洲专利EP-885679 A1中曾述及一种复杂方法其中通过使钢丝网朝钢丝进行方向转动出水平面，可增加切割轮廓的精确度。
本发明的目的是提供一种方法，该方法容易实拖并且所制薄片在随后的机加工步骤内需要移除的材料较少。
本发明涉及一种从硬脆工件分离薄片的方法，其中工件向前运动并且按压在钢丝锯钢丝网的钢丝上，这种钢丝在限定的钢丝拉力作用下沿切割外形线在一定切割深度内与工件接触，其中借助一辊筒系统中的若干辊筒，由于至少一个辊筒移到该钢丝网且再返回并且该辊筒系统包括至少两个与工件侧面相接的活动辊筒，这样所述钢丝将多次提升离开切割外形线而钢丝拉力基本保持不变。
切割外形线是于钢丝接合工件时形成且与钢丝的接合长度(接触长度)等长。该外形线是呈弧形，这是因在工件的压力下这种钢丝略微屈服。切割深度是钢丝穿入工件时所形成的切割间隙的最大深度。与传统式钢丝切割法(其中于最大长度接合长度内这种钢丝保持与切割外形线接触)不同，这种钢丝是借助于一辊筒系统多次(亦即重复地)、最好是周期性间隔地、以一角度α提升离开切割外形线。在该方法中，这种钢丝穿过切割间隙并且通过与切割浆液或与粘附于钢丝上的研磨粒相互作用，可减少切割间隙侧面上的起伏不平和刻痕标记。
附图描述第1a至1d、图2及图3用于详细说明本发明。
图1a示出钢丝网上方的辊筒系统的配置情形；图1b及图1c示出这种辊筒按照最佳顺序的运动情形；图1d所示的是所主张保护的钢丝锯的最佳特性。图2所绘制的工件及辊筒运动随切割时间的变化而变化。所示振荡运动的振幅未按比例。图3所示的是适于实施该方法的钢丝锯的另一最佳具体实施例。
具体实施例方式
按照本发明，辊筒系统的至少一个辊筒3垂直或倾斜地压在钢丝网1上并且移回起始位置(图1a)。该运动是与工件2或第个辊筒的同时运动相关联的，这样仅有所希望的钢丝拉力基本保特不变。与辊筒运动相关联的工件运动叠加在工件的前进运动(图2、上图、实线)。这种钢丝以一角度α提升并离开切割外形路线随辊筒在运动过程的行程而定。这种辊筒运动的幅度(对应于该行程)不必保持恒常不变。反之，该幅度最好根据所到达的切割深度而改变。尤其更适合的是对低度切割深度选择小幅度，随后增加该幅度直至达到中度切割深度，最后再减小幅度(图2，下图)，或为到达最大切割浓度(当薄片经完全分离时发生)之前终止的关联运动选择小幅度。前进运动的速率同样地可随切割深度面改变(图2，上图，虚线)。再者，同样可能根据向前运动来改变辊筒的运动速率。方便的是，利用由预定参数所编的电脑程序来控制所有运动。
按照图1b及图1c所示程序，两个辊筒同时移动至钢丝网上然后再返回，该运动是与工件的运动相联，该工件的运动是离开钢丝网并朝向纲丝网。这种辊筒相对钢丝网垂直或倾斜地运动。辊筒施加在钢丝网上的压力即意味着将保持住钢丝的拉力，但若工件移开时，该钢丝拉力将减小。之后，相反运动，辊筒和工件将同时移回至其起始位置。
按照另一工艺，这种辊筒中仅有一个移至钢丝网上然后再返回，该运动与工件的运动相关联，该工件的运动离开钢丝网且朝向钢丝网。辊筒施加于钢丝网上的压力即意味着将保持住钢丝的拉力，但若工件移开时，该钢丝拉力将减小。之后相反运动，辊筒和工件将同时移回至其起始位置。在下一循环内，该辊筒或其他辊筒将再次移回至钢丝网上，该运动将与工件离开钢丝网的运动相关联。
按照第三种工艺，两个辊筒移至钢丝网上然后再返回，这两种运动同时进行但朝向钢丝网的相反方向。在这种运动之前，初始时两个辊筒压在钢丝网上，因而会拉紧这种钢丝。在运动过程中，一个辊筒施加于钢丝网上的额外压力意谓着保持住钢丝的拉力，但若另一辊筒离开钢丝网，钢丝拉力将减小。之后，相反运动，其中一个辊筒移开钢丝网的程度与另一辊筒移近钢丝网的程度相同。
这种辊筒3最好设有钢丝的导槽4(图1d)，通过引导钢丝，该辊筒完成一项通常是拉紧钢丝网并且轴向驱动钢丝网的钢丝导引辊筒的工作。随着上述关联运动、传统的向前运动以及已到达的切割深度的变化，同样可能使钢丝沿轴向(通常为周期性地)反转。为改善钢丝的引导作用，可以有利地监控辊筒的轴向位置及其温度。随工件位置改变而调节辊筒轴向位置的调节器5和随工作温度改变而调节辊筒温度的调节器6特别适合。
另外，为改善所制薄片的几何形状，建议该辊筒系统的每个辊筒都装设一振动激发装置7，以便在钢丝内激发横向振动。如图1d所示，该振动激发装置可与辊筒形成整体。但是该装置在空间上亦可与辊筒分开，并通过其轴使辊筒振动。振动的频率和振幅可随向前运动而改变。钢丝的振动有助于切割间隙内的材料运输，所以有利于切割表面的平滑作用并减低切割的损失。
举例言之，藉助于一起动器8(图3)亦可使辊筒运动。这种辊筒可配置在钢丝网的上方，或如图3所示实施例1及2中配置在钢丝网的下方或配置成辊筒对。在此情况下，辊筒对的一个辊筒设置在钢丝网的上方，该辊筒对的另一辊筒位于钢丝网的下方。
权利要求
1.一种从硬脆工件分离薄片的方法，其中工件向前运动并且按压在钢丝锯钢丝网的钢丝上，这种钢丝在限定的钢丝拉力作用下沿切割外形线在一定切割深度内与工件接触，其特征在于，利用一具有若干辊筒的辊筒系统，由于其中至少一个辊筒移动到该钢丝网上再返回并且该辊筒系统包括至少两个与工件侧面相接的活动辊筒，这样所述钢丝将多次提升离开切割外形线而钢丝拉力基本保持不变。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辊筒同时移动至钢丝网上再返回，该运动是与工件离开钢丝网且朝向钢丝网的运动相关联，并且叠加在该向前运动上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辊筒移动至钢丝网上再返回，该运动同时进行但方向相反。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中一个辊筒移动至钢丝网上再返回，该运动是与工件离开钢丝网且朝向钢丝网的运动相关联，并且叠加在该向前运动上。
5.如权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，至少一个辊筒的运动具有一振幅，该运动振幅是随切割深度而变化。
6.如权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，至少一个辊筒的运动具有一频率，该运动频率随切割深度而改变。
7.如权利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于，所述钢丝沿轴向变向运动，变向运动是随着工件的运动、至少一个辊筒的运动以及切割深度的变化而进行的。
8.如权利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于，至少一个辊筒的运动和工件的运动借助电脑程序加以控制的。
9.如权利要求1-8中任一所述的方法，其特征在于，所述钢丝借助至少一个辊筒被激发振动。
10.如权利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于，至少一个辊筒的温度是随工件的温度而加以调节的。
11.如权利要求1-10中任一所述的方法，其特征在于，至少一个辊筒的轴向位置是随工件的位里而加以调节。
12.一种钢丝锯，具有一用于从自硬脆材料分离薄片的钢丝网和一辊筒系统，该辊筒系统包括至少两个辊筒，所述辊筒与工件侧面相接并且可移至纲丝网上再返回。
13.如权利要求12的钢丝锯，其特征在于，所述辊筒设置在钢丝网的上方。
14.如权利要求12的钢丝锯，其特征在于，所述辊筒设置在钢丝网的下方。
15.如权利要求12的钢丝锯，其特征在于，所述辊筒在钢丝网的两侧设置成辊筒对。
16.如权利要求11-15中任一所述的钢丝锯，其特征在于，该钢丝锯具有装在辊筒内的振动激发装置。
17.如权利要求11-15中任一所述的钢丝锯，其特征在于，该纲丝锯具有一个摆动激发装置，该装置设置在与所述辊筒空间分开并利用其轴使所述辊筒振动。
18.如权利要求11-17中任一所述的钢丝锯，其特征在于，该钢丝锯具有一调节器，用来根据工件温度和工件位置来调节辊筒的温度和轴向位置。
19.如权利要求11-18的中任一所述钢丝锯，其特征在于，所述辊筒的表面上设置有用以引导钢丝的导槽。
全文摘要
本发明涉及一种从硬脆工件分离薄片的方法，其中工件向前运动并且按压在钢丝锯钢丝网的钢丝上，这种钢丝在限定的钢丝拉力作用下沿切割外形线在一定切割深度内与工件接触。该钢丝利用一具有若干辊筒的辊筒系统，由于其中至少一个辊筒移动到该钢丝网上再返回并且该辊筒系统包括至少两个与工件侧面相接的活动辊筒，这样所述钢丝将多次提升离开切割外形线而钢丝拉力基本保持不变。本发明还涉及一种适用于实施上述方法的钢丝锯。
文档编号B28D5/04GK1401467SQ0214078
公开日2003年3月12日 申请日期2002年7月24日 优先权日2001年8月14日
发明者卡尔·埃格许贝尔, 约尔格·卢克尚德 申请人:瓦克硅电子股份公司