DISPOSITIF POUR L'AMELIORATION DU SCIAGE D'UNE PIECE EN TRAN¬ CHES FINES

Dispositif de sciage par fils, comprenant une nappe de fils 2, susceptibles de se déplacer selon un mouvement continu ou alternatif en appui contre une pièce à scier 1 définissant ainsi une zone de sciage, et des moyens d'alimen ti n en barbotine abrasive S destinés à assurer un apport d'abrasif dans la zone de sciage.

E^es disposi ifs de sciage du type précité sont déjà connus, spéci lement dans l'industrie des composants électroniques, des ferrites, des quartz et silices, pour l'obtention en tranches fines de matériaux tels que le silicium (poly ou monocristal1in) , ou les nouveau:: matériau:: tels que GaAs, InP, ΘGG ou également quartz, saphir synthé ique, voire rnêrnii.. céramique. Le prix élevé de ces matériau:: rend le sciage par fil plus attractif comparativement a d'autres techniques com¬ me le sciage par disque diamante. _ _*

Toutef is, la technique du sciage par fil requiert un contrô¬ le parfait de l'apport d'abrasif pour l'obtention de découpes de qualité. Elle dépend donc de la manière dont l'abrasif est amené à l'entrée de la nappe de fils dans la pièce à scier.

Ainsi, parmi les dispositifs connu d'apport, on peut citer les buses d'injec ion ou de pulvérisation, soit sous ^p ression, soit par gravité naturelle, ou encore l'immersion de la ou les pièces à scier. Malheureusement, une petite rno-

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dificatio ou variation de l'apport de l'abrasif peut com ^p ro¬ mettre la qualité du sciage, par exemple en affectant l 'état de surface. L'ajustement de cette dist i ution est d'autant- plus délicate que la longueur utile de sciage est grande; or cela correspond à la tendance actuelle qui est le sciage de pièce de grandes dimensions ou de plusieurs pièces sirnu1tanérnerit.

Le but de l'invention consiste à remédier aux inconvénients précités en fournissant un dispositif de sciage du type men¬ tionné ci-dessus qui ne nécessite pas d'ajustement délicat, de la distribution du mélange abrasif, de telle manière que celui-ci assure, dans n'importe quelle circonstance, un scia¬ ge satisfaisant avec un bon état de surface. On augmente ain¬ si le rendement en permettant une vitesse de sciage plus importante. Une bonne pénétration d'abrasif entre le fil et la pièce à scier et non un essuyage de celui-ci dépend de la pression avec laquelle l'abrasif est apporté. Actuell ment., tous les dispositifs d'apport utilisent la vitesse linéaire du fil pour la pénétration du mélange d'abrasif. Le disposi¬ tif de sciage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'homogénéisation 3, 6 de la pression lo¬ cale et de la quantité de barbotine abrasive à proximité de l'entrée des fils dans la pièce à scier.

Le dispositif de sciage, objet de la présente invention, com¬ prend donc, à proximité du bloc à scier, une pièce don la forme, par les lois de l'hydrodynamique, augmente localement- la pression de l'abrasif au droit de l'entrée du fil dans le matériau à scier. Cette pièce peut être statique ou en rotation. Elle peut être constituée par exemple par un cylin¬ dre entraîné par le fil et s' ppuyan contre la pièce à scier. Lorsque cette surpression apparaît, les i égula ités d'a ^p port sont aussitôt éliminée et les conditions de sciage

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se stabilisent. La qualité de sciage devient peu ou pas dé¬ pendante des moyens d'alimentation en abrasif.

Le dessin annexé illustre schérnatiquernent et à titre d'exem¬ ple un dispositif de sciage en accord avec l'inventi n, ainsi que plusieurs variantes.

F.Ï2. _Ï A ~ l~& figure 1 représente schérnati uernent le cas où ^' les moyens d'homogénéisation sont constitués par un cylindre en rotation. Le cylindre 3 tourne en s' ppuyant sur la pièce à découper 1 et. sur le fil 2 animé d'une vitesse de translation. Une dépression apparaît aux points FI et F3 qui est compensée par une surpression en P2. Le diagramme 4 il¬ lustre distribution des pressions de la barbotine abrasive autour du cylindre.

Fi_. S _. ~ La figure 2 décrit des moyens d'homogéné sation fixes provoquant une augmentation de pression de la barbotine abrasive 5, de façon similaire à ce qui a été décrit en réfé¬ rence à la figure 1. Ces moyens sont constitués par une paroi fixe 6 disposée è proximité de la pièce à scier 1 et du fil.

Fi.3i._3 - La figure 3 illustre en perspective un exemple d'ap¬ plication de la présente invention. Le cylindre 3 posé sur la nappe de fils 2 imprégnée du mélange abrasif est entraîné par celui-ci. Il est mis en rotation et est sustanté par le film d'a rasif. Il y a alors apparition d'une pression è l 'entrée des fils dans la pièce à scier 1, ce qui stabilise le proces¬ sus de sciage. De plus, le cylindre égalise les irrégula ités locales de débit d'abrasif dues à un mauvais réglage du dis¬ ^p ositif d'apport. Le mouvement vertical de la pièce « scier 1 est donné par la table 7.

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F_2__4 - La figure 4 représente en élévation un dispositif de sciage comprenant des moyens d'homogénéi ation statiques. Une paroi 6 disposée è proximité de la pièce a scier 1 provoque la surpression désirée et l'on constate les mêmes effets que pour le cas précédent. La paroi 6 peut faire partie des moyens d'alimenta on en barbotine abrasive.

FiS _j . 5 - La figure 5 est une coupe schématique d'un disposi¬ tif similaire à celui illustré à la figure 3. Deux lingots 1 sont sciés sim ltanément avec des moyens d'homogénéisation constitués par un cylindre 3 posé devant chaque lingot, l'ap¬ port en barbotine abrasive S étant réalisé au-dessus de cha¬ que cylindre.

Le fil de sciage est généralement constitué d'acier à ressor d'un diamètre compris entre 0,1 et 0,2 mm, ceci pour des blocs de silicium de 100 rnrn ou plus de cercle inscrit, coupés en tranches de 0,2 a 1 rnrn. Il est possible de produire entre 200 et 500 tranches à la fois dans un temps de 5 à 6 heures.

Le dispositif décrit dans le présente invention permet de mettre facilement côte à côte plusieurs blocs à scier. La productivité peut alors être doublée ou triplée.

L'abrasif est généralement constitué d'un mélange de liquide sustentateur et d'un solide abrasif. Plus particulièrement-, ce mélange peut être cons-itué d'un milieu acqueux ou d'huile avec des carbures de silicium ou de bore, ou des oxydes d'alumine. Il peut y avoir en plus des agents tensioactif tel ^q ue carboxyrnéthyl cellulose ou glycérine etc. Une pâte de diamant peut également être envisagée.

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Les moyens d'homogénéi ation, par exemple le cylindre 3 ou la paroi 6, peuvent être en métal, acier, aluminium ou autres, ou peuvent comprendre une surface résistant bien â l'usure par abrasion. Il peut alors s'agir de polyuréthane tel que "Adipren" (Dupont) ou "Vulcolan" (Bayer).

Ainsi, grâce à l'introduction des moyens d'homogénéisation, le sciage est rendu pratiquement indépendant de l'ajustement de l'apport d'abrasif et permet le sciage de plusieurs lin¬ gots si ultanés -placés côte à côte (fig. 5).

^~ fait il est possible, avec les moyens d'homogénéi ation, d'éliminer pratiquement les déf ctuosités de découpes et d'accroître les vitesses de sciage. E>e plus, l'efficacité de l'action abrasive étant optimale, le fil de sciage voit sa durée de vie augmentée.

Il est également possible, avec le dispositif de sci ge, de découper des matériaux plus durs pour lesquels l'état de sur¬ face requis n'autorisait pas l'utilisation de telle machine auparavant.

Naturellement, d'autres types de dispositifs peuvent être en¬ visagés dans le cadre de l ^' a présente inventi n. ∑>e fait, les mo ^y ens d'homogénéisation peuvent présenter d'autres formes toujours dans l'esprit de maintenir à proximité de l 'entrée de la nappe de f.^ls dans la pièce à. scier, une surpression du mélan ^g e d'abrasif donnée hydrodynarniq ernent par les mouve¬ ments relatifs des moyens d'homogénéisation, du fil et du

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corps à scier, en présence du mélange d'abrasif.

Par exemple, il serait possible d'imaginer la rotation de la pièce à scier. On peut également envisager l'injection sous pression de la barbotine abrasive au droit de l'entrée du fil dans la pièce a scier ou dans un espace entre la pièce à scier et la paroi 6. Si la pièce â scier n'est pas cylindrique, les moyens d'homogénéisati n peuvent être cons¬ titués par une plaque épousant le contour de la pièce a proximité de l'entrée de la nappe de fils dans la pièce à scier.

Lorsque les moyens d'homogénéisation sont constitués par un cylindre, celui-ci peut avoir une structure de surface dans le but d'augmenter le volume de barbotine autour du cylindre. Cette structure peut être constituée par des strie longitu¬ dinales ou circulaires ou, d'une façon générale, par des al¬ véoles dans le surface du cylindre.

Lorsque ces moyens sont constitués par une paroi 6, cette dernière peut avoir la forme d'un peigne traversé par la nap¬ pe de fils. Cette pièce en forme de peigne peut être obtenue par sciage du chant d'une plaque pleine au moyen de la nappe de fils en début de l'opération de sciage de la pièce 1.