Diese Erfindung bezieht sich auf eine Drahtsäge, die mit superabrasivem Schleifmittel besetzt ist entsprechend der Präambel des Anspruchs 1, wie aus JP 03104553 bekannt, und auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Drahtsäge. Genauer bezieht sie sich auf eine Drahtsäge, die superabrasive Teilchen hat, die direkt auf einem Substrat aus Feinmetalldraht mit einem Aktivmetallhartlot befestigt sind.

Drahtsägentechnologie wird in einer Vielzahl von Industrieanwendungen benutzt. Die Drahtsägen wurden und werden benutzt, um Fels in der Bergbauindustrie zu schneiden. Konventionelle Drahtsägen haben im allgemeinen entlang einem Draht, Kabel oder Seil aufgereihte abrasive Kügelchen, die durch eine zentrale Bohrung jedes einzelnen Kügelchens eingefädelt sind. Die abrasiven Körner sind auf der äußeren Oberfläche der Kügelchen eingebettet und die Kügelchen sind der Länge nach auf dem Draht durch Abstandshalter angeordnet. Vergleiche z.B. U.S.-A-5,377,659 an Tank et al. Auch U.S.-A-5,383,443 an Buyens bietet eine Verbesserung für eine Kugeldrahtsäge an, wobei die Kügelchen exzentrisch auf dem Draht angebracht sind.

China Grinding Wheel Co., Taipei, Republik China, bietet eine Kügelchendrahtsäge an, die auf die Kugel hartgelötete Diamantkörner benutzt. Diese Kügelchen sind unter dem Handelsnamen Kinik^® DiaGrid^® Pearls zum Gebrauch beim Schneiden von Baumaterialien wie Marmor, Serpentin, Granit und Beton erhältlich.

Diamantenthaltende Metallmatrixsegmente wurden auf Einschnitte hartgelötet, die in Schwerlastdraht (z.B. 4,4 mm ∅) geschnitten wurden, um Steinschneidesägen für die Bauindustrie herzustellen. Vergleiche U.S.-A-3,886,925.

Das Zerschneiden von Keramik, insbesondere Blöcken von einzelnem Kristallsilizium, worauf im vorliegenden gelegentlich Bezug genommen wird als ein Stab aus Silizium, um dünne Wafer herzustellen, ist sehr wichtig für die Mikroelektronik-, Optik- und Fotovoltaikindustrie. Die Schneidegenauigkeit ist wichtig, um Wafer herzustellen, die mit sehr geringer Toleranz plan sind. Traditionellerweise werden Keramikwafer hergestellt, indem man den Stab mit einer ungewöhnlichen Mahlrad/Schleifscheibe sägt, mit Schleifmittel, das an den inneren Durchmesser einer zentralen Bohrung gebunden ist. Solches „Innendurchmessersägen" erlaubt extrem genaues Schneiden, aber ist darauf beschränkt, jedesmal nur einen Wafer zu schneiden.

Kürzlich wurde das Drahtsägen in der Produktion von keramischen Wafern angewendet. Erhöhte Produktivität kann erreicht werden, indem eine lange Drahtsäge benutzt wird, die so gespannt ist, um viele Übergänge entlang der Länge des Stabs zu ermöglichen, wobei viele Wafer gleichzeitig geschnitten werden.

Das Werksstück ist von sehr hoher Qualität und deshalb kann selbst ein unbedeutendes Stück Abfall des Rohmaterials sehr teuer sein. Frühere Drahtsägentechnologie umfasst deshalb die Benutzung eines einfachen Metalldrahtes und loser abrasiver Körner, die auf der Nahtstelle zwischen dem Draht und dem Stab angebracht sind.

Konventionelle Kugeldrahtsägen oder steinbearbeitende Sägen sind im allgemeinen nicht geeignet für das für Waferschneiden erforderliche Präzisionsschneiden. Die Kugeln erhöhen die effektive Dicke des Werkzeugs, das eine zu breite Kerbe durch das Werksstück schneidet. Die durch die Kugelsäge entfernte Masse des Werksstücks kann die mehrfache Masse eines einzelnen Wafers sein. Der Gebrauch von Abstandshaltern und Hülsen erschwert weiterhin die Herstellung von Kugelsägen.

Eine andere Technik, die die Kerbe einer Drahtsäge für Waferschneiden verringern könnte, umfasst das elektrochemische Aufbringen von Schleifmitteln direkt auf den Trägerdraht. Elektrochemisches Aufbringen verlangt im allgemeinen, dass ein elektrisch geladener Draht in ein Bett von abrasiven Teilchen in einer umgekehrt geladenen flüssigen Lösung einer Metallbindung gelegt wird. Wenn sich das Metall auf dem Draht ablagert, fängt es abrasive Teilchen innerhalb einer dünnen Metallschicht und bindet dabei das Schleifmittel an den Draht. Z.B. legt U.S.-A-5,438,973 an Schmid et al. Sägeblätter offen, bei denen auf einer Nickelauflage fixierte diamantene abrasive Teilchen auf eine Schneideoberfläche eines Edelstahldrahtkerns mit tropfenförmigem Querschnitt fixiert werden.

Drahtsägen, die durch elektrochemische Aufbringung hergestellt werden, haben den großen Nachteil, dass es keine chemische Bindung zwischen dem Schleifmittel und der aufgebrachten Beschichtung gibt. Während des Betriebs wird die äußere Oberfläche der dünnen Schicht bald abgetragen und die abrasiven Teilchen entfernen sich leicht vom Draht, wenn weniger als ungefähr die Hälfte des aufgebrachten Metalls erodiert ist. Deshalb wird die Säge vorzeitig wirkungslos, z.B. bevor die abrasiven Teilchen stumpf werden. Beschichtetes Metall kann auch unter zyklischen Belastungen vom Draht springen.

Ein weiterer Nachteil elektrochemisch aufgebrachter Drahtsägen besteht darin, dass sie teuer in der Herstellung sind. Die Masse an Schleifmittel in der Bettung sollte bei weitem diejenige übertreffen, die letztendlich auf dem Draht landet. Natürlich sind superabrasive Teilchen ziemlich teuer und die Notwendigkeit, einen Vorrat der Teilchen in der Bettung zu führen, erhöht die Kosten. Außerdem ist eine Kontrolle der Verteilung der abrasiven Teilchen auf dem Draht nicht durchführbar.

Es ist wünschenswert, eine superabrasive Drahtsäge zu haben, die eine kleine Querschnittsdimension hat, insbesondere um dünne Teile wie Keramikwafer zu schneiden. Eine superabrasive Drahtsäge mit einer langen Nutzungsdauer, die einfach und relativ billig herzustellen ist, wird auch benötigt. Es ist weiterhin wünschenswert, ein Verfahren für die Herstellung einer solchen Drahtsäge zu haben, das eine präzise und empfindliche Kontrolle der Verteilung des Schleifmittels auf dem Draht bietet, während gleichzeitig thermische Schäden minimiert und die mechanische Stärke des Drahtes aufrechterhalten werden.

Dementsprechend sieht die vorliegende Erfindung eine Drahtsäge vor, die einen Metalldraht und superabrasive Körner umfasst, die durch eine hartgelötete Metallbindung auf dem Draht befestigt sind. Die Metallbindung umfasst kleinere Anteile eines Aktivmetalls, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titan, Tantal, Chrom und Zirkonium. Die abrasiven Körner liegen in einer Schichtdicke von einem einzelnen Korn vor. Der Durchmesser des Drahts in seiner größten Dimension liegt im Bereich von 150-250 &mgr;m. Die Körner sind vorzugsweise auf der Oberfläche des Drahtes in einer vorbestimmten Oberflächenverteilung angeordnet. Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung einer Drahtsäge vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:

• a) Bereitstellung einer Paste umfassend eine Zusammensetzung der Metallbindung, die eine Lotmetallzusammensetzung darstellt, die zum Hartlöten bei einer Temperatur von 850-950°C geeignet ist, worin die Metallbindung einen kleineren Anteil eines Aktivmetalls ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titan, Tantal, Chrom und Zirkonium enthält;
• b) Beschichten der Oberfläche eines Drahtes mit einer Schicht der Paste, wobei der Durchmesser des Drahtes in seiner größten Dimension im Bereich von 150-250 &mgr;m liegt;
• c) Aufbringen einer Schicht von abrasiven Körnern mit einer Schichtdicke von im Wesentlichen einem Korn auf die Pastenschicht;
• d) Erhitzen des Drahtes in einer Inertgasatmosphäre auf eine Temperatur und über einen Zeitraum, der ausreicht, um die Zusammensetzung der Bindung zu schmelzen;
• e) Abkühlen des Drahtes, wobei die Körner an den Draht gebunden werden.

In einem Aspekt umfasst die Drahtsäge nach der vorliegenden Erfindung einen Metalldrahtkern und eine einzelne Schicht abrasiver Körner, die durch eine hartgelötete oder weichgelötete Metallbindung direkt auf dem Draht befestigt sind, der vorzugsweise eine Aktivmetallbindung darstellt. Die Säge kann in herkömmlichen Schneideanwendungen benutzt werden. Entsprechend sollte der Draht in der Lage sein, Spannung, Hitze und Biegung, denen solche Sägen normalerweise ausgesetzt sind, zu widerstehen. Deshalb sollte das Sägenmaterial ausreichende Festigkeit, Flexibilität und hohe Schmelztemperatur aufweisen, damit es zufriedenstellend zum Schneiden dienen kann. Das Drahtmetall sollte auch bei einer ausreichend hoch über der Metallbindungsliquidustemperatur schmelzen, so dass der Draht durch das Hart- oder Weichlöten der Körner auf ihn nicht geschwächt oder anderweitig negativ beeinflusst wird.

Representative Drahtmetalle umfassen Eisen, Nickel, Kobalt, Chrom, Molybdän, Wolfram sowie Legierungen, die ein jedwedes dieser Metalle enthalten (z.B. Inconelnickellegierung). Stahl ist für Weichlötverfahren akzeptabel, allerdings kann er, wenn er zu hohen Temperaturen ausgesetzt wird, während des Hartlötens an Zerreißfestigkeit verlieren. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird gewöhnlicherweise weniger durch Hartlöten bei hohen Temperaturen beeinträchtigt. Die Festigkeit des Stahldrahtes kann in einem hohen Maße wiedergewonnen werden, indem ein Abschreckungsschritt (z.B. schnelles Abkühlen) in das Verfahren eingebaut wird. Wolfram wird vorgezogen, weil es praktisch von der Hitzebehandlung, die mit der Herstellung der Drahtsäge verbunden ist, nicht beeinträchtigt wird, allerdings wäre jeder Metalldraht, der die spezifische Form und physikalischen Eigenschaften hat, zum Gebrauch in dieser Erfindung geeignet.

Wie im Vorliegenden gebraucht, bezieht sich „Hartlötung" oder „Hartlöten" auf ein Verfahren, bei dem ein Bindungsmetall, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als die zu lötenden Materalien hat, zu einer erhöhten Temperatur von 400° C oder darüber erhitzt wird, wobei das Metall flüssig wird, und dann auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der das Metall sich verfestigt, um eine Verbindung zu bilden. Der Begriff „Weichlötung" oder „Weichlöten" bezieht sich auf ein hartlotähnliches Metallbindendes Material, das bei Temperaturen unter 400 °C (z.B. 200-399 °C) fließt.

Bevorzugterweise hat der Draht eine zylindrische Form, die durch eine Längsachse und einen dazu senkrechten kreisförmigen Querschnitt gekennzeichnet ist. Geeignete Drahtsägen, die für besonderen Gebrauch angepasst sind, können erhalten werden, indem man Drähte mit nichtkreisförmigem Querschnitt benutzt. Z.B. kann der Querschnitt oval, flach, nicht flach, viereckig, quadratisch, trapezförmig oder niederer Ordnung polygonal, z.B. 3-6seitige Polygone, sein. Mit „flach" ist gemeint, dass der Draht ein hohes Aspektverhältnis aufweist, rechteckigen Querschnitt, wie ein Band, z.B. mit einer charakteristischen Länge und einer charakteristischen Breite, wobei die Breite weniger als ungefähr 10% der Länge beträgt. Man kann erkennen, dass Bänder, die entsprechend dieser Erfindung hergestellt werden, als Bandsägeblätter nützlich sein können, inklusive derjenigen, bei denen abrasives Schleifmaterial auf der gesamten Oberfläche oder nur auf einem Teil der Oberfläche des Blattes angebracht ist.

In Übereinstimmung mit einem Hauptziel der Drahtsäge, nämlich dünne Keramikwafer zu schneiden, z.B. „Präzisionsschneiden", sollte der Querschnitt des Drahtes so klein wie durchführbar sein, um den Schneidfugenverlust zu minimieren. Spannung auf den Draht während des Sägens beschränkt praktisch den Durchmesser. Der Durchmesser des Drahtes liegt in seiner größten Dimension im Bereich von 150-250 &mgr;m.

Drahtsägen können auch nützlich für das Schneiden von Baumaterialen oder Felsen, wie in Bergbauanwendungen, z.B. in „grobhiebigen" Schneideeinrichtungen sein. Um einen tatsächlich festen Draht mit entsprechender Werkzeuglebensdauer für solche Einrichtungen zu erhalten, sollte der Querschnitt des Drahtes merklich vergrößert werden in einem Bereich von ungefähr 1-5 mm. In grobhiebigen Anwendungen kann ein Einzelstrangmetalldraht verwendet werden oder ein Draht aus mehreren Metallsträngen kann zusammengeflochten werden, um ein Kabel oder Seil des gewünschten Gesamtquerschnitts zu erhalten. Schleifmittel kann auf den Einzelstrang- oder Mehrstrangträger hartgelötet werden.

Entsprechend dem festgestelltem Hauptziel der neuen Drahtsäge, Keramikwafer und insbesondere Silikonwafer zu schneiden, umfasst das abrasive Schleifmaterial ein Superschleifmittel. Diamant, kubisches Bornitrid und Mischungen daraus in jeglichem Verhältnis sind geeignet. Der Diamant kann natürlich oder synthetisch sein. Die abrasive Komponente der Säge kann auch nicht superabrasive Teilchen in Verbindung mit superabrasiven enthalten, unter der Bedingung, dass die nicht abrasiven dem Metallhartlotverfahren zur Befestigung auf dem Draht standhalten können. Bevorzugterweise ist der größere Teil, z.B. mehr als 50 vol. % der abrasiven Komponente superabrasiv. Repräsentative Nicht-Superschleifmittel, die nützlich sind, umfassen Siliziumcarbid, Aluminiumoxid, Wolframcarbid und ähnliche mit einem Knoophärtewert von ungefähr 1000-3000, wenn unter einer aufgebrachten Belastung von 500 g gemessen wird. Besonderer Vorzug wird einer Drahtsäge gegeben, bei der die abrasive Komponente ausschließlich superabrasiv ist.

Die abrasiven Teilchen werden auf dem Draht im wesentlichen mit einer Schichtdicke von einem einzelnen Korn aufgebracht. Der Begriff „Schichtdicke von einem einzelnen Korn" bedeutet, dass eine einzelne Schicht abrasiver Teilchen auf dem Substrat vorliegt. Die Körner sollten jedenfalls ausgewählt werden, um eine enge Teilchengrößenverteilung bereitzustellen. Dies sorgt für eine gleichmäßigere Schnittkante der Säge. Die Säge kann auf eine genauere gleichmäßigere Schnittkante abgezogen werden, allerdings wird im allgemeinen umso weniger Abziehen benötigt desto ähnlicher die Teilchen in der Größe sind. Die Teilchengrößenverteilung kann durch selektives mehrfaches Sieben des Kornmaterials gesteuert werden. Für Präzisionsschneiden werden Teilchen von ungefähr 5-50 &mgr;m und gleichmäßiger Teilchengrößenverteilung, bei der mindestens ungefähr 90% der Körner cirka 0,85-1,15 der durchschnittlichen Körnchengröße haben, der Vorzug gegeben. Entsprechend sollte die Gesamtquerschnittsdimension der Schleifmittel tragenden neuen Drahtsäge für Präzisionsschleifen von Keramikwafern bevorzugt zwischen 180-300 &mgr;m betragen. Für grobhiebiges Schleifen werden Schleifkörner großer Teilchengröße, z.B. ungefähr 600 &mgr;m bevorzugt und entsprechend wird die Gesamtquerschnittsdimension der Säge ungefähr 2,2-6,2 mm betragen.

Wie bereits erwähnt, werden die Körner durch eine hartgelötete Aktivmetallbindung direkt auf dem Draht befestigt. Zusammensetzungen für hartgelötete Metallbindungen, um abrasive Körner auf einer metallischen Werkzeugvorform zu fixieren, sind wohlbekannt. Beispielhafte Zusammensetzungen der Metallbindung umfassen Gold, Silber, Nickel, Zink, Blei, Kupfer, Zinn, Legierungen dieser Metalle und Legierungen dieser Metalle mit anderen Metallen wie z.B. Phosphor, Cadmium, Vanadium und ähnlichen. Im allgemeinen können kleinere Anteile zusätzlicher Komponenten in die Zusammensetzung aufgenommen werden, um die Eigenschaften der Bindung, wie z.B. die Schmelztemperatur, die Schmelzviskosität, das Benetzen der abrasiven Oberfläche und die Bindungsfestigkeit zu verändern. Legierungen auf Kupfer-/Zinn-Bronzebasis oder Legierungen auf Nickelbasis werden bevorzugt, um Schleifmittel, insbesondere Superschleifmittel auf Metall zu binden.

Mit „Aktivmetallbindung" ist eine Bindung gemeint, die aus einer Metallzusammensetzung wie oben beschrieben geschaffen wird, in die bestimmte sogenannte „aktive Metalle" oder „reagierende Metalle" zusätzlich eingebaut werden. Diese Aktivmetalle sind gekennzeichnet durch die Fähigkeit, mit Kohlenstoff oder Stickstoff zu reagieren, um Carbide oder Nitride zu bilden, während die Zusammensetzung der Metallbindung bei erhöhten Temperaturen des Hartlötverfahrens geschmolzen wird. Die so geformten Carbide oder Nitride sind chemisch mit Superschleifmitteln verträglich, um so das Benetzen der superabrasiven Teilchen durch die geschmolzene flüssige Bindungszusammensetzung zu verbessern und die Kraft der Anhaftung zwischen Teilchen und Bindung zu stärken. Typische Metalle von besonders hoher Bedeutung, um Diamanten zu binden, umfassen Titan, Tantal, Chrom und Zirkonium. Im allgemeinen sollten die Aktivmetalle als ein kleinerer Anteil der Zusammensetzung der Metallbindung vorliegen und können so niedrig wie ungefähr 0,5 Gewichtsprozent davon betragen.

Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung der Aktivmetallbindung umfasst eine Bronzelegierung und Titan. Die Bronzelegierung besteht bevorzugt aus ungefähr 10-30 Gewichtsprozent Zinn und noch bevorzugter ungefähr 23-25 Gewichtsprozent Zinn, wobei die restliche Menge auf 100 Gewichtsprozent aus Kupfer besteht. Titan liegt mit ungefähr 2-25 Gewichtsprozent vor und bevorzugt mit ungefähr 5-10 Gewichtsprozent. Besonderer Vorzug wird Zusammensetzungen der Aktivmetallbindung gegeben, die aus ungefähr 19-21 Gewichtsprozent Zinn, ungefähr 69-73 Gewichtsprozent Kupfer und ungefähr 8-10 Gewichtsprozent Titan bestehen.

Das Titan sollte in der Bindungszusammensetzung in einer Form vorliegen, die während des Hartlötens reagieren kann. Es kann entweder in elementarer oder gebundener Form hinzugefügt werden. Elementares Titan reagiert mit Wasser bei niedriger Temperatur, um Titandioxid zu bilden, und könnte deshalb möglicherweise während des Hartlötens nicht mehr mit Diamanten reagieren. Deshalb ist das Hinzufügen von elementarem Titan weniger beliebt, wenn Wasser vorliegt. Wasser kann manchmal ein Bestandteil des unten beschriebenen flüssigen Bindemittels sein. Wenn Titan in gebundener Form hinzugefügt wird, sollte die Bindung während des Hartlötungsschritts zur Auflösung fähig sein, um dem Titan zu ermöglichen, mit den Superschleifmitteln zu reagieren. Bevorzugt wird Titan dem Bindematerial als Titanhydrid TiH₂, das bis zu ungefähr 500 °C stabil ist, hinzugefügt. Oberhalb ungefähr 500 °C dissoziiert Titanhydrid in Titan und Wasserstoff.

In einer weiteren sehr bevorzugten Ausführungsform kann die Zusammensetzung der Aktivmetallbindung Bronze, Titan und kleine Anteile anderer aktiver Inhaltsstoffe, wie z.B. Zirkonium und elementaren Kohlenstoff enthalten. Das Zirkonium wird in erster Linie hinzugefügt, um die Viskosität des Bindungsmaterials im geschmolzenen Zustand während des Hartlötens zu erhöhen. Bevorzugterweise wird das Zirkonium in elementarer Form beigefügt. Zirkonium in gebundener Form, wie z.B. Zirkoniumhydrid, ist normalerweise ungeeignet, weil die gebundene Form bei oder unter Hartlöttemperaturen nicht in elementares Zirkonium zerfällt. Der Kohlenstoff reagiert während des Hartlötens mit überschüssigem, freien Titan, das im Bindungsaterial vorhanden ist, um Titancarbidteilchen zu bilden. Der Vorteil von Titancarbid wird unten erörtert. Kohlenstoff kann auch mit Zirkonium reagieren, um hartes Zirkoniumcarbid zu bilden. Eine solche Zusammensetzung umfasst 100 Teile Gewichtsanteile Bronzelegierung, die im wesentlichen aus ungefähr 10-30 Gewichtsprozent Zinn und der gleichen Menge Kupfer besteht, ungefähr 10-20 Gewichtsanteile Titan, ungefähr 5-10 Gewichtsanteile Zirkonium und ungefähr 0,1-0,5 Gewichtsanteile elementaren Kohlenstoff.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können feine Partikel eines harten Materials, insbesondere von Titancarbid, der Bindungszusammensetzung hinzugefügt werden, wie in US-A-5,846,269 offengelegt ist. Auch andere harte Materialien sind brauchbar, wie z.B. Titandiborid, Werkzeugstahl und Carbonyleisen sowie Mischungen aus harten Füllstoffen. Titancarbid kann, wie bereits erwähnt, in situ hergestellt werden. Es wurde festgestellt, dass die Titancarbidteilchen die Kerbzähigkeit der hartgelöteten Metallbindung erhöhen können und dadurch eine Bindung mit verbesserter Verschleißfestigkeit liefern. Bevorzugt sollten die harten Teilchen eine Teilchengröße zwischen ungefähr 1 und 10 &mgr;m aufweisen.

Wenn Weichlöten zum Einsatz kommt, wird ein metallbeschichteter Diamant (z.B. Kupfer-, Titan-, Nickel- oder Chrombeschichtung von 1-10 &mgr;m) benötigt, um eine angemessene Benetzung des Diamanten sicherzustellen und um den Diamanten wirksam an den Draht zu binden. Geeignete beschichtete Diamanten sind bei Tomei Dia (z.B. ein 50 Gewichtsprozent (ungefähr 2&mgr;m) kupferbeschichteter IRM-CPS Diamant) erhältlich. Die zu diesem Zweck in den Hartlotzusammensetzungen benutzten reagierenden Elemente reagieren nicht bei Weichlöttemperaturen und sind deshalb nicht nützlich in den Weichlotzusammensetzungen, um Schleifkornretention zu verbessern.

Eine geeignete Weichlotzusammensetzung, um Drahtsägen herzustellen, ist ein annäherndes Eutektikum aus Zinn und Silber, das bei 221 °C fließt. Eine bevorzugte Weichlotzusammensetzung umfasst diese Zinn- Silberlegierung (4 Gewichtsprozent Silber in der Legierung), zusammen mit 1-2 Gewichtsprozent Kupfer und 10 Gewichtsprozent TiB₂ als harten Füllstoff. Weichlotzusammensetzungen können Silber, Zinn, Kupfer, Zink, Cadmium und Blei umfassen, und bevorzugte Bindungen umfassen harte auf Zinn basierende Lotlegierungen, wie z.B. ein Eutektikum aus Zinn und Blei.

Die Technik des Beschichtens der abrasiven Körner mit einem Aktivmetall vor dem Hartlöten kann auf die vorliegende Erfindung angewendet werden. Im Falle von Hartlotlegierungen auf Nickelbasis kann eine Schicht von bevorzugt Carbid bildendem Aktivmetall, wie z.B. Titan, Wolfram und Zirkonium benutzt werden. Das Metall kann auf dem Schleifmittel mit den wohlbekannten Verfahren aufgebracht werden, z.B. durch physikalische oder chemische Aufdampfung. Wie in US-A-5,855,314 offengelegt, auf das hier Bezug genommen wird, wurden kürzlich bestimmte Vorteile ermittelt, die sich daraus ergeben, dass superabrasive Körner mit einer mechanisch gebundenen Schicht einer ersten aktiven Komponente gemeinsam mit dem Einsatz einer Kupfer/Zinn-Hartlotlegierungszusammensetzung, die eine zweite aktive Komponente enthält, vorbeschichtet werden. Insbesondere ist die Gesamtmenge an aktiven Komponenten, die in der entstehenden hartgelöteten Zusammensetzung vorliegen, weitaus geringer als es für Bindungen nötig ist, die nur durch Einbau einer aktiven Komponente in die Hartlotzusammensetzung hergestellt werden. Dies schafft eine starke Bindung zum Superschleifmittel und vermindert gleichzeitig die Menge aktiver Komponenten, die vorhanden sind, um intermetallische Zusammensetzungen zu bilden.

Im allgemeinen werden die Komponenten des Bindungsmaterials in Pulverform geliefert. Die Teilchengröße des Pulvers ist nicht entscheidend, allerdings wird Pulver mit einer Maschenzahl kleiner als ungefähr 325 (44 &mgr;m Teilchengröße) bevorzugt. Das Bindungsmaterial wird zubereitet, indem die Inhaltsstoffe vermischt werden, bis die Komponenten sich in einer gleichmäßigen Konzentration verteilt haben.

Das Trockenpulverbindungsmaterial kann mit einem flüchtigen Flüssigbindemittel niederer Viskosität gemischt werden. Das Bindemittel wird den Pulverkomponenten in einem wirkungsvollen Verhältnis beigefügt, um eine dickflüssige, klebrige Paste zu bilden. In Pastenform kann das Bindungsmaterial akkurat verteilt werden und haftet sowohl an der Oberfläche des Drahtes als auch an der der abrasiven Körner. Die Pastenviskosität kann innerhalb einer großen Spannweite variieren, abhängig von dem Verfahren, das benutzt wird, um die Paste auf den Draht aufzutragen. Vorzugsweise sollte die Bindungsmaterialpaste die Konsistenz von Zahnpasta haben.

Der Begriff „flüchtig" bedeutet, dass das Bindemittel ausreichend leichflüchtig sein sollte, um während des Lötens praktisch vollständig zu verdampfen und/oder sich thermisch zu zersetzen, ohne einen Rückstand zu hinterlassen, der die Funktion der Bindung beeinträchtigen könnte. Bevorzugt wird das Bindemittel unter ungefähr 400 °C verdampfen. Allerdings sollte die Flüchtigkeit des Bindemittels niedrig genug sein, damit die Paste bei Raumtemperatur über einen vernünftigen Zeitraum („Trocknungszeit") flüssig und haftend bleibt, um das Bindungsmaterial und das Schleifmittel auf dem Draht aufzubringen. Bevorzugterweise sollte die Trocknungszeit ungefähr 1-2 Stunden bei Raumtemperatur betragen. Flüssige Bindemittel, die geeignet sind, die Anforderungen des neuen Bindungsmaterials zu erfüllen, sind im Handel erhältlich. Repräsentative pastenbildende Bindemittel, die zum Gebrauch für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen Braz^TM-Bindemittelgel von Vitta Company; „S"-Bindemittel von Wall Colmonoy Corporation, Madison Heights, Michigan; und Cusil-ABA, Cusin-ABA, und Incusil-ABA Pasten von Wesgo, Belmont, California. Pasten aus Aktivmetalllotzusammensetzungen, inklusive mit metallischen Hartlotkomponenten vorgemischte Bindemittel, können von Lucas-Millane Company, Cudahy, Wisconsin unter dem Handelsnamen Lucanex^TM, wie z.B. Lucanex 721 bezogen werden.

Das Bindemittel kann mit den Pulvern in vielen Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, vermischt werden, wie z.B. intensives Schermischen Die Reihenfolge, in der Pulver und flüssiges Bindemittel gemischt werden, ist nicht entscheidend. Die Paste wird durch jede der im Stand der Technik bekannten Techniken auf den Draht aufgebracht, wie z.B. durch Bürsten, Sprühen, Verschleiern oder Eintauchen des Drahtwerkzeuges in die Paste.

Die neue Drahtsäge kann recht effektiv in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt werden. Der Draht kann herkömmlicherweise auf einer Spule geliefert werden. Die Spule wird abgerollt, indem der Draht durch eine Zone gezogen wird, wo das Schleifmittel und die Bindungsvorstufe deponiert sind. Wahlweise kann der Draht vorbehandelt werden, wie z.B. durch mechanische oder chemische Reinigung der Oberfläche, um Oxide zu entfernen oder die Oberfläche für ein besseres Haften der Körner und Bindungsmaterialien aufzurauhen, die hinzugefügt werden.

In einer Ausführungsform werden der Bindungsvorstufe und die abrasiven Körner nacheinander aufgebracht. Dies heißt, dass zuerst eine Lötpastenzusammensetzung auf die Drahtoberfläche aufgebracht wird, während ununterbrochen der Draht durch die Beschichtungszone gezogen wird. Die Pastenschicht bildet ein Bett, um die Körner aufzunehmen. Danach werden die abrasiven Körner im Pastenbett abgelagert.

Die Dicke der Hartlötpastenschicht sollte im allgemeinen 100-200 % der durchschnittlichen Korngröße betragen. Diese Dicke wird geregelt von Faktoren wie dem Schleifmittelgehalt und dem Bindemittelanteil, die benutzt werden, um eine Paste mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen. Die abrasiven Körner können mit jedem Verfahren abgelagert werden, z.B. durch einzelnes Aufbringen, Bestäuben oder Besprühen. Solche Techniken ermöglichen es, dass die abrasiven Körner auf dem Substrat in einer vorbestimmten Oberflächenverteilung angeordnet werden. Die Oberflächenverteilung der Körner kann kontinuierlich oder unterbrochen sein. Unterbrochene Oberflächenverteilung ist gekennzeichnet von schleifmittelfreien Regionen auf dem Draht zwischen schleifmittelbesetzten Regionen. Eine unterbrochene Oberflächenverteilung zielt darauf ab, die auf den Draht ausgeübten Kräfte zu reduzieren und fördert die wirksame Entfernung von Schleifstaub. Die kontinuierliche Oberflächenverteilung kann gleichmäßig sein oder wahlweise ungleichmäßig sein über die Länge der Drahtsäge. Eine ungleichmäßige kontinuierliche Oberflächenverteilung der Körner kann der Leistung einer unterbrochenen Oberflächenverteilung nahekommen. Wahlweise können jegliche allgemein zum Gebrauch in abrasiven Werkzeugen bekannte Füllerkomponenten auch angewendet werden, um die anderen Komponenten zu verdünnen. Im allgemeinen sind solche Füllerkomponenten im Hartlötverfahren inert. Das heisst, sie reagieren nicht nennenswert mit der Hartlötzusammensetzung, den Schleifkörnern oder dem Metalldraht.

Ein spezielles Herstellungsverfahren besteht darin, dass der Draht horizontal durch die Beschichtungszone gezogen wird, während Körner vertikal hinunter auf den beschichteten Draht gestreut werden. Dieses Verfahren bietet die Fähigkeit, die Oberflächenverteilung der Körner auf dem Draht zu kontrollieren. Das bedeutet, die Oberflächenverteilung, die durch die Anzahl, das Volumen oder das Gewicht der abrasiven Körner pro Einheit Drahtoberfläche angegeben wird, kann leicht angepasst werden, indem die Geschwindigkeit geändert wird, mit der die losen Körner auf den sich bewegenden, beschichteten Draht gestreut werden, um jegliche gewünschte Oberflächenverteilung zu erreichen. Zusätzlich kann die Fülle der Bestreuung gepulst oder anderweitig periodisch verändert werden, um eine periodische Längsvariation der Oberflächenverteilung zu erreichen. Alternativ kann der Draht durch eine Wirbelschicht von Körnern in einem Trägergas gezogen werden.

Die sequentielle Ausprägung der Beschichtungsschritte, bietet weiterhin die Fähigkeit, abrasive Körner mit einer Schichtdicke von im wesentlichen einem Korn aufzubringen. Da die Körner, vorübergehend vor dem Löten, durch die Klebrigkeit der Paste, die in einer Schicht in Kontakt mit dem Draht ist, an ihrem Platz gehalten werden, ist es nicht möglich, dass sich mehrere Körnerschichten bilden. Als optionaler Schritt kann der Draht leicht geschüttelt werden, um überzählige oder lose gehaltene Körner zu entfernen. Außerdem kann der Draht wieder durch die Beschichtungszone gezogen werden, um die Gesamtoberflächenverteilung zu vermehren oder die Verteilung in spärlich besetzten Bereichen zu fördern.

Von Körnern, die vertikal auf einem horizontalen Draht aufgebracht sind, wird nicht erwartet, dass sie die Unterseite des Drahtes berühren. Um die Drahtoberfläche gleichmäßig zu beschichten, wird empfohlen, den Draht mit einem vorbestimmten Rotationswinkel um seine Längsachse zu rotieren. Anschließend kann der rotierte Draht wieder durch die Beschichtungszone gezogen werden, um zu ermöglichen, dass Körner auf den frisch gewendeten Teil der Drahtoberfläche fallen.

Eine weitere Technik wird in Betracht gezogen, um Körner auf der Drahtoberfläche in einem einzigen Arbeitsgang aufzubringen. Dazu gehört, dass der Umfang des Drahtes mit Lötpaste beschichtet wird. Dann kann der beschichtete Draht durch eine Öffnung am Boden eines konischen Behälters, der lose abrasive Körner enthält, hochgezogen werden. Die Form der Öffnung und die Dimensionen müssen leicht weiter gewählt werden als diejenigen des Drahtes. Bevorzugterweise ist die Lücke zwischen der Öffnung und dem Draht kleiner als die durchschnittliche Körnchengröße, um Körnchen daran zu hindern, durch die Öffnung zu fallen. Wenn der Draht durch die Öffnung gezogen wird, bleiben Körner auf der klebrigen Oberfläche haften und werden mit dem Draht davongezogen. Frische Körner werden durch die konische Form des Behälters veranlasst, auf den von unten auftauchenden Draht aufzuprallen. Der konische Behälter kann vibriert oder in sonstiger Weise bewegt werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Körner um die Öffnung herum zu fördern.

In einer anderen Ausführungsform werden die Paste und die Körner gleichzeitig aufgetragen. Das bedeutet, dass die Körner mit der Hartlötpaste vorgemischt werden. Die Körner mit sich führende Paste wird dann auf den blanken Draht aufgetragen. Vorzugsweise sollten die Körner in der Paste in gleichmäßiger Konzentration verteilt sein. Die Paste kann dann auf den Draht mit konventionellen Drahtbeschichtungsverfahren aufgebracht werden. Man bevorzugt, dass überschüssige Dicke der Körner mit sich führenden Paste entfernt wird, um sicherzustellen, dass nur eine Schichtdicke von einem einzelnen Korn des Schleifmittels auf dem Draht bleibt.

Es ist leicht einzusehen, dass eine Schichtdicke von mehreren Körnern für eine verlängerte abrasive Haltbarkeit sorgen kann, die manchmal recht wichtig ist. Verlängerte Haltbarkeit ist besonders wünschenswert grobhiebigen Werkzeugen, bei denen breitere Kerben der Drahtsägenkonstruktion mit einer Schichtdicke von mehreren Körnern toleriert werden können. Entsprechend kann die Ausführungsform dieser Erfindung mit der vorgemischten Körner-/Lötpaste benutzt werden, um eine Schichtdicke von mehreren Körnern zu liefern. Dies wird erreicht, indem man in einem einzelnen Arbeitsgang eine angemessen dicke Schicht vorgemischter Körner-/Lötpaste aufträgt oder indem man durch wiederholtes Aufbringen und Hartlöten dünner Schichten in mehreren Arbeitsgängen eine dicke Schicht bildet. Das Verfahren in einem einzelnen Arbeitsgang wird vorgezogen, weil sie die Gefahr verringert, dass der Draht hohen Temperaturen ausgesetzt wird, die ihn schwächen können.

Die bereits erwähnten Verfahren, die Lötpaste und die abrasiven Teilchen aufzutragen, sind nicht beschränkend gemeint. Anderen Variationen zur Vorbereitung des Verbundes aus Draht, hartgelöteter Metallbindung und Schleifmittel, die, für jemanden mit üblicher Qualifikation im Stand der Technikoffensichtlich sind, wird unterstellt, dass sie in den Bereich vorliegender Erfindung fallen.

Nachdem die hartgelötete Metallbindung und die abrasiven Körner an ihrer Stelle auf dem Draht sind, wird die Bindungszusammensetzung einer Wärmebehandlung unterworfen, um letztendlich die Körner fest auf den Draht zu löten. Der Draht/Bindungszusammensetzung/Schleifmittel-Verbund sollte bei einer mittleren Temperatur gehalten werden, in der Regel weit unter Hartlöttemperatur über eine Dauer, die ausreicht, dass die flüchtige Komponente des flüssigen Bindemittels sich verflüchtigt. Danach kann die Temperatur erhöht werden, um die Bindungskomponenten zu schmelzen. Dieses Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, indem der sich bewegende Draht durch Verfahrenszonen geführt wird, die in geeigneten vorbestimmten Bedingungen gehalten werden. Nach Abschluss des Verfahrens kann der Draht zur Lagerung auf eine Spule gewickelt werden.

Das Hartlöten wird bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, die unter Berücksichtigung zahlreicher Systemenparameter bestimmt wurden, wie z.B. Solidus-Liquidus-Temperaturbereich der hartgelöteter Metallbindung, Geometrie und Material des Drahtes und die physikalischen Eigenschaften des Schleifmittels. Z.B. kann Diamant bei Temperaturen über ungefähr 1000 °C in der Luft und über ungefähr 1200 °C unter Vakuum oder inerter Atmosphäre graphitieren. Natürlich hängt die Temperatur, bei der Diamanten graphitieren, von der Dauer der Exposition ab.

Auch kann, wie bereits erwähnt, die Tatsache, dass der Draht erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, dessen Festigkeit negativ beeinflussen. Deshalb ist es oft wünschenswert, bei möglichst niedrigen Temperaturen hartzulöten. Die Lotmetallzusammensetzung ist zum Hartlöten bei einer Temperatur von 850-950 °C ausgewählt.

Die Wärmebehandlung sollte in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden, um Schutz vor unerwünschter Oxidation der Hartlotkomponenten zu gewähren. Die inerte Atmosphäre kann entweder mit einem inerten Gas, wie z.B. Stickstoff oder Argon, oder einem vollständigem Vakuum, das heisst unter ungefähr 0,001 mm Hg-Säule absolut hergestellt werden.

Das Erhitzen kann in einem Ofen stattfinden. Andere geeignete Verfahren des Erhitzens umfassen elektrische Widerstandsheizung und örtlich begrenzte Heizflächenverfahren, wie Induktionsheizung, Laserheizung, Infrarotheizung und Elektronenstrahlheizung sowie Kombinationen daraus. Örtlich begrenzte Heizflächenverfahren vermindern die Gefahr, dass der Draht an Festigkeit verliert, weil er übermäßig hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Örtlich begrenzte Heizflächenverfahren bieten auch die Möglichkeit, unterbrochene Schleifmittelbeschichtung inklusive genauer Muster von hartgelöteter Metallbindung und Körnern auf dem Draht zu schaffen. In einem solchen Fall kann ungelötetes Material entfernt werden, z.B. indem man den Draht bürstet, schüttelt, oder mit Druckluft abbläst. Die entfernten Materialien können möglicherweise für Recycling wiedergewonnen werden.

Wenn ein Weichlot benutzt wird, um einen Draht herzustellen, kann Weichlotmetall nicht mit einem wasserhaltigen Bindemittelsystem angewandt werden, weil der Kohlenwasserstofffluss, der für effektives Weichlöten benötigt wird, unverträglich mit dem wasserhaltigen Bindemittelsystem ist. Stattdessen wird das Metall der Lotzusammensetzung als Paste auf Kohlenwasserstoffbasis benutzt. Ein passender Kohlenwasserstoff ist Vaseline. Ebenso nützlich sind Paraphinöle und Wachse.

In einem besonders bevorzugten Herstellungsverfahren für die neue Drahtsäge wird ein Metalldraht mit kreisförmigen Querschnitt von einer Vorratsspule gezogen und abwärts entlang der Zentralachse einer vertikalen zylindrischen Pastenkammer geführt. Der Draht gelangt durch eine abgedichtete Öffnung im Deckel der Kammer. Die Kammer ist gefüllt mit einer gleichmäßigen Mischung von superabrasiven Körnern, einer Paste aus einer Zusammensetzung aus hartgelöteter Metallbindung und einem flüchtigen flüssigen Bindemittel bzw. einer Kohlenwasserstoffbasis. Der Draht wird vom Boden der Kammer durch eine runde Öffnung, die einen größeren inneren Durchmesser als der Drahtdurchmesser hat, weggezogen. Wahlweise wird Druck auf die Mischung ausgeübt, z.B. indem frische Schleifmittel/Hartlötungspastenmischung in die Kammer gepumpt wird oder indem die Mischung mit einem Kolben komprimiert wird. Der Draht, der die Öffnung verlässt, ist dadurch mit abrasiven Körnern beschichtet, die in der Metallpaste eingebettet sind. Der Durchmesser der Öffnungen wird so ausgewählt, dass sichergestellt ist, dass die Körnerschicht auf dem Draht entweder eine Schichtdicke von einem einzelnen Korn oder eine Schichtdicke von mehreren Körnern hat.

Der beschichtete Draht wird als nächstes in einen vertikalen Ofen mit mehreren Temperaturzonen herabgelassen. Der oberste Bereich des Ofens, in den der Draht zuerst geleitet wird, wird auf mittelmäßig erhöhten Temperaturen in einem Bereich von 250-500 °C geregelt. Da die Temperatur des Drahtes in diesem Bereich steigt, verflüchtigt sich die flüchtige flüssige Komponente des Bindemittels.

Wenn irgendeine reagierende Metallkomponente, wie z.B. Titanhydrid vorliegt, reagiert diese auch um Aktivmetall in der Hartlotzusammensetzung abzulagern. Die unteren Bereiche des Ofens werden unabhängig voneinander auf höhere Temperaturen bis hin zur Hartlöttemperatur in ein oder zwei Zonen gesteuert. Die Höhe der Ofenzonen, die Zonentemperaturen und die lineare Geschwindigkeit des Drahtes, der durch den Ofen gezogen wird, bestimmen, wie lange er den verschiedenen Temperaturen ausgesetzt wird. Der Ofen kann zwecks Isolierung vom Umgebungsklima abgedichtet werden. Am Boden des Ofens sind ein Eingang und an der Decke des Ofens ein Ausgang vorgesehen, um das Innere mit einem inertem Gas zu säubern.

Der heiße hartgelötete Draht verlässt den Ofen durch eine zentrale Öffnung im Boden. Er wird durch eine drehende Rolle gezogen, die den Draht auf eine horizontal schwingende Spule weiterleitet. Die drehende Rolle kann sich in einem Bad mit einem flüssigen Kühlmittel niederer Temperatur befinden, um den Draht vor dem Aufwickeln abzuschrecken. Die Rolle setzt den Draht auch unter Spannung, so dass er sich durch das Zentrum der Öffnung und des Ofens bewegt.

Wie bereits erwähnt, ist die Drahtsäge der vorliegenden Erfindung gut geeignet, um dünne Keramikwafer aus einem Werkstück zu schneiden. Die Form des keramischen Werkstückes ist nicht entscheidend. Typischerweise handelt es sich um einen zylindrischen Stab von bis zu 8 Zoll (20 cm) Durchmesser. Die Drahtsäge kann ein Blatt aus einem Draht umfassen, das ähnlich wie eine Bandsäge aufgebaut ist, um bei jedem Arbeitsgang einen einzelnen Wafer aus einem Werkstück zu schneiden oder um in einem Durchgang mehrere Wafer zu schneiden, wie z.B. in U.S. Patent Nr. 5,616,065 an Egglhuber offengelegt, auf Bezug genommen wird. Eine Reihe von einzelnen Klingen kann auch als Tandemklinge konfiguriert werden, um gleichzeitig mehrere Wafer aus einem Werkstück zu schneiden, wie in des bereits erwähnten U.S. Patents Nr. 5,438,973 dargestellt wird. Dank dem Anhaften einer einzelnen Schicht kleiner abrasiver Teilchen mit gleichmäßiger Größe direkt auf einem Draht mit kleinem kreisförmigem Durchmesser, kann die neue Säge dünne Wafer (z.B. ungefähr 300 &mgr;m dünn) mit sehr geringem Abfall an Werkstückmaterial schneiden. Minimaler Abfall und hohe Schneideeffizienz wurden beobachtet, als die Drähte, die in den Beispielen unten beschrieben sind, in keramischen Schneidetests benutzt wurden.

Diese Erfindung wird in den folgenden Beispielen veranschaulicht, wobei alle Teile, Proportionen und Prozente sich auf das Gewicht beziehen, solange nichts anderes angegeben ist.

Alle Gewichts- und Maßeinheiten wurden, soweit sie ursprünglich nicht in SI-Einheiten erlangt wurden, in SI-Einheiten konvertiert.

Eine Trockenmischung wurde vorbereitet, indem 14,823 g vorlegiertes 23% Sn/73% Cu Pulver (< 44 &mgr;m Teilchengröße), 1,467 g Titanhydridpulver (< 44 &mgr;m Teilchengröße) und 3,480 g 10/20 &mgr;m Diamantkörner vermischt wurden. Diese Mischung ergab eine 33 vol.%ige Diamantzusammensetzung. Ein flüchtiges flüssiges Bindemittel wurde getrennt vorbereitet, indem 20 Gewichtsteile Vitta Braze-Gel (Vitta Corporation) mit 50 Gewichtsteilen destilliertem Wasser kombiniert wurden. Das flüssige Bindemittel wurde der Trockenmischung beigefügt und per Hand mit einem Spatel in einem Glasbecher gerührt, bis sich eine gleichmäßige Paste bildete.

Ungefähr 2m patentierter Draht von 0,008 Zoll (0,178 mm) Durchmesser aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, im Bleibad abgeschreckt, wurde mit ungefähr 0,25 m/s. durch die Paste gezogen, um den Draht mit der Paste zu beschichten. Der beschichtete Draht wurde luftgetrocknet, dann unter Vakuum (< 1 &mgr;m Hg) in einem Ofen bei 880 °C 30 Minuten lang hartgelötet. Ein Diamantschleifmitteldraht aus hartgelöteter Metallbindung wurde dadurch hergestellt.

Eine Trockenmischung wurde vorbereitet, indem 90,9 g vorlegiertes 23% Sn/73% Cu Pulver (< 44 &mgr;m), 9,1 g Titanhydridpulver (< 44 &mgr;m Teilchengröße) vermischt wurden. Natürlicher Diamant der durchschnittlichen Teilchengröße von 20 Mikron wurde dann im Verhältnis von 75 vol. % Metall zu 25 vol. % Diamant beigefügt. Ein flüchtiges flüssiges Bindemittel wurde getrennt vorbereitet, indem 85 Gewichtsteile Vitta Braze-Gel (Vitta Corporation) mit 15 Gewichtsteilen Polypropylenglycol kombiniert wurden. Das flüssige Bindemittel wurde der Trockenmischung beigegeben und per Hand mit einem Spatel in einem Glasbecher gerührt, bis eine gleichmäßige Paste von 40 Gewichtsprozent Bindemittelmischung entstand. Ein Inconel 718 Draht mit 250 Mikron Durchmesser wurde dann mit der Geschwindigkeit von 1 m/min. durch diese Paste in einen Röhrenofen (strömendes Argon mit < 1 ppm Sauerstoff) gezogen, in dem der Hochtemperaturbereich auf 915 °C geregelt war. Ein hartgelöteter diamantbeschichteter Draht, der ausreichend mechanische Festigkeit und eine ausreichende Beschichtung mit abrasiven Körnern hat, um Keramikwafer zu schneiden, wurde gewonnen.

Eine Trockenmischung/Trockenaufbereitung wurde vorbereitet, indem 99 g vorlegiertes 96 % Sn/4% Ag Pulver (< 44 &mgr;m Teilchengröße) und 1 g Kupferpulver (< 44 &mgr;m Teilchengröße) gemischt wurden. Natürlicher Diamant mit einer dünnen Kupferbeschichtung mit der durchschnittlichen Teilchengröße von 20 Mikron wurde dann im Verhältnis von 75 vol. % Metall zu 25 vol. % beschichteter Diamant hinzugefügt. Die Trockenmischung wurde einer Mischung aus Vaseline, die 2 Gewichtsprozent Zinkchlorid-Flußmittel enthielt, beigefügt und per Hand mit einem Spatel in einem Glasbecher gerührt, bis sich eine gleichmäßige Paste bildete, die 75 Gewichtsprozent feste Mischung enthielt. Ein Inconel 718 Draht mit 250 Mikron Durchmesser wurde dann mit der Geschwindigkeit von 1 m/min. durch diese Paste in einen Röhrenofen gezogen, in dem der Hochtemperaturbereich auf 350 °C geregelt war. Ein weichgelöteter diamantbeschichteter Draht, der ausreichend mechanische Festigkeit und eine ausreichende Beschichtung mit abrasiven Körnern hat, um Keramikwafer zu schneiden, wurde gewonnen.

Die Drähte der Beispiele 2 und 3 wurden auf einer Labor-Drahtsägemaschine von Laser Technology West, Inc. getestet, und dazu benutzt, durch 25 mm-Würfel polycrystalines Silikon zu schneiden. Der Spannung auf den Draht betrug 10 Newton, die durchschnittliche Drahtgeschwindigkeit betrug 2-3 m/s und die aufgebrachte Schneidelast betrug 440 g. Beide Drähte hatten eine ursprüngliche Schneidgeschwindigkeit zwischen 1,5 und 3,1 mm/min., wobei Glycol als Kühlmittel in den Schnitt getropft wurde. Nach 10 Schnitten wies der Draht des Beispiels 2 eine unveränderte Schnittgeschwindigkeit auf, während die Schnittgeschwindigkeit des Drahtes des Beispiels 3 sich auf weniger als 1 mm/min. verlangsamt hatte.

Obwohl in dem Beispiel besondere Formen der Erfindung zwecks Illustration gewählt wurden und die vorangehende Beschreibung in besonderen Begriffen abgefasst ist, um diese Formen der Erfindung zu beschreiben, verfolgt diese Beschreibung nicht die Absicht, den Umfang der Erfindung, der in den Ansprüchen definiert ist, zu beschränken.