Ultraschall-Inline-Reinigung von Drahtsägen und Schneiddrähten

Saubere Drahtoberflächen sind bei Drahtsägen und Diamantdrahtsägen wichtig. Nur saubere, gut gepflegte Drähte ermöglichen präzise Schnitte (z. B. bei Siliziumwafern, Halbleitern, Mineralien und Steinen) und gewährleisten hohe Effizienz und Qualität. Die Ultraschall-Inline-Reinigung von Drahtsägen ist die überlegene Technik zur Reinigung von Drahtsägen in einem kontinuierlichen Inline-Prozess und sorgt dadurch für stets frisch gereinigte Drähte und optimale Schneidleistung.

Reinigung von Säge- und Schneiddrähten mit Ultraschall

Bei der Herstellung von Halbleiterplatten und Siliziumwafern sowie bei Schneidanwendungen in anderen Branchen werden Drahtsägen und Schneiddrähte häufig eingesetzt, um Wafer in dünne Platten zu schneiden. Diese Säge- und Schneiddrähte (z. B. Diamantdrahtsägen und Drahtsägen mit Schleifkornbesatz) müssen gut gepflegt und frei von Verunreinigungen gehalten werden, um die gewünschte Schnittpräzision und Effizienz zu erzielen. Zudem verhindert nur ein sauberer Säge- oder Schneiddraht Defekte und Schäden am geschnittenen Material.
Die Ultraschallreinigung mit leistungsstarken, niederfrequenten Ultraschallwellen, die intensive Turbulenzen und akustische Kavitation erzeugen, hat sich als äußerst zuverlässige Technik zur kontinuierlichen Reinigung von Endlosmaterialien etabliert.
Die Drahtsägenreinigungstechnologie von Hielscher Ultrasonics bringt fokussierten Ultraschall über eine speziell konstruierte Sonotrode (Ultraschallsonde oder Ultraschallhorn) in einem kontinuierlichen Prozess in ein Wasserbad ein. Der Schneid- oder Sägedraht wird in unmittelbarer Nähe an der ultraschallübertragenden Sonotrode entlanggeführt und durchläuft dabei die Zone intensiver Kavitation. Die hohen Amplituden und die fokussierte Beschallung über die Ultraschallsonotrode gewährleisten eine hohe Reinigungseffizienz, die jene von Ultraschall-Reinigungstanks bei Weitem übertrifft. (Klicken Sie hier, um mehr über die fehlende Kavitation in Ultraschall-Reinigungsbädern und -tanks zu erfahren!) Die Zone intensiver Kavitation unterhalb der Sonotrode ist durch starke Turbulenzen, Scherspannungen, hohe Drücke und Temperaturen sowie entsprechende Druck- und Temperaturunterschiede und Flüssigkeitsstrahlen gekennzeichnet. Diese intensiven Kräfte entfernen Staub, Schmutz und verunreinigende Partikel von den Schneiddrähten und dispergieren sie im Wasserbad, wo die Partikel weggespült werden.

Technische Schemazeichnung eines in eine Drahtsägemaschine integrierten Ultraschall-Inline-Reinigungssystems

Verbesserte Reinigung von Drahtsägen und Schneiddrähten mit Ultraschall

Die Ultraschall-Reinigungstechnologie von Hielscher bietet wesentliche Verbesserungen für Branchen, die Drahtsägen einsetzen (z. B. beim Diamantdrahtschneiden) – einschließlich des Waferschneidens in der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie. Durch Ultraschallkavitation werden sämtliche Schneiddrähte, beispielsweise diamantimprägnierte Drähte, sehr effizient gereinigt. Einerseits führen sauberere Schneiddrähte zu saubereren Schnitten. Dadurch werden eine höhere Produktqualität und geringere Ausschussquoten in der Produktion erzielt. Andererseits kann der intensiv gereinigte Draht mit höherer Schnittfrequenz betrieben werden, was schnelleres Schneiden, eine effizientere Anlagenauslastung und eine höhere Produktionseffizienz ermöglicht.
In der Photovoltaik- und Halbleiterindustrie werden zum Waferschneiden hauptsächlich Diamantdrähte eingesetzt, da sie eine hohe Schneidleistung und Effizienz sowie eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen. Das Schneiden von Materialien wie Siliziumwafern (z. B. monokristallinem Silizium) ist ein mechanischer Trennvorgang, bei dem Reibung und Wärme entstehen. Durch Reibung und Materialverschleiß verbleiben Partikel wie Staub und Abrieb auf der Oberfläche des Schneiddrahts. Solche Verunreinigungen können zu unpräzisen Schnitten, Oberflächenschäden und Defekten führen.
Ultraschall ist für seine Reinigungswirkung bei Metallteilen bekannt. Die Ultraschallreinigung basiert auf zwei Wirkprinzipien. Erstens schwingt die Reinigungsflüssigkeit selbst, wodurch sie sich relativ zu den zu reinigenden Teilen bewegt. Zweitens – und wichtiger – entsteht durch hohe Amplituden Kavitation. Beide Ultraschalleffekte bewirken eine intensive und zuverlässige Reinigung von Endlosmaterialien.

Warum Drahtsägen mit Ultraschall reinigen?

Säge- und Schneiddrähte werden aufgrund ihrer Schnittpräzision und der schmaleren Schnittfuge (d. h. der Breite des Sägeschnitts) in der Industrie häufig eingesetzt. Um diese Schnittpräzision zu erreichen, muss der Draht jedoch frei von Verunreinigungen sein, da jegliche Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche Schnittfehler verursachen können. Verunreinigungen entstehen meist durch den Schneidprozess selbst, weshalb eine kontinuierliche Reinigung von Drahtsägen unerlässlich ist.
Der Reinigungsprozess für Drahtsägen (z. B. diamantimprägnierte Schneiddrähte und hochpräzise Drahtsägen) muss eine wirksame Reinigung ermöglichen, ohne die Oberfläche der Drahtsäge zu beschädigen. Jeglicher Verlust an Schärfe muss vermieden werden, während Staub und Schmutz effizient entfernt werden.
Die Ultraschall-Inline-Reinigung ist die perfekte Lösung zur kontinuierlichen Reinigung von Präzisionsdrahtsägen. Die Ultraschall-Inline-Reinigungssysteme von Hielscher entfernen Schmutz und Staub durch eine berührungslose, dennoch intensive mechanische Reinigung. Das Funktionsprinzip der Ultraschall-Inline-Reinigung von Endlosmaterialien wie Schneiddrähten beruht auf dem Phänomen der akustischen Kavitation. Die Ultraschall-Inline-Reinigungssysteme von Hielscher verfügen über eine speziell konstruierte Sonotrode, die in ein Wasserbad eingesetzt wird. Der Schneiddraht läuft in unmittelbarer Nähe an der Sonotrode vorbei. Die Sonotrode überträgt Amplituden in das Reinigungswasserbad und erzeugt dadurch akustische Kavitation. Das Wasserbad spült die Schmutzpartikel weg; die Partikel können mit einem optional erhältlichen Bandfilter herausgefiltert werden.

Wie funktioniert die Reinigung durch Ultraschallkavitation?

Akustische Kavitation ist durch intensive Schwingungen, hohe Temperaturen und Drücke sowie entsprechende Temperatur- und Druckunterschiede, Scherkräfte und Flüssigkeitsstrahlen gekennzeichnet. Diese intensiven Kavitationskräfte entfernen Staub und Schmutz von der Oberfläche des Schneiddrahts und sorgen so für eine dauerhaft hohe Schneideffizienz und Präzision.
Berührungslose Reinigung: Die Drahtsäge kommt nicht mit abrasiven Reinigungswerkzeugen in Kontakt, sondern wird durch Wasser gereinigt, das mittels Ultraschall bewegt wird. Dadurch verhindert die Ultraschall-Reinigungstechnologie von Hielscher jegliche Zerstörung der Drahtoberfläche.

Warum sollte ich meine Drahtsägen mit Ultraschall-Inline-Reinigung reinigen?

Durch die effiziente und intensive Reinigung im kontinuierlichen Inline-Betrieb werden Schnittpräzision und Qualität deutlich verbessert:

• präziseres Schneiden, z. B. für dünnere Wafer
• präzisere Schnitte führen zu weniger Abfall
• eine höhere Schnittgeschwindigkeit ermöglicht eine höhere Produktionskapazität pro Drahtsägemaschine
• verbesserte Waferoberfläche
• längere Lebensdauer des Schneiddrahts / der Drahtsäge
• geeignet für alle Materialien in jedem Maßstab und in jeder Produktion

Leistungsstarke Inline-Reinigungssysteme von Hielscher Ultrasonics

Je nach erforderlicher Reinigungsintensität bietet Hielscher Ultraschallwandler mit unterschiedlicher Ultraschallleistung (z. B. das 200W-System UP200St oder das 1kW-Ultraschallgerät UIP1000hdT) zur Integration in Drahtsägemaschinen jeder Art an. Die leistungsstarken Ultraschallwandler von Hielscher erfüllen die Anforderungen an Industriequalität, sind für den 24/7/365-Betrieb ausgelegt und lassen sich in rauen Umgebungen unter hoher Belastung zuverlässig zur kontinuierlichen Reinigung von Endlosdrähten betreiben.
Die vielseitigen und einfach zu handhabenden Ultraschallwandler von Hielscher können in verschiedenen Winkeln und auf engem Raum montiert werden. Zur Erfüllung Ihrer Anforderungen stehen sowohl Standardsysteme als auch kundenspezifische Ultraschallgeräte zur Verfügung.

Ultraschall-Reinigungsmodule als OEM-Komponenten

Sind Sie Hersteller von Drahtsägesystemen und möchten Ultraschall-Inline-Reinigungsmodule von Hielscher integrieren? Kontaktieren Sie uns, um mit unserem Forschungs- und Entwicklungsteam Ihre spezifischen Anforderungen zu besprechen. Ob Sie eine Installation auf engem Raum oder die Nachrüstung bestehender Drahtsägesysteme planen: Unsere Reinigungsmodule von Hielscher erfüllen Ihre Anforderungen.