(57)【要約】【課題】ワークに対して深い溝を均一なピッチで形成することが可能なワイヤソーによる溝加工装置とそれを用いた溝加工方法を提供する。【解決手段】本発明のワイヤソーによる溝加工装置は、一対のメインローラと、上下方向へ移動可能に設置されるワークホルダ４と、ワイヤ５１の走行方向と直交し、かつ、ワークホルダ４を間に挟むようにしてワイヤ５１の進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の板状体９，９と、板状体９の片面に設けられて互いに平行をなす一対のガイド部材１０，１０と、ガイド部材１０の移動方向を制限して板状体９をワークホルダ４と直交する方向へ案内するガイドレール８と、ガイドレール８に沿って板状体９を移動させる駆動機構を備えており、板状体９は、一対のメインローラに近い方の端面から鉛直方向へ所定の深さを有する直線状のスリット９ａが内部にワイヤ５１を配置可能に等ピッチで形成されている。【選択図】図１０
2020097106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に設置された各回転軸を中心として回転可能に、互いに所定の間隔を空けて平行に設置された一対のローラと、
一対の前記ローラに対し、軸方向の一端から他端にかけて交互に往復するように螺旋状に巻き付けられたワイヤと、
ワークを保持可能に形成されたワークホルダと、
このワークホルダを鉛直方向へ移動させる第１の駆動機構と、
前記ワイヤの走行方向と直交し、かつ、前記ワークホルダを間に挟むようにして前記ワイヤの進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の板状体と、
この板状体の片面に設けられて互いに平行をなす一対の第１のガイド部材と、
この第１のガイド部材の移動方向を制限して前記板状体を前記ワークホルダと直交する方向へ案内する第１のガイドレールと、
この第１のガイドレールに沿って前記板状体を移動させる第２の駆動機構と、を備え、
一対の前記ローラの外周面には、前記ワイヤが１回だけ巻き付けられる第１の環状溝が前記回転軸に環の中心軸が一致するように所定のピッチで複数個所に形成され、
前記ワークホルダは、一対の前記ローラの間に前記ワイヤが複数回掛け渡された一対のワイヤ群の一方に対し、上下方向へ移動した場合に当接するように一対の前記ローラの上方又は下方に設置されており、
前記板状体は、
一対の前記ローラに近い方の端面から鉛直方向へ直線状のスリットが内部に前記ワイヤを配置可能に等ピッチで形成されていることを特徴とするワイヤソーによる溝加工装置。
【請求項２】
前記板状体、一対の前記第１のガイド部材、前記第１のガイドレール及び前記第２の駆動機構に代えて、
両端に軸体が設けられるとともに、前記ワイヤの走行方向と直交し、かつ、前記ワークホルダを間に挟むようにして前記ワイヤの進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の円柱体と、
前記軸体を介して前記円柱体を円柱軸の周りにそれぞれ回転自在に支持する一対の第２のガイド部材と、
この第２のガイド部材の移動方向を制限して前記円柱体を前記ワークホルダと直交する方向へ案内する第２のガイドレールと、
この第２のガイドレールに沿って前記円柱体を移動させる第３の駆動機構と、を備え、
前記円柱体は、
前記ワイヤを１回だけ巻き付け可能な第２の環状溝が前記円柱軸に対して環の中心軸を一致させた状態で外周面に等ピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソーによる溝加工装置。
【請求項３】
前記ワークよりも薄いブロック材からなり、前記ワークホルダに設置される一対のストッパを備え、
一対の前記ストッパは、前記ワイヤによって切削され難い部材によって形成され、前記ワークを間に挟むようにして前記ワイヤの走行方向の前方と後方にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤソーによる溝加工装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワイヤソーによる溝加工装置を用いて、前記ワークの表面に溝を形成することを特徴とするワイヤソーによる溝加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板状のワークやブロックのような厚いワークの表面に複数本の溝を形成する際に用いられるワイヤソーによる溝加工装置とその方法に係り、特に、均一なピッチでワークに溝を形成することが可能なワイヤソーによる溝加工装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体のウェハ上に形成された集積回路を切り出してチップ化する工程では、「ダイシングソー」と呼ばれる装置が用いられることが多い。ダイシングソーは、ダイヤモンド製の円形刃を高速で回転させることによってワークを切断する構造であるため、ワークを複数のチップに切断する場合、一枚のチップから生成されるチップの個数に比例して加工時間が長くなってしまう。また、ダイシングソーの円形刃は、摩耗し易いため、頻繁に交換する必要がある。
【０００３】
これに対し、上記ウェハの切断にワイヤソーを用いた場合、ワイヤソーでは、ウェハが次々に繰り出される新しいワイヤによって切断されることから、ワイヤを交換する頻度はダイシングソーにおいて円形刃を交換する頻度に比べると格段に低い。また、平行に設置された複数本のワイヤによってワークを加工する「マルチワイヤソー」と呼ばれる装置では、一枚のワークを所定のピッチで切断して複数のチップを短時間で同時に生成することができる。
【０００４】
ここで、マルチワイヤソーの構造について図１４を用いて説明する。なお、図１４は従来技術に係るマルチワイヤソーの要部を示した模式図である。
図１４に示すように、マルチワイヤソー５０は、樹脂バインダや電着によってダイヤモンド砥粒を表面に固着させたワイヤ５１と、このワイヤ５１の繰り出しや巻き取りを行うリールボビン５２ａ，５２ｂと、互いに所定の間隔をあけて平行に設置されるとともにワイヤ５１が巻回された溝付きローラ５３，５３と、砥粒を含む加工液をワーク５６とワイヤ５１の間に供給するための一対の加工液噴射ノズル５４，５４と、ワーク５６を保持するとともに、ねじ送り機構やモータなどからなる駆動機構（図示せず）によって駆動されて上下方向へ移動するワークホルダ５５と、ワイヤ５１の張力を一定に保つための張力発生手段（図示せず）を備えている。なお、ワイヤ５１には、上述の固定砥粒方式のワイヤ以外にも、ピアノ線に真鍮メッキされたワイヤやタングステンワイヤが用いられることもある。
【０００５】
溝付きローラ５３，５３は、支持手段（図示せず）によって、水平に設置された回転軸（図示せず）を中心として回転可能に支持されており、外周面５３ａには環状の溝（図示せず）が所定のピッチで形成されている。また、溝付きローラ５３，５３の間にワイヤ５１が何回も架け渡されることによって一対のワイヤ群５７ａ，５７ｂが溝付きローラ５３，５３の上下にそれぞれ形成されるように、ワイヤ５１は溝付きローラ５３，５３に対し、軸方向の一端から他端にかけて交互に往復するように螺旋状に巻き付けられている。そして、ワイヤ５１が溝付きローラ５３の外周面５３ａに巻回される箇所では、隣り合う２本のワイヤ５１の間の距離（ピッチ）が一定に保たれるように、上述の溝の内部にワイヤ５１が配置されている。
さらに、ワークホルダ５５は、下降した場合に、ワーク５６の表面がワイヤ群５７ａに当接するように溝付きローラ５３，５３の上方に設置されている。
【０００６】
図１４に矢印Ｘで示すように、リールボビン５２ａ，５２ｂをそれぞれ回転させると、リールボビン５２ａから繰り出された５１は、溝付きローラ５３，５３の外周面に形成された環状の溝に沿って走行した後、リールボビン５２ｂによって巻き取られる。このとき、ワイヤ群５７ａ，５７ｂを構成する各ワイヤ５１は、それぞれ同じ方向に走行している。そのため、ワークホルダ５５を下降させて、溝付きローラ５３，５３の上側に形成されたワイヤ群５７ａにワーク５６を当接させると、ワーク５６の表面に対して同時に複数本の溝が形成される。
【０００７】
このように、マルチワイヤソー５０を用いると、ワーク５６を切断するだけでなく、ワーク５６の表面に対して複数本の溝を任意の深さで同時に加工することができる。しかしながら、例えば、ワーク５６に対してワイヤ５１の間隔が０．２ｍｍ以下のような狭いピッチの溝を加工する場合、ワーク５６の加工中に冷却液や加工液が部分的に液切れすることにより表面張力の作用でワイヤ５１同士がくっついてしまい、その結果、ワイヤ５１のピッチが不均一になるという課題があった。  
【０００８】
このような課題を解決するものとして、例えば、特許文献１には、「薄ウェーハ加工方法」という名称で、マルチワイヤソーによってワークを多数の薄いウェハとして切断加工する方法に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、所定のピッチで平行に配置された多数の固定砥粒付きのワイヤを走行させながら冷却液を供給するとともにワークをワイヤに接触させて多数の薄いウェハとして切断するマルチワイヤソーにおいて、切断の開始時に、冷却液を供給しないまま、ワイヤを定常時よりも遅い速度で走行させてワイヤをワークの切断開始位置に食い込ませることでワークの切断開始位置に切り込みを形成した後に、冷却液の供給を開始するとともにワイヤの速度を上げて定常時の速度でワークの切断を継続することを特徴とする。
【０００９】
このような加工方法によれば、切断開始時には、冷却液が供給されないため、ワイヤ寄りの現象が発生せず、また、ワイヤが低速度で走行するため、ワークやワイヤへの発熱の影響が小さい。さらに、ワイヤが横振れの力を受けないため、ワイヤが互いに規定のピッチのままワークに食い込み、均一なピッチの切り込みが形成される。したがって、特許文献１に開示された発明では、加工初期時にワイヤピッチにずれが発生せず、薄いウェハを高精度に加工することができる。
【００１０】
また、特許文献２には、「ワーク切断方法」という名称で、切断された加工物の厚さ寸法のバラツキを解消して平坦度の高い加工物を切り出すことを可能にする方法に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、ワイヤソーにおいて、走行状態の多数のワイヤにワークを接触させることによりワークを多数の薄いウェハとして切断する過程において、切断開始時にワイヤの横振れを防止するためにガイド板をワークに仮固定しておき、このガイド板を切り込むことで多数のワイヤのピッチを安定させた後、さらにワークを切り込んで行くことを特徴とする。
このような方法によれば、ワークの切り始め端部における厚さ寸法のばらつきが従来の方法に比べて生じ難いため、加工精度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１０４７４６号公報
【特許文献２】特開２００７−３０１６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示された発明では、冷却液や加工液を供給せず、ワイヤを低速で走行させる切断開始時においては、ワイヤ寄りが発生しないため、均一なピッチでワークの溝加工や切断加工ができるものの、冷却液や加工液の供給開始後においては、冷却液や加工液の部分的な液切れに伴う表面張力の作用によりワイヤ寄りが発生するため、ワークに対して均一なピッチで深い溝を加工することができないという課題があった。
【００１３】
特許文献２に開示された発明では、ワークの切断面にガイド板を仮固定する必要があるため、ワークの溝加工や切断加工を行う際の作業効率が悪いという課題があった。また、ワークの切断開始時はガイド板によってワイヤが均一なピッチとなるように保持されているものの、ワークに加工する溝が深くなるに従って、冷却液や加工液の部分的な液切れに起因するワイヤ寄りが発生するため、当該方法では均一なピッチの深い溝をワークに加工することができないという課題があった。
【００１４】
本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、ワークに対して深い溝を均一なピッチで形成することが可能なワイヤソーによる溝加工装置とそれを用いた溝加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、第１の発明に係るワイヤソーによる溝加工装置は、水平に設置された各回転軸を中心として回転可能に、互いに所定の間隔を空けて平行に設置された一対のローラと、この一対のローラに対し、軸方向の一端から他端にかけて交互に往復するように螺旋状に巻き付けられたワイヤと、ワークを保持可能に形成されたワークホルダと、このワークホルダを鉛直方向へ移動させる第１の駆動機構と、ワイヤの走行方向と直交し、かつ、ワークホルダを間に挟むようにしてワイヤの進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の板状体と、この板状体の片面に設けられて互いに平行をなす一対の第１のガイド部材と、この第１のガイド部材の移動方向を制限して板状体をワークホルダと直交する方向へ案内する第１のガイドレールと、この第１のガイドレールに沿って板状体を移動させる第２の駆動機構と、を備え、一対のローラの外周面には、ワイヤが１回だけ巻き付けられる第１の環状溝が回転軸に環の中心軸が一致するように所定のピッチで複数個所に形成され、ワークホルダは、一対のローラの間にワイヤが複数回掛け渡された一対のワイヤ群の一方に対し、上下方向へ移動した場合に当接するように一対のローラの上方又は下方に設置されており、板状体は、一対のローラに近い方の端面から鉛直方向へ直線状のスリットが内部にワイヤを配置可能に等ピッチで形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
第１の発明においては、板状体のスリットの内部にワイヤが配置された状態でワークの加工を行うと、板状体によってワイヤのピッチが一定に保たれるという作用を有する。また、第１の発明では、ワークと接触したワイヤが撓んだ場合でもその撓み量に応じて第２の駆動機構によって板状体が鉛直方向へ移動させられることにより、ワイヤが板状体のスリット内に保持されるという作用を有する。
【００１７】
また、第２の発明に係るワイヤソーによる溝加工装置は、第１の発明において、板状体、一対の第１のガイド部材、第１のガイドレール及び第２の駆動機構に代えて、両端に軸体が設けられるとともに、ワイヤの走行方向と直交し、かつ、ワークホルダを間に挟むようにしてワイヤの進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の円柱体と、軸体を介して円柱体を円柱軸の周りにそれぞれ回転自在に支持する一対の第２のガイド部材と、この第２のガイド部材の移動方向を制限して円柱体をワークホルダと直交する方向へ案内する第２のガイドレールと、この第２のガイドレールに沿って円柱体を移動させる第３の駆動機構と、を備え、円柱体は、ワイヤを１回だけ巻き付け可能な第２の環状溝が円柱軸に対して環の中心軸を一致させた状態で外周面に等ピッチで形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
第２の発明においては、第２の環状溝の内部にワイヤが配置された状態でワークの加工を行うと、円柱体によってワイヤのピッチが一定に保たれるという作用を有する。また、第２の発明では、ワークと接触したワイヤが撓んだ場合でもその撓み量に応じて第３の駆動機構によって円柱体が鉛直方向へ移動させられることにより、ワイヤが円柱体の第２の環状溝内に保持されるという作用を有する。さらに、ワイヤの走行に伴って円柱体が回転することにより、第２の環状溝の内面とワイヤの間に生じる摩擦力が低減されるため、第２の環状溝が磨耗し難いという作用を有する。
【００１９】
第３の発明に係るワイヤソーによる溝加工装置は、第１の発明又は第２の発明において、ワークよりも薄いブロック材からなり、ワークホルダに設置される一対のストッパを備え、一対のストッパは、ワイヤによって切削され難い部材によって形成され、ワークを間に挟むようにしてワイヤの走行方向の前方と後方にそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
第３の発明においては、第１の発明又は第２の発明の作用に加え、ストッパがワイヤに接触することで、ワークに対してワイヤによってそれ以上深く溝が形成されることを防ぐという作用を有する。
【００２１】
第４の発明に係るワイヤソーによる溝加工方法は、第１の発明乃至第３の発明のいずれかに係るワイヤソーによる溝加工装置を用いて、ワークの表面に溝を形成することを特徴とするものである。
第４の発明においては、ワイヤによってワークの表面に溝を形成する際に、第１の発明乃至第３の発明のいずれかの発明と同様の作用が発揮される。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、第１の発明によれば、ワークの加工中、板状体によってワイヤのピッチが一定に保たれるため、均一なピッチの深い溝をワークに形成することができる。また、第１の発明では、ワイヤがワークに接触して撓んだ場合でもスリットの外に出てしまうおそれがないため、ワイヤがスリットの端縁に接触して、当該部分が欠けてしまうという事態は起こらない。このように、第１の発明によれば、板状体のスリットが破損し難いため、保守費用の節約を図ることができる。
なお、一対のローラの外周面に設けられる第１の環状溝のピッチが狭くなると、隣り合う２つの第１の環状溝の境界となる柱部分について上端の平面部の幅が狭くなり過ぎないように第１の環状溝を浅く形成する必要があり、その結果、ワイヤは全体が第１の環状溝内に収まらず、その一部が第１の環状溝からはみ出した状態になることがある。この場合、ワイヤの走行中に切削屑などの異物が第１の環状溝に入り込むと、ワイヤが飛んで隣の第１の環状溝に移り易くなるため、ワイヤを一定のピッチに維持することが困難になる。これに対し、第１の発明によれば、ワークの加工中に切削屑等がローラに設けられた第１の環状溝の内部に入り込んだとしても、板状体がワイヤのピッチを一定に保つように作用するため、ワークに対して狭いピッチの溝を均一に加工することが可能である。
【００２３】
第２の発明では、第１の発明の効果に加え、円柱体によってワイヤのピッチが一定に保たれるため、均一なピッチの深い溝をワークに形成することができるという効果を奏する。また、第２の発明では、ワイヤがワークに接触して撓んだ場合でも円柱体の第２の環状溝の外に出てしまうおそれがないため、ワイヤが第２の環状溝の端縁に接触して、当該部分が欠けてしまうという事態は起こらない。このように、第２の発明によれば、円柱体の第２の環状溝が破損し難いことに加え、第２の環状溝の内面とワイヤの間に生じる摩擦力が低減されるため、第２の環状溝が磨耗し難いという作用を有することから、保守費用の節約を図ることができる。
さらに、第２の発明によれば、ワークの加工中に切削屑等がローラに設けられた第１の環状溝の内部に入り込んだとしても、円柱体がワイヤのピッチを一定に保つように作用するため、ワークに対して狭いピッチの溝を均一に加工することが可能である。
【００２４】
第３の発明によれば、第１の発明及び第２の発明の効果に加え、ワークに対して所望の深さの溝を正確に形成できるという効果を奏する。
【００２５】
第４の発明によれば、ワイヤによってワークの表面に溝を形成する際に、第１の発明乃至第３の発明のいずれかの発明と同様の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係るワイヤソーによる溝加工装置の実施例１の要部を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ同図（ａ）におけるメインローラとサブローラの断面の一部を示した図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれワークホルダとスペーサの外観斜視図であり、（ｃ）はワークホルダの吸着面にワークが設置された状態を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は図１（ａ）におけるＡ方向矢視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれメインローラ及びサブローラの環状溝とワイヤの位置関係を示した断面図である。
【図４】（ａ）は図３（ｃ）におけるＢ部の拡大図であり、（ｂ）は図３（ａ）においてサブローラを上昇させてワイヤに接触させた状態を示す図であり、（ｃ）は同図（ｂ）におけるサブローラの環状溝とワイヤの位置関係を示した断面図である。
【図５】サブローラの環状溝の形状を説明するための図である。
【図６】（ａ）は図４（ｂ）においてワークホルダを下降させてワークをワイヤに接触させた状態を示す図であり、（ｂ）は同図（ａ）においてワークホルダに保持されたワークがワイヤによって加工される状態を拡大して示した図であり、（ｃ）は同図（ａ）に示したサブローラの環状溝とワイヤの位置関係を示した断面図である。
【図７】（ａ）はワイヤ群にサブローラを接触させずにワークの溝加工を行った場合のワイヤの状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示したワークの断面図である。
【図８】（ａ）はワイヤ群にサブローラを接触させてワークの溝加工を行った場合のワイヤの状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示したワークの断面図であり、（ｃ）は同図（ａ）におけるＣ部の拡大図である。
【図９】（ａ）はストッパの変形例を示した斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）のストッパを用いてワークの溝加工を行った場合のワイヤの状態を模式的に示した図であり、（ｃ）は同図（ｂ）に示したワークの断面の拡大図である。
【図１０】（ａ）は本発明の実施の形態に係るワイヤソーによる溝加工装置の実施例２においてワークホルダの吸着面にワークが設置された状態を示す外観斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ片面に一対のガイド部材が設けられた板状体及びガイドレールの外観斜視図であり、（ｄ）は同図（ａ）の変形例の外観斜視図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ従来技術及び実施例２のワイヤソーによる溝加工装置によってワークに形成された溝の断面形状を表した図である。
【図１２】（ａ）は本発明の実施の形態に係るワイヤソーによる溝加工装置の実施例３のワークホルダの吸着面にワークが設置された状態を示す外観斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の変形例の外観斜視図である。
【図１３】（ａ）は図１２（ａ）又は図１２（ｂ）に示した円柱体の外観斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図であり、（ｃ）は図１２（ａ）又は図１２（ｂ）に示したガイド部材の外観斜視図である。
【図１４】従来技術に係るマルチワイヤソーの要部を模式的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明のワイヤソーによる溝加工装置とその方法について、図１乃至図１３を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の説明では、メインローラとサブローラの各回転軸が水平に設置されている状態、すなわち、ワイヤソーによる溝加工装置が実際に使用される状態を想定して、「上下方向」や「下面」などの表現を用いている。
【実施例１】
【００２８】
図１（ａ）はワイヤソーによる溝加工装置１の要部を模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）及び図１（ｃ）はメインローラ２とサブローラ３が各回転中心を含む平面でそれぞれ切断された状態を示している。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれワークホルダ４とスペーサ５の外観斜視図であり、図２（ｃ）はワークホルダ４の吸着面４ｃにスペーサ５とストッパ６とワーク５６が設置された状態を示している。
なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、図が煩雑になるのを避けるため、吸着孔４ｂや貫通孔５ａについて、その一部のみを示している。さらに、先の図１４に示した構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、本発明のワイヤソーによる溝加工装置１は、図１４を用いて説明したマルチワイヤソー５０において、溝付きローラ５３，５３の代わりに、互いに所定の間隔をあけて平行に設置される一対のメインローラ２，２を備えるとともに、ワークホルダ５５の代わりに、ワーク５６を保持した状態でねじ送り機構やモータなどからなる駆動機構（図示せず）によって駆動されて上下方向へ移動するワークホルダ４を備えている。
さらに、ワイヤソーによる溝加工装置１は、互いに所定の間隔をあけて平行に設置され、ねじ送り機構やモータなどからなる駆動機構（図示せず）によって駆動されて上下方向へ移動する一対のサブローラ３，３を備えている。
メインローラ２，２とサブローラ３，３は、支持手段（図示せず）によって、水平に設置された回転軸（図示せず）を中心としてそれぞれ回転可能に支持されている。
【００３０】
メインローラ２の外周面２ａには、図１（ｂ）に示すように、ワイヤ５１を１回だけ巻回できる大きさの環状溝２ｂが、メインローラ２の回転軸に環の中心軸が一致するように所定のピッチで複数個所に形成されている。そして、ワイヤ５１は、その一部が環状溝２ｂの内部に配置された状態で、メインローラ２，２に対し、軸方向の一端から他端にかけて交互に往復するように螺旋状に巻き付けられている。このように、ワイヤ５１は、環状溝２ｂの内部を走行可能に配置されることで、隣りの他のワイヤ５１との間隔（ピッチ）が一定に保たれている。
サブローラ３，３は、メインローラ２，２の間にワイヤ５１が何度も架け渡されることによって形成される一対のワイヤ群５７ａ，５７ｂに上下を挟まれた形でメインローラ２，２の間に設置されている。また、ワークホルダ４は、下降した場合に、ワーク５６の表面がワイヤ群５７ａに当接するようにメインローラ２，２の上方に設置されている。
【００３１】
サブローラ３の外周面３ａには、図１（ｃ）に示すように１本分のワイヤ５１を内部に配置可能な大きさを有する複数本の環状溝３ｂが、サブローラ３の回転軸に環の中心軸が一致するようにメインローラ２の環状溝２ｂと同じピッチで形成されるとともに、環状溝３ｂが形成されていない箇所に、３本分のワイヤ５１を内部に配置可能な大きさを有する環状溝３ｃが、サブローラ３の回転軸に環の中心軸が一致するように形成されている。そして、サブローラ３，３は、外周面３ａに形成された複数本の環状溝３ｂがメインローラ２，２の上側に形成されたワイヤ群５７ａを構成する複数本のワイヤ５１に対し、それぞれの直下に位置するように設置されている。
【００３２】
ワークホルダ４は、図２（ａ）に示すように平面視矩形平板状をなすバキュームチャックであり、その側面の一つには、真空ポンプ（図示せず）を接続するための吸引口４ａが設けられており、吸着面４ｃには、無数の微細な吸着孔４ｂが設けられている。また、ワークホルダ４の内部には、吸引口４ａと吸着孔４ｂを繋ぐ配管（図示せず）が形成されている。すなわち、ワークホルダ４は、吸着孔４ｂを塞ぐように吸着面４ｃに設置されたワーク５６が吸引口４ａに接続された真空ポンプ（図示せず）によって吸着される構造となっている。
このように、ワイヤソーによる溝加工装置１では、ワークホルダ４に対するワーク５６の着脱が容易であることから、ワーク５６に溝を加工する作業を効率よく行うことができる。
【００３３】
スペーサ５は、図２（ｂ）に示すように平面視矩形状をなし、無数の微細な貫通孔５ａを有する多孔質セラミックやポリエチレンで形成されたシートである。この場合、ワークホルダ４の吸着面４ｃにスペーサ５を介してワーク５６が設置されていても、ワークホルダ４によるワーク５６の吸着機能がスペーサ５によって阻害されることがない。そして、ワークホルダ４の吸着面４ｃがワイヤ５１によって疵が付かないように保護するというスペーサ５の機能により、ワイヤソーによる溝加工装置１では、ワークホルダ４が故障し難いという効果が発揮される。
【００３４】
また、ワークホルダ４の吸着面４ｃには、図２（ｃ）に示すようにスペーサ５を介してワーク５６が設置されるとともに、略直方体をなし、炭化ケイ素などのファインセラミックスやサファイアで形成されたブロック材からなる一対のストッパ６，６がワーク５６を間に挟むようにしてワイヤ５１の走行方向の前方と後方にそれぞれ設置されている（後段における図３（ａ）を参照）。なお、ストッパ６は、スペーサ５とワーク５６を合わせた厚さよりも薄くなるように形成されている。
【００３５】
図３（ａ）は図１（ａ）におけるＡ方向矢視図であり、図３（ｂ）及び図３（ｃ）はそれぞれメインローラ２とサブローラ３をそれらの回転中心を含む平面で切断した場合の断面図であり、メインローラ２の環状溝２ｂ及びサブローラ３の環状溝３ｂ，３ｃとワイヤ５１の位置関係を示している。
また、図４（ａ）は図３（ｃ）におけるＢ部の拡大図であり、図４（ｂ）は図３（ａ）においてサブローラ３を上昇させてワイヤ５１に接触させた状態を示す図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）においてサブローラ３をその回転中心を含む平面で切断した場合の断面図であり、サブローラ３の環状溝３ｂ，３ｃとワイヤ５１の位置関係を示している。さらに、図５はサブローラ３の環状溝３ｃの溝深さｈを説明するための図である。
【００３６】
図６（ａ）は図４（ｂ）においてワークホルダ４を下降させてワーク５６をワイヤ５１に接触させた状態を示しており、図６（ｂ）は図６（ａ）においてワークホルダ４に保持されたワーク５６がワイヤ５１によって加工される状態を拡大して示している。また、図６（ｃ）はサブローラ３をその回転中心を含む平面で切断した場合の断面図であり、図６（ａ）に示したサブローラ３の環状溝３ｂ，３ｃとワイヤ５１の位置関係を示している。
【００３７】
なお、図１及び図２並びに図１４に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。また、図３（ａ）、図４（ｂ）及び図６（ａ）では、図１４に示した構成要素のうち、リールボビン５２ａ，５２ｂと加工液噴射ノズル５４について、それらの図示を省略している。さらに、図３（ｂ）及び図３（ｃ）並びに図４（ａ）及び図４（ｃ）並びに図６（ｃ）では、ワイヤ５１の符号を一部のみに付している。そして、図６（ｃ）では、サブローラ３の環状溝３ｃの配置された３本のワイヤ５１が、ワーク５６やストッパ６によって環状溝３ｃの底に押し込まれる前の状態を破線で示している。
【００３８】
図３（ａ）乃至図３（ｃ）に示すように、側面視してサブローラ３，３がメインローラ２，２よりも下方にある場合、ワイヤ５１は、メインローラ２，２の環状溝２ｂ，２ｂの内部に配置されているが、サブローラ３，３の環状溝３ｂ，３ｃについては、その内部に配置される代わりにその上方に配置された状態となっている。
なお、サブローラ３の環状溝３ｃは、図４（ａ）に示すように断面がＶ字形をなしており、両隣の環状溝３ｂ，３ｂに対するピッチが等しく、かつ、溝幅ｗが、隣り合う２本のワイヤ５１，５１の中心間の距離ｐの２倍よりも広くなるように形成されている。また、Ｖ字の角度αは６０〜９０度であり、ワイヤ５１の直径をｒとすると、溝深さｈは以下の式（１）で表される（図５参照）。
【００３９】
【数１】
2020097106.tif 000003
【００４０】
前述したように、サブローラ３に設けられた複数本の環状溝３ｂは、ワイヤ群５７ａを構成する複数本のワイヤ５１の直下に配置されている。そのため、サブローラ３，３をメインローラ２，２よりも上方に移動させると、図４（ｂ）に示すように、ワイヤ群５７ａはサブローラ３，３によって持ち上げられた状態になり、サブローラ３，３の環状溝３ｂ，３ｂの内部にワイヤ５１が１本ずつ配置されるとともに、環状溝３ｃの内部に３本のワイヤ５１が配置される（図４（ｃ）参照）。
【００４１】
なお、サブローラ３の環状溝３ｃの内部に配置されるワイヤ５１の数は３本に限らず、４本以上あるいは２本でも良い。例えば、隣り合う２本のワイヤ５１，５１の中心間の距離ｐと環状溝３ｃの溝幅ｗの間に以下の式（２）で表されるような関係が成り立つ場合、図４（ｂ）に示すようにワイヤ群５７ａがサブローラ３，３によって持ち上げられることで、環状溝３ｃの内部にはｎ本のワイヤ５１が配置されることになる。
【００４２】
【数２】
2020097106.tif 000004
【００４３】
サブローラ３の環状溝３ｃの内部に配置された３本のワイヤ５１がまとまった状態になると、曲げに対する剛性が高くなる。その結果、撓み難くなり、ワーク５６を加工する際に発生する切り屑も排出され易くなる。これにより、ワーク５６に対する切削能力が向上する。
既に述べたように、ワークホルダ４の吸着面４ｃには、スペーサ５とワーク５６を合わせた厚さよりも薄い一対のストッパ６，６がスペーサ５とワーク５６を間に挟むようにしてワイヤ５１の走行方向の前方と後方にそれぞれ設置されている（図２（ｃ）及び図４（ｂ）を参照）。そして、炭化ケイ素などのファインセラミックスやサファイアで形成されたブロック材からなるストッパ６は、ワイヤ５１による加工が難しいため、ワークホルダ４を下降させて、ワーク５６の表面を走行中のワイヤ群５７ａに接触させた場合、ワーク５６がストッパ６，６よりも突出している部分だけがワイヤ５１によって加工される。これに対し、まとまった状態の３本のワイヤ５１は１本のワイヤ５１よりも切削能力が高いため、１本のワイヤ５１では加工が困難なストッパ６についても、まとまった状態の３本のワイヤ５１を用いれば、加工することができる。
【００４４】
図４（ｂ）に示した状態から、ワークホルダ４を下降させて、ワーク５６の表面を走行中のワイヤ群５７ａに接触させた場合、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示すように、サブローラ３の環状溝３ｂに配置された１本のワイヤ５１によって、ワーク５６がストッパ６，６よりも突出している部分に溝が形成されるとともに、この溝よりもさらに深い溝がサブローラ３の環状溝３ｃに配置された３本のワイヤ５１によってワーク５６に対して形成される。このとき、環状溝３ｃに配置された３本のワイヤ５１は、ワーク５６やストッパ６によって環状溝３ｃの底に押し込まれることにより、図６（ｃ）に示すようにまとまった状態となっている。
【００４５】
つぎに、ワイヤソーによる溝加工装置１を用いてワーク５６に溝を加工する方法について図７及び図８を参照しながら具体的に説明する。図７（ａ）はワイヤ群５７ａにサブローラ３，３を接触させずにワーク５６の溝加工を行った場合のワイヤ５１の状態を模式的に示した図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示したワーク５６をワイヤ５１の走行方向に直交する平面で切断した状態を示している。また、図８（ａ）はワイヤ群５７ａにサブローラ３，３を接触させてワーク５６の溝加工を行った場合のワイヤ５１の状態を模式的に示した図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示したワーク５６をワイヤ５１の走行方向に直交する平面で切断した状態を示しており、図８（ｃ）は図８（ａ）におけるＣ部の拡大図である。
【００４６】
なお、図７（ａ）と図８（ａ）はワークホルダ４の吸着面４ｃが上を向いた状態を示している。また、図が煩雑になるのを避けるため、ワイヤ群５７ａを構成する複数本のワイヤ５１のうち、図７では３本のみを表示し、図８では５本のみを示している。ただし、図７と図８ではワイヤ５１のピッチが異なっている。
さらに、図１乃至図６に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
１本のワイヤ５１では加工が困難な部材によってストッパ６，６を形成し、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示したようにワーク５６の表面を走行中のワイヤ群５７ａに接触させた場合、ストッパ６，６は１本のワイヤ５１によって加工されず、ワーク５６がストッパ６，６よりも突出している部分だけが１本のワイヤ５１によって加工される。このとき、スペーサ５がストッパ６よりも薄いと、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ワーク５６には、１本のワイヤ５１によって３つの溝５６ａが所定のピッチで同時に形成される。
このように、ストッパ６，６は、１本のワイヤ５１によってワーク５６に形成される溝５６ａの深さを規制するという作用を有するため、ワイヤソーによる溝加工装置１では、ワーク５６に対して均一な深さの溝５６ａを高精度に形成することができる。
【００４８】
既に述べたように、まとまった状態の３本のワイヤ５１は、１本のワイヤ５１よりも切削能力が高い。したがって、まとまった状態の３本のワイヤ５１では加工できるが、１本のワイヤ５１では加工が困難な部材によってストッパ６，６を形成し、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示したようにワーク５６の表面を走行中のワイヤ群５７ａに接触させると、まとまった状態の３本のワイヤ５１によってストッパ６に形成される溝の深さだけ、１本のワイヤ５１によって形成される溝よりも深い溝がワーク５６に形成される。そして、この２種類の溝の深さの差は、ストッパ６，６の材質によって異なる。したがって、ワイヤソーによる溝加工装置１によれば、ストッパ６，６の材質を適宜選択することで、上述の２種類の溝の深さの差を調節することが可能である。
【００４９】
そこで、まとまった状態の３本のワイヤ５１によってストッパ６に形成される溝の深さが、ストッパ６とスペーサ５の厚さの差に等しくなるように、ストッパ６，６の部材を選定し、図６（ａ）又は図６（ｂ）に示したようにワーク５６の表面を走行中のワイヤ群５７ａに接触させた場合、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ワーク５６には、１本のワイヤ５１によって２つの溝５６ａが所定のピッチで同時に形成されるとともに、まとまった状態の３本のワイヤ５１（図８（ｃ）参照）によって、ワーク５６の幅方向の中央部が切断される。
このように、本発明のワイヤソーによる溝加工方法によれば、ワーク５６に溝５６ａを加工する工程と、ワーク５６を切断する工程が同時に行われるため、１つのワーク５６に対して、溝の加工と切断という２つの処理を短時間で行うことができる。
【００５０】
ここで、ワイヤソーによる溝加工装置１の変形例について図９を用いて説明する。図９（ａ）はストッパ６の変形例に係るストッパ７の外観斜視図であり、図９（ｂ）はストッパ７を用いてワーク５６の溝加工を行った場合のワイヤ５１の状態を示した模式図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）に示したワーク５６の断面の拡大図である。なお、図１乃至図８に示した構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
図９（ａ）に示すように、ストッパ７は、ストッパ６（図２（ｃ）参照）に対して、厚さ方向（ワークホルダ４に設置された状態では鉛直方向）に所定の深さを有する直線状の溝７ａがその内部に１本のワイヤ５１を配置可能に形成されていることを特徴とする。
【００５１】
既に図２（ｃ）及び図４（ｂ）を用いて説明したようにワークホルダ４の吸着面４ｃに対し、スペーサ５とワーク５６を合わせた厚さよりも薄い一対のストッパ６，６がスペーサ５とワーク５６を間に挟むようにしてワイヤ５１の走行方向の前方と後方にそれぞれ設置された状態でワークホルダ４を下降させて、ワーク５６の表面を走行中のワイヤ群５７ａに接触させた場合、ストッパ６，６は１本のワイヤ５１では加工が困難な部材によって形成されているため、スペーサ５がストッパ６よりも薄いと、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ワーク５６には、１本のワイヤ５１によって３つの溝５６ａが所定のピッチで同時に形成される。
【００５２】
これに対し、ストッパ６の代わりにストッパ７を用いることとし、ワイヤ群５７ａを構成するワイヤ５１の直上にそれぞれの溝７ａが位置するように、一対のストッパ７，７をワークホルダ４の吸着面４ｃに設置した状態でワークホルダ４を下降させて、ワーク５６の表面を走行中のワイヤ群５７ａに接触させた場合、ストッパ７の溝７ａの内部に配置されたワイヤ５１は、溝７ａの底部に接触するまで、その移動を制限されないが、それ以外のワイヤ５１はストッパ７の外面に接触した段階で、その移動を制限される。そのため、ストッパ７の溝７ａの内部に配置されたワイヤ５１によって、他のワイヤ５１がワーク５６に形成する溝よりもさらに深い溝がワーク５６に形成される。
したがって、予めストッパ７の溝７ａを、その内部に配置されたワイヤ５１がワーク５６を切断するのに十分な深さに形成しておけば、ストッパ７の溝７ａの外部に配置されたワイヤ５１によって、ワーク５６に２つの溝５６ａが所定のピッチで同時に形成されるとともに、ストッパ７の溝７ａの内部に配置されたワイヤ５１によってワーク５６が切断されるという作用が発揮される（図９（ｂ）及び図９（ｃ）参照）。
【００５３】
このように、ワイヤソーによる溝加工装置１において、ストッパ６，６の代わりにストッパ７，７を用いると、ワーク５６に溝５６ａを加工する工程と、ワーク５６を切断する工程が同時に行われるため、１つのワーク５６に対して、溝の加工と切断という２つの処理を短時間で行うことができる。
なお、ストッパ７の溝７ａは、その内部に２本以上のワイヤ５１を配置可能に形成された構造であっても良い。例えば、ワイヤソーによる溝加工装置１において、ストッパ７の溝７ａがその内部に３本のワイヤ５１を配置可能に形成されており、それぞれの溝７ａがサブローラ３の環状溝３ｃの直上に位置するように一対のストッパ７，７がワークホルダ４の吸着面４ｃに設置されている場合、サブローラ３において、環状溝３ｂの内部に配置された１本のワイヤ５１によってワーク５６に形成される溝の深さと、環状溝３ｃの内部に配置された３本のワイヤ５１によってワーク５６に形成される溝の深さの差が一対のストッパ６，６を用いる場合よりも大きくなる。これにより、上述の２種類の溝の深さの差を調節できる範囲が広くなる。
【００５４】
ワイヤソーによる溝加工装置１において、ワーク５６に加工される溝５６ａの深さが浅い場合、ワイヤ５１がストッパ６の表面で自転するように捻じれることによってワーク５６に対して横方向（ワイヤ５１の走行方向に直交する方向）へ移動する結果、溝５６ａの形状が悪化したり、隣り合う２つの溝５６ａ，５６ａの境界となる柱部分に割れや欠けが発生したりするおそれがある。これに対し、ワイヤソーによる溝加工装置１において、ストッパ６，６の代わりにストッパ７，７を用いると、ワイヤ５１がストッパ７の溝７ａにより、ワーク５１の横方向へ移動しないように保持されるため、上述の柱部分に割れや欠けが発生し難い。したがって、ワーク５６に対して、溝５６ａの加工や切断を安定した状態で短時間に行うことができる。
【００５５】
また、本実施例では、サブローラ３に環状溝３ｂ，３ｃが形成されているが、本発明のワイヤソーによる溝加工装置は、このような構造に限定されるものではない。例えば、本発明のワイヤソーによる溝加工装置は、サブローラ３，３を備える代わりに、環状溝２ｂに加えて、３本分のワイヤ５１を内部に配置可能な大きさを有する環状溝がメインローラ２、２のそれぞれの外周面２ａに形成された構造であっても良い。この場合、サブローラ３，３を上下方向に移動させることにより、ワーク５６に対して、溝５６ａの形成と切断が同時に行われる状態と、溝５６ａの形成のみが行われる状態を簡単に切り換えることができるという本実施例で説明したワイヤソーによる溝加工装置１における効果は発揮されないものの、溝５６ａの形成と切断を同時に行うことができるという効果については、上述のワイヤソーによる溝加工装置１の場合と同様に発揮される。そして、このような構造のワイヤソーによる溝加工装置においてもストッパ６の代わりにストッパ７を用いても良い。この場合にも上述の２種類の溝の深さの差を調節できる範囲が広くなるという効果が同様に発揮される。
【００５６】
また、本実施例では、メインローラ２の環状溝２ｂやサブローラ３の環状溝３ｂ，３ｃの断面形状をＶ字形としているが、これに限らず、Ｕ字形とすることもできる。
さらに、本実施例では、ワイヤソーによる溝加工装置１を、一対のメインローラ２，２の上方に配置されたワークホルダ４が下降した場合にワイヤ群５７ａに当接するとともに、一対のサブローラ３，３が上昇した場合にワイヤ群５７ａに当接する構造としているが、一対のメインローラ２，２の下方に配置されたワークホルダ４が上昇した場合にワイヤ群５７ｂに当接するとともに、一対のサブローラ３，３が下降した場合にワイヤ群５７ｂに当接する構造とすることもできる。このような構造であっても、本実施例で説明したワイヤソーによる溝加工装置１における作用及び効果は同様に発揮される。
【実施例２】
【００５７】
図１０（ａ）は実施例２のワイヤソーによる溝加工装置においてワークホルダ４の吸着面４ｃにワーク５６が設置された状態を示す外観斜視図であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）はそれぞれ片面に一対のガイド部材１０，１０が設けられた板状体９及びガイドレール８の外観斜視図であり、図１０（ｄ）は図１０（ａ）の変形例の外観斜視図である。
【００５８】
なお、図１０（ａ）及び図１０（ｄ）は図２（ｃ）に対応するものである。すなわち、図１０（ａ）及び図１０（ｄ）はワークホルダ４の吸着面４ｃが上を向いた状態を示している。また、図が煩雑になるのを避けるため、ワイヤ群５７ａを構成する複数本のワイヤ５１のうち、図１０（ａ）では１本のワイヤ５１のみを表示している。ただし、図１乃至図９及び図１４を用いて既に説明した構成要素については、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００５９】
図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示すように、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置は、図２（ｃ）を用いて説明したワイヤソーによる溝加工装置１において一対の板状体９，９と一対のガイド部材１０，１０と４本のガイドレール８を備えている。
ワイヤ５１の走行方向と直交し、かつ、ワークホルダ４を間に挟むようにしてワイヤ５１の進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の板状体９，９には、一対のローラ２，２（例えば、図３（ａ）参照）に近い方の端面から鉛直方向へ所定の深さを有する複数の直線状のスリット９ａがワイヤ５１を内部に配置可能に等ピッチで形成されている。
【００６０】
一対のガイド部材１０，１０は、互いに平行をなすように板状体９の片面に設けられている。長細い四角筒体の側面の一つにスリットを設けるようにしてガイド溝８ａが形成されたガイドレール８は、長手方向がワークホルダ４と直交するようにその四隅の近傍にそれぞれ設置されている。また、ガイド溝８ａの内部には、ガイドレール８の長手方向に対して摺動可能にガイド部材１０が設置されている。すなわち、ガイドレール８は、ガイド部材１０の移動方向を制限して板状体９をワークホルダ４と直交する方向へ案内する機能を有している。
さらに、ガイドレール８には、その長手方向に沿って板状体９を移動させるための駆動機構（図示せず）が設置されている。すなわち、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置は、一対の板状体９，９が駆動機構によって駆動されてガイドレール８に沿って移動可能な構造を備えたことを特徴としている。
【００６１】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）はそれぞれ従来技術（特許文献１に開示された発明に係る加工方法）及び実施例２のワイヤソーによる溝加工装置によってワーク５６に形成された溝５６ａの断面形状を表している。
既に述べたように、特許文献１に開示された加工方法では、切断開始時においてワイヤ５１を低速で走行させるとともに、冷却液や加工液を供給しないドライ加工を行っている間は、ワーク５６に対して均一なピッチの溝５６ａが形成されるものの、加工効率を上げるために、ドライ加工を止めると、冷却液や加工液の部分的な液切れに伴う表面張力の作用によりワイヤ同士がくっついてしまう結果、溝５６ａのピッチが不均一になる。したがって、特許文献１に開示された発明をワーク５６の溝加工に適用した場合、図１１（ａ）に示すように、溝５６ａが浅い部分ではピッチが略均一になるが、溝５６ａが深くなるにつれてピッチが不均一になる。
【００６２】
これに対し、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置では、ワーク５６を加工している間中、ワイヤ５１が板状体９のスリット９ａの内部に配置されていることから、冷却液や加工液の部分的な液切れが起こったとしても表面張力の作用によってワイヤ同士がくっついてしまうことがない。すなわち、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置においては、板状体９がワイヤ５１のピッチを一定に保つという作用を有する。したがって、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置を用いてワーク５６の溝加工を行った場合、図１１（ｂ）に示すように、均一なピッチの深い溝５６ａをワーク５６に形成することができる。
また、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置においては、ストッパ６がワイヤ５１に接触することで、ワーク５６に対してワイヤ５１によってそれ以上深く溝５６ａが形成されることを防ぐという作用を有する。したがって、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置によれば、ワーク５６に対して所望の深さの溝５６ａを正確に形成することができる。
【００６３】
板状体９のスリット９ａの内部に配置されたワイヤ５１がワーク５６との接触によって撓むことにより、スリット９ａの外に出てしまうと、スリット９ａの端縁にワイヤ５１が接触することで、当該部分は欠けてしまうおそれがある。しかしながら、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置は、駆動機構に駆動された板状体９がガイドレール８に沿って鉛直方向へ移動する構造であるため、ワーク５６の加工中にワイヤ５１が板状体９のスリット９ａの外に出てしまわないようにワイヤ５１の撓み量に応じて板状体９を鉛直方向へ移動させることにより、ワイヤ５１がスリット１１ａの内部に保持されるという作用を有する。この場合、スリット９ａの外に出てしまったワイヤ５１がスリット９ａの端縁に接触して、当該部分が欠けてしまうという事態は起こらない。このように、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置によれば、板状体９のスリット９ａが破損し難いため、保守費用の節約を図ることができる。
【００６４】
板状体９のスリット９ａを深くすれば、ワーク５６の加工中にワイヤ５１が撓んでスリット９ａの外に出ることはなくなるが、従来技術では板状体９に深いスリット９ａを形成することは困難である。ただし、浅いスリット９ａであればドライ加工によって形成することができる。そこで、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置では、ドライ加工により均一なピッチの浅いスリット９ａを板状体９に形成し、この板状体９をワイヤ５１の撓み量に応じて鉛直方向へ移動させる構造としているのである。
【００６５】
また、メインローラ２の環状溝２ｂのピッチが狭くなると、環状溝２ｂ，２ｂの境界となる柱部分について上端の平面部の幅が狭くなり過ぎないように環状溝２ｂを浅く形成する必要があり、その結果、ワイヤ５１は全体が環状溝２ｂの内部に収まらず、その一部が環状溝２ｂからはみ出した状態になることがある。この場合、ワイヤ５１の走行中に切削屑などの異物が環状溝２ｂに入り込むと、ワイヤ５１が飛んで隣の環状溝２ｂに移り易くなるため、ワイヤ５１を一定のピッチに維持することが困難になる。
これに対し、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置によれば、ワーク５６の加工中に切削屑等が環状溝２ｂの内部に入り込んだとしても、板状体９がワイヤ５１のピッチを一定に保つように作用するため、ワーク５６に対して狭いピッチの溝５６ａを均一に加工することが可能である。
【００６６】
なお、実施例２のワイヤソーによる溝加工装置は、図１０（ａ）に示した構造に限定されるものではない。例えば、ワーク５６に所望の深さの溝５６ａが形成された時点で鉛直方向へのワークホルダ４の移動を止めるようにすれば、図１０（ｄ）に示すようにストッパ６，６の設置を省略することができる。
また、板状体９に異なる深さのスリット９ａが形成された構造とすることもできる。この場合、ワーク５６に対して溝加工と切断を同時に行うことができるというメリットがある。
【実施例３】
【００６７】
図１２（ａ）は実施例３のワイヤソーによる溝加工装置においてワークホルダ４の吸着面４ｃにワーク５６が設置された状態を示す外観斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の変形例の外観斜視図である。図１３（ａ）は図１２（ａ）又は図１２（ｂ）に示した円柱体１１の外観斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図であり、図１３（ｃ）は図１２（ａ）又は図１２（ｂ）に示したガイド部材１２の外観斜視図である。
【００６８】
なお、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は図２（ｃ）に対応するものである。すなわち、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）はワークホルダ４の吸着面４ｃが上を向いた状態を示している。また、図が煩雑になるのを避けるため、ワイヤ群５７ａを構成する複数本のワイヤ５１のうち、図１２（ａ）では１本のワイヤ５１のみを表示している。ただし、図１乃至図１０及び図１４を用いて既に説明した構成要素については、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００６９】
図１２（ａ）に示すように、実施例３のワイヤソーによる溝加工装置は、図１０（ａ）を用いて説明した実施例２のワイヤソーによる溝加工装置において、一対の板状体９，９と一対のガイド部材１０，１０と４本のガイド部材８に代えて、一対の円柱体１１，１１と一対のガイド部材１２，１２と４本のガイドレール１３，１３を備えている。
ワイヤ５１の走行方向と直交し、かつ、ワークホルダ４を間に挟むようにしてワイヤ５１の進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の円柱体１１，１１は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、両端に軸体１１ｂ，１１ｂが設けられるとともに、ワイヤ５１を１回だけ巻き付け可能な複数の環状溝１１ａが円柱軸に対して環の中心軸を一致させた状態で外周面に等ピッチで形成されている。
【００７０】
長細い四角筒体の側面の一つにスリットを設けるようにしてガイド溝１３ａが形成されたガイドレール１３は、長手方向がワークホルダ４と直交するようにその四隅の近傍にそれぞれ設置されている。
図１３（ｃ）に示すように、ガイド部材１２は、軸体１１ｂを回転自在に保持するための軸孔１２ａを有するとともに、ガイドレール１３の長手方向に対して摺動可能にガイド溝１３ａの内部に設置されるスライド部１２ｂを有している。すなわち、ガイドレール１３は、ガイド部材１２の移動方向を制限して円柱体１１をワークホルダ４と直交する方向へ案内する機能を有している。
さらに、ガイドレール１３には、その長手方向に沿って円柱体１１を移動させるための駆動機構（図示せず）が設置されている。すなわち、実施例３のワイヤソーによる溝加工装置は、一対の円柱体１１，１１が駆動機構によって駆動されてガイドレール１３に沿って移動可能な構造を備えたことを特徴としている。
【００７１】
実施例３のワイヤソーによる溝加工装置では、ワーク５６を加工している間中、ワイヤ５１が円柱体１１の環状溝１１ａの内部に配置される構造となっているため、円柱体１１がワイヤ５１のピッチを一定に保つという作用を有する。したがって、実施例３のワイヤソーによる溝加工装置をワーク５６の溝加工に適用することによれば、均一なピッチの深い溝５６ａをワーク５６に形成することができる。
また、実施例３のワイヤソーによる溝加工装置は、駆動機構に駆動された円柱体１１がガイドレール１３に沿って鉛直方向へ移動する構造であるため、ワーク５６の加工中にワイヤ５１が円柱体１１の環状溝１１ａの外に出てしまわないようにワイヤ５１の撓み量に応じて円柱体１１を鉛直方向へ移動させることができる。これにより、環状溝１１ａの外に出てしまったワイヤ５１が環状溝１１ａの端縁に接触することで、当該部分が欠けてしまうという事態を防ぐことができる。
さらに、実施例３のワイヤソーによる溝加工装置では、ワイヤ５１の走行に伴って円柱体１１が回転することにより、環状溝１１ａの内面とワイヤ５１の間に生じる摩擦力が低減されるため、環状溝１１ａが磨耗し難いという作用を有する。
このように、実施例３のワイヤソーによる溝加工装置では、円柱体１１の環状溝１１ａが破損したり、磨耗したりし難いため、保守費用の節約を図ることができる。
加えて、実施例３のワイヤソーによる溝加工装置によれば、ワーク５６の加工中に切削屑等が環状溝２ｂの内部に入り込んだとしても、円柱体１１がワイヤ５１のピッチを一定に保つように作用するため、ワーク５６に対して狭いピッチの溝５６ａを均一に加工することができる。
【００７２】
なお、実施例３のワイヤソーによる溝加工装置は、図１２（ａ）に示した構造に限定されるものではない。例えば、ワーク５６に所望の深さの溝５６ａが形成された時点で鉛直方向へのワークホルダ４の移動を止めるようにすれば、図１２（ｂ）に示すようにストッパ６，６の設置を省略することができる。
また、円柱体１１に異なる深さの環状溝１１ａが形成された構造とすることができる。この場合、ワーク５６に対して溝加工と切断を同時に行うことができるというメリットがある。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
請求項１乃至請求項４に記載された発明は、半導体ウェハや放熱板あるいはシートなどのような薄板状のワークに対して均一なピッチで複数の深い溝を形成する必要がある場合に特に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１…ワイヤソーによる溝加工装置  ２…メインローラ  ２ａ…外周面  ２ｂ…環状溝  ３…サブローラ  ３ａ…外周面  ３ｂ，３ｃ…環状溝  ４…ワークホルダ  ４ａ…吸引口  ４ｂ…吸着孔  ４ｃ…吸着面  ５…スペーサ  ５ａ…貫通孔  ６，７…ストッパ  ７ａ…溝  ８…ガイドレール  ８ａ…ガイド溝  ９…板状体  ９ａ…スリット  １０…ガイド部材  １１…円柱体  １１ａ…環状溝  １１ｂ…軸体  １２…ガイド部材  １２ａ…軸孔  １２ｂ…スライド部  １３…ガイドレール  １３ａ…ガイド溝  ５０…マルチワイヤソー  ５１…ワイヤ  ５２ａ，５２ｂ…リールボビン  ５３…溝付きローラ  ５３ａ…外周面  ５４…加工液噴射ノズル  ５５…ワークホルダ  ５６…ワーク  ５６ａ…溝  ５７ａ，５７ｂ…ワイヤ群  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月13日(2020.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に設置された各回転軸を中心として回転可能に、互いに所定の間隔を空けて平行に設置された一対のローラと、
一対の前記ローラに対し、軸方向の一端から他端にかけて交互に往復するように螺旋状に巻き付けられたワイヤと、
ワークを保持可能に形成された水平面を有するワークホルダと、
前記水平面に前記ワークが保持された前記ワークホルダを上下方向へ移動させる第１の駆動機構と、
前記ワイヤの走行方向と直交し、かつ、前記ワークホルダを間に挟むようにして前記ワイヤの進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の板状体と、
この板状体の片面に設けられて互いに平行をなす一対の第１のガイド部材と、
この第１のガイド部材の移動方向を制限して前記板状体を前記ワークホルダと直交する方向へ案内する第１のガイドレールと、
この第１のガイドレールに沿って前記板状体を移動させる第２の駆動機構と、を備え、
一対の前記ローラの外周面には、前記ワイヤが１回だけ巻き付けられる第１の環状溝が前記回転軸に環の中心軸が一致するように所定のピッチで複数個所に形成され、
前記ワークホルダは、一対の前記ローラの間に前記ワイヤが複数回掛け渡された一対のワイヤ群の一方に対し、上下方向へ移動した場合に前記ワークが当接するように一対の前記ローラの上方又は下方に設置されており、
前記板状体は、
一対の前記ローラに近い方の端面から鉛直方向へ直線状のスリットが内部に前記ワイヤを配置可能に等ピッチで形成されていることを特徴とするワイヤソーによる溝加工装置。
【請求項２】
前記板状体、一対の前記第１のガイド部材、前記第１のガイドレール及び前記第２の駆動機構に代えて、
両端に軸体が設けられるとともに、前記ワイヤの走行方向と直交し、かつ、前記ワークホルダを間に挟むようにして前記ワイヤの進行方向の前方と後方にそれぞれ設置された一対の円柱体と、
前記軸体を介して前記円柱体を円柱軸の周りにそれぞれ回転自在に支持する一対の第２のガイド部材と、
この第２のガイド部材の移動方向を制限して前記円柱体を前記ワークホルダと直交する方向へ案内する第２のガイドレールと、
この第２のガイドレールに沿って前記円柱体を移動させる第３の駆動機構と、を備え、
前記円柱体は、
前記ワイヤを１回だけ巻き付け可能な第２の環状溝が前記円柱軸に対して環の中心軸を一致させた状態で外周面に等ピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソーによる溝加工装置。
【請求項３】
前記ワークよりも薄いブロック材からなり、前記ワークホルダの前記水平面に設置される一対のストッパを備え、
一対の前記ストッパは、前記ワイヤによって切削され難い部材によって形成され、前記ワークを間に挟むようにして前記ワイヤの走行方向の前方と後方にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤソーによる溝加工装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワイヤソーによる溝加工装置を用いて、前記ワークの表面に溝を形成することを特徴とするワイヤソーによる溝加工方法。