(57)【要約】【課題】切断効率を高めつつ、切断片の欠損や厚さの不揃いを抑制することが可能なワイヤソー装置を提供すること。【解決手段】ワイヤソー装置Ａ１は、ワイヤ４のうち１対の第１ガイドローラ１１の方向ｙ一方側部分によって支持された部分に対して、切断対象物Ｏｂ１が方向ｙ一方側から押し当てられる第１切断区間２１と、ワイヤ４のうち１対の第２ガイドローラ１２の方向ｙ他方側部分によって支持された部分に対して、切断対象物Ｏｂ２が方向ｙ一方側から押し当てられる第２切断区間２２と、ワイヤ４のうち１対の第２ガイドローラ１２の方向ｙ他方側部分によって支持された部分の第２方向ｙ他方側に当接する補助ローラ３と、を備えており、第２切断区間２２は、１対の第２ガイドローラ１２同士の間隔よりも短く、補助ローラ３は、第２切断区間２２の外側に設けられている。【選択図】  図１
2010099808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガイドローラと、
上記複数のガイドローラに掛け回された状態で送られるワイヤと、
を備えており、
上記ワイヤに対して切断対象物が押し当てられることにより、この切断対象物を切断するワイヤソー装置であって、
上記複数のガイドローラは、第１方向において互いに平行に離間配置された１対の第１ガイドローラ、および上記第１方向において互いに平行に離間配置され、かつ上記第１方向と直角である第２方向において上記１対の第１ガイドローラに対して離間配置された１対の第２ガイドローラを含んでおり、
上記ワイヤのうち上記１対の第１ガイドローラの上記第２方向一方側部分によって支持された部分に対して、切断対象物が上記第２方向一方側から押し当てられる第１切断区間と、
上記ワイヤのうち上記１対の第２ガイドローラの上記第２方向他方側部分によって支持された部分に対して、切断対象物が上記第２方向一方側から押し当てられる第２切断区間と、
上記ワイヤのうち上記１対の第２ガイドローラの上記第２方向他方側部分によって支持された部分の上記第２方向他方側に当接する補助ローラと、
を備えており、
上記第２切断区間は、上記１対の第２ガイドローラ同士の間隔よりも短く、
上記補助ローラは、上記第２切断区間の外側に設けられていることを特徴とする、ワイヤソー装置。
【請求項２】
上記補助ローラは上記第２切断区間を挟むように２個以上設けられている、請求項２に記載のワイヤソー装置。
【請求項３】
上記１対の第２ガイドローラには上記ワイヤに嵌合する複数の溝が形成されており、上記補助ローラには溝が形成されていない、請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項４】
上記補助ローラの直径は上記第２ガイドローラの直径よりも小さい、請求項１ないし３のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【請求項５】
上記補助ローラを上記ワイヤに対して弾性的に押し当てるように支持する弾性支持部を備えている、請求項１ないし４のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤによって半導体材料、特に太陽電池材料を切断するのに適したワイヤソー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来のワイヤソー装置を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示されたワイヤソー装置Ｘは、複数のガイドローラ９１，９２およびワイヤ９３を備えており、切断対象物としてのたとえば太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を薄片状に切断する装置である。１対ずつのガイドローラ９１，９２は、方向ｘにおいて平行にそれぞれ離間配置されている。１対のガイドローラ９１と１対のガイドローラ９２とは、方向ｙにおいて平行に離間配置されている。ワイヤ９３は、たとえばメッキが施されたピアノ線であり、複数のガイドローラ９１，９２に掛け回されている。複数のガイドローラ９１，９２のいずれかは、図示しないモータによって駆動される。この駆動により、ワイヤ９３は、複数のガイドローラ９１，９２に掛け回された状態で、図示された矢印の方向に送られる。ワイヤ９３のうち１対のガイドローラ９１によって支持された部分は、切断区間９４を構成している。また、ワイヤ９３のうち１対のガイドローラ９２によって支持された部分は、切断区間９５を構成している。切断区間９４および切断区間９５に対して太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２のそれぞれを矢印の方向に押し付けることにより、太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を薄片状に切断することができる。特に複数の太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を２段配置にした状態で一括して切断することにより、切断効率を高めることができるという利点がある。
【０００３】
しかしながら、切断区間９４によって切断された太陽電池材料Ｏｂ１の切断片と、切断区間９５によって切断された太陽電池材料Ｏｂ２の切断片とは、仕上がりが異なることがあった。具体的には、太陽電池材料Ｏｂ１の切断片よりも、太陽電池材料Ｏｂ２の切断片の方が、切断中にその一部が欠けたり、厚さが不揃いとなったりすることが多かった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７５９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、切断効率を高めつつ、切断片の欠損や厚さの不揃いを抑制することが可能なワイヤソー装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供されるワイヤソー装置は、複数のガイドローラと、上記複数のガイドローラに掛け回された状態で送られるワイヤと、を備えており、上記ワイヤに対して切断対象物が押し当てられることにより、この切断対象物を切断するワイヤソー装置であって、上記複数のガイドローラは、第１方向において互いに平行に離間配置された１対の第１ガイドローラ、および上記第１方向において互いに平行に離間配置され、かつ上記第１方向と直角である第２方向において上記１対の第１ガイドローラに対して離間配置された１対の第２ガイドローラを含んでおり、上記ワイヤのうち上記１対の第１ガイドローラの上記第２方向一方側部分によって支持された部分に対して、切断対象物が上記第２方向一方側から押し当てられる第１切断区間と、上記ワイヤのうち上記１対の第２ガイドローラの上記第２方向他方側部分によって支持された部分に対して、切断対象物が上記第２方向一方側から押し当てられる第２切断区間と、上記ワイヤのうち上記１対の第２ガイドローラの上記第２方向他方側部分によって支持された部分の上記第２方向他方側に当接する補助ローラと、を備えており、上記第２切断区間は、上記１対の第２ガイドローラ同士の間隔よりも短く、上記補助ローラは、上記第２切断区間の外側に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記補助ローラは上記第２切断区間を挟むように２個以上設けられている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記１対の第２ガイドローラには上記ワイヤに嵌合する複数の溝が形成されており、上記補助ローラには溝が形成されていない。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記補助ローラの直径は上記第２ガイドローラの直径よりも小さい。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記補助ローラを上記ワイヤに対して弾性的に押し当てるように支持する弾性支持部を備えている。
【００１１】
このような構成によれば、上記第２切断区間は、上記補助ローラにより支持されているため、切断対象物を上記第２切断区間に対して押し付けた場合に、上記ワイヤが上記第２のガイドローラに対してずれにくくなる。これにより、上記第２切断区間による切断辺が上記第１切断区間による切断辺よりも状態が悪くなるのを防ぐことができる。したがって、上記切断対象物を一括して切断することにより切断効率を高めつつ、切断片の欠損や厚さの不揃いを抑制することができる。
【００１２】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかるワイヤソー装置の第１実施形態を示している。本実施形態のワイヤソー装置Ａ１は、複数のガイドローラ１１，１２、ワイヤ２、および、１対の補助ローラ３を備えており、切断対象物としての複数の太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を一括して切断することが可能に構成されている。太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２は、たとえば多結晶シリコンインゴットであり、本実施形態においては、長さが４００ｍｍ程度、断面寸法が１５０〜１６０ｍｍ角とされている。
【００１５】
複数のガイドローラ１１，１２は、ワイヤ２を後述する経路に沿って支持し、かつ送るためのものであり、それぞれが方向ｚに延びる円柱形状とされている。本実施形態においては、複数のガイドローラ１１，１２は、直径が２２０〜２５０ｍｍ程度、長さが５００ｍｍ程度とされており、その表面には複数のガイド溝（図示略）が形成されている。これらのガイド溝は、ワイヤ２を保持するためのものであり、本実施形態においては３００〜３５０μｍのピッチで配列されている。複数のガイドローラ１１，１２のいずれかには、ワイヤ２を送るための駆動力を発生するモータなどの駆動源（図示略）が連結されている。
【００１６】
１対のガイドローラ１１および１対のガイドローラ１２は、それぞれが方向ｘにおいて互いに平行に離間配置されており、本実施形態においては、その間隔が４００ｍｍ程度とされている。１対のガイドローラ１１と１対のガイドローラ１２とは、方向ｙにおいて互いに平行に離間配置されている。
【００１７】
ワイヤ２は、太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を切断するためのものであり、たとえば直径１４０μｍ程度のピアノ線にＣｕ，Ｚｎなどのメッキを施したものである。ワイヤ２は、図示されたように、複数のガイドローラ１１，１２に掛け回された状態で、図中の矢印が指す方向に送られる。ワイヤ２の送り速度は、たとえば６００〜９００ｍ／分である。
【００１８】
ワイヤ２は、複数のガイドローラ１１，１２に次のように掛け回されている。まず、方向ｘ左方から方向ｘ左方のガイドローラ１１の方向ｚ奥方端付近の方向ｙ上側部分に上述したガイド溝に沿って接している。次に、ワイヤ２は、方向ｘ右方のガイドローラ１１の方向ｚ奥方端付近の方向ｙ上側部分に向かって延び、上述したガイド溝に沿って、方向ｘ右方のガイドローラ１１の方向ｚ奥方端付近の方向ｘ右側部分に回り込んでいる。さらに、ワイヤ２は、方向ｙ下方に向かって延び、方向ｘ右方のガイドローラ１２の方向ｚ奥方端付近の方向ｘ右側部分に接している。次に、ワイヤ２は、上述したガイド溝に沿って、方向ｘ右方のガイドローラ１２の方向ｚ奥方端付近の方向ｙ下側部分に回り込み、方向ｘ左方へ向けて延びている。さらに次に、ワイヤ２は、方向ｘ左方のガイドローラ１２の方向ｚ奥方端付近の方向ｙ下側部分に接している。次に、ワイヤ２は、上述したガイド溝に沿って、方向ｘ左方のガイドローラ１２の方向ｚ奥方端付近の方向ｘ左側部分に回り込み、方向ｙ上方へ向けて延び、方向ｘ左方のガイドローラ１１に接している。これにより、ワイヤ２は、４つのガイドローラ１１，１２を１周する。これと同じ要領で、上述した複数のガイド溝に沿わせながらワイヤ２を上記４つのガイドローラ１１，１２に掛けまわすことにより、ワイヤ２は、４個のガイドローラ１１，１２に対して方向ｚ奥方から手前側に向かってらせん状に複数周掛けまわされる。このワイヤ２が４個のガイドローラ１１，１２の周りに複数周掛け回された部分は、切断区間２１と切断区間２２とを有している。
【００１９】
切断区間２１は、１対のガイドローラ１１の間にかかるワイヤ２によって形成されている。この切断区間２１は、方向ｙ上方から押し当てられた太陽電池材料Ｏｂ１を複数の切断片に切断するための部分である。
【００２０】
切断区間２２は、１対のガイドローラ１２の間にかかるワイヤ２のうち、方向ｘにおける両端付近を除く部分によって形成されている。この切断区間２２は、方向ｙ上方から押し当てられた太陽電池材料Ｏｂ２を複数の切断片に切断するための部分である。
【００２１】
１対の補助ローラ３は、１対のガイドローラ１２の間にかかるワイヤ２を方向ｙ下方から支持するように設けられている。１対の補助ローラ３は、たとえばウレタン製であり、ｚ方向に延びる円柱状に形成されている。１対の補助ローラ３は、ガイドローラ１１，１２の直径よりも小さい直径を有しており、その長さは５００ｍｍ程度である。また、ガイドローラ１１，１２と異なり、その表面には複数のガイド溝が形成されていない。１対の補助ローラ３は、１対のガイドローラ１２の間にかかるワイヤ２のうち、方向ｘにおける両端付近にそれぞれ当接している。１対の補助ローラ３は、切断区間２２を挟む配置となっている。
【００２２】
太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２の切断は、以下のようにして行う。太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２は、それぞれの方向ｙ上面が、たとえばガラス製のワークプレート（図示略）に接合されており、このワークプレートを介してワークホルダ（図示略）に保持されている。そして、本実施形態においては、２つずつの太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を切断区間２１，２２に対して方向ｙ上方にそれぞれ配置する。次いで、これらの太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を方向ｙ下方に移動させることにより、切断区間２１，２２のワイヤ２に押し当てる。すると、ワイヤ２によって太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２が切断される。上記ワークプレートが切断区間２１，２２に到達するまで太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を下降させることにより、太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を薄片状に切断することができる。本実施形態においては、太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２から、厚さが１８０μｍ程度である複数の切断片が得られる。
【００２３】
次に、ワイヤソー装置Ａ１の作用について説明する。
【００２４】
発明者らは、図３に示す従来技術によるワイヤソー装置Ｘにおいて、太陽電池材料Ｏｂ１と太陽電池材料Ｏｂ２との切断結果に相違が生じる原因を次のように考察した。太陽電池材料Ｏｂ１を切断区間９４に押し付ける場合、切断区間９４を構成するワイヤ９３が方向ｙ下方に撓む。このとき、太陽電池材料Ｏｂ１から切断区間９４に付与される力は、ワイヤ９３を１対のガイドローラ９１に対してより強く押し付けるように作用する。この結果、切断作業の際に、ワイヤ９３のうち切断区間９４を構成する部分は、上述したガイド溝から離れにくくなり、より安定する。
【００２５】
太陽電池材料Ｏｂ２を切断区間９５に押し付ける場合、切断区間９５を構成するワイヤ９３が方向ｙ下方に撓む。切断区間９５を構成するワイヤ９３は、１対のガイドローラ９２の方向ｙ下側部分によって支持されているため、太陽電池材料Ｏｂ２から切断区間９５に付与される力は、ワイヤ９３を１対のガイドローラ９２から離間させるように作用する。この結果、ワイヤ９３のうち切断区間９５を構成する部分は、上述したガイド溝から離れるおそれが大きくなってしまう。これが、太陽電池材料Ｏｂ２の切断片が欠損したり、厚さが不揃いとなったりする原因であると、発明者らは考察した。
【００２６】
一方、本実施形態によれば、切断区間２２は、ワイヤ２を方向ｙにおける下側から支持する１対の補助ローラ３の間に設けられている。このため、太陽電池材料Ｏｂ２を切断区間２２に押し付けると、ワイヤ２は、１対のガイドローラ１２から離間することなく、１対の補助ローラ３に押し付けられる。これにより、ワイヤ２のうち切断区間２２を構成する部分が、上述したガイド溝から離れにくくなり安定する。また、切断区間２１は、従来の切断区間９４と同様の構成であり、上述したガイド溝から離れにくく、安定している。
【００２７】
このように、本実施形態によれば、ワイヤ２のうち切断区間２１，２２を構成する部分の双方が、上述したガイド溝から離れにくくなり、安定する。したがって、太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を一括して切断することにより切断効率を高めつつ、切断片の欠損や厚さの不揃いを抑制することができる。
【００２８】
図２は、本発明にかかるワイヤソー装置の第２実施形態を示している。なお、この図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。本実施形態のワイヤソー装置Ａ２では、１対の補助ローラ３のそれぞれが弾性支持部４によって支持されており、その他の構成はワイヤソー装置Ａ１と同様である。
【００２９】
弾性支持部４は、調整機構付バネ４１、支持棒４２、固定板４３、および、固定台４４を備えている。固定台４４は、たとえば床に固定されている。固定板４３は、固定台４４から方向ｘに沿って延びるように形成されている。支持棒４２は、一方の端が固定板４３に回動可能なように固定されており、他方の端に補助ローラ３が取り付けられている。調整機構付バネ４１は、支持棒４２と固定台４４との間に介在しており、支持棒４２を方向ｙ上方に押し上げている。調整機構付バネ４１は、補助ローラ３が好ましい力でワイヤ２に押し付けられるように調整されている。
【００３０】
本実施形態によると、太陽電池材料Ｏｂ２を切断区間２２に押し付けると、ワイヤ２は、１対の補助ローラ３に押し付けられる。１対の補助ローラ３は、それぞれ弾性支持部４によって方向ｙ下方からワイヤ２に押し当てられているため、ワイヤ２に押されて方向ｙ下方へ下がることがない。これにより、ガイドローラ１２間のワイヤ２が、上述したガイド溝からより離れにくくなり安定する。したがって、ワイヤソー装置Ａ２は、太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２を一括して切断することにより切断効率を高めつつ、切断片の欠損や厚さの不揃いを抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、調整機構付バネ４１を調整することにより１対の補助ローラ３がワイヤ２を押し上げる力を調整可能となっている。このため、１対の補助ローラ３がワイヤ２を押し上げる力を、太陽電池材料Ｏｂ２を切断区間２２に押し当てた際にガイドローラ１２間のワイヤ２にかかる力と合わせることが可能である。これはワイヤ２を安定して送るのに有利であり、ワイヤ２の張力を太陽電池材料Ｏｂ１，Ｏｂ２の切断に適した強さに調節しやすいという利点がある。
【００３２】
本発明に係るワイヤソー装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るワイヤソー装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、弾性支持部４は、補助ローラ２をワイヤ２に弾性的に押し当てるものであればどのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかるワイヤソー装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかるワイヤソー装置の第２実施形態を示す平面図である。
【図３】従来のワイヤソー装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ１，Ａ２  ワイヤソー装置
Ｏｂ１，Ｏｂ２  太陽電池材料（切断対象物）
ｘ      （第１）方向
ｙ      （第２）方向
１１    （第１）ガイドローラ
１２    （第２）ガイドローラ
２      ワイヤ
２１    （第１）切断区間
２２    （第２）切断区間
３      補助ローラ
４      弾性支持部
４１    調整機構付バネ
４２    支持棒
４３    固定板
４４    固定台
【図１】
2010099808.tif 000003
【図２】
2010099808.tif 000004
【図３】
2010099808.tif 000005