(57)【要約】【課題】加工初期から良好な切れ味と優れた加工精度を発揮し、工具寿命も長い電着ワイヤー工具を提供する。【解決手段】電着ワイヤー工具１００は、芯線１０の外周に砥粒を電着金属３０で固着して形成された砥粒層４０を有するものであり、着金属３０の芯線外被面３０ａから突出した超砥粒２０Ｙの先端部２０Ｙａが電着金属３０で被覆されていない露出砥粒部２１Ｙと、電超砥粒Ｘの先端部２０Ｘａが電着金属３０で覆われた被覆砥粒部２１Ｘと、を備えている。砥粒層４０に含まれる被覆砥粒部２１Ｘの割合は５０個数％〜９０個数％の範囲内で調整可能であり、露出砥粒部２１Ｙの割合は１０個数％〜５０個数％の範囲内で調整可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線の外周に砥粒を電着金属で固着して形成された砥粒層を有する電着ワイヤー工具であって、前記電着金属の芯線外被面から突出した前記砥粒の先端部が電着金属で被覆されていない露出砥粒部と、前記砥粒の先端部が電着金属で被覆された被覆砥粒部と、を備えたことを特徴とする電着ワイヤー工具。
【請求項２】
前記砥粒層に含まれる前記被覆砥粒部の割合が５０個数％〜９０個数％であり、前記露出砥粒部の割合が１０個数％〜５０個数％である請求項１記載の電着ワイヤー工具。
【請求項３】
前記露出砥粒部を形成する砥粒の平均粒子径の３／４〜１／３の領域が前記電着金属の芯線外被面から突出している請求項１または２記載の電着ワイヤー工具。
【請求項４】
前記電着金属がニッケルと、銅、亜鉛、リンのうちのいずれか１以上とを含むものである請求項１〜３のいずれかに記載の電着ワイヤー工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用シリコン、半導体用シリコン、磁性体、サファイア、ＳｉＣなどのインゴットをスライス加工する際に使用される電着ワイヤー工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池用シリコンや半導体用シリコンなどのインゴット、サファイアインゴットなどの硬脆材料のスライス加工に使用されるワイヤー工具については、芯線の外周に砥粒をレジンボンドで固着したレジンワイヤー工具（例えば、特許文献１，２参照。）と、砥粒を電着で固着した電着ワイヤー工具と、に大別される。
【０００３】
特許文献１，２などに記載されている電着ワイヤー工具は、砥粒保持力が高く、加工効率が高いなどの点において優れているが、柔軟性が低く、捻じれに対して弱いなどの欠点もある。
【０００４】
また、他の電着ワイヤー工具においては、砥粒の表面に金属などの導電性材料を被覆することによって芯線に対する砥粒の固着力を高めたもの（例えば、特許文献３参照）が提案されている。この電着ワイヤー工具は、砥粒を強固に固着できる反面、砥粒の表面に被覆された金属（鍍金層）により、砥粒と被研削物との接触が妨げられるので、加工初期の切れ味が悪く、加工精度も悪くなるという欠点がある。
【０００５】
そこで、電着ワイヤー工具の加工初期の切れ味を向上させるため、予め、砥粒先端部の鍍金層の一部を取り除いた状態にした電着ワイヤー工具が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５３−１４４８９号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０７２９号公報
【特許文献３】特開２００６−１８１６９８号公報
【特許文献４】特開２００６−１８１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献４記載の電着ワイヤー工具は、加工前に、砥粒先端の鍍金層の一部を除去して砥粒を露出させることにより、加工初期の切れ味を高めたものであるが、砥粒を被覆している電着金属を除去する作業に多大な手間を要している。また、砥粒を被覆している電着金属の一部を除去する作業中（所謂、ツルーイング作業中）に、芯線（ワイヤー）及び砥粒が損傷して、工具寿命が低下することがある。
【０００８】
一方、砥粒の表面に金属などの導電性材料を被膜せず、そのまま電着によって芯線の外周に砥粒を埋め込む方法もあるが、導電性材料で被覆されていない砥粒は芯線に対する固着力が弱く、加工作業中に脱粒し易いという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、予め砥粒先端部の電着金属を取り除く作業を施すことなく、加工初期から良好な切れ味と優れた加工精度を発揮し、工具寿命も長い電着ワイヤー工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電着ワイヤー工具は、芯線の外周に砥粒を電着金属で固着して形成された砥粒層を有する電着ワイヤー工具であって、前記電着金属の芯線外被面から突出した前記砥粒の先端部が電着金属で被覆されていない露出砥粒部と、前記砥粒の先端部が電着金属で被覆された被覆砥粒部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記電着金属の芯線外被面とは、砥粒層を形成する電着金属のうち砥粒が存在していない領域における電着金属の表面（芯線の外周面に沿って電着金属が直接、固着されている領域における電着金属の表面）をいう。
【００１２】
このような構成とすれば、加工初期においては、砥粒の先端部が電着金属で被覆されていない露出砥粒部によって切削作用が生じるので良好な切れ味と優れた加工精度を発揮し、被覆砥粒部の砥粒は電着金属によって芯線に強固に固着されているので、加工中の脱粒が生じ難く、長い工具寿命を実現することができる。
【００１３】
ここで、前記砥粒層に含まれる前記被覆砥粒部の割合が５０個数％〜９０個数％であり、前記露出砥粒部の割合が１０個数％〜５０個数％であることが望ましい。ここで、前記「割合」とは、前記砥粒層の所定領域中に存在する前記被覆砥粒部の個数と前記露出砥粒部の個数との和で、それぞれ前記被覆砥粒部の個数、前記露出砥粒部の個数を除して算出される数値を百分率（個数％）で表示したものである。
【００１４】
また、前記露出砥粒部を形成する砥粒の平均粒子径の３／４〜１／３の領域が前記電着金属の芯線外被面から突出していることが望ましい。このことは、前記露出砥粒部を形成する砥粒の平均粒子径の１／４〜２／３の領域が電着金属に埋没していることを意味している。
【００１５】
さらに、前記電着金属がニッケルと、銅、亜鉛、リンのうちのいずれか１以上とを含むものとすることもできる。このような構成とした場合、前記露出砥粒部を形成する砥粒が電着金属で被覆され難く、良好である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、加工初期から良好な切れ味と優れた加工精度を発揮し、工具寿命も長い電着ワイヤー工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態である電着ワイヤー工具の一部を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電着ワイヤー工具の中心軸を含む平面における一部省略断面図である。
【図３】図１に示す電着ワイヤー工具の切れ味評価試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１，図２に示すように、本実施形態の電着ワイヤー工具１００は、芯線１０の外周に超砥粒２０Ｘ，２０Ｙを電着金属３０で固着して形成された砥粒層４０を有するものであり、超砥粒２０Ｙの先端部２０Ｙａが電着金属３０で被覆されていない露出砥粒部２１Ｙと、電着金属３０の芯線外被面３０ａから突出した超砥粒２０Ｘの先端部２０Ｘａが電着金属３０で覆われた被覆砥粒部２１Ｘと、とを備えている。
【００１９】
即ち、被覆砥粒部２１Ｘを形成する超砥粒２０Ｘはその全体が電着金属３０で被覆され、露出砥粒部２１Ｙを形成する超砥粒２０Ｙは電着金属３０の芯線外被面３０ａから突出した砥粒２０Ｙの先端部２０Ｙａ以外の領域（先端部２０Ｙａより芯線１０寄りの領域）が電着金属３０で被覆されている。
【００２０】
ここで、電着金属３０の芯線外被面３０ａとは、砥粒層４０を形成する電着金属３０のうち超砥粒２０Ｘ，２０Ｙが存在していない領域における電着金属３０の表面（芯線１０の外周面１０ａに沿って電着金属３０が直接、固着されている領域における電着金属３０の表面）をいう。なお、本実施形態では、電着金属３０はニッケルと、銅、亜鉛、リンを含んでいるが、これに限定するものではない。
【００２１】
砥粒層４０に含まれる被覆砥粒部２１Ｘの割合は５０個数％〜９０個数％の範囲内で調整可能であり、露出砥粒部２１Ｙの割合は１０個数％〜５０個数％の範囲内で調整可能である。ここで、被覆砥粒部２１Ｘの割合とは、砥粒層４０の一定領域内において、
（被覆砥粒部２１Ｘの個数）／（被覆砥粒部２１Ｘの個数＋露出砥粒部２１Ｙの個数）によって算出される値を百分率（個数％）で表示したものであり、
露出砥粒部２１Ｙの割合とは、砥粒層４０の一定領域内において、
（露出砥粒部２１Ｙの個数）／（被覆砥粒部２１Ｘの個数＋露出砥粒部２１Ｙの個数）によって算出される値を百分率（個数％）で表示したものである。
【００２２】
なお、被覆砥粒部２１Ｘの割合が５０個数％未満である場合、あるいは露出砥粒部２１Ｙの割合が５０個数％を超える場合は、電着金属３０を形成するメッキ工程において、プーリ（図示せず）と芯線１０の間に介在する露出砥粒部２１Ｙに充分な電流が流れないので、必要なメッキを行うことができず、露出砥粒部２１Ｙの超砥粒２０Ｙ、被覆砥粒部２１Ｘの超砥粒２０Ｘが共に脱粒することがある。従って、砥粒層４０に含まれる被覆砥粒部２１Ｘの割合は５０個数％〜９０個数％であって、露出砥粒部２１Ｙの割合が１０個数％〜５０個数％であることが望ましい。
【００２３】
また、露出砥粒部２１Ｙを形成する超砥粒２０Ｙの先端部２０Ｙａは、超砥粒２０Ｙの平均粒子径の３／４〜１／３の領域であることが望ましいが、本実施形態では、露出砥粒部２１Ｙを形成する超砥粒２０Ｙの平均粒子径の約１／３程度が先端部２０Ｙａとなるように設定されている。
【００２４】
次に、前述した電着ワイヤー工具１００と、従来の電着ワイヤー工具（図示せず）について、ＤＷＴ社（ダイヤモンドワイヤーテクノロジー社）の自動式ダイヤモンドワイヤーソー（ＣＳ−４００型）を使用して、後述する被加工材の切断加工を行い、切れ味評価試験を行った。
【００２５】
なお、電着ワイヤー工具１００の芯線１０（図１参照）及び従来の電着ワイヤー工具の芯線（図示せず）の線径はφ１８０μｍであり、電着ワイヤー工具１００の超砥粒２０Ｘ，２０Ｙ及び従来の電着ワイヤー工具の砥粒（図示せず）はいずれも粒度３０／４０のダイヤモンド砥粒である。また、電着ワイヤー工具１００の砥粒層４０は、図１，図２に示すように、被覆砥粒部２１Ｘ及び露出砥粒部２１Ｙで構成されているのに対し、従来の電着ワイヤー工具の砥粒はそれぞれの全体が電着金属で覆われた状態（図２中の被覆砥粒部２１Ｘの状態）となっている。
【００２６】
試験に供した被加工材は７５ｍｍ角のシリコンインゴットであり、切断ワイヤー線速３５０ｍ／分、切断速度１．５ｍｍ／分、切断時間５０分、ワイヤーテンション１３Ｎという条件下で前記シリコンインゴットの切断加工を行った。そして、１ｃｕｔ〜５ｃｕｔの各ｃｕｔの切り込み量（ｍｍ）を測定したところ、図３に示すようなグラフが得られた。
【００２７】
図３に示すグラフを見ると、１ｃｕｔから５ｃｕｔに至るまで、ｃｕｔ回数が増加するに伴って切り込み量（ｍｍ）が低下していく状況については、電着ワイヤー工具１００及び従来の電着ワイヤー工具は互いに似た傾向を示しているが、１ｃｕｔにおける従来の電着ワイヤー工具の切り込み量が６７ｍｍであるのに対し、電着ワイヤー工具１００の切り込み量は７２ｍｍであり、従来の電着ワイヤー工具の切り込み量より電着ワイヤー工具１００の切り込み量の方が５ｍｍ程度大であることが分かる。
【００２８】
また、この後の２ｃｕｔから５ｃｕｔに至るまでの切断加工においても、電着ワイヤー工具１００の切り込み量は、従来の電着ワイヤー工具の切り込み量より約４〜５ｍｍ程度大であり、この後も同様の傾向が続くことが予測される。
【００２９】
図３に示す結果を見ると、電着ワイヤー工具１００の場合、露出砥粒部２１Ｙを形成する超砥粒２０Ｙの先端部２０Ｙａが、電着金属３０で被覆されず、露出した状態にあることよって切削作用が生じるので、加工初期の１ｃｕｔから良好な切れ味を発揮していることが分かる。これに対し、従来の電着ワイヤーの砥粒は全て電着金属で覆われた状態（図２中の被覆砥粒部２１Ｘの状態）であるため、加工初期から良好な切れ味を発揮することができないものと考えられる。
【００３０】
また、図１，図２に示すように、電着ワイヤー工具１００においては、被覆砥粒部２１Ｘの超砥粒２０Ｘは電着金属３０によって芯線１０に強固に固着されているので、切断加工中の脱粒が生じ難く、長い工具寿命を実現することができる。
【００３１】
なお、露出砥粒部２１Ｙ及び被覆砥粒部２１Ｘを形成する超砥粒２０Ｙ，２０Ｘの表面のニッケル原子の特性Ｘ線強度を、Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（走査型電子顕微鏡）を用いて測定したところ、被覆砥粒部２１Ｘを形成する超砥粒２０Ｘの表面の特性Ｘ線強度は、露出砥粒部２１Ｙを形成する超砥粒２０Ｙの表面の特性Ｘ線強度の１００倍以上となった。従って、露出砥粒部２１Ｙを形成する超砥粒２０Ｙの表面にはニッケル原子が実質的に付着していないことが分かる。
【００３２】
次に、露出砥粒部２１Ｙの割合が３３個数％である電着ワイヤー工具１００と、露出砥粒部の割合が１０個数％，５０個数％である電着ワイヤー工具１０１，１０２及び従来の電着ワイヤー工具９９について、ＤＷＴ社（ダイヤモンドワイヤーテクノロジー社）の自動式ダイヤモンドワイヤーソー（ＣＳ−４００型）を使用して、前述と同じ条件で被加工材の切断加工を行い、初期切り込み量を測定する試験を行ったところ、表１に示すような結果が得られた。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１を見ると、露出砥粒部の割合が０個数％から１０個数％，３３個数％，５０個数％と増加するにつれて、初期切り込み量が６７ｍｍから６８ｍｍ，７２ｍｍ，７３ｍｍと増加しているのが判る。このことは、電着ワイヤー工具の砥粒層を形成する露出砥粒部（図１，図２に示す露出砥粒部２１Ｙに相当）の割合（個数％）が大きいほど、加工初期からの切れ味が良好であることを示している。
【００３５】
なお、図１〜図３に基づいて説明した実施形態に係る電着ワイヤー工具１００は、本発明の一例を示すものであり、本発明の電着ワイヤー工具は前述した電着ワイヤー工具１００に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のワイヤー工具は、太陽電池用シリコン、半導体用シリコン、磁性体、サファイア、ＳｉＣなどのインゴットをスライス加工する装置を使用する各種産業分野において広く使用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  芯線
１０ａ  外周面
２０Ｘ，２０Ｙ  超砥粒
２１Ｘ  被覆砥粒部
２１Ｙ  露出砥粒部
２０Ｘａ，２０Ｙａ  先端部
３０  電着金属
３０ａ  芯線外被面
４０  砥粒層
１００  電着ワイヤー工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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