(57)【要約】【課題】ワイヤソーにおける切断精度を向上する。【解決手段】複数のガイドローラ間に掛け渡した１本のワイヤを走行させて該ワイヤに加工物を押し付けることによって加工物を切断するようにしたワイヤソーにおいて、本体プレート２前面に軸芯８を中心として揺動するように揺動プレート６を軸支し、前記揺動プレート６には、前記軸芯８に対称となるよう左右にガイドローラ７ａ、７ａを設けて、揺動の基点となる軸芯８を加工部のワイヤ５に近付ける。加工部のワイヤ５と揺動軸芯を近付けることで、ワイヤ５が加工部から離れることを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本のワイヤを複数のガイドローラ間に掛け渡し、該ワイヤを走行させて前記ガイドローラ間に掛け渡されたワイヤに加工物を押し付けることによって該加工物を切断するようにしたワイヤソーにおいて、
立設された本体プレート前面に所定の軸芯を中心に揺動する揺動プレートを軸支し、
前記揺動プレートに前記軸芯と対称となるよう左右にガイドローラを設けて構成し、
前記軸芯を中心に揺動プレートを揺動させることで前記両ガイドローラ間に掛け渡されたワイヤを揺動させながら該ワイヤで加工物を切断するようにしたことを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】
前記揺動プレートに設けられた両ガイドローラを左右に移動自在に設け、加工物の大きさに応じて両ガイドローラを接近離反動させて軸間変位させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のワイヤソー。
【請求項３】
前記揺動プレートは、前記軸芯の上方に前記両ガイドローラとは別にガイドローラを取り付けるローラ軸固定部と、前記両ガイドローラ及び該ガイドローラのそれぞれに取り付けられた複数溝のガイドローラとが設けられ、前記３つのガイドローラにワイヤを巻き付けて複数本のワイヤ列を形成し、該ワイヤ列で加工物を複数枚のウエハに切断するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のガイドローラ間に掛け渡された１本のワイヤで加工物を切断するワイヤソーに関する。さらに詳しくは、ワイヤソーにおける切断ワイヤの揺動機構、前記一対のガイドローラの軸間距離の変位機構並びに１本切り（シングル）と多数枚切り（マルチ）の切り替えが可能なワイヤソー関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、１対のガイドローラ間にダイヤモンド等の砥粒がワイヤ表面に固定された固定砥粒ワイヤを掛け渡し、形成された１列のワイヤを走行させながら加工物（例えばシリコン、シリコンカーバイド、サファイア、セラミック材料等）を該ワイヤに押し付けて切断するシングルワイヤソーが知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
上記シングルワイヤソーにおいては、垂直に立設した基板（本体フレームに相当、以後本体フレームと呼ぶ）の中央に窓（開口に相当、以後開口と呼ぶ）が設けられ、この開口部に加工テーブルが昇降可能に設けられている。
【０００４】
また、上記本体フレームの開口周囲には、１対のガイドローラと、ワイヤを案内すると共に該ワイヤにテンションを付与する１対のテンションローラが設けられ、本体フレーム上方に設けられたリールから供給されるワイヤが１列となるように該ガイドローラ及びテンションローラに巻き掛けられている。
【０００５】
そして、上記ワイヤを走行させながら、加工テーブル上に固定された加工物を加工テーブルの上昇によって該ワイヤに押し付けて切断するようになっている。
【０００６】
ところで、上記特許文献１のワイヤソーは、１対のガイドプーリ間に巻き掛けられたワイヤを加工物に対して平坦に押し付けるものであり、ワイヤと加工物の接触が線接触となってワイヤに大きな負荷がかかるため、加工時間が長くなったり、加工精度が悪くなる問題がある。
【０００７】
そこで、ワイヤを揺動させて、加工物とワイヤとの接触を点接触に近づけるようにするために、前記本体フレームを揺動させることを考えた場合、本体フレームは、リールやテンション機構等を含め重量物となるため、揺動機構が大型化する問題がある。
【０００８】
また、特許文献１のワイヤソーは、開口部に加工テーブルが設けられており、この開口部には、切断された加工物が進入するため、開口部には、揺動軸芯を設置することができない。従って、開口部上方（１対のガイドプーリ間の中心よりも上方）に揺動軸芯を設置する必要がある。
【０００９】
また、加工物自体を揺動させるにも、重量がある加工物を加工する場合に合わせて、揺動機構の剛性を保つ必要があり、揺動機構が大型化する問題や、揺動軸芯をより加工点に近づけることが困難となる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平６−４７２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のように揺動機構が大型化すると、簡素によりコンパクトに加工物を加工したいという要請に反し、さらにコストも高くなる問題がある。さらに、揺動軸芯が１対のガイドローラ間の中心から離れるに従って、揺動時にワイヤが加工点から離れる問題があり、加工精度にばらつきが出易くなる問題がある。
【００１２】
また、上記の特許文献１のワイヤソーは、ガイドローラ軸が本体フレームに固定されており、幅が広い加工物を加工する際に対応できない問題や、幅が狭い加工物を加工する際に、ガイドローラ間が広過ぎるためワイヤが安定に走行せず、加工精度が悪くなる問題がある。
【００１３】
さらに、１本切りではなく、数枚程度のウエハに切断を行ないたい要請もあるが、多数枚のウエハを切断するマルチワイヤソーは大掛かりであり、一方、シングルワイヤソーでは、複数回の切断を行なう必要があることから、無駄が多い問題がある。
【００１４】
また、上記特許文献１のワイヤソーのガイドローラに複数本の溝を設けることが考えられるが、１対のガイドローラに複数本の溝を設けた場合、１対のガイドローラ間にワイヤを複数回巻き付けてワイヤ列を形成する必要があるが、この場合、ガイドローラの径に依存した大きさ（高さ方向）の加工物しか加工できない問題がある。
【００１５】
ここで、ガイドローラ径を大径化するとワイヤソーが大型化する問題や、揺動軸芯がワイヤの加工点より、遠ざかることになり、揺動時に加工点よりもワイヤが離れることになるので加工物の加工精度が悪くなる問題がある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、シングルワイヤソーにおいて、ワイヤを揺動させる機構を設け、より揺動軸芯を加工点に近付けると共に、１対のガイドローラの軸間を調整自在にすることにより、幅が広い加工物と幅が狭い加工物を精度良く加工できるワイヤソーを提供することにある。さらに、シングル加工と数枚程度のマルチ加工を容易に切り替え可能で簡素な機構のワイヤソーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで請求項１の発明は、１本のワイヤを複数のガイドローラ間に掛け渡し、該ワイヤを走行させて前記ガイドローラ間に掛け渡されたワイヤに加工物を押し付けることによって該加工物を切断するようにしたワイヤソーにおいて、立設された本体プレート前面に所定の軸芯を中心に揺動する揺動プレートを軸支し、前記揺動プレートに前記軸芯と対称となるよう左右にガイドローラを設けて構成し、前記軸芯を中心に揺動プレートを揺動させることで前記両ガイドローラ間に掛け渡されたワイヤを揺動させながら該ワイヤで加工物を切断するようにした構成を採用したワイヤソーである。
【００１８】
また、請求項２の発明は、前記揺動プレートに設けられた両ガイドローラを左右に移動自在に設け、加工物の大きさに応じて両ガイドローラを接近離反動させるようにした構成を採用した請求項１記載のワイヤソーである。
【００１９】
また、請求項３の発明は、前記揺動プレートは、前記軸芯の上方に前記両ガイドローラとは別にガイドローラを取り付けるローラ軸固定部と、前記両ガイドローラ及び該ガイドローラのそれぞれに取り付けられた複数溝のガイドローラとが設けられ、前記３つのガイドローラにワイヤを巻き付けて複数本のワイヤ列を形成し、該ワイヤ列で加工物を複数枚のウエハに切断するようにした構成を採用した請求項１または２記載のワイヤソーである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、揺動軸芯が１対のガイドローラ間に設けられているので加工点とワイヤが点接触に近付き、また、加工点とワイヤが離れないため加工精度が向上する。
【００２１】
また、本発明によれば、１対のガイドローラの軸間距離を変位可能にしたので、幅が広い加工物と幅が狭い加工物のいずれにおいても加工部でのワイヤのテンションが安定し、精度の良い加工が行なえる。
【００２２】
また、揺動フレーム上の中心上方に複数溝を有するガイドローラを脱着可能に軸支できるようにし、さらに１対のガイドローラも複数溝を有するガイドローラに脱着可能にしたので、高さが高い加工物であっても、ガイドローラ径に依存せずに加工スペースを確保でき、複数枚のマルチ加工を容易で簡素な機構で行なえる。また、上記は加工部のガイドローラ径を一定にして行なえるので、制御機構が複雑化することもない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るワイヤソーの正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るワイヤソーの正面側の一部切欠き斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るワイヤソーの背面側の一部切欠き斜視図である。
【図４】本発明のワイヤソーの揺動動作を表す説明図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明のワイヤソーの軸間を変位させる動作を表す説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るワイヤソーの正面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るワイヤソーの正面側の一部切欠き斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の第１の実施形態について図１乃至図４に基づいて以下に説明する。
【００２５】
図１は本発明の第１実施形態に係るワイヤソーの正面図であり、図２は同ワイヤソーの正面側の一部切欠き斜視図である。
【００２６】
図１のようにワイヤソー１は、垂直に立設された本体フレーム２の上方左側にダイヤモンド等が固定された固定砥粒ワイヤ５を供給する供給リール３が設けられ、該供給リール３と左右対称にワイヤ５を巻き取る回収リール４が設けられている。前記供給リール３及び回収リール４は、それぞれ図示しない適宜の駆動モータに接続されて正逆回転可能になっている。
【００２７】
前記供給リール３から繰出されたワイヤ５は、張力を付与する供給側のテンションローラ１２を経て、前記本体フレーム２の下方に設けられたガイドローラ７ａ、７ａに掛け渡されることでこれらガイドローラ７ａ、７ａ間に加工物１８を切断加工するワイヤ５を形成している。また、前記ガイドローラ７ａを経由したワイヤ５は、回収側のテンションローラ１２を経て、回収リール４に巻き取られるようになっている。
【００２８】
また、前記ガイドローラ７ａの中央下方には、図示しない適宜な機構で昇降する加工テーブル１５が設けられ、その上方に貼付け台１６が着脱可能に固定されるようになっている。この貼付け台１６上にカーボンやセラミックス等のダミー部材１７が接着剤等で貼り付けられ、このダミー部材１７にサファィアやシリコン等の加工物１８が接着剤等で貼り付けられている。
【００２９】
前記加工テーブル１７を上昇させてガイドローラ７ａ、７ａ間に形成された１列のワイヤ５に加工物１８を押し付けながら、ワイヤ５を一方向走行または往復走行させ、適宜加工液（図示しない）を供給することで加工物１８を切断するようになっている。
【００３０】
図２及び図３のように本体フレーム２の前面には、本体フレーム２に対して回動可能に軸支された凸型形状の揺動フレーム６が設けられており、この揺動フレーム６の前面には、左右２個のガイドローラ７ａ、７ａがそれぞれスライド板２１を介してガイドローラ支持板２０に回転可能に軸支されている。
【００３１】
前記揺動フレーム６は、本体フレーム２を貫通して設けられた揺動軸８の前端に固定されており、前記揺動軸８を左右に所定角度回動させることで該揺動フレーム６は、揺動軸８を軸芯として左右に揺動するようになっている。前記揺動軸８は、前記ガイドローラ７ａ、７ａ間の中心に位置するように設けられており、前記揺動フレーム６の揺動は、これらガイドローラ７ａ、７ａ間の揺動軸８を軸芯として左右に揺動するようになっている。
【００３２】
前記揺動軸８の本体フレーム２の後端には従動プーリ２８が固定され、この従動プーリ２８の側方には、該従動プーリ２８を駆動回転させるモータ２５が設けられている。このモータ２５は、本体フレーム２の後方に延設されたモータ固定枠２６に固定されている。また、このモータ２５のモータ軸には駆動プーリ２７が接続され、該駆動プーリ２７と従動プーリ２８間にタイミングベルト２９が張設されることでモータ軸の回転を前記揺動軸８に伝えるようになっている。
【００３３】
また、揺動フレーム６の左右にはそれぞれ上下２段に長穴１０が、左右端から中央に向けて形成されると共に上下の長穴１０間で揺動フレーム６の前面にはレール１１が設けられている。前記スライド板２１は、前記レール１１と嵌合し、レール１１に沿って左右に移動可能になっており、該スライド板２１の裏面には長穴１０内を左右に移動可能な軸が該長穴１０を貫通するように設けられ（図示しない）、その軸の後端にスライド板２１を長穴１０の所定位置で固定する固定部材２２が設けられている。この固定部材２２にネジ等を螺合させて、揺動フレーム６に押し付けることでスライド板２１が所定位置に固定される。
【００３４】
また、揺動フレーム６の凸部の頂点付近には雌ネジが形成されたローラ軸固定穴９が設けられ、後述する第２の実施形態で使用する第３のガイドローラ７ｂを取り付けるようになっている。
【００３５】
以上が、本発明の第１の実施形態に係るワイヤソー１の構成であり、次に本発明の揺動動作について、図４に基づいて説明する。
【００３６】
図４のように、ワイヤ５を走行させながらモータ２５を左右に回転駆動させることで、揺動フレーム６が揺動円弧運動し、これに伴ってガイドローラ７ａ、７ａが揺動することで、ガイドローラ７ａ、７ａ間に掛け渡されたワイヤ５が揺動軸８を中心に揺動する。
【００３７】
従って、揺動軸芯を加工部のワイヤ５の中心に近接させることが可能となり、揺動したワイヤ５が加工物１８の加工部から離間することが少なくなり、加工物１８の加工がより点接触に近く行なえるので、加工精度が向上する。なお、揺動軸芯はガイドローラ７ａ、７ａ間の中心と、このガイドローラ７ａ、７ａ間に張設されたワイヤ５のガイドローラ７ａ、７ａ間の中心との間であれば揺動時にワイヤ５の加工物１８の加工部からの離間を少なくできる。
【００３８】
次に、本発明のワイヤソーにおける軸間変位の動作を図５（ａ）、（ｂ）に基づいて以下に説明する。
【００３９】
図５（ａ）は、幅の狭い加工物１８ａを加工する場合の軸間変位の動作を表す。このように幅の小さい加工物１８ａを加工する場合には、左右の両ガイドローラ７ａ、７ａを図示矢印のように内側方向に移動させて加工するようにする。このガイドローラ７ａの内側方向への移動は、ガイドローラ７ａを支持するスライド板２１の固定部材２２を緩めることにより、該スライド板２１を長穴１０及びレール１１に沿って内側方向に移動させた後、該固定部材２２を締め付けることで行なう。なお、ガイドローラ７ａ同士の間隔は、加工物１８ａが切断に伴って通過できる幅に設定する。
【００４０】
このように左右のガイドローラ７ａの軸間距離を小さくすることで、加工物１８ａの幅が小さくてもガイドローラ７ａ間でワイヤ５の撓みを少なくでき、ワイヤ５の張力を維持できるので加工物１８ａの加工精度が向上する。
【００４１】
図５（ｂ）は、幅が広い加工物１８ｂを加工する場合の軸間変位の動作を表す。このように幅の広い加工物１８ｂを加工する場合には、左右の両ガイドローラ７ａ、７ａを図示矢印のように外側方向に移動させて加工するようにする。このガイドローラ７ａの外側方向への移動は、上記と同様に、スライド板２１を長穴１０及びレール１１に沿って外側方向に移動させ、固定部材２２で所定位置に固定することで行なう。ここで、ガイドローラ７ａ同士の間隔は、加工物１８ｂが切断に伴って通過できる幅に設定する。
【００４２】
次に本発明の第２の実施形態について図６及び図７に基づいて説明する。なお、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を施している。
【００４３】
図６及び図７のように第２の実施形態においては、第１の実施形態で使用した１本溝の刻まれたガイドローラ７ａに代えて、２本以上の溝が刻まれたガイドローラ７ｂを使用する。また、揺動プレート６の凸状上部に設けられたローラ軸固定穴９に雄ネジが形成されたローラ軸２３を螺合させ、ガイドローラ７ｂを３個設けた構成になっている。
【００４４】
供給リール３から供給されたワイヤ５は、供給側のテンションローラ１２に掛けられ、３個のガイドローラ７ｂに巻き回されてワイヤ列を形成した後、回収側のテンションローラ１２を経由して回収リール４に巻き取られるようになっている。なお、ガイドローラ７ｂのそれぞれは、数本程度のワイヤ５が巻き回されているのみであるので、駆動源を設けなくとも、ワイヤ５の走行に伴って、回転する。
【００４５】
従って、ガイドローラ７ａを複数溝のガイドローラ７ｂに交換し、さらに元々用意されたローラ軸固定穴９に複数溝の第３のガイドローラ７ｂを設けるだけで、簡単にマルチワイヤソー化できる。なお、第３のガイドローラ７ｂを設けることで、加工物１８の高さ方向の大きさが制限されることがない。即ち、左右のガイドローラ７ｂのみでは、複数枚の切断を行なうマルチワイヤソー化した際に、ガイドローラ７ｂの外径に依存した大きさの加工物１８しか切断できなくなるからである。
【００４６】
上記のような構成とすることで、単体の切り落としが主となるシングルワイヤソーを簡単にマルチワイヤソー化でき、従来、大型のマルチワイヤソーで行なっていた大規模な切断テストを小規模で行うことができる。
【００４７】
以上が、本発明の実施形態であるが、上記に限定されず、適宜発明の範囲内で変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    ワイヤソー
２    本体フレーム
３    供給リール
４    回収リール
５    ワイヤ
６    揺動フレーム
７ａ  ガイドローラ
７ｂ  ガイドローラ
８    揺動軸
９    ローラ軸固定穴
１０    長穴
１１    レール
１２    テンションローラ
１３    テンションアーム
１５    加工テーブル
１６    貼付け台
１７    ダミー部材
１８    加工物
１８ａ  加工物（小）
１８ｂ  加工物（大）
２０    ガイドローラ支持板
２１    スライド板
２２    固定部材
２３    ローラ軸
２５    揺動モータ
２６    モータ固定枠
２７    駆動プーリ
２８    従動プーリ
２９    タイミングベルト
【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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