(57)【要約】【課題】ワイヤ外周面に対して効率良くブラシめっきを施すめっき方法、及び、めっきが施されたワイヤ外周面に対して砥粒を効率良く供給して電着させることにより、電着ワイヤ工具の生産性を向上させる電着ワイヤ工具製造方法を提供する。【解決手段】  ワイヤをめっき液内で擦過する擦過部材により当該めっき液を流動させながら前記ワイヤ表面にめっきを施す。また、前記ワイヤと前記擦過部材の擦過部分が前記めっき液に覆われるようにする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤをメッキ液内で擦過する擦過部材により当該メッキ液を流動させながら前記ワイヤ表面にメッキを施すメッキ方法。
【請求項２】
前記ワイヤと前記擦過部材の擦過部分が前記メッキ液に覆われていることを特徴とする請求項１に記載のメッキ方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のメッキ方法によりメッキが施されたワイヤ表面にメッキ液内にある砥粒を電着させることを特徴とする電着ワイヤ工具製造方法。
【請求項４】
前記ワイヤ表面に前記砥粒をメッキ液内で高密度に接触させて電着させることを特徴とする請求項３に記載の電着ワイヤ工具製造方法。
【請求項５】
前記砥粒のメッキ液内における滞留時間が短いことを特徴とする請求項３又は４に記載の電着ワイヤ工具製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤの表面にめっきを施すめっき方法及び該方法によってめっきが施されたワイヤに対して砥粒を電着させて電着ワイヤ工具を製造するための電着ワイヤ工具製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンインゴット等から半導体用ウェーハを切り出すために、ピアノ線等のワイヤ芯材の外周面にダイヤモンド等の砥粒を固着させたワイヤ工具を用いることが知られている。このようなワイヤ工具は、切断能力が高く、カーフロスが少ないので、大口径のウェーハを効率良く加工することができる。そのため、半導体デバイスの単価を低減するために、シリコンインゴットが大口径化の傾向にある近年においては、その需要が増してきている。
【０００３】
このようなワイヤ工具を製造する方式としては、主に樹脂によって砥粒をワイヤ外周面に固着させる方式と、ワイヤ外周面にめっきを施して砥粒を電着させる方式とがある。前者の樹脂によって砥粒をワイヤ外周面に固着させる方式では、ワイヤ工具の製造速度を速くすることができるものの、砥粒をワイヤ外周面に固着させておくための保持力が弱いという問題があった。そのため、硬質材料に対してワイヤ工具を使用する場合や高負荷状態で使用する場合、その加工効率を維持することは困難であった。一方、後者のワイヤ外周面にめっきを施して砥粒を電着させる方式では、砥粒の保持力は強いものの、めっき被膜の成長速度が遅いため、砥粒がワイヤに電着される速度は極めて遅いものであった。そのため、後者の方式を用いて、長尺なワイヤ工具を製造する場合には、多大な時間を要するため、生産性が低いという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明者らは、ワイヤ外周面に効率良くめっきを施すことにより電着ワイヤ工具の生産性を高めるためのめっき装置を発明した（例えば、特許文献１参照）。このめっき装置では、保液効果のある高分子素材によって円盤状に形成された挟持部を有する保液手段を備えており、この保液手段の挟持部が、ワイヤを摺接状態で挟持している。そして、この挟持部は、回転駆動手段により、回転させられる。そのため、ワイヤの外周面は、保液手段で包み込まれた状態でブラシめっきが行われるので、従来の砥粒を電着させる方式に比べて、めっき速度が向上し、砥粒をワイヤの外周面に効率良く電着することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のめっき装置では、ワイヤを挟持する挟持部は円盤状に形成されているので、ワイヤと挟持部が摺接する区間が短く、ブラシめっきが行われる時間が少なくなる。また、挟持部は、めっき液を高速に流動させることができないため、効率良くブラシめっきを行うことができないという問題がある。また、特許文献１のめっき装置では、挟持部のワイヤを摺接する部分は、めっき液に浸漬されていないので外部の空気に触れた状態にある。そのためにブラシめっきが施される際に、空気の巻き込みを生じる場合があるが、このような空気の巻き込みが生じた場合には、電流効率が低下し、めっきの生成速度が低下する。また、めっき被膜に気泡が発生する可能性がある。そして、めっき皮膜に気泡が発生すると、砥粒がワイヤ外周面に電着する強度が不足したり、砥粒の電着が不均一になるため、電着ワイヤ工具の品質が低下する原因となる。また、特許文献１は、円盤状に形成されている挟持部を回転させているだけであるので、砥粒が効率良くワイヤ外周面に供給され難く、めっき液内の砥粒を高密度に接触させることができない。更にまた、電場の作用しているめっき液内における砥粒の滞留時間が長くなると、砥粒表面のめっき被膜が成長し、砥粒同士の電場による凝集砥粒が生じ、ダイヤモンド工具の均質性が失われ、それにより加工されたものの品質を低下させる恐れがある。
【０００７】
本発明は上記のような種々の課題に鑑みてなされたものであって、ワイヤ外周面に対して効率良くブラシめっきを施すめっき方法、及び、めっきが施されたワイヤ外周面に対して砥粒を効率良く供給して電着させることにより、電着ワイヤ工具の生産性を向上させる電着ワイヤ工具製造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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載のめっき方法は、ワイヤをめっき液内で擦過する擦過部材により当該めっき液を流動させながら前記ワイヤ表面にめっきを施すことを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載のめっき方法では、請求項１記載のめっき方法において、前記ワイヤと前記擦過部材の擦過部分が前記めっき液に覆われていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の電着ワイヤ工具製造方法は、請求項１又は２に記載のめっき方法によりめっきが施されたワイヤ外周面にめっき液内にある砥粒を電着させることを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の電着ワイヤ工具製造方法では、請求項３記載の電着ワイヤ工具製造方法において、前記ワイヤ外周面に前記砥粒をめっき液内で高密度に接触させて電着させることを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の電着ワイヤ工具製造方法では、請求項３又は４に記載の電着ワイヤ工具製造方法において、前記砥粒のめっき液内における滞留時間が短いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のめっき方法によれば、擦過部材によりめっき液を流動させながらワイヤ外周面をめっきするので、めっき被膜の成長速度を早めることができるとともに、結晶粒を細かく、且つ、滑らかにすることができ、めっき被膜の強度及び硬度を向上させることができる。また、めっき被膜のレベリング効果を上げることができる。また、擦過部材によりめっき液内に発生する水素を散らして、めっき被膜中に水素が混入するのを防止することができるので、めっき被膜中の水素によりめっき被膜の強度が弱まるのを防止することができる。
【００１４】
請求項２記載のめっき方法によれば、擦過部材の擦過部分は、めっき液に覆われているので、電流効率の低下を抑制し、めっき被膜の成長速度を高くすることができる。また、ワイヤ外周面にめっきが施される際に、めっき被膜に気泡が発生するのを防止することができる。これにより、砥粒をワイヤ外周面に電着する場合に、電着強度が不足したり、砥粒の電着が不均一になるのを防止することができる。
【００１５】
請求項３記載の電着ワイヤ工具製造方法によれば、請求項１又は２に記載のめっき方法によりめっき被膜の強度及び硬度が高められたワイヤ外周面に砥粒を電着させるので、砥粒の固着力が高められ、電着ワイヤ工具の品質を向上させることができる。また、めっき被膜の成長速度が早められることにより、電着ワイヤ工具の製造速度を早めることができるので、電着ワイヤ工具の生産性を向上させることができる。
【００１６】
請求項４記載の電着ワイヤ工具製造方法によれば、めっきが施されているワイヤ外周面に対して高密度に砥粒を接触させるため、砥粒が効率良くワイヤ外周面に供給されて電着することになるので、更に電着ワイヤ工具の生産性を向上させることができる。
【００１７】
請求項５記載の電着ワイヤ工具製造方法によれば、砥粒の電場の作用しているめっき液内における滞留時間が短いので、砥粒表面のめっき被膜の成長を抑制し、凝集砥粒が生じにくくすることができる。凝集砥粒が生じると、ダイヤモンド工具の均質性が失われ、それにより加工されたものの品質を低下させるが、これを有効に防止できる。
【００１８】
この発明のめっき方法の実施形態について説明する。このめっき方法は、ワイヤをめっき液内で擦過する擦過部材により当該めっき液を高速流動させながら前記ワイヤ外周面にめっきを施すめっき方法である。
【００１９】
ワイヤは、導電性を有する材料であれば、ピアノ線、ステンレス線、タングステン線等を用いることができる。その太さは、めっきしたワイヤの使用目的にもよるが、シリコンインゴットから半導体用ウェーハを切り出すために使用する場合は、約0.04〜0.4ｍｍである。
【００２０】
めっき液は、塩化ニッケルやスルファミン酸ニッケル等を用いることができる。このめっき液は、めっき材料が格納されているめっき液槽内に入れられており、このめっき液槽内を前記ワイヤが浸漬、又は通過することによってワイヤがメッキされる。めっき材料がニッケルの場合には、このニッケルを不溶金属であるチタン等のバスケットに入れて、このニッケルを電極の陽極に接続しワイヤに陰極を接続して通電することによってニッケルが溶け出してワイヤ表面にニッケルめっきが析出することによりめっきが行われる。
【００２１】
前記のようにワイヤ外周面へのめっきがめっき液槽内で行われる最中において、ワイヤが擦過部材によって擦過され続けられる。擦過部材としては、長尺なロール状のブラシが好適なものとして挙げられるが、これに限定されるものではなく、ロール状の高分子材料からなる布製のもの、スポンジ、不織布などが適宜選択して用いられる。これらの柔軟性があり耐久性のある擦過材料を用いて、めっき液槽内にある若しくはめっき液槽内を通過するワイヤの外周面を叩いたり擦ったりすることによってめっき液をワイヤの外周面に強く密着させることで、めっきの効率を上げることができる。
【００２２】
すなわち、めっき液がワイヤの外周面に対して、静止又は流動している場合と比較して、擦過材料によって物理的な接触が図られるためにワイヤの外周面と擦過材料の間に介在するめっき液中に含まれるめっき材料の陽イオンが陰極ワイヤに流入し易くなりめっきが促進されるのである。この時、ブラシの先端のように擦過材料のワイヤに接触する部分が尖鋭な場合には接触箇所が点接触に近くなるので強い力での接触となってより効率良くめっきを行うことができる。加えて、擦過材料による擦過部分が多く且つ長時間の擦過を得ることが出来ればより効率を挙げることができるために、長尺なロール状の擦過部材でワイヤを両側から挟むようにして回転させながら行うことが望ましい。
【００２３】
このような擦過部材による擦過をめっき液内で行うことによって、めっき液槽内のめっき液が高速流動することとなる。このために、ワイヤの外周面にあるめっき液も絶えず移動するのでワイヤにめっき材料から溶け出した陽イオンが流入附着しても新しい陽イオンを直ぐに補給することが出来るので、尚一層めっき効率を向上させることが可能となる。加えて、擦過部材が高速回転すればより一層めっき液槽内におけるめっき液の流動が高速となるので、ワイヤの外周面に対する擦過がより促進されるのに比例して多くの新しい陽イオンを供給することができ、相乗効果を得ることができる。加えて、このめっき液槽内におけるめっき液の流動方向が、ワイヤの外周面と擦過部材との擦過部分であれば新しいめっき材料から溶出した陽イオンを含む濃度の高いめっき液が次々と供給され、濃度の薄いめっき液が排除されることになり、結果的には陽イオンを含むめっき液の新陳代謝が促進されることになるので、より効率良くめっきを行うことができる。
【００２４】
このようなめっき液槽内における擦過部材による望ましいめっき液の高速流動の仕方としては、ワイヤの外周面にその外周端が接触するようにワイヤを挟んで２つの擦過部材を対峙させてそれぞれの擦過部材を逆方向に高速回転させることが挙げられる。このようにすると、めっき液が２つの回転する擦過部材の回転方向に巻き込まれて互いに対峙するワイヤ方向への流速を生じさせることができる。この場合において、擦過部材はワイヤとの接触距離が長くなるようにできるだけワイヤの長手方向に長尺なものがより好適である。
【００２５】
ワイヤへの擦過部材による擦過が行われる擦過部分がめっき液中にあるなどしてめっき液によって覆われていると、擦過部分が空気など外部の期待に触れることがないので、擦過部材によってめっき液が高速流動している場合であっても、気体が擦過部分に入り込むことがない。従って、めっき被膜に気泡が発生することがない。
【００２６】
上記のようにしてワイヤの外周面にめっきを施した後に、このワイヤの外周面に砥粒を付着させて、電着ワイヤ工具を製造する場合には、めっき液及びめっき材料が入っためっき液槽内に付着すべき砥粒を入れる。この場合のめっき液及びめっき材料は前述と同じ内容のものを用いる。砥粒としては、銅、ニッケル、チタン等で被膜して導電性を持たせたダイヤモンド砥粒などが好適であるが、これに限定されることなく、他の導電性部材で被覆してもよく、又、非導電性部材であってもよい。砥粒の粒径は５〜５０μｍ程度である。めっき液槽内に投入する量は、重量比で、めっき液槽内のめっき液１に対して０．０１〜０．１の割合が望ましいがとくに限定されるものではない。
【００２７】
このような準備が整った後に、前述しためっき方法と同じ方法で、電着ワイヤ工具を製造するが、異なるところは、今回は、めっき液槽内に砥粒が混入されていることである。ワイヤの外周面には既にめっきが施されていることから、この表面が新たなめっき液との接触によって一部が溶けてより一層付着し易くなっている。そのために、擦過部材によって擦過する際に、砥粒もめっき液と共にワイヤの外周面に叩きつけられたり擦り付けられたりした際に、より効果的にワイヤの外周面に付着する。
【００２８】
めっき液槽外において巻き取られているワイヤが順次引っ張られて、この砥粒の入っているめっき液槽内を移動しつつめっき槽外へ出てから再び巻き取られる場合のように、めっき槽内を連続的に移動する間に砥粒を付着させる場合には、砥粒の消費も多くなるが、前述のように、ワイヤを挟んで２つの擦過部材を対峙させてそれぞれの擦過部材を逆方向に高速回転させれば、めっき液槽内において砥粒を含んだめっき液をワイヤ方向へ常時流動させることができ、砥粒の密度の高いめっき液が常に擦過部分の周囲に存在することになって、砥粒の付着固定効率がより一層向上する。
【００２９】
めっき液中への砥粒の供給は、めっき液中の砥粒の密度が一定以下に達した時に随時追加投入するように密度測定計と投入装置とを制御装置を用いて接続して自動化すれば手数が省ける。この場合における砥粒の投入口は、擦過部分へ流れるめっき液の上流側であれば尚多くの砥粒を必要な擦過部分へ送り込めることになり好ましい。
【００３０】
また、以上の他にも、砥粒が高密度となっているめっき液を擦過部材へ送り込んで、ワイヤの外周面に高密度に接触させる方法としては、めっき槽内においてめっき液を取り込んで砥粒の密度が増すようにろ過しためっき液を別途のパイプなどで擦過部分に送り込んだりしても良い。
【００３１】
めっき槽内における砥粒は、その表面が、銅、ニッケル、チタン等で被膜して導電性を有するので、めっき材料を電極の陽極に接続してあるめっき液に長時間滞留すると、砥粒表面のめっき被膜が成長し、砥粒同士が付着して凝集砥粒が生じる。そのため、電場の作用しているめっき液中での金属コーティングされた砥粒の滞留時間はなるべく短くすることが望ましい。また、めっき液の流れのよどみを作らないことも滞留時間を短くするためには必要である。
【００３２】
しかし、砥粒の滞留時間をできるだけ短くしても尚、多少の砥粒の凝集が発生するので、これを取り除くためにメッシュなどの濾過部材をめっき槽内に設けておけば良い。それでも取り除かれなかった凝集砥粒がワイヤに付着した場合には、本発明の製造方法においては擦過部材を用いているので、この擦過部材による擦過によって大きく成長している凝集砥粒は標準の砥粒よりも大きな抵抗を受けてワイヤから叩き落とされ易くなっている。そのため、この叩き落とされた凝集砥粒はメッキ液中を浮遊することになるが、この浮遊した凝集砥粒は前記した濾過部材によって回収することができる。このように、発生した凝集砥粒を出来るだけ取り除き、そして万一残った凝集砥粒がワイヤに付着しても擦過部材によって叩き落とせるので、本発明方法によると、ワイヤに付着する凝集砥粒の度合いを従来の方法と較べて少なくすることができ、均一した製品を得ることが可能となる。
【００３３】
以上の説明においては、電着ワイヤ工具の製造方法としては、ワイヤをめっきした後に、砥粒を含んだめっき槽内で砥粒を固定させる方法について説明したが、これを連続して行うこともできる。この場合には、同種のめっき液が連続することになるので、中間に存在する水洗、乾燥などの工程を省略して効率よく電着ワイヤ工具を製造することができる。
【００３４】
〔実施例〕
この発明方法でワイヤをめっきする実施例について説明する。
（１）使用するワイヤは、長さが２０ｋｍで０．１２ｍｍの太さのピアノ線を用いた。このワイヤをドラムに巻いてその一端側をめっき液の入っためっき槽を通過して巻き取り機に固定した。めっき液はスルファミン酸ニッケルを２００リットル用い、この液中にはニッケル板をチタン製のバスケットに入れて浸漬した。そして、ニッケルを最高４０Ｖの定電流電源の陽極と、ワイヤには陰極を接続した。また、めっき槽内においては、縦長な２本のブラシがめっき液に全部浸漬し、その外周がめっき液内で接するように、且つ、互いに異なる方向に回転するように設置して、その２つの縦長なブラシの間をワイヤが走行するように配置した。
このような準備が整った後に、運転を開始した。ワイヤの走行速度は、１０ｍ／分、ブラシの回転速度は、２００回転／分、であった。
（２）巻き取り機にめっきしたワイヤが巻き取られた後に、これをドラムに付け替えて、前記と同じようにワイヤの一端をめっき液の入っためっき槽内の２つのブラシの間を通して巻き取り機に固定した。そして、めっき槽内に砥粒としては、粒径が20μｍのダイヤモンド砥粒を６ｋｇを投入した。
このような準備が整ってから、ブラシを攪拌してダイヤモンド砥粒をめっき液に均一にしてから、巻き取り機を作動させて砥粒であるダイヤモンド砥粒をワイヤに付着させた。ブラシの回転速度、ワイヤの走行速度は前記と同じである。
巻き取り機には、ダイヤモンド砥粒が付着した電着ワイヤ工具が巻き取られた。
そして、得られた電着ワイヤ工具でシリコンインゴットの大口径のものを切断したところ、極薄のウェーハを効率良く、しかも精度よく加工することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
外周面をめっきされたワイヤが使用される分野、電動ワイヤ工具を使用する大口径のウェーハを効率良く加工する産業分野等において、本発明は有効に利用される。