(57)【要約】【課題】クーラント液の液圧の影響を排除することにより、加工面品位の向上や、割れおよび落下を防止することが可能なワイヤソー装置およびワイヤソーによる切断加工方法の提供。【解決手段】走行するワイヤ３に対してクーラント液Ｃを掛けながら被削材Ｘを押し当てることにより被削材Ｘを切断していき、この切断された被削材Ｘを、クーラント液Ｃを受ける水槽５内に浸漬していくワイヤソー装置１であって、水槽５内に、ワイヤ３の走行方向に対して被削材Ｘの前方および後方に仕切壁８ａ，８ｂを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するワイヤに対してクーラント液を掛けながら被削材を押し当てることにより前記被削材を切断していき、この切断された被削材を、前記クーラント液を受ける水槽内に浸漬していくワイヤソー装置であって、
前記水槽内に、前記ワイヤの走行方向に対して前記被削材の前方および後方に仕切壁を備えたワイヤソー装置。
【請求項２】
前記仕切壁は、前記被削材の前記ワイヤの走行方向の正射投影面積以上の大きさであり、その上面が前記水槽内のクーラント液の液面近くに配置されたものである請求項１記載のワイヤソー装置。
【請求項３】
前記仕切壁の高さは、前記ワイヤに接触する高さ以上である請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項４】
前記水槽の前記ワイヤの走行方向の前方および後方の壁の高さは、前記ワイヤに接触する高さ以上である請求項１から３のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【請求項５】
前記前方および後方の仕切壁の間に、ゲル状物質が配置された請求項１から４のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【請求項６】
前記ゲル状物質は、前記仕切壁の壁面に設けられたものである請求項５記載のワイヤソー装置。
【請求項７】
前記ゲル状物質は、前記被削材が５０％以上切断された状態において前記被削材に接触する高さまで設けられたものである請求項５または６に記載のワイヤソー装置。
【請求項８】
前記前方および後方の仕切壁は、着脱式の有底容器の一部であり、
前記ゲル状物質は、前記有底容器内に配置されたものである
請求項５から７のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【請求項９】
前記ゲル状物質は、ゲル化剤として寒天、ゼラチン、ペクチンまたはカラギーナンを用いたものである請求項５から８のいずれかに記載のワイヤソー装置。
【請求項１０】
走行するワイヤに対してクーラント液を掛けながら被削材を押し当てることにより前記被削材を切断していき、この切断された被削材を、前記クーラント液を受ける水槽内に浸漬していくワイヤソーによる切断加工方法であって、
前記水槽は前記ワイヤの走行方向に対して前記被削材の前方および後方に仕切壁を備えたものであり、前記切断された被削材を、前記水槽の前方および後方の仕切壁の間に浸漬していくことを特徴とするワイヤソーによる切断加工方法。
【請求項１１】
前記切断された被削材を、前記前方および後方の仕切壁の間に配置されたゲル状物質によって保持することを特徴とする請求項１０記載のワイヤソーによる切断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池シリコン、半導体シリコン、化合物半導体、サファイヤ、ネオジウム、フェライト、水晶、ガラス等の電子部品分野の被削材のスライシング、ダイシング切断加工に使用されるワイヤソー装置およびワイヤソーによる切断加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワイヤソーによる切断加工方法では、所定間隔で配置された複数のローラによって走行させるワイヤに対し、クーラント液を掛けながら被削材を押し当てることにより、被削材を切断する。このとき、被削材は切断されながら、クーラント液を受ける水槽内に浸漬されていく。
【０００３】
ところが、この被削材は、水槽内に浸漬される際に、大量に供給されるクーラント液の液圧の影響を受けて、ばたつきを生じてしまうため、加工面品位の悪化、割れや落下を生じる原因になっている。また、ワイヤは、加工初めの被削材への食い込みが悪く、暴れてしまうため、加工精度が不均一になるとともに、ワイヤジャンプの発生原因にもなっている。
【０００４】
これらを解決する技術として、例えば特許文献１，２には、被削材とガイドローラとの間のワイヤ上に押し当て材を配置して、ワイヤの振動を防止する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３０７２８３号公報
【特許文献２】特開２００９−９０３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１，２の方式では、被削材とガイドローラとの間のワイヤを押さえているため、加工中のワイヤが撓むことによるワイヤジャンプの発生を防止したり、被削材の振動の影響を吸収したりすることができない。また、機械の構造上、このような押し当て材を配置することは現実的でない。
【０００７】
そこで、本発明においては、クーラント液の液圧の影響を排除することにより、加工面品位の向上や、割れおよび落下を防止することが可能なワイヤソー装置およびワイヤソーによる切断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】
【０００８】
本発明のワイヤソー装置は、走行するワイヤに対してクーラント液を掛けながら被削材を押し当てることにより被削材を切断していき、この切断された被削材を、クーラント液を受ける水槽内に浸漬していくワイヤソー装置であって、水槽内に、ワイヤの走行方向に対して被削材の前方および後方に仕切壁を備えたものである。
【０００９】
本発明によれば、走行するワイヤに連れて移動するクーラント液の流れが、水槽の被削材の前方および後方に備えられた仕切壁によって遮られる。これにより、被削材へのクーラント液の液圧の影響が排除される。また、前方および後方の仕切壁の間にクーラント液が滞留するようになるため、ワイヤによる被削材の切断面の中心部分までクーラント液が浸入するようになる。
【００１０】
ここで、仕切壁は、被削材のワイヤの走行方向の正射投影面積以上の大きさであり、その上面が水槽内のクーラント液の液面近くに配置されたものであることが望ましい。これにより、被削材は移動するクーラント液に対して仕切壁の裏側に隠れるようになり、クーラント液の液圧の影響が排除される。
【００１１】
また、被削材と仕切壁との隙間は、２０ｍｍ以下より好ましくは１０ｍｍ以下であることが望ましい。これにより、クーラント液の流れが仕切壁によって遮られ、被削材に影響を与えない。特に、隙間を１０ｍｍ以下とすることで、クーラント液の液圧の影響を完全に排除することができる。なお、隙間は被削材に接触しない程度にできるだけ少ないことが望ましいが、１ｍｍ未満ではクーラント液の影響により被削材が接触する可能性があるため、１ｍｍ以上が望ましい。また、隙間が２０ｍｍ超では、この隙間に存在するクーラント液が走行するワイヤの影響を受けてしまい、被削材がクーラント液圧の影響を受ける可能性がある。
【００１２】
また、仕切壁の高さは、ワイヤに接触する高さ以上であることが望ましい。これにより、仕切壁がワイヤによって切削され、ワイヤが走行するガイド溝が形成されるようになり、ワイヤジャンプを防止することができる。
【００１３】
同様に、水槽のワイヤの走行方向の前方および後方の壁の高さは、ワイヤに接触する高さ以上であることが望ましい。これにより、水槽の壁がワイヤによって切削され、ワイヤが走行するガイド溝が形成されるようになり、ワイヤジャンプを防止することができる。
【００１４】
また、本発明のワイヤソー装置は、前方および後方の仕切壁の間に、ゲル状物質が配置されたものであることが望ましい。これにより、切断された被削材が、前方および後方の仕切壁の間に配置されたゲル状物質によって保持される。
【００１５】
また、このゲル状物質は、仕切壁の壁面に設けられたものであることが望ましい。ゲル状物質が仕切壁の壁面に設けられていることによって、切断された被削材を仕切壁の壁面に保持することができる。また、ゲル状物質が仕切壁の壁面に設けられていることによって、仕切壁の間に切断された被削材が降りてきた際に、この仕切壁の間にゲル状物質を逃がすことができる。
【００１６】
また、ゲル状物質は、被削材が５０％以上切断された状態において被削材に接触する高さまで設けられたものであることが望ましい。これにより、切断された被削材が、振動しやすくなる５０％以上切断された状態において、ゲル状物質により保持されるので、切断された被削材の振動を防止することができる。なお、被削材の切断量が５０％未満であってもゲル状物質により保持することで振動を防止することができるが、余分なゲル状物質を削減するという観点から５０％以上切断された状態において被削材に接触する高さとすることが好ましい。
【００１７】
また、前方および後方の仕切壁は、着脱式の有底容器の一部であり、ゲル状物質は、有底容器内に配置されたものであることが望ましい。これにより、ゲル状物質を有底容器とともに着脱することで、ゲル状物質の交換や除去を容易に行うことが可能となる。
【００１８】
なお、ゲル状物質は、ゲル化剤として寒天、ゼラチン、ペクチンまたはカラギーナンを用いることが可能である。特に、ゲル化剤として寒天を使用した場合、被削材の移動速度等の加工条件に応じて粘度を容易に調整することが可能である。また、切断加工時の温度域において、主に水から構成されるクーラント液に溶けないため、被削材を安定して保持し続けることができる。また、食品としても利用される寒天であるため、公害の発生もない。
【００１９】
本発明のワイヤソーによる切断加工方法は、走行するワイヤに対してクーラント液を掛けながら被削材を押し当てることにより被削材を切断していき、この切断された被削材を、クーラント液を受ける水槽内に浸漬していくワイヤソーによる切断加工方法であって、水槽はワイヤの走行方向に対して被削材の前方および後方に仕切壁を備えたものであり、切断された被削材を、水槽の前方および後方の仕切壁の間に浸漬していくことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、走行するワイヤに連れて移動するクーラント液の流れが、水槽の被削材の前方および後方に備えられた仕切壁によって遮られるので、切断された被削材が水槽の前方および後方の仕切壁の間に浸漬していく際のクーラント液の液圧の影響が排除される。
【発明の効果】
【００２１】
（１）水槽内に、ワイヤの走行方向に対して被削材の前方および後方に仕切壁を備えたことにより、走行するワイヤに連れて移動するクーラント液の流れが、水槽の被削材の前方および後方に備えられた仕切壁によって遮られ、被削材へのクーラント液の液圧の影響が排除される。また、ワイヤによる被削材の切断面の中心部分までクーラント液が浸入するようになり、加工面の品位が向上するとともに、割れや落下を防止することができる。
【００２２】
（２）仕切壁が、被削材のワイヤの走行方向の正射投影面積以上の大きさであり、その上面が水槽内のクーラント液の液面近くに配置されたものであることにより、被削材は移動するクーラント液に対して仕切壁の裏側に隠れるようになり、クーラント液の液圧の影響が排除されるので、さらに加工面の品位が向上する。
【００２３】
（３）仕切壁の高さがワイヤに接触する高さ以上であることにより、仕切壁がワイヤによって切削され、ワイヤが走行するガイド溝が形成されるようになり、ワイヤジャンプを防止することができる。
【００２４】
（４）水槽のワイヤの走行方向の前方および後方の壁の高さがワイヤに接触する高さ以上であることにより、水槽の壁がワイヤによって切削され、ワイヤが走行するガイド溝が形成されるようになり、ワイヤジャンプを防止することができる。
【００２５】
（５）前方および後方の仕切壁の間に、ゲル状物質が配置されることによって、切断された被削材が前方および後方の仕切壁の間に配置されたゲル状物質によって保持されるので、被削材の割れおよび落下が防止される。
【００２６】
（６）ゲル状物質が仕切壁の壁面に設けられたものであることによって、切断された被削材を仕切壁の壁面に保持することができる。また、ゲル状物質が仕切壁の壁面に設けられていることによって、仕切壁の間に切断された被削材が降りてきた際に、この仕切壁の間にゲル状物質を逃がすことができ、ゲル状物質が切断された被削材の進行を阻害することがない。
【００２７】
（７）ゲル状物質は、被削材が５０％以上切断された状態において被削材に接触する高さまで設けられたものであることにより、少量のゲル状物質により切断された被削材が保持され、振動が防止され、加工精度を向上させることができる。
【００２８】
（８）前方および後方の仕切壁が着脱式の有底容器の一部であり、ゲル状物質が有底容器内に配置されたものであることにより、ゲル状物質を有底容器とともに着脱することで、ゲル状物質の交換や除去を容易に行うことが可能となり、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態におけるワイヤソー装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１のワイヤソー装置の縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１のワイヤソー装置の主要部を示す縦断面図である。
【図６】被削材が５０％切断された時点で寒天に接触した状態を示す縦断面図である。
【図７】寒天の配置の別の態様を示す縦断面図である。
【図８】寒天を着脱式の有底容器内に配置した例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は本発明の実施の形態におけるワイヤソー装置の概略構成を示す斜視図、図２は図１のワイヤソー装置の縦断面図、図３は図２のＡ−Ａ矢視図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。
【００３１】
図１〜図３において、本発明の実施の形態におけるワイヤソー装置１は、一対のローラ２ａ，２ｂと、ローラ２ａ，２ｂに多条に巻回され、ローラ２ａ，２ｂの回転によって走行するワイヤ３と、走行するワイヤ３に向かってクーラント液Ｃを吐出するノズルユニット４と、クーラント液Ｃを受けるとともに切断された被削材Ｘが浸漬される水槽５と、被削材Ｘを昇降させる昇降ベース６と、被削材Ｘを昇降ベース６に固定する固定板７とから構成される。
【００３２】
本実施形態におけるワイヤソー装置は固定砥粒方式であり、ワイヤ３は、ワイヤ芯線上にバインダを介してダイヤモンド砥粒が固定されたダイヤモンド固定砥粒ワイヤである。ワイヤ３は、ローラ２ａ，２ｂを交互に正転および逆転させることにより走行させる。なお、高速走行させるワイヤに対して砥粒を分散させた加工液（スラリー）を滴下しながら研削する遊離砥粒方式とすることも可能である。
【００３３】
ノズルユニット４は、ローラ２ａ，２ｂの回転軸方向に沿って配置された筒状のノズルであり、ローラ２ａ，２ｂに多条に巻回されて走行する全ワイヤ３に対してクーラント液Ｃが掛かるように複数の開孔が形成されている。
【００３４】
水槽５は、矩形状の底板５ａ、および、この底板５ａの四辺にそれぞれ立設された側壁５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅにより構成されている。なお、図２の手前側の側壁５ｅの下部には、クーラント液Ｃを排出する排出口５ｆが開口されている。また、排出口５ｆには網が設けられており、ノズルユニット４から吐出されたクーラント液Ｃは、この排出口５ｆの網の目を通じて排出される。
【００３５】
また、水槽５内には、ワイヤ３の走行方向（図２の左右方向）に対して被削材Ｘの前方（図２の左側）および後方（図２の右側）にそれぞれ仕切壁８ａ，８ｂが設けられている。仕切壁８ａ，８ｂは、例えば、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂やカーボン等により形成される。また、仕切壁８ａ，８ｂの間の壁面には、ゲル状物質としての寒天９が配置されている。
【００３６】
被削材Ｘは固定板７を介して昇降ベース６に固定されており、昇降ベース６を下降させることによって、被削材Ｘは走行するワイヤ３に対して押し当てられ、切断される。この切断された被削材Ｘは水槽５内の仕切壁８ａ，８ｂの間に浸漬されていく。被削材Ｘと仕切壁８ａ，８ｂとの隙間は５ｍｍに設定されており、仕切壁８ａ，８ｂの間の壁面に配置されている寒天９は、この切断された被削材Ｘが食い込む厚さに設けられている。なお、被削材Ｘと仕切壁８ａ，８ｂとの隙間は、被削材Ｘに接触しない程度から２０ｍｍまでの範囲内で設定可能である。
【００３７】
また、本実施形態において仕切壁８ａ，８ｂは、上面が水槽５内のクーラント液Ｃの液面近くであり、下面は水槽５の底板５ａに当接し、ローラ２ａ，２ｂの軸方向の左右両端面はそれぞれ側壁５ｄ，５ｅに当接している。なお、仕切壁８ａ，８ｂは、被削材Ｘのワイヤ３の走行方向の正射投影面積以上の大きさであり、上面が水槽５内のクーラント液Ｃの液面近くに配置されていれば良い。
【００３８】
また、本実施形態においては、図４に示すように水槽５の側壁５ｂ，５ｃの高さは、ワイヤ３に接触する高さ以上としている。これにより、側壁５ｂ，５ｃはワイヤ３によって切削され、ワイヤ３が走行するガイド溝１０が形成される。なお、図示しないが、仕切壁８ａ，８ｂの高さも同様に、ワイヤ３に接触する高さ以上としており、これらの仕切壁８ａ，８ｂにも同様のガイド溝が形成される。
【００３９】
上記構成のワイヤソー装置１では、図５に示すように、走行するワイヤ３に対してクーラント液Ｃを掛けながら被削材Ｘを押し当てることにより被削材Ｘを切断していき、この切断された被削材Ｘを、クーラント液Ｃを受ける水槽５内に浸漬していく。このとき、走行するワイヤ３に連れて移動するクーラント液Ｃの流れは、水槽５の被削材Ｘの前方および後方に設けられた仕切壁８ａ，８ｂによって遮られる。これにより、被削材Ｘへのクーラント液Ｃの液圧の影響が排除され、加工面の品位が向上するとともに、割れや落下が防止される。
【００４０】
また、このワイヤソー装置１では、前方および後方の仕切壁８ａ，８ｂの間にクーラント液Ｃが滞留するようになるため、ワイヤ３による被削材Ｘの切断面の中心部分までクーラント液Ｃが浸入し、行き渡るようになる。そのため、切断面のクーラント液Ｃの液切れが防止され、加工面の品位が向上している。
【００４１】
また、このワイヤソー装置１では、仕切壁８ａ，８ｂが、被削材Ｘのワイヤ３の走行方向の正射投影面積以上の大きさであり、その上面が水槽５内のクーラント液Ｃの液面近くに配置されたものであることにより、被削材Ｘは移動するクーラント液Ｃに対して仕切壁８ａ，８ｂの裏側に隠れるようになり、クーラント液Ｃの液圧の影響が排除されるので、さらに加工面の品位が向上している。
【００４２】
また、このワイヤソー装置１では、側壁５ｂ，５ｃおよび仕切壁８ａ，８ｂの高さが、ワイヤ３に接触する高さ以上であり、側壁５ｂ，５ｃおよび仕切壁８ａ，８ｂがワイヤ３によって切削され、ガイド溝１０が形成されるため、ワイヤ３はこのガイド溝１０にガイドされるようになり、ワイヤジャンプが防止される。
【００４３】
また、このワイヤソー装置１では、仕切壁８ａ，８ｂの間に寒天９が配置されることによって、図５に示すように切断された被削材Ｘがこの寒天９によって保持されるので、被削材Ｘの割れおよび落下が防止される。
【００４４】
特に、この寒天９は仕切壁８ａ，８ｂの壁面に設けられているため、仕切壁８ａ，８ｂの間に切断された被削材Ｘが降りてきた際に、この仕切壁Ｘの間に寒天９を逃がすことができ、寒天９が切断された被削材Ｘの進行を阻害することがない。
【００４５】
なお、寒天９は、図２に示すように仕切壁８ａ，８ｂの上端の高さまで設けずに、仕切壁８ａ，８ｂの途中の高さ、特に、被削材Ｘが５０％以上切断された状態において被削材に接触する高さまで設けておくことも可能である。図６は被削材Ｘが５０％切断された時点で寒天９に接触した状態を示す縦断面図である。図６に示すように寒天９を、被削材Ｘの切削が５０％進行した時点で接触する高さまで設けておくことで、５０％以上切断された状態において被削材Ｘは寒天９に保持される。
【００４６】
また、上記説明においては、寒天９は仕切壁８ａ，８ｂの間の壁面にのみ配置された構成であるが、仕切壁８ａ，８ｂの間に別の態様により配置することも可能である。例えば、図７に示すように仕切壁８ａ，８ｂの間の底板５ａ上に設けることも可能である。この場合も、図７に示すように、寒天９を被削材Ｘの切削が５０％進行した時点で接触する高さまで設けておくことで、５０％以上切断された状態において被削材Ｘは寒天９に保持される。
【００４７】
また、図８に示すように、寒天９を着脱式の有底容器１１内に配置し、この有底容器１１を水槽５内に配置する構成とすることも可能である。この場合、上記仕切壁８ａ，８ｂは有底容器１１の一部の側壁１１ａ，１１ｂにより構成されることになり、上述と同様にクーラント液Ｃは側壁１１ａ，１１ｂによって遮られ、側壁１１ａ，１１ｂの間に滞留するようになる。
【００４８】
特に、この構成では、寒天９を有底容器１１とともに水槽５から着脱することが可能であるため、水槽５内からゲル状物質の交換や除去を容易に行うことが可能であり、作業性が向上している。なお、ゲル状物質として寒天９に代えて、ゼラチン、ペクチンまたはカラギーナンを使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のワイヤソー装置およびワイヤソーによる切断加工方法は、太陽電池シリコン、半導体シリコン、化合物半導体、サファイヤ、ネオジウム、フェライト、水晶、ガラス等の電子部品分野の被削材のスライシング、ダイシング切断加工に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｃ  クーラント液
Ｘ  被削材
１  ワイヤソー装置
２ａ，２ｂ  ローラ
３  ワイヤ
４  ノズルユニット
５  水槽
５ａ  底板
５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ  側壁
５ｆ  排出口
６  昇降ベース
７  固定板
８ａ，８ｂ  仕切壁
９  寒天
１０  ガイド溝
１１  有底容器
【図１】
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【図２】
2011245601.tif 000004
【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】
2011245601.tif 000009
【図８】
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