(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークの加工位置に対するスラリの供給を改善するとともに、ワークの切断位置においてスラリ中の遊離砥粒の速度を高める、遊離砥粒加工用ワイヤおよびワイヤソーを提供する。【解決手段】遊離砥粒加工用ワイヤ１において、円形断面の線材２に中空孔３を形成するとともに、線材２の外周面に遊離砥粒が通過可能な多数の孔４を形成し、多数の孔４を中空孔３に連通させる。遊離砥粒加工用ワイヤ１にワークを押し当てワークを切断するワイヤソーは、遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行位置に供給室を設け、ポンプにより貯留槽の内部のスラリを供給室に供給して、スラリを多数の孔４から中空孔３に積極的に流入させ、遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行によって、スラリおよびスラリの中の遊離砥粒をワークの切断位置に供給する。【選択図】図１
2015166120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形断面の線材を中空構造として、前記線材に中空孔を形成するとともに、前記線材の外周面に、遊離砥粒が通過可能な多数の孔を形成し、前記多数の孔を前記中空孔に連通させる、ことを特徴とする遊離砥粒加工用ワイヤ。
【請求項２】
前記多数の孔を単位長さ毎に、一定数として形成する、ことを特徴とする請求項１記載の遊離砥粒加工用ワイヤ。
【請求項３】
円形断面の線材を中空構造として、前記線材に中空孔を形成するとともに、前記線材の外周面に、遊離砥粒が通過可能な多数の孔を形成し、前記多数の孔を前記中空孔に連通させてなる遊離砥粒加工用ワイヤを用い、前記遊離砥粒加工用ワイヤを所定の張力で走行させ、前記遊離砥粒加工用ワイヤに加工対象のワークを押し当て、前記ワークを切断するワイヤソーであって、前記遊離砥粒加工用ワイヤの走行位置に前記遊離砥粒加工用ワイヤを取り囲む供給室を設け、前記供給室にポンプを接続し、前記ポンプにより貯留槽内の遊離砥粒含有のスラリを前記供給室に供給して、前記供給室内の前記スラリを前記遊離砥粒加工用ワイヤの前記多数の孔から前記中空孔に積極的に流入させ、前記スラリおよび前記スラリ中の遊離砥粒を前記遊離砥粒加工用ワイヤの走行によって前記ワークの切断位置に供給する、ことを特徴とするワイヤソー。
【請求項４】
前記遊離砥粒加工用ワイヤを往復走行とし、往走行方向の上流側および復走行方向の上流側に前記供給室を設ける、ことを特徴とする請求項３記載のワイヤソー。
【請求項５】
前記遊離砥粒加工用ワイヤを一方向走行とし、走行方向の上流側に前記供給室を設けることを特徴とする請求項３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、遊離砥粒加工方式のワイヤソーで用いる遊離砥粒加工用ワイヤの改良、および遊離砥粒加工用ワイヤを利用したワイヤソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
遊離砥粒加工方式のワイヤソーは、遊離砥粒加工用のワイヤを用い、走行状態のワイヤにスラリを付着させ、スラリ中の遊離砥粒を半導体インゴットなどのワークに作用させてワークの切断加工を行う。スラリが走行状態のワイヤに供給されたときに、スラリは、走行状態のワイヤの外周面に付着して、スラリ中の遊離砥粒とともにワークの切断位置に入り込む。
【０００３】
通常のワイヤによると、切断中において、スラリは、ワークの切断位置に充分に入り込まず、しかも、スラリ中の遊離砥粒の速度は、ワークを固定したと仮定したときに、ワイヤの走行速度よりも低くなり、一般に、ワイヤの走行速度の１／２を越えられない。このため、スラリがワークの切断位置に効果的に入らず、またスラリ中の遊離砥粒が切断位置の研削部位に有効に作用せず、生産性が上がらないという問題がある。
【０００４】
例えば特許文献１は、ワイヤを螺旋状にねじった形状に加工し、ワイヤの表面に螺旋状の凹部を形成しておき、シリコンブロックの切削時に、ワイヤの表面の凹部でスラリを保持することによって、スラリの保持力を増加させ、加工時間を短縮化し、生産効率を向上させる、ことを開示している。
【０００５】
また、特許文献２は、ワイヤ表面に複数の溝を長手方向に形成し、スラリ中の遊離砥粒をワイヤ表面の溝内で保持することによって、ワイヤとワークとの間に絶えず遊離砥粒を介在させ、ワークに対して遊離砥粒を食い込みやすくして、切断力を向上させる、ことを開示している。
【０００６】
特許文献１および特許文献２の技術は、いずれもワイヤの表面でのスラリの保持、またはワイヤの表面でのスラリ中の遊離砥粒の保持である。このため、ワイヤの表面におけるスラリや遊離砥粒の保持能力に限界があり、ワークの加工位置に対するスラリや遊離砥粒の供給は、充分に満足できる程度に達していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１０５１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２３０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の解決課題は、ワークの加工位置に対する遊離砥粒加工用ワイヤによるスラリの供給を改善するとともに、ワークの切断位置においてスラリ中の遊離砥粒の速度を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題のもとに、本発明は、遊離砥粒加工用ワイヤにおいて、線材を中空構造とし、かつ線材を多孔質構造としている。
【００１０】
さらに、詳細に記載すると、本発明は、遊離砥粒加工用ワイヤにおいて、円形断面の線材を中空構造として、前記線材に中空孔を形成するとともに、前記線材の外周面に、遊離砥粒が通過可能な多数の孔を形成し、前記多数の孔を前記中空孔に連通させている（請求項１）。
【００１１】
また、本発明は、前記の遊離砥粒加工用ワイヤにおいて、前記多数の孔を単位長さ毎に一定数として形成している（請求項２）。
【００１２】
さらに、本発明は、円形断面の線材を中空構造として、前記線材に中空孔を形成するとともに、前記線材の外周面に、遊離砥粒が通過可能な多数の孔を形成し、前記多数の孔を前記中空孔に連通させてなる遊離砥粒加工用ワイヤを用い、前記遊離砥粒加工用ワイヤを所定の張力で走行させ、前記遊離砥粒加工用ワイヤに加工対象のワークを押し当て、前記ワークを切断するワイヤソーであって、前記遊離砥粒加工用ワイヤの走行位置に前記遊離砥粒加工用ワイヤを取り囲む供給室を設け、前記供給室にポンプを接続し、前記ポンプにより貯留槽内の遊離砥粒含有のスラリを前記供給室に供給して、前記供給室内の前記スラリを前記遊離砥粒加工用ワイヤの前記多数の孔から前記中空孔に積極的に流入させ、前記スラリおよび前記スラリ中の遊離砥粒を前記遊離砥粒加工用ワイヤの走行によって前記ワークの切断位置に供給している（請求項３）。
【００１３】
また、前記のワイヤソーにおいて、本発明は、前記遊離砥粒加工用ワイヤを往復走行とし、往走行方向の上流側および復走行方向の上流側に、前記供給室を設ける（請求項４）か、または前記遊離砥粒加工用ワイヤを一方向走行とし、走行方向の上流側に前記供給室を設けている（請求項５）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る遊離砥粒加工用ワイヤによると、スラリが多数の孔から遊離砥粒加工用ワイヤの内部の中空孔に入って、中空孔に収容されるため、遊離砥粒加工用ワイヤによるスラリの保持量、すなわち従来の技術でいうワイヤに対するスラリの付着量が向上し、しかも、スラリの中の遊離砥粒がワークの切断位置へ遊離砥粒加工用ワイヤの走行とともに充分に供給されるため、ワークの切断位置での遊離砥粒の速度が高められ、これによって研削加工の効率が飛躍的に改善できる（請求項１）。
【００１５】
前記多数の孔が単位長さ毎に一定数として形成されていると、遊離砥粒加工用ワイヤの長さ方向において、ワイヤの研削能力が変化しないため、切断中の時間の経過によっても遊離砥粒加工用ワイヤの切断機能が変わらず、ワークの切断面も均一で安定な面となる（請求項２）。
【００１６】
さらに、本発明に係るワイヤソーによると、スラリが供給室の内部で遊離砥粒加工用ワイヤの多数の孔から中空孔に積極的に流入し、遊離砥粒加工用ワイヤの走行によってワークの切断位置に効率よく供給されるから、遊離砥粒加工用ワイヤの研削能力が充分に発揮できる状態となる（請求項３）。
【００１７】
また、本発明に係るワイヤソーによると、遊離砥粒加工用ワイヤの走行方向の上流側に供給室が設けられ、遊離砥粒加工用ワイヤが走行してワークの切断位置に入り込む過程において、遊離砥粒加工用ワイヤが多数の孔や中空孔によってスラリを保持し、その中の遊離砥粒を切断位置に運び入れることになるから、ワークの研削部位で良好な研削作用が得られる（請求項４および請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る遊離砥粒加工用ワイヤの斜面図である。
【図２】本発明に係るワイヤソーの正面図である。
【図３】本発明に係るワイヤの巻き掛け状態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明に係る遊離砥粒加工用ワイヤ１を示している。遊離砥粒加工用ワイヤ１は、直径０．２ｍｍ前後の円形断面の線材２を中空構造とし、線材２に中空孔３を形成するとともに、線材２の外周面に多数の孔４を形成し、それぞれの孔４を中空孔３に連通した構造となっている。
【００２０】
線材２は、ピアノ線で代表される炭素鋼である。中空孔３は、後述のスラリ６の中の遊離砥粒７を多く収容できる大きさであり、また、多数の孔４は、遊離砥粒７を通過させるために、遊離砥粒７よりも大きい孔であり、通常、線材２の単位長さ毎に一定数として形成されている。
【００２１】
遊離砥粒加工用ワイヤ１の製造方法は、例えばマンネスマン法を利用して、断面円形のビレットを加熱し、ビレットの中心にプラグを挿入しながら、複数の円錐状のローラにより錐揉みし、線材２を引き延ばして細線化することによって、所望の直径で中空の線材２を成形してから、線材２の外周面に、例えばサンドブラスト法によって、けい砂などの微細な粒子を衝突させ、多数の孔４を穿ち、それぞれの孔４を中空孔３に連通させて、多孔質構造としている。
【００２２】
つぎに、図２および図３は、本発明に係るワイヤソー１０を示している。ワイヤソー１０は、一例としてマルチワイヤ式ワイヤソーであり、前述の遊離砥粒加工用ワイヤ１を利用している。図２および図３に示すように、遊離砥粒加工用ワイヤ１は、例えば２本の溝付きローラ８に一定のピッチで螺旋状として巻き掛けられており、加工域でワーク５と向き合い、図示しないワイヤ送り出し装置およびワイヤ巻き取り装置によって、所定の張力のもとに往復走行または一方向走行を行い、送り出し装置側から巻き取り装置側へと順次に送り出される。
【００２３】
スラリ６は、遊離砥粒加工のために、多数の微細な遊離砥粒７を含んでおり、貯留槽９に貯留されていて、ポンプ１１によりスラリ６の供給室１２に所定の圧力のもとに供給される。供給室１２は、遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行方向の上流側で、遊離砥粒加工用ワイヤ１を取り囲む位置に設けられ、遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行を許容する状態で、可能な限り閉じられている。なお、加工域で流れ落ちたスラリ６は、スラリ受け１３に収容された後に、図示しないが、濾過され、循環ポンプにより貯留槽９に戻され、繰り返し利用される。
【００２４】
遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行態様が往復走行のときに、供給室１２は、遊離砥粒加工用ワイヤ１の往走行の上流側および復走行の上流側、つまり図２において、加工対象のワーク５を挟んで、左右側に設けられる。これに対し、遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行態様が一方向の走行のときに、供給室１２は、遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行方向の上流側にのみ設けられる。
【００２５】
ワーク５の切断加工に際して、スラリ６は、ポンプ１１により大気圧よりもやや高い圧力として供給室１２に供給される。また、遊離砥粒加工用ワイヤ１は、供給室１２の内部を通過する過程において、スラリ６に触れる。このとき、スラリ６の一部は、遊離砥粒加工用ワイヤ１の表面に付着するが、多くのスラリ６は、多数の孔４から中空孔３の内部に積極的に流入し、それらの内部に収容という形態で保持される。このような設定状態の下で、ワーク５は、走行状態の遊離砥粒加工用ワイヤ１の加工域に押し当てられる。
【００２６】
したがって、遊離砥粒加工用ワイヤ１は、中空孔３および多数の孔４の内部で、スラリ６およびスラリ６の中の遊離砥粒７を保持しながら走行することによって、スラリ６および遊離砥粒７をワーク５の切断位置に積極的に供給する。このため、スラリ６の中の遊離砥粒７は、ワーク５の切断位置で、中空孔３および多数の孔４の内部から流出し、遊離砥粒加工用ワイヤ１の外周面とワーク５の切断位置との間に介在して、ワーク５の切断部位を効率良く研削する。
【００２７】
このようにして、スラリ６は、遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行速度とほぼ同じ速度でワーク５の切断位置に入り、本来の研削作用の他に、潤滑、冷却、切り粉の排出の作用を営む。既述のように、スラリ６は、多数の孔４から中空孔３の内部に入って、中空孔３および多数の孔４の内部に保持される。したがって、ワーク５の加工位置に対する遊離砥粒加工用ワイヤ１によるスラリ６の供給は、従来例の外周面での付着のみの態様よりも多くなり、結果的に確実に改善される。
【００２８】
しかも、スラリ６の中の遊離砥粒７がワーク５の切断位置へ遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行とともに供給されるため、スラリ６の中の遊離砥粒７の速度は、遊離砥粒加工用ワイヤ１の走行速度に近い値に高められる。この結果、遊離砥粒７は、遊離砥粒加工用ワイヤ１の外周面とワーク５の研削部位との間に介在し、ワーク５に対して充分な研削作用を発揮する。これによって加工効率が飛躍的に改善される。
【００２９】
また、多数の孔４が線材２の単位長さ毎に一定数として形成されていると、遊離砥粒加工用ワイヤ１の長さ方向において研削能力が変わらないため、切断中の時間の経過によっても、遊離砥粒加工用ワイヤ１の切断機能が変化せず、ワーク５の切断面も均一で安定な面となる。
【００３０】
なお、ワーク５は、遊離砥粒加工用ワイヤ１に対して、図示のように、上方からではなく、図示しないが、下方から押し付けることもできる。さらに、ワイヤソー１０は、図示のマルチワイヤ式ワイヤソーに限らず、シングル式ワイヤソーとして構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、ワーク４として半導体インゴットなどの切断加工のために開発されたが、その他、結晶板、磁器、金属板、炭素繊維強化樹脂材やガラス繊維強化樹脂材などの切断加工にも適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  遊離砥粒加工用ワイヤ
２  線材
３  中空孔
４  孔
５  ワーク
６  スラリ
７  遊離砥粒
８  溝付きローラ
９  貯留槽
１０  ワイヤソー
１１  ポンプ
１２  供給室
１３  スラリ受け
【図１】
2015166120.tif 000003
【図２】
2015166120.tif 000004
【図３】
2015166120.tif 000005