(57)【要約】【課題】固定砥粒ワイヤの切削正を良好に保つこと。【解決手段】本発明の電解ドレッシング方法は、砥粒が導電性の固着剤で固着された固定砥粒ワイヤを走行させて加工物を加工する際に、前記固定砥粒ワイヤを電解ドレッシングする方法であって、前記固定砥粒ワイヤに第１電解液中を走行させる走行工程と、前記第１電解液に電流又は電圧を印加する印加工程と、を含み、前記印加工程は、前記固定砥粒ワイヤの走行速度の変化に応じて印加する電流又は電圧を変化させることを特徴とする。【選択図】図１
2015009346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒が導電性の固着剤で固着された固定砥粒ワイヤを走行させて加工物を加工する際に、前記固定砥粒ワイヤを電解ドレッシングする方法であって、
前記固定砥粒ワイヤに第１電解液中を走行させる走行工程と、
前記第１電解液に電流又は電圧を印加する印加工程と、を含み、
前記印加工程は、前記固定砥粒ワイヤの走行速度の変化に応じて印加する電流又は電圧を変化させることを特徴とする電解ドレッシング方法。
【請求項２】
前記印加工程は、前記第１電解液を介して前記固定砥粒ワイヤと電気的に接続される第１電極、前記第１電解液と離間する第２電解液を介して前記固定砥粒ワイヤと電気的に接続される第２電極、の両方の電極と電気的に接続される電源から交流の電力を供給することで実施される、請求項１に記載の電解ドレッシング方法。
【請求項３】
前記走行工程は、前記固定砥粒ワイヤが直線状の場合は該固定砥粒ワイヤに前記第１電解液中を走行させず、前記固定砥粒ワイヤが撓んだ場合に該固定砥粒ワイヤに前記第１電解液中を走行させる、請求項１又は２に記載の電解ドレッシング方法。
【請求項４】
前記印加工程は、前記固定砥粒ワイヤの走行速度の絶対値の減少に応じて印加する電流又は電圧を減少させ、かつ、前記固定砥粒ワイヤの走行速度の絶対値の増加に応じて印加する電流又は電圧を増加させ、さらに、前記固定砥粒ワイヤの走行速度が一定の場合に印加する電流又は電圧を一定とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電解ドレッシング方法。
【請求項５】
砥粒が導電性の固着剤で固着された固定砥粒ワイヤを走行させて加工を実施するワイヤソーに具備される電解ドレッシング装置であって、
前記固定砥粒ワイヤが走行する位置に第１電解液を保持する第１保持部と、
前記第１電解液に電流又は電圧を印加する第１電極と、
前記第１電極に電力を供給する電源と、
前記固定砥粒ワイヤの走行速度の変化に応じて前記電源から供給する電力を変化させる制御部と、を備えることを特徴とする電解ドレッシング装置。
【請求項６】
前記第１保持部とは異なる位置で、前記固定砥粒ワイヤが走行する位置に第２電解液を保持する第２保持部と、
前記第２電解液に電圧を印加する第２電極と、を更に備え、
前記電源は、前記第１電極と前記第２電極との両方に交流の電力を供給する交流電源である、請求項５に記載の電解ドレッシング装置。
【請求項７】
前記第１保持部は、前記固定砥粒ワイヤが直線状の場合は離間する位置に、前記固定砥粒ワイヤが撓んだ場合は前記固定砥粒ワイヤが浸漬される位置に、前記第１電解液を保持する、請求項５又は６に記載の電解ドレッシング装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記固定砥粒ワイヤの走行速度の絶対値の減少に応じて前記電源から供給する電力を減少させ、かつ、前記固定砥粒ワイヤの走行速度の絶対値の増加に応じて前記電源から供給する電力を増加させ、さらに、前記固定砥粒ワイヤの走行速度が一定の場合に前記電源から供給する電力を一定とする、請求項５〜７のいずれかに記載の電解ドレッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定砥粒ワイヤ等の工具に対する電解ドレッシング方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコンブロックから所定の厚みを有するウエハを加工するために、ワイヤソーが用いられている。ワイヤソーには、導電性固着材で砥粒の固着された金属線からなる固定砥粒ワイヤが設置され、この固定砥粒ワイヤを用いて加工物であるシリコンブロックが加工される。
【０００３】
固定砥粒ワイヤを用いて加工する場合、シリコンブロックを加工すると同時に、固定砥粒ワイヤの砥粒が磨耗し（目詰りが生じ）、切削性が低下していく。そこで、固定砥粒ワイヤの切削性を回復させる作業として、ドレッシング（目立て作業）が実施される。
【０００４】
例えば、特許文献１において、金属の電気分解を利用した電解ドレッシング方法が開示されている。図５において、固定砥粒ワイヤ１０は、駆動プーリ１２を介して、モータ１４で駆動される。固定砥粒ワイヤ１０の経路は、加工を行う加工部１６を経た後、ローラ１７１を経て電解ドレッシング部となる電解液槽１８１に導かれ、ローラ１７２、１７３、１７４を経て駆動プーリ１２に戻る。
【０００５】
電解液槽１８１には電解液１８０が貯留され、その底に陰極１８３が沈められている。直流電源１８４からのびたカーボンブラシ１８２が陽極として固定砥粒ワイヤ１０に給電することで、電解液１８０中の固定砥粒ワイヤ１０に対して電解ドレッシングが実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１９７４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記のような構成では、固定砥粒ワイヤの電解ドレッシングが必要以上に進行してしまい、砥粒がワイヤから脱落して切削性が悪化し、ワイヤソーによる加工が不安定になってしまう場合があることを課題として有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、固定砥粒ワイヤの切削性を良好に保ち、ワイヤソーによる安定的な加工を実施可能とするドレッシング方法及びドレッシング装置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】
【０００９】
本発明は、砥粒が導電性の固着剤で固着された固定砥粒ワイヤを走行させて加工物を加工する際に、前記固定砥粒ワイヤを電解ドレッシングする方法であって、前記固定砥粒ワイヤに第１電解液中を走行させる走行工程と、前記第１電解液に電流又は電圧を印加する印加工程と、を含み、前記印加工程は、前記固定砥粒ワイヤの走行速度の変化に応じて印加する電流又は電圧を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、固定砥粒ワイヤの切削性を良好に保ち、ワイヤソーによる安定的な加工を実施可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１におけるドレッシング方法を説明するための図
【図２】実施の形態１における固定砥粒ワイヤの走行速度と印加する電解電圧との時間変化の関係を示す図
【図３】実施の形態１におけるドレッシング方法のフローを示す図
【図４】実施の形態１におけるより効果的なドレッシング方法を実施するための図
【図５】従来の電解ドレッシング方法を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるドレッシング方法を実施するためのドレッシング装置の全体構成図である。本実施の形態に係るドレッシング方法は、ワイヤソーに備えられた固定砥粒ワイヤ３に対して実施される。固定砥粒ワイヤ３は、金属線に砥粒が導電性の固着材で固着されて構成される。ここでは、金属線にピアノ線、砥粒にダイヤモンド、導電性の固着材にＮｉめっきを採用する。
【００１４】
固定砥粒ワイヤ３は一本の連続した長尺の細線である。この固定砥粒ワイヤ３は、供給スプール６ａに巻き糸の如く規則正しく巻きつけられており、そこから固定砥粒ワイヤ３の張力を制御する機構であるダンサー部（図示しない）を経て、一組のワイヤガイドローラ２に到る。
【００１５】
ワイヤガイドローラ２は、円筒形状のローラであり、その外周面に１００から２０００にも及ぶ溝が刻まれ、これらの溝に固定砥粒ワイヤ３が収納されている。この固定砥粒ワイヤ３が一組のワイヤガイドローラ２に複数回巻き付けられることで、一組のワイヤガイドローラ２間に複数のワイヤ列（マルチワイヤ）が設けられる。
【００１６】
更に、固定砥粒ワイヤ３は、ワイヤガイドローラ２から、ダンサー部（図示しない）を経て、回収スプール６ｂに至る。
【００１７】
ワイヤガイドローラ２が時計周り又は反時計周りに回転することで、固定砥粒ワイヤ３は、順方向又は逆方向に走行する。より詳細には、固定砥粒ワイヤ３は、順方向と逆方向との走行を繰り返しながら、少しずつ供給スプール６ａから回収スプール６ｂへと繰り出されていく。一例として、供給スプール６ａから固定砥粒ワイヤ３を５００ｍ繰り出して、４９０ｍ戻すサイクルが繰り返される。ワイヤガイドローラ２は、制御装置１９により制御され、固定砥粒ワイヤ３の走行方向及び走行速度が制御される。
【００１８】
ノズル４からクーラント８を供給しつつ、保持部７に保持された加工物１を、走行中の固定砥粒ワイヤ３に対して押し付けるように動作させることで、加工物１をスライス（加工）する。加工物１として、シリコンインゴット、ＳｉＣ、サファイヤやガラス基板等を採用できる。
【００１９】
加工物１のスライスと同時に、固定砥粒ワイヤ３のドレッシングが電解ドレスユニット２９により実施される。
【００２０】
電解ドレスユニット２９は、絶縁トランス２４を介して単相交流の電源である商用電源２５と接続されている。交流の商用電源２５から固定砥粒ワイヤ３に電解電圧を給電するために、２つの電極である第１電極２１ａと第２電極２１ｂとが設けられる。電解電圧は、導電性を有する第１電解液８ａ又は第２電解液８ｂを介して供給される。なお、直流を用いるとワイヤソーの本体側を絶縁する必要が生じる。絶縁しなかった場合、電解ドレッシング用の電気がワイヤソー本体に流れ込み、装置が損傷する場合があるからである。このため、電解ドレスユニット２９の電源に交流を採用するのが望ましい。
【００２１】
第１電解液８ａ、第２電解液８ｂには、固着材がＮｉの場合、硫酸ニッケルやスルファミンニッケルを採用できる。これらをクーラント８として利用してもよい。
【００２２】
第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂは、カーボンで構成され、固定砥粒ワイヤ３と一定距離で離間し、かつ、固定砥粒ワイヤ３の走行方向と平行に設置される。固定砥粒ワイヤ３と、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂの距離の調整機構を設けてもよい。固定砥粒ワイヤ３と、第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂとの距離は、０．１〜１ｍｍ程度である。
【００２３】
第１電極２１ａを取り囲むベークライト製の絶縁材からなり、固定砥粒ワイヤ３を第１電解液８ａに浸漬させる第１保持部２２ａが、電解ドレスユニット２９に備わる。第１保持部２２ａは、固定砥粒ワイヤ３が走行する位置に第１電解液８ａを保持する。また、第２電極２１ｂを取り囲むベークライト製の絶縁材からなり、固定砥粒ワイヤ３を第２電解液８ｂに浸漬させる第２保持部２２ｂが、電解ドレスユニット２９に備わる。第２保持部２２ｂは、第１保持部２２ａとは異なる位置で、固定砥粒ワイヤ３が走行する位置に第２電解液８ｂを保持する。また、第１電解液８ａと第２電解液８ｂとは互いに離間した状態で、それぞれ第１保持部２２ａと第２保持部２２ｂとに保持される。
【００２４】
本実施の形態において、商用電源２５からの電解電流は、第１電極２１ａ、第１電解液８ａ、固定砥粒ワイヤ３、第２電解液８ｂ、第２電極２１ｂの順に流れ、交流の極が切替ったときは逆向きに流れる。このため、ワイヤソーの本体側で絶縁を取る必要がない。この構成においては、固定砥粒ワイヤ３と、第１電極２１ａ、第２電極２１ｂそれぞれとの距離を均一にすることで電解ドレッシングを安定的に実施できる。
【００２５】
電解ドレスユニット２９には、電解電流を検出する電流センサ２７が更に設けられる。この電流センサ２７は、作動トランス２３を操作する操作部２８と接続されている。これらの構成により、必要に応じて電解電流を制御可能となっている。
【００２６】
電解ドレスユニット２９の回路上には、高速動作するヒューズ２６が更に設けられている。固定砥粒ワイヤ３は、加工物の加工中に突然断線する可能性があり、断線した固定砥粒ワイヤ３と第１電極２１ａ又は第２電極２１ｂがショート（短絡）する可能性があるが、ショートした場合にヒューズ２６で回路を遮断することで、電解ドレスユニット２９やワイヤソー本体の損傷を防止できる。
【００２７】
また、電解ドレスユニット２９は、制御装置１９と接続されており、固定砥粒ワイヤ３の動作と連動して、固定砥粒ワイヤ３のドレッシングが実施される。
【００２８】
ここで、本実施の形態に係るドレッシング方法について説明する。
【００２９】
固定砥粒ワイヤ３は、順方向、逆方向の走行を繰り返すため、常に等速運動するのではなく、不等速運動も行う。固定砥粒ワイヤ３の動作として、例えば、図２（ａ）に示すように、ｔ１までは順方向に加速する不等速運動、次のｔ２までは等速運動、次のｔ３までは速度が０になるまで減速する不等速運動、次のｔ４までは逆方向へ加速する不等速運動、次のｔ５までは等速運動、その後、不等速運動と等速運動とを繰り返す。
【００３０】
固定砥粒ワイヤ３が等速運動を行う場合（等速工程）は、電解ドレッシングを一定の条件で実施しても良いが、不等速運動を行う場合（不等速工程）は、電解ドレッシングの条件を変化させなければならない。例えば、固定砥粒ワイヤ３の減速時に、一定の電圧を印加し続けると、電解ドレッシングが進行し過ぎて、砥粒が脱落して、固定砥粒ワイヤ３の切削性が悪化する場合がある。また、固定砥粒ワイヤ３の加速時に、一定の電圧を印加し続けると、不十分な電解ドレッシングとなって、固定砥粒ワイヤ３の切削性が良化しない。これらは、ワイヤソーによる安定加工の妨げにもなる。
【００３１】
このため、本実施の形態に係る電解ドレッシング方法は、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の変化に応じて印加する電圧を変化させる。すなわち、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の変化に応じて商用電源２５から供給する電力を変化させる制御装置１９を、電解ドレスユニット２９に備える。なお、電解ドレスユニット２９と制御装置１９とを含めて電解ドレッシング装置と記載する場合がある。
【００３２】
電解ドレッシングを実施する際に印加する電圧の具体例としては、図２（ｂ）に示すように、ｔ１までは電圧を徐々に強め、次のｔ２までは電圧を一定に保ち、次のｔ３までは電圧を徐々に弱め、次のｔ４までは電圧を徐々に強め、次のｔ５までは電圧を一定に保ち、その後、電圧の変化を、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の変化と同期して加減する。このようにすることで、安定した電解ドレッシングを実現できる。なお、図２（ｂ）は、印加する電解電圧の時間変化を示す図であり、図２（ａ）に示した走行速度の時間変化に応じて、印加する電解電圧を変化させる一例を表す。より詳細には、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の絶対値の時間変化に応じて、第１電解液８ａ又は第２電解液８ｂに印加する電圧を変化させる。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る電解ドレッシング方法の作業の一連の流れを図１と図３とを用いて説明する。
【００３４】
ステップＳ１では、ワイヤソーに固定砥粒ワイヤ３を設置し、加工物１の加工を行うための準備を実施する。同時に、電解ドレッシングを実施するための準備も行う。具体的には、固定砥粒ワイヤ３と第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂとの隙間（ギャップ）が一定の値となり、固定砥粒ワイヤ３が第１電解液８ａ（第２電解液８ｂ）中を走行するように、第１保持部２２ａ（第２保持部２２ｂ）の位置を調整をする。この値の最適値は０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。ギャップが０．０５ｍｍ未満の場合は、走行中の固定砥粒ワイヤ３が振動することで第１電極２１ａ（第２電極２１ｂ）と短絡（ショート）したり、電極が物理的に削られて損傷するトラブルが生じる。反対に、ギャップが０．５ｍｍより広い場合は、固定砥粒ワイヤ３が高速走行することにより第１電解液８ａ（第２電解液８ｂ）が飛散して第１保持部２２ａ（第２保持部２２ｂ）上に保持されなくなる。
【００３５】
次のステップＳ２では、固定砥粒ワイヤ３を走行させて加工物の加工を開始する。同時に、固定砥粒ワイヤ３に第１電解液８ａ及び第２電解液８ｂ中を走行させる（走行工程）。
【００３６】
続いてのステップＳ３では、第１電解液８ａ及び第２電解液８ｂに電圧を印加する（印加工程）。電圧は、商用電源２５と接続された第１電極２１ａ及び第２電極２１ｂから印加され、その大きさは、制御装置１９により制御される。なお、制御装置１９により電流密度が制御されてもよい。電流密度としては、例えば、１〜５０ｍＡ／ｍｍ２である。
【００３７】
このステップＳ３においては、図２（ａ）（ｂ）で説明した通り、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の変化に応じて印加される電圧が変化する。この変化は、制御装置１９の制御により実現される。より詳細には、この印加工程では、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の絶対値の減少に応じて印加する電流又は電圧を減少させる。更に、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の絶対値の増加に応じて印加する電流又は電圧を増加させる。そして、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の絶対値が一定の場合に印加する電流又は電圧を一定とする。すなわち、制御装置１９（制御部）は、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の絶対値の減少に応じて商用電源２５（電源）から供給する電力を減少させ、かつ、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の絶対値の増加に応じて商用電源２５から供給する電力を増加させる。さらに、制御装置１９は、固定砥粒ワイヤ３の走行速度の絶対値が一定の場合に商用電源２５から供給する電力が一定となるように制御を行う。なお、このステップにおいて、第１電解液８ａ及び第２電解液８ｂに電流を印加し、制御装置１９にて電流を制御しても良い。
【００３８】
以上の流れにより、本実施の形態に係る電解ドレッシングが実施される。これにより、安定した電解ドレッシングを実現し、固定砥粒ワイヤ３の切削性を良好に保つことが可能となる。
【００３９】
ここで、本実施の形態において更に好ましい形態を図４を用いて説明する。図４では、第１電極２１ａと第２電極２１ｂとを、固定砥粒ワイヤ３が加工物１と当接する側の裏側に配置する。そして、第１電解液８ａを第１保持部２２ａに、第２電解液８ｂを第２保持部２２ｂに保持させる。
【００４０】
ここでは、固定砥粒ワイヤ３が直線状の場合は離間する位置に、固定砥粒ワイヤ３が撓んだ状態の場合は浸漬される位置に、第１電解液８ａを保持する。第２電解液８ｂも同様である。
【００４１】
このように電極を配置した状態で加工物１の加工を開始すると、加工初期段階は固定砥粒ワイヤ３の目詰まりも無く（切削性の良い状態）正常に加工が進む。この段階では、固定砥粒ワイヤ３の切削性が高いため、固定砥粒ワイヤ３は直線状にその形状を保持される。一方、加工の進行とともに目詰まりが生じてくる（切削性が悪い状態となる）と加工抵抗が増加し、それに合わせて固定砥粒ワイヤ３に撓みが生じる。図４（ａ）に固定砥粒ワイヤ３が直線状の状態、図４（ｂ）に固定砥粒ワイヤ３が撓んだ状態を示す。固定砥粒ワイヤ３が撓むと、電極とのギャップが狭まるのが理解できる。
【００４２】
この配置による作用を説明する。撓みの生じた固定砥粒ワイヤ３は、第１電解液８ａ中を走行することとなるため、固定砥粒ワイヤ３には電解ドレッシングが実行される。電解ドレッシングにより、固定砥粒ワイヤ３の切削性が良化すると、加工抵抗も減少し、固定砥粒ワイヤ３の形状も直線状に戻る。固定砥粒ワイヤ３の形状が直線状に戻るにつれて、電極とのギャップが広がり、電解ドレッシングの進行が緩やかになるため、過剰な電解ドレッシングを防止できる。さらに、電解ドレッシングをする必要のない直線状の固定砥粒ワイヤ３は、第１電解液８ａから離間するので、それ以上電解ドレッシングは施されない。このため、固定砥粒ワイヤ３に対して、自動で、最適な電解ドレッシングが実行される。それゆえ、より安定した電解ドレッシングが実現でき、固定砥粒ワイヤ３の切削性を良好に保つことが可能となり、ひいては、ワイヤソーの安定的な加工を実現できる。
【００４３】
なお、ワイヤソー本体を絶縁する必要はあるが、商用電源２５のかわりに、直流（ＤＣ）電源を用いてもよい。この場合、第２電解液８ｂ、第２電極２１ｂ、第２保持部２２ｂを設けるかわりに、固定砥粒ワイヤ３から電流を取り出すブラシ等を設置する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ワイヤソーに用いられる固定砥粒ワイヤを電解ドレッシングするのに利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  加工物
２  ワイヤガイドローラ
３  固定砥粒ワイヤ
４  ノズル
６ａ  供給スプール
６ｂ  回収スプール
７  保持部
８  クーラント
８ａ  第１電解液
８ｂ  第２電解液
１９  制御装置
２１ａ  第１電極
２１ｂ  第２電極
２２ａ  第１保持部
２２ｂ  第２保持部
２３  作動トランス
２４  絶縁トランス
２５  商用電源
２６  ヒューズ
２７  電流センサ
２８  操作部
２９  電解ドレスユニット
【図１】
2015009346.tif 000003
【図２】
2015009346.tif 000004
【図３】
2015009346.tif 000005
【図４】
2015009346.tif 000006
【図５】
2015009346.tif 000007