(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤの外周面を覆う鍍金層で固着されたバックアップ用の粒状体と、前記鍍金層を覆う樹脂層で固着された砥粒と、を備え、前記砥粒はワイヤ進行方向と反対方向に位置する前記粒状体に接触した状態にあり、前記鍍金層と前記砥粒との間に砥粒を含まない緩衝樹脂層を設けたことを特徴とするワイヤ工具。
【請求項２】
前記樹脂層に、無機材料若しくは金属材料のフィラーを混在させた請求項１記載のワイヤ工具。
【請求項３】
前記ワイヤの長手方向に隣り合う前記粒状体と前記砥粒との隙間が前記砥粒の外径より小である請求項１または２記載のワイヤ工具。
【請求項４】
前記鍍金層で固着された粒状体の個数より、前記樹脂層で固着された砥粒の個数が大である請求項１〜３のいずれかに記載のワイヤ工具。
【請求項５】
前記鍍金層で固着された粒状体の粒径より、前記樹脂層で固着された砥粒の粒径が小である請求項１〜４のいずれかに記載のワイヤ工具。
【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、磁性体、サファイヤあるいはＳｉＣなどのインゴットをスライス加工する際に使用されるワイヤ工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ工具は、レジンワイヤ工具と電着ワイヤ工具とに大別される。図４（ａ）に示すように、レジンワイヤ工具４０は、砥粒４１が合成樹脂層４２を介してワイヤ４３の外周面に固着され、図５（ａ）に示すように、電着ワイヤ工具５０は、砥粒５１が鍍金層５２を介してワイヤ５３の外周面に固着されている。
【０００３】
レジンワイヤ工具４０は、ワイヤ４３の外周面が合成樹脂層４２によって被覆されているため、被柔軟性が高く、捩れに起因する断線が発生し難く、加工性能が安定している。また、図４（ｂ）に示すように、矢線４０ａ方向へ進行しながら切削加工を行うレジンワイヤ工具４０の砥粒４１は、切削加工中に被加工物４４から受ける抗力によって矢線４１ｈ，４１ｖ方向へ微小変位可能であるため、被加工物４４の加工面の面粗さが良好で、加工精度も高いなどの点で優れているが、砥粒保持力が弱く、加工効率が低い。
【０００４】
一方、電着ワイヤ工具５０は、砥粒５１が鍍金層５２により強く固着されているため、砥粒保持力が強く、図５（ｂ）に示すように、矢線５０ａ方向へ進行しながら切削加工を行う電着ワイヤ工具５０の砥粒５１が切削加工中に被加工物４４から抗力を受けても、砥粒５１が微小変位し難く、加工効率が高いという利点がある。
【０００５】
単結晶インゴットの切削加工においては、加工面の面粗度が良好であって加工精度が高いことが要請され、多結晶インゴットの切削加工においては、高い加工性能が要請されている。そこで、鍍金層及び樹脂層によって砥粒がワイヤ外周面に固着されたワイヤ工具が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−５０３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載のワイヤーソーは、電着ワイヤ工具及びレジンワイヤ工具の長所を兼備することを目的として開発されたものであるが、超砥粒は実質的に電着層によってワイヤ外周面に固着されているため、加工面の面粗さが良好でない。また、砥粒が樹脂層で覆われているため、砥粒の突き出し量が減り、加工効率が悪化する場合がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、加工効率が高く、加工面の面粗度も良好なワイヤ工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のワイヤ工具は、ワイヤの外周面を覆う鍍金層で固着されたバックアップ用の粒状体と、前記鍍金層を覆う樹脂層で固着された砥粒と、を備え、前記砥粒はワイヤ進行方向と反対方向に位置する前記粒状体に接触した状態にあり、前記鍍金層と前記砥粒との間に砥粒を含まない緩衝樹脂層を設けたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成とすれば、ワイヤ外周面を覆う鍍金層で粒状体が強固に固着され、鍍金層を覆う樹脂層で砥粒が固着されたことにより、切削加工中、被加工物から受ける抗力によって生じる、ワイヤ進行方向と反対方向への砥粒の微小変位は、鍍金層で固着された粒状体でバックアップされるため、切削力の低下が発生せず、高い加工効率を発揮する。また、被加工物から受ける抗力で生じるワイヤ軸心に接近する方向の砥粒の微小変位は樹脂層によって適度に維持されるため、加工面の面粗度も良好となる。
【００１１】
また、前記樹脂層に、無機材料若しくは金属材料のフィラーを混在させた構成とすることもできる。
【００１２】
このような構成とすれば、樹脂層にフィラーが存在することにより、切削加工中、樹脂層で固着された砥粒に加わる荷重をフィラーに分散させることができ、ワイヤ工具によって加工面に持ち込まれる切削液も増えるので、加工面の面粗度向上に有効である。
【００１３】
さらに、本発明のワイヤ工具では、前記鍍金層と前記砥粒との間に砥粒を含まない緩衝樹脂層を設けている。
【００１４】
このような構成とすれば、樹脂層で固着された砥粒が、被加工物から受ける抗力によって生じるワイヤ軸心に接近する方向の微小変位を、緩衝樹脂層によって増加させることができるため、加工面の面粗度向上に有効である。
【００１５】
一方、前記ワイヤの長手方向に隣り合う前記粒状体と前記砥粒との隙間を前記砥粒の外径より小とすることができる。
【００１６】
このような構成とすれば、切削加工中に、砥粒が被加工物から受ける抗力によって生じる、ワイヤ進行方向の砥粒の微小変位を抑制することができるので、加工効率の向上に有効である。
【００１７】
また、前記鍍金層で固着された粒状体の個数より、前記樹脂層で固着された砥粒の個数を大とすることもできる。
【００１８】
このような構成とすれば、樹脂層で固着された砥粒による切削が主となるため、加工面の面粗度の向上に有効である。
【００１９】
さらに、前記鍍金層で固着された粒状体の粒径より、前記樹脂層で固着された砥粒の粒径を小とすることもできる。
【００２０】
このような構成とすれば、樹脂層で固着された砥粒の先端を揃えることができるので、加工面の面粗度の向上に有効である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、加工効率が高く、加工面の面粗度も良好なワイヤ工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一実施形態であるワイヤ工具を示す一部省略断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態であるワイヤ工具を示す一部省略断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態であるワイヤ工具を示す一部省略断面図である。
【図４】従来のレジンワイヤ工具を示す一部省略断面図である。
【図５】従来の電着ワイヤ工具を示す一部省略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に基づいて、本発明の第一実施形態であるワイヤ工具１０について説明する。図１に示すように、ワイヤ工具１０は、ワイヤ１１の外周面を覆う鍍金層１２で固着されたバックアップ用の粒状体１３と、鍍金層１２を覆う合成樹脂層１４で固着された砥粒１５とを備えている。鍍金層１２と砥粒１５との間には、砥粒１５を含まない緩衝樹脂層１６が設けられている。
【００２４】
ワイヤ１１の長手方向に隣り合う粒状体１３と砥粒１５との隙間１７は砥粒１５の外径より小さく設定され、特に、本実施形態では粒状体１３と砥粒１５とが接触しているため隙間１７がほぼゼロに等しい。ワイヤ１１はピアノ線であり、鍍金層１２はニッケル鍍金で形成され、合成樹脂層１４は熱硬化性樹脂で形成され、粒状体１３及び砥粒１５はダイヤモンド粒であるが、これらに限定するものではない。
【００２５】
図１に示すように、ワイヤ工具１０を矢線Ｘ方向に移動させながら被加工物１８を切削加工するとき、砥粒１５は被加工物１８から矢線Ｘと反対方向への抗力を受けるが、ワイヤ１１の外周面を覆う鍍金層１２で粒状体１３が強固に固着され、鍍金層１２を覆う合成樹脂層１４で砥粒１５が固着され、且つ、各砥粒１５はワイヤ進行方向（矢線Ｘ方向）と反対方向に位置する粒状体１３に接触した状態にあるため、ワイヤ進行方向と反対方向への各砥粒１５の微小変位が発生し難い。
【００２６】
即ち、切削加工中、被加工物１８から砥粒１５が受ける抗力によって生じる、ワイヤ進行方向（矢線Ｘ方向）と反対方向への砥粒１５の微小変位は、鍍金層１２で固着された粒状体１３でバックアップされることによって、最小限に抑制されるため、切削力の低下が発生せず、ワイヤ工具１０は高い加工効率を発揮する。
【００２７】
一方、切削加工中、被加工物１８から砥粒１５が受ける抗力によって生じるワイヤ１１軸心に接近する方向（矢線Ｙ方向）への砥粒１５の微小変位は合成樹脂層１４によって適度に維持されるため、被加工物１８の加工面の面粗度は良好となる。
【００２８】
また、ワイヤ工具１０において、鍍金層１２と砥粒１５との間に砥粒１５を含まない緩衝樹脂層１６を設けたことにより、合成樹脂層１４で固着された砥粒１５が、被加工物１８から受ける抗力によって生じるワイヤ１１軸心に接近する方向（矢線Ｙ方向）の微小変位を、緩衝樹脂層１６によって増加させることができるため、被加工物１８の加工面の面粗度向上に有効である。
【００２９】
さらに、前述したように、ワイヤ１１の長手方向に隣り合う粒状体１３と砥粒１５との隙間１７を砥粒１５の外径より小（ほぼゼロ）としたことにより、切削加工中に、砥粒１５が被加工物１８から受ける抗力によって生じる、ワイヤ１１の進行方向（矢線Ｘ方向）と反対方向への砥粒１５の微小変位が抑制されるので、加工効率の向上に有効である。
【００３０】
ワイヤ工具１０においては、鍍金層１２で固着された粒状体１３の個数と、合成樹脂層１４で固着された砥粒１５の個数とを略同数としているが、これに限定しないので、鍍金層１２で固着された粒状体１３の個数より、合成樹脂層１４で固着された砥粒１５の個数を大とすることもできる。粒状体１３の個数よりも砥粒１５の個数を大とすれば、切削加工中、合成樹脂層１４で固着された砥粒１５による切削が主となるため、被加工物の加工面の面粗度の向上に有効である。
【００３１】
次に、図２に基づいて本発明の第二実施形態であるワイヤ工具２０について説明する。図２に示すように、ワイヤ工具２０は、ワイヤ２１の外周面を覆う鍍金層２２で固着されたバックアップ用の粒状体２３と、鍍金層２２を覆う合成樹脂層２４で固着された砥粒２５とを備え、合成樹脂層２４にフィラー２６が混在している。
【００３２】
ワイヤ２１の長手方向に隣り合う粒状体２３と砥粒２５との隙間２７は砥粒１５の外径より小さく、ほぼゼロに設定されている。ワイヤ２１はピアノ線であり、鍍金層２２はニッケル鍍金で形成され、合成樹脂層２４は熱硬化性樹脂で形成され、粒状体２３は及び砥粒２５はダイヤモンド粒であり、フィラー２６はシリカ（酸化ケイ素）であるが、これらに限定するものではない。
【００３３】
図２に示すように、ワイヤ工具２０を矢線Ｘ方向に移動させながら被加工物２８を切削加工するとき、図１に示すワイヤ工具１０の場合と同様、砥粒２５は被加工物２８から矢線Ｘと反対方向への抗力を受けるが、ワイヤ２１の外周面を覆う鍍金層２２で粒状体２３が強固に固着され、鍍金層２２を覆う合成樹脂層２４で砥粒２５が固着され、且つ、各砥粒２５はワイヤ進行方向（矢線Ｘ方向）と反対方向に位置する粒状体２３に接触した状態にあるため、各砥粒２５はワイヤ進行方向（矢線Ｘ方向）と反対方向へ微小変位し難い。このため、ワイヤ工具２０は、切削力の低下が発生せず、高い加工効率を発揮する。
【００３４】
一方、切削加工中、被加工物２８から砥粒２５が受ける抗力によって生じるワイヤ２１軸心に接近する方向（矢線Ｙ方向）への砥粒２５の微小変位は合成樹脂層２４によって適度に維持されるため、被加工物２８の加工面の面粗度は良好となる。
【００３５】
さらに、ワイヤ工具２０においては、合成樹脂層２４にフィラー２６を混在させたことにより、切削加工中、合成樹脂層２４によって固着された砥粒２５に加わる荷重を多数のフィラー２６に分散させることができるだけでなく、ワイヤ工具２０によって加工面に持ち込まれる切削液も増えるので、加工面の面粗度が向上する。なお、フィラー２６としては、前記シリカ（酸化ケイ素）のほかに、ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３，ダイヤモンド、ｃＢＮ、ガラスなどの無機材料あるいは金属材料を使用することもできる。
【００３６】
次に、図３に基づいて本発明の第三実施形態であるワイヤ工具３０について説明する。図３に示すように、ワイヤ工具３０は、ワイヤ３１の外周面を覆う鍍金層３２で固着されたバックアップ用の粒状体３３と、鍍金層３２を覆う合成樹脂層３４で固着された砥粒３５とを備え、鍍金層３２で固着された粒状体３３の粒径より、合成樹脂層３４で固着された砥粒３５の粒径を小としている。
【００３７】
ワイヤ３１の長手方向に隣り合う粒状体３３と砥粒３５との隙間３７は砥粒３５の外径より小さく、ほぼゼロに設定されている。ワイヤ３１はピアノ線であり、鍍金層３２はニッケル鍍金で形成され、合成樹脂層３４は熱硬化性樹脂で形成され、粒状体３３及び砥粒３５はダイヤモンドであるが、これらに限定するものではない。
【００３８】
図３に示すように、ワイヤ工具３０を矢線Ｘ方向に移動させながら被加工物３８を切削加工するとき、図１，図２に示すワイヤ工具１０，２０の場合と同様、砥粒３５は被加工物３８から矢線Ｘと反対方向への抗力を受けるが、ワイヤ３１の外周面を覆う鍍金層３２で粒状体３３が強固に固着され、鍍金層３２を覆う合成樹脂層３４で砥粒３５が固着され、且つ、各砥粒３５はワイヤ進行方向（矢線Ｘ方向）と反対方向に位置する粒状体３３に接触した状態にあるため、各砥粒３５はワイヤ進行方向（矢線Ｘ方向）と反対方向へ微小変位し難い。このため、ワイヤ工具３０は、切削力の低下が発生せず、高い加工効率を発揮する。
【００３９】
一方、切削加工中、被加工物３８から砥粒３５が受ける抗力によって生じるワイヤ３１軸心に接近する方向（矢線Ｙ方向）への砥粒３５の微小変位は合成樹脂層３４によって適度に維持されるため、被加工物３８の加工面の面粗度は良好となる。
【００４０】
さらに、ワイヤ工具３０において、鍍金層３２で固着された粒状体３３の粒径より、合成樹脂層３４で固着された砥粒３５の粒径を小としたことにより、図３に示すように、合成樹脂層３４で固着された砥粒３５の先端を揃えることができるので、被加工物３８の加工面の面粗度向上に有効である。
【００４１】
なお、前述したワイヤ工具１０，２０，３０においては、ワイヤ１１，２１，３１の長手方向に隣り合う粒状体１３，２３，３３と砥粒１５，２５，３５との隙間１７，２７，３７は、ほぼゼロに設定されているが、これらに限定するものではないので、隙間１７，２７，３７はゼロより大きく砥粒１５，２５，３５の外径より小さい値の範囲内で変更することが可能である。
【００４２】
前記範囲内で隙間１７，２７，３７を変化させることにより、切削加工中に被加工物１８，２８，３８から砥粒１５，２５，３５が受けるワイヤ進行方向（Ｘ方向）と反対方向への微小変位量を調整することができるので、切削性能及び被加工物１８，２８，３８の面精度を調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のワイヤ工具は、太陽電池シリコン、半導体シリコン、磁性体、サファイヤあるいはＳｉＣなどのインゴットをスライス加工する産業分野において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０，２０，３０  ワイヤ工具
１１，２１，３１  ワイヤ
１２，２２，３２  鍍金層
１３，２３，３３  粒状体
１４，２４，３４  合成樹脂層
１５，２５，３５  砥粒
１６  緩衝樹脂層
１７，２７，３７  隙間
１８，２８，３８  被加工物
２６  フィラー
Ｘ，Ｙ  矢線
【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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