(57)【要約】【課題】加工能率が高く且つ断線し難く、しかも製造効率が高いワイヤーソーおよびその製造方法を提供する。【解決手段】砥粒１６が鍍金層１８および樹脂層２０によって固着されていることから、樹脂層２０のみで固着した場合に比較して高い砥粒保持力が得られると共に、その樹脂層２０も砥粒１６の保持に寄与することから、鍍金層１８のみで砥粒１６を保持する場合と同等以上の砥粒保持力を得るために必要な鍍金層厚みが薄くなるので、弾性率が比較的低くなる。また、ワイヤーソー１０の表面を覆う樹脂層２０の弾性率が鍍金層１８に比較して低いことから、全体の弾性率が一層低く留められる。これらにより、捩りによる破壊に対する抵抗力が高められて断線が抑制される。しかも、砥粒１６の表面を覆う鍍金厚みが鍍金層１８の厚さ寸法が薄くされることに伴って薄くされているので、ワイヤーソー１０の切れ味も向上する。【選択図】　　　　　　　　　　図２
2004050301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーの外周面に砥粒が固着されたワイヤーソーであって、
前記ワイヤーの外周面を覆う鍍金層と、
その鍍金層を覆う樹脂層と
を含み、前記砥粒がそれら鍍金層および樹脂層で固着されていることを特徴とするワイヤーソー。
【請求項２】
前記砥粒の外周面を覆う金属層を含むものである請求項１のワイヤーソー。
【請求項３】
前記鍍金層および前記金属層は、ニッケルから成るものである請求項１または請求項２のワイヤーソー。
【請求項４】
前記砥粒は、１乃至６０（μｍ）の範囲内の平均粒径を有するものである請求項１乃至請求項３の何れかのワイヤーソー。
【請求項５】
前記ワイヤーの外周面における前記砥粒による被覆率が１乃至３５（％）の範囲内である請求項１乃至請求項４の何れかのワイヤーソー。
【請求項６】
ワイヤーの外周面に砥粒が固着されたワイヤーソーの製造方法であって、
前記ワイヤーを電着液中で移動させつつその外周面に砥粒を付着させ且つ電着させる砥粒電着工程と、
前記砥粒が電着されたワイヤーを樹脂で被覆する樹脂被覆工程と
を、含むことを特徴とするワイヤーソーの製造方法。
【請求項７】
前記砥粒電着工程は、前記電着液中を移動させられている前記ワイヤーに向かってその上方から所定量の前記砥粒を供給するものである請求項６のワイヤーソーの製造方法。
【請求項８】
前記砥粒電着工程は、前記ワイヤーの近傍における前記電着液の砥粒密度を経時的に変化させることにより前記ワイヤーの外周面に所定の分布で前記砥粒を付着させるものである請求項６または請求項７のワイヤーソーの製造方法。
【請求項９】
前記砥粒は、その外周面が金属層で覆われたものである請求項６乃至請求項８の何れかのワイヤーソーの製造方法。
【請求項１０】
前記砥粒電着工程は、
前記ワイヤーを磁化させる磁化工程と、
その磁化されたワイヤーに前記砥粒を磁力により付着させる付着工程と
を、含むものである請求項９のワイヤーソーの製造方法。
【請求項１１】
前記金属層はニッケルから成るものであり、
前記砥粒電着工程はニッケル鍍金により前記砥粒を前記ワイヤーに電着するものである請求項９または請求項１０のワイヤーソーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤーソーおよびその製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、各種の半導体デバイスを製造するに際しては、単結晶、多結晶、或いはアモルファスのシリコン、水晶、石英、ガラス等から成る例えば柱状の素材インゴットが、スライシング加工により所定の厚さ寸法の薄板（ウェハ）に切断加工される。このような高脆性材料を高精度且つ低価格で切断するための加工方法として、ワイヤーの外周面に砥粒、例えばダイヤモンドやｃＢＮ等の超砥粒を固着した固定砥粒型ワイヤーソーを用いることが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、上記のような高脆性材料の切断加工は、内周部に砥粒の固着された内周刃や、遊離砥粒を用いたワイヤーソーで行われていた。上記の内周刃は、固定砥粒であることから高い加工能率が得られるが、その内径寸法および内外径の差がインゴット径よりも大きい必要があるため、インゴットの大口径化に対応することが困難である。また、多数の工具を用いて同時に多数枚の薄板を切り出そうとしても、外周を支持する構造上、マルチソーを実現することも困難である。一方、遊離砥粒によるワイヤーソーは、インゴットの大口径化に容易に対応でき、且つ多数本のワイヤーを多溝プーリー間に巻き掛けることによって容易にマルチソーを実現できるが、ワイヤー１本当たりの加工能率が低く、また、砥粒および被加工物の切り粉を含む研削油廃液が大量に生じるため環境負荷が高い問題がある。しかも、大口径のインゴットでは内周側になるほど遊離砥粒の供給が困難になるため、加工能率が一層低下する問題もある。固定砥粒型ワイヤーソーは、砥粒が工具に固着されている内周刃の長所と、ワイヤーを用いて加工する遊離砥粒型ワイヤーソーの長所とを兼ね備えたものであって、高い切断能率を有し且つ大口径のインゴットであっても切断可能な利点があり、精密且つ低ダメージを要求される被加工物や、サファイヤ等の難削材の切断加工にも好適に用いられる。また、遊離砥粒の場合に比較してワイヤーの線径に対して砥粒径を大きくできる特徴もある。
【０００４】
ところで、固定砥粒型ワイヤーソーは、砥粒の固着方法により、金属鍍金によって砥粒を固着した電着ワイヤーソーと、樹脂によって砥粒を固着したレジンワイヤーソーとに区分される。前者の電着ワイヤーソーは、砥粒保持力が高いのでレジンワイヤーソーに比較して砥粒が脱落し難く高い加工能率を長期に亘って維持できるが、その反面で、電着ワイヤーソーは、砥粒の電着（鍍金）速度が遅いことから製造効率の低い問題がある。因みに、ワイヤーソーによる切断加工では、例えば一個のインゴットに対して例えば少なくとも数十〜１００（ｋｍ）もの長さ寸法のワイヤーが必要となるので、工具の製造効率が可及的に高いことが望まれる。また、砥粒を確実に保持させるためには鍍金厚みを例えば砥粒径の５０（％）以上、望ましくは６０〜７０（％）程度の十分な厚さ寸法にする必要があるが、厚くするに従ってワイヤソー全体の弾性率が高くなるため捩りに対して弱くなり、使用中に断線し易くなる不都合もある。なお、レジンワイヤーソーでは比較的高い製造効率が得られ、且つ弾性率が低いので捩りに対しても強い利点があるが、電着ワイヤーソーに比較すると砥粒保持力が著しく低く、砥粒の脱落延いては加工能率の低下が生じ易い不都合がある。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、加工能率が高く且つ断線し難く、しかも製造効率が高いワイヤーソーおよびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための第１の手段】
斯かる目的を達成するため、第１発明の要旨とするところは、ワイヤーの外周面に砥粒が固着されたワイヤーソーであって、（ａ）前記ワイヤーの外周面を覆う鍍金層と、（ｂ）その鍍金層を覆う樹脂層とを含み、前記砥粒がそれら鍍金層および樹脂層で固着されていることにある。
【０００７】
【第１発明の効果】
このようにすれば、砥粒は、ワイヤーの外周面に重ねて設けられた鍍金層および樹脂層によってその外周面に固着される。そのため、下地となる鍍金の砥粒固着力に基づき、樹脂のみで固着した場合に比較して高い砥粒保持力が得られるので、砥粒の脱落が好適に抑制されて高い加工能率を得ることができる。また、鍍金に加えて樹脂が砥粒の保持に寄与することから、従来の電着ワイヤーソーと同等以上の砥粒保持力を得るために必要な鍍金層厚みが薄くなるので、その鍍金によるワイヤーソーの弾性率増大が抑制される。また、表面を覆う樹脂の弾性率が鍍金に比較して低いことから、ワイヤーソー全体の弾性率が一層低く留められる。したがって、捩りによる破壊に対する抵抗力が高められて断線が抑制される。しかも、電着する場合には砥粒自身も鍍金層により覆われるが、その砥粒の表面を覆う鍍金厚みが薄くなることでワイヤーソーの切れ味が向上するため、加工能率が一層高められる。更に、必要な鍍金厚みが薄くなることで砥粒の電着に必要な時間が短くなるので製造効率も高められる。以上により、加工能率が高く且つ断線し難く、しかも製造効率が高いワイヤーソーが得られる。
【０００８】
なお、本発明によれば、切断加工条件に応じて許容される線径の範囲内において、樹脂層の厚さ寸法だけ断面積が大きくなる。そのため、ワイヤーソーの製造効率を高め或いは弾性率を可及的に低く留める目的で鍍金層厚み延いては線径が切断代等に応じて定められる許容線径よりも低い値に留められていたような用途においては、同じ捩りモーメントに対する捩り応力が小さくなる利点もある。すなわち、本発明によれば、樹脂層を厚くすることで被覆全体の厚さ寸法を増しても、ワイヤーソー全体の弾性率は低く留められ且つ製造速度の低下が少ないので、これらに配慮することなく断面積を大きくすることができるのである。
【０００９】
【第１発明の他の態様】
ここで、好適には、前記ワイヤーソーは、前記砥粒の外周面を覆う金属層を含むものである。このようにすれば、砥粒表面の金属層と鍍金層とが化学的に結合（金属結合）させられるので、一層薄い鍍金厚みで十分な砥粒保持力を得ることができる。そのため、捩りに対する抵抗力が一層高められると共に、製造効率が一層高められる利点がある。
【００１０】
すなわち、砥粒は、金属層で被覆されたものであってもよいが、何ら被覆されていない裸のものであってもよい。前者の場合には、砥粒保持力が高められる利点が顕著となる。一方、後者の場合には、被加工物の切断加工中における鍍金層の金属の溶出を抑制する樹脂層の効果が顕著となる。
【００１１】
また、好適には、前記金属層は、ニッケルから成るものである。このようにすれば、ニッケルは強磁性体であるため、磁気的な力を利用してワイヤーに砥粒を容易に付着させ得る利点がある。
【００１２】
また、好適には、前記鍍金層および前記金属層は、ニッケルから成るものである。このようにすれば、磁気的な力でワイヤーに砥粒を付着させ得る利点に加えて、共にニッケルから成る金属層と鍍金層とが強固に化学的に結合させられるので、鍍金層を一層薄くしても十分な砥粒保持力が得られる利点がある。しかも、鍍金層および金属層が共にニッケルで構成されていることから、砥粒を電着液中に供給した際に、その砥粒を被覆する金属層の成分が溶出しても、鍍金の品質に影響を及ぼす不純物が電着液中に混入しない利点もある。
【００１３】
また、好適には、前記砥粒は、１乃至６０（μｍ）の範囲内の平均粒径を有するものである。このようにすれば、砥粒径が十分に小さくされていることから、砥粒が脱落し難いので、一層高い加工能率が得られる。なお、平均粒径が１（μｍ）未満では砥粒が小さ過ぎるので加工能率が却って低下する。また、６０（μｍ）を越えると砥粒が脱落し易くなる。一層好適には、砥粒の平均粒径の下限は２（μｍ）以上、更に好適には３（μｍ）以上であり、上限は５０（μｍ）以下である。なお、砥粒の平均粒径は、例えばワイヤー径の３５（％）程度以下が好ましい。
【００１４】
また、好適には、前記ワイヤーソーは、前記ワイヤーの外周面における前記砥粒による被覆率が１乃至３５（％）の範囲内である。このようにすれば、被覆率が十分に小さい範囲に留められていることから、砥粒が固着されることに起因してワイヤーソーの弾性率が高くなり延いては剛性が大きくなることが抑制されるので、使用中に捩られた際に生じる剪断力が小さくなって断線が抑制される。また、切り粉の逃げる空間が十分な大きさで確保されるので、ガラスや水晶のような目詰まりの生じ易い（所謂「ねばりのある」）材料の場合にも、目詰まりが抑制されて加工能率が一層高められる。なお、被覆率は、一層好適には１〜２５（％）の範囲内、更に好適には５〜２５（％）の範囲内の値である。
【００１５】
また、好適には、前記ワイヤーソーは、前記砥粒による被覆率が相対的に高い高密度領域と、相対的に低い低密度領域とを前記ワイヤーの長手方向において交互に備えたものである。一層好適には、前記高密度領域は前記砥粒が１〜３５（％）の範囲内の被覆率で固着されたものであり、前記低密度領域は前記砥粒が０．２〜２８（％）の範囲内の被覆率で固着されたものである。
【００１６】
また、好適には、前記樹脂層は、無機材料製のフィラーを含むものである。このようにすれば、樹脂層の熱伝導率が高められると共に耐磨耗性が高められる利点がある。上記フィラーは、好適には、酸化アルミニウムである。
【００１７】
また、好適には、前記砥粒の埋込率すなわちワイヤーの径方向における砥粒の差渡し寸法に対する鍍金層および樹脂層の合計厚さ寸法の割合は、２０〜９０（％）の範囲内である。一層好適には、埋込率は２５〜８０（％）の範囲内であり、更に好ましくは３０〜７０（％）の範囲内である。このようにすれば、砥粒が確実に保持され且つその一部が適度に露出させられていることから、砥粒の脱落が好適に抑制され且つ良好な切れ味が得られる。
【００１８】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記目的を達成するための第２発明の要旨とするところは、ワイヤーの外周面に砥粒が固着されたワイヤーソーの製造方法であって、（ａ）前記ワイヤーを電着液中で移動させつつその外周面に砥粒を付着させ且つ電着させる砥粒電着工程と、（ｂ）前記砥粒が電着されたワイヤーを樹脂で被覆する樹脂被覆工程とを、含むことにある。
【００１９】
【第２発明の効果】
このようにすれば、電着により砥粒が固着されたワイヤーの外周面が樹脂で覆われることから、砥粒は、ワイヤーの外周面に重ねて設けられた鍍金層および樹脂層によってその外周面に固着される。そのため、下地となる鍍金の砥粒固着力に基づき、樹脂のみで固着した場合に比較して高い砥粒保持力が得られるので、砥粒の脱落が好適に抑制されて高い加工能率を得ることができる。また、鍍金に加えて樹脂が砥粒の保持に寄与することから、従来の電着ワイヤーソーと同等以上の砥粒保持力を得るために必要な鍍金層厚みが薄くなるので、その鍍金によるワイヤーソーの弾性率増大が抑制されると共に表面を覆う樹脂が鍍金に比較して弾性率が低いため、捩りによる破壊に対する抵抗力が高められて断線が抑制される。しかも、砥粒の表面を覆う鍍金厚みが薄くなることでワイヤーソーの切れ味が向上するため、加工能率が一層高められる。更に、必要な鍍金厚みが薄くなることで砥粒の電着に必要な時間が短くなるので製造効率も高められる。以上により、加工能率が高く且つ断線し難く、しかも製造効率が高いワイヤーソーが得られる。
【００２０】
【第２発明の他の態様】
ここで、好適には、前記砥粒電着工程は、前記電着液中を移動させられている前記ワイヤーに向かってその上方から所定量の前記砥粒を供給するものである。このようにすれば、ワイヤーの外周面にはその砥粒の供給量や供給時の分散状態に応じた分布を以て砥粒が付着させられることから、その供給量を適宜制御することによって所望の集中度を有し或いは所望の砥粒密度分布を有するワイヤーソーが得られる。すなわち、電着液は、砥粒が予め分散させられたものであっても良いが、必要量の砥粒が順次に供給されるものであっても良い。上記砥粒の供給は、電着液の液面の上方から行ってもよく、液面下から行ってもよい。因みに、従来のワイヤーソーでは砥粒量を少なくすることが困難であったため、このことも弾性率を高める一因となっていたが、本発明によれば、供給量を制御することで砥粒量を少なくすることが容易であることから、ワイヤーソーの弾性率上昇を好適に抑制することができる。なお、上記砥粒供給方法によれば、ワイヤー外周面の砥粒による被覆率は多くとも５０（％）程度に留まるため、砥粒密度の適度に粗いワイヤーソーを容易に得ることのできる利点がある。
【００２１】
しかも、上記のように上方から砥粒を供給すると、ワイヤーの外周面に１層或いは２〜３層程度の厚さで砥粒が乗った状態で鍍金（電着）が為されることから、ワイヤー近傍において速やかに金属イオンが供給されるため、電着の際の電流密度を高くしても焼けや水素発生等の不具合が生じ難い利点がある。そのため、電流密度を高くして製造効率を一層高めることができる。また、ワイヤー外周面に付着する砥粒厚みが薄くなることから、砥粒自身による鍍金阻害が生じ難いので、ワット浴においても電流密度を高めることができる。そのため、製造効率を一層高めることができ且つ電着液（鍍金浴）の手入れが簡便になるので、製造コストを一層低下させることができ、また、全自動化が容易になるので極めて長いワイヤーソーの製造も可能な設備を構成することが容易になる。
【００２２】
また、好適には、前記砥粒電着工程は、前記ワイヤーの近傍における前記電着液の砥粒密度を経時的に変化させることにより前記ワイヤーの外周面に所定の分布で前記砥粒を付着させるものである。このようにすれば、砥粒密度の経時的な変化とワイヤーのその長手方向における移動速度に応じて所望の砥粒密度分布を得ることができる。因みに、従来のワイヤーソーでは、被加工物の種類や加工条件に応じた適切な集中度を選択できない不都合もあったのである。
【００２３】
また、好適には、前記砥粒は、その外周面が金属層で覆われたものである。このようにすれば、砥粒電着工程において、砥粒表面の金属層と鍍金層との化学的な結合（金属結合）に基づいて一層高い砥粒保持力が確保される。また、金属層で被覆された砥粒は、電着（鍍金）液中で正に帯電することから、ワイヤーを陰極とすれば電気力（クーロン力）による吸着効果も得られる。そのため、鍍金による砥粒固着作用が得られる前においてもワイヤーに付着した砥粒が剥がれ落ち難いので、電着液中におけるワイヤーの送り速度を高くして製造効率を一層高めることができる。また、上記金属層も導電性を有するので一層電流密度を高め得る利点もある。
【００２４】
また、好適には、前記砥粒電着工程は、前記ワイヤーを磁化させる磁化工程と、その磁化されたワイヤーに前記砥粒を磁力により付着させる付着工程とを、含むものである。このようにすれば、金属層で覆われた砥粒が磁化させられたワイヤーに磁気的に引き寄せられることから、鍍金による砥粒固着作用が得られる前においてもワイヤーに付着した砥粒が剥がれ落ち難いので、電着液中におけるワイヤーの送り速度を高くして製造効率を一層高めることができる。
【００２５】
また、好適には、前記金属層は、ニッケルから成るものである。このようにすれば、ニッケルは強磁性体であるため、上記付着工程において、磁気的な力を利用してワイヤーに砥粒を容易に付着させ得る利点がある。
【００２６】
また、好適には、前記金属層はニッケルから成るものであり、前記砥粒電着工程はニッケル鍍金により前記砥粒を前記ワイヤーに電着するものである。このようにすれば、磁気的な力でワイヤーに砥粒を付着させ得る利点に加えて、共にニッケルから成る金属層と鍍金層とが強固に化学的に結合させられるので、鍍金層を一層薄くしても十分な砥粒保持力が得られる利点がある。
【００２７】
また、好適には、前記樹脂被覆工程は、前記ワイヤーを樹脂溶液中で移動させつつその外周面にその樹脂溶液を付着させる樹脂溶液付着工程と、前記外周面に付着させられた樹脂溶液から樹脂被膜を生成させる樹脂被膜生成工程とを、含むものである。このようにすれば、電着によりワイヤー外周面に保持された砥粒が樹脂により覆われるので、その砥粒は鍍金層および樹脂層により好適に保持されることとなる。
【００２８】
また、好適には、前記砥粒は、１乃至６０（μｍ）の範囲内の平均粒径を有するものである。このようにすれば、砥粒径が十分に小さくされていることから、電気力や磁力によってワイヤー外周面に砥粒を付着させることが一層容易になる。なお、平均粒径が１（μｍ）未満では砥粒が小さ過ぎるので加工能率が却って低下する。また、６０（μｍ）を越えると電着液中で分散させることが困難になり且つ磁力による付着が困難になると共に、製造後においても砥粒が脱落し易くなる。
【００２９】
また、好適には、前記砥粒電着工程は、前記ワイヤーをその周方向における第１の向きで前記電着液中を移動させつつその外周面に前記砥粒を電着させる第１電着工程と、その周方向における向きを反転させた第２の向きで前記電着液中を移動させつつその外周面に前記砥粒を電着させる第２電着工程とを含むものである。このようにすれば、ワイヤーの上下が反転され且つそれぞれの向きで砥粒が電着されるため、周方向において一様な分布を以て砥粒を電着できる利点がある。一般に、砥粒の平均粒径が大きくなるほど、例えば３５（μｍ）程度を越える場合には、電気的或いは磁気的な作用だけではワイヤーの全周に砥粒を付着させることが困難となるので、このような場合にはワイヤーを反転させる効果が顕著に得られる。
【００３０】
なお、上記のようにワイヤーを反転させて砥粒を電着する場合において、先に砥粒が電着されている側の鍍金層が厚くなり得るが、これが問題となる場合には、例えば電着液中でワイヤーを遮蔽する等の対策を施せば全周に一様な鍍金を施し得るので特に問題はない。また、第１電着工程および第２電着工程は同一槽内で実施してもよいが、別々の槽で実施することもできる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の一実施例の砥粒固定型ワイヤーソー１０の長手方向における一部分を抜き出して示す斜視図であり、図２（ａ）は、その長手方向に垂直な断面を示す図である。これらの図において、ワイヤーソー１０は、ワイヤー１２の外周面１４に多数の砥粒１６が固着されたものであって、その外周面１４には、内周側から順に鍍金層１８および樹脂層２０が備えられている。上記砥粒１６は、その一部が鍍金層１８内に埋め込まれ、且つその残部の大部分が樹脂層２０に埋め込まれることによってそれら鍍金層１８および樹脂層２０に保持されたものであり、樹脂層２０上にその一部が突き出して切れ刃を構成している。
【００３３】
上記のワイヤー１２は、例えばピアノ線等の鋼線から成り、例えば０．０５〜０．３０（ｍｍ）程度の範囲内、例えば０．１６（ｍｍ）程度の線径を備えたものである。また、砥粒１６は、例えば１〜８０（μｍ）程度の範囲内、例えば１５（μｍ）程度の平均粒径を備えた単結晶ダイヤモンド砥粒であって、その表面はニッケル等から成る金属層２２で覆われている。この金属層２２は、例えば鍍金やＣＶＤ法等で設けられたものであって、例えば０．１〜１０（μｍ）程度の範囲内、例えば１（μｍ）程度の厚さ寸法を有する。したがって、表面を覆う金属層２２を含む砥粒１６の平均粒径は例えば１７（μｍ）程度になっている。
【００３４】
また、前記鍍金層１８は、例えばニッケル等から成り、例えば０．５〜１０（μｍ）の範囲内、例えば４（μｍ）程度の略一様な厚さ寸法でワイヤー１２の外周面１４を覆うものである。また、前記樹脂層２０は、例えば弾性率が１．８（ＧＰａ）程度で伸び率が５（％）程度の樹脂から成るものであり、例えば０．５〜１５（μｍ）程度の範囲内、例えば６（μｍ）程度の厚さ寸法で設けられている。そのため、砥粒１６の埋込率すなわち砥粒径に対する鍍金層厚みおよび樹脂層厚みの合計値の割合は６０（％）程度である。すなわち、砥粒１６は、樹脂層２０の表面からその４０（％）程度が突き出している。本実施例においては、これら鍍金層１８および樹脂層２０が共に砥粒１６を保持するための砥粒保持層として設けられており、鍍金層１８の厚さ寸法は砥粒径に対して極めて小さい値、例えば１０（％）程度に留められているが、樹脂層２０との合計厚さ寸法は砥粒保持に十分なその粒径の５０（％）以上の値になっている。
【００３５】
なお、上記樹脂は、例えば紫外線照射によって硬化させられた光硬化型のアクリル系樹脂である。また、上記樹脂層２０中には、図２（ｂ）に示されるようにフィラー２４が分散させられている。このフィラー２４は、例えば平均粒径が０．５〜１０（μｍ）程度の微細なアルミナやシリカ等のセラミック粒子等であって、樹脂層２０の熱伝導率および耐磨耗性を高める目的で、３〜５０（％）程度の体積割合で混合されている。
【００３６】
また、前記図１に示されるように、砥粒１６は、ワイヤー１２の外周面１４に比較的疎な分布で設けられており、その外周面１４上における砥粒被覆率すなわち外周面１４のうちの砥粒１６で覆われた面積の割合は、例えば３５（％）程度以下である。また、砥粒分布はワイヤー１２の長手方向においても一様ではなく、相対的に密の部分と相対的に疎の部分とが交互に設けられている。高密度領域における被覆率は１〜３５（％）の範囲内であり、低密度領域における被覆率は０．２〜２８（％）の範囲内となっている。なお、図においては、説明の便宜上実際よりも砥粒分布を疎に描いている。
【００３７】
以上のように構成された本実施例のワイヤーソー１０においては、砥粒１６が鍍金層１８および樹脂層２０によってワイヤー外周面１４に固着されていることから、下地となる鍍金層１８の砥粒固着力に基づき、樹脂層２０のみで固着した場合に比較して高い砥粒保持力が得られるので、砥粒１６の脱落が好適に抑制されて高い加工能率を得ることができる。また、鍍金層１８に加えて樹脂層２０が砥粒１６の保持に寄与することから、鍍金層１８のみで砥粒１６を保持する従来の電着ワイヤーソーと同等以上の砥粒保持力を得るために必要な鍍金層厚みが薄くなるので、弾性率が比較的低い値に留められる。また、ワイヤーソー１０の表面を覆う樹脂層２０の弾性率が鍍金層１８に比較して低いことから、全体の弾性率が一層低く留められる。これらにより、捩りによる破壊に対する抵抗力が高められて断線が抑制される。しかも、砥粒１６の表面を覆う鍍金厚みが鍍金層１８の厚さ寸法が薄くされることに伴って薄くされているので、ワイヤーソー１０の切れ味も向上する。したがって、加工能率が高く且つ断線し難いワイヤーソー１０が得られる。
【００３８】
また、従来の電着ワイヤーソーは、電着に長時間を必要することから鍍金層の厚さ寸法が砥粒１６の平均粒径の４０（％）程度に留められていたため、ワイヤーソー全体の断面積が比較的小さいものであったが、本実施例によれば、鍍金層１８の厚さ寸法は従来よりも薄くされているものの樹脂層２０との合計厚さ寸法は砥粒１６の平均粒径の６０（％）程度の大きな値にされているため、従来に比較してワイヤーソー１０の断面積が大きくなっている。そのため、同じ捩りモーメントに対する捩り応力が小さくなるので、このことからも従来に比較して断線が生じ難くなっている。
【００３９】
また、本実施例においては、砥粒１６が金属層２２で覆われていることから、その金属層２２と鍍金層１８とが金属結合させられるため、鍍金槽１８が２（μｍ）程度と薄くされているにも拘わらず、十分に高い砥粒保持力が得られる利点がある。特に、本実施例においては、鍍金層１８および金属層２２が共にニッケルから成るため、それらの間で一層高い結合力が得られる利点がある。
【００４０】
また、本実施例においては、砥粒１６の平均粒径が１５（μｍ）程度とされていることから、加工中に脱落し難く且つ高い加工能率が得られる利点がある。
【００４１】
また、本実施例においては、砥粒１６による被覆率が３５（％）以下に留められているため、ワイヤーソー１０の弾性率が低い値に留められて使用中に捩り応力に起因する断線が一層抑制されると共に、切り粉の逃げる空間が十分な大きさで確保されるので、目詰まりが抑制されて加工能率が一層高められる利点がある。
【００４２】
更に、本実施例においては、ワイヤーソー１０の表面が樹脂層２０で覆われているため、切断加工装置のプーリに掛け渡して使用する際に、そのプーリに対する当たりが柔らかくなるので、従来の電着ワイヤーソーに比較してプーリ磨耗が抑制される利点もある。
【００４３】
ところで、上記のワイヤーソー１０は、例えば図３に示されるワイヤーソー製造装置３０を用いて製造される。図において、製造装置３０には、ワイヤー１２の供給源となるロール３２が備えられており、そのロール３２側から順に、脱脂槽３４，第１水洗槽３６，酸洗槽３８，第２水洗槽４０，下地鍍金槽４２，電着槽４４，および第３水洗槽４６が相互に隣接して設けられ、更に、別工程として貯留槽４８が設けられている。各槽３４乃至４８の槽内および上方には複数個のプーリ（ガイド・プーリ）５０がそれぞれ備えられており、ワイヤー１２は、そのプーリ５０で案内されることにより各槽３４乃至４６内を順次に通過させられる。なお、貯留槽４８内は、例えば第３水洗槽４６を出て一旦巻き取られた後に改めて通過させられるようになっている。
【００４４】
上記脱脂槽３４は、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液が蓄えられたものであり、ワイヤー１２の表面に付着している油分等の汚れがここで除去される。また、第１水洗槽３６は、油分が除去されたワイヤー１２に付着している水酸化ナトリウム水溶液を洗い流すためのものである。また、酸洗槽３８は、例えば塩酸（ＨＣｌ水溶液）が蓄えられたものであり、ワイヤー１２表面の酸化物層（錆）がここで除去される。第２水洗層４０は、ここで付着した塩酸を洗い流すためのものである。
【００４５】
また、下地鍍金槽４２は、ワイヤー１２にニッケル鍍金が乗り易くなるように下地鍍金として例えばブラス（真鍮）鍍金を施すためのものであって、槽内に銅イオンおよび亜鉛イオンを含む電着液（鍍金液）が蓄えられている。なお、前記の図２においては、このブラス鍍金層を省略している。電着槽４４は、この下地鍍金が設けられたワイヤー１２にニッケル鍍金によって砥粒１６を固着（電着）するためのものであって、槽内にニッケル・イオンを含む電着液が蓄えられており、ワイヤー１２の移動方向における長さ寸法は例えば１（ｍ）程度である。この電着槽４４内の電着液すなわち鍍金浴は、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、および硼酸から成るワット浴であり、例えば３．０〜６．０程度の範囲内のｐＨに調製されている。また、鍍金浴の温度は例えば３０〜５０（℃）程度の範囲内である。なお、ワイヤー１２の進行経路のうちこれら下地鍍金槽４２および電着槽４４の前後３箇所には、そのワイヤー１２に接触する陰極電極５２が備えられており、それら槽４２，４４内に備えられている陽極電極との間で通電させられるようになっている。電流密度は例えば０．５〜３０（Ａ／ｄｍ２）程度の範囲内となるように調節される。
【００４６】
また、上記の電着槽４４の下地鍍金槽４２近傍の上方の位置には、磁石５４が備えられている。磁石５４は例えばアルニコ磁石、希土類磁石（例えばサマリウムコバルト等）等の永久磁石であって、ワイヤー１２は、電着槽４４内に入る前にこの磁石５４で磁化される。また、電着槽４４のうち下地鍍金槽４２側の一部すなわちワイヤー１２の送り方向後方側には、砥粒沈降領域５６が設けられている。この砥粒沈降領域５６では、砥粒１６を水等の分散媒に分散させた鍍金液が電着液中のワイヤー１２に向かって供給される。鍍金液中に含まれる砥粒１６は、例えば粒径が１５（μｍ）で前記の金属層２２が１（μｍ）程度の厚さ寸法で予め設けられたダイヤ砥粒（例えば東名ダイヤ製　ＩＲＭ−ＮＰ３０　Ｍ１０／２０）である。ここには、その鍍金液の供給装置や、沈降した余剰の砥粒１６を回収するための回収装置等が適宜備えられている。第３水洗槽４６は、この電着槽４４から出たワイヤー１２から電着液を洗い流すためのものである。
【００４７】
また、貯留槽４８は、砥粒１６がニッケル鍍金により固着されたワイヤー１２の鍍金層１８の表面を覆う樹脂層２０を設けるためのものであって、槽内に液状樹脂が蓄えられている。液状樹脂は、例えばビスフェノールＡＥＯ変性ジアクリレート（例えば東亞合成（株）製アロニックスＭ２１０）、２−ヒドロキシ−３フェノキシプロピルアクリレート（例えば東亞合成（株）製アロニックスＭ５７００）、および２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（例えば長瀬産業（株）イルガキュア６５１）が例えば９０：１０：１の割合で混合された光硬化樹脂であり、アルミナ等のフィラー２４が１０（％）程度の体積割合で分散させられている。
【００４８】
上記貯留槽４８の上方には、ダイス５８および紫外線照射装置６０が備えられている。ダイス５８は、貯留槽４８を通過したワイヤー１２上に付着した液状樹脂厚みを均一化するためのものであり、紫外線照射装置６０は、その液状樹脂に紫外線を照射して硬化させるためのものである。
【００４９】
このような製造装置３０を用いてワイヤーソー１０を製造するに際して、先ず、鍍金工程（砥粒電着工程）では、プーリ５０で案内されることにより脱脂槽３４乃至第３水洗槽４６内を順次に通されているワイヤー１２を、その第３水洗槽４６の先に備えられたモータ等の適宜の巻取り装置で巻き取ることにより、一定の速度で矢印Ｒ１方向に連続的に移動させる。ワイヤー送り速度は、例えば５０〜５０００（ｍｍ／ｍｉｎ）程度に設定される。この移動過程において、脱脂槽３４乃至第２水洗槽４０でワイヤー外周面１４の油膜や酸化物等が除去された後、先ず、下地鍍金槽４２でワイヤー１２にブラス鍍金が施される。鍍金厚みは例えば１〜１０（μｍ）程度である。下地鍍金槽４２を通ったワイヤー１２は、前記磁石５４によって磁化された後、電着槽４４内に入る。本実施例においては、この工程が磁化工程に対応する。
【００５０】
電着槽４４内では、その砥粒沈降領域５６においてワイヤー１２に向かって上方から砥粒１６を含む鍍金液が供給されるので、陰極電極５２が接触させられることで負極となっているワイヤー１２の外周面１４に、分散状態で沈降するその砥粒１６が付着させられ、且つ電着液中の金属イオン（ニッケル・イオン）がその外周面に引き寄せられて鍍金層１８を形成する。これにより、砥粒１６がニッケル鍍金（鍍金層１８）によってワイヤー外周面１４に固着される。このとき、砥粒１６には金属層２２が設けられていることから正に帯電するため、その砥粒１６自身も電気的にワイヤー１２に引き寄せられる。しかも、ワイヤー１２は電着槽４４に入る前に磁化されていることから、強磁性体であるニッケルから成る金属層２２で覆われた砥粒１６は、そのワイヤー１２に磁気的に引き寄せられるので、沈降過程でワイヤー１２に付着させられるにも拘わらず外周面１４のうちその鉛直方向下側に位置する部分にも付着させられる。そのため、これら電気的作用および磁気的作用によって、ワイヤー１２の外周面１４の周方向の全長に亘って砥粒１６が一様に分布し、且つ鍍金による固着力が発揮されるまでの間に脱落することが好適に抑制される。また、砥粒１６は専ら沈降過程でワイヤー１２に付着させられることから、その外周面１４における付着厚みは砥粒１６の一層程度の厚みに留まる。
【００５１】
なお、砥粒沈降領域５６は、電着槽４４のうちワイヤー１２の進行方向後方側の一部に設けられているので、その電着槽４４内において、ワイヤー１２はその外周面１４に砥粒１６が付着させられたまま水平方向に移動させられる。本実施例においては、このように砥粒１６を乗せたまま移動させられる過程でワイヤー１２にニッケル鍍金が施されて、砥粒１６が固着されるのである。例えば、電着槽４４における電流密度を２０（Ａ／ｄｍ２）程度（すなわち鍍金速度が４（μｍ／分）程度）、ワイヤー１２の送り速度を１（ｍ／分）程度とすれば、電着槽４４の長さ寸法は前述したように１（ｍ）程度なので、４（μｍ）の鍍金厚みが得られる。この鍍金厚みは、前述したような粒径が１５（μｍ）程度で金属層２２の厚さ寸法が１（μｍ）程度のダイヤ砥粒１６が確実に電着される程度の厚さである。ワイヤー１２と金属層２２で覆われた砥粒１６とは、ニッケル鍍金により化学的に接着されるので、僅かな鍍金厚みでも十分な砥粒保持力が得られる。本実施例においては、上記の砥粒沈降領域５６を通過させられる工程が付着工程に対応する。
【００５２】
また、ワイヤー１２上における砥粒１６の固着密度すなわち分布は、砥粒沈降領域５６における砥粒１６（鍍金液）の供給量で決定される。そのため、前述したようにワイヤー１２の長手方向において高密度領域と低密度領域とが交互に設けられたワイヤーソー１０を製造するに際しては、ワイヤー１２の移動速度に関連して、供給する砥粒量（鍍金液量或いは鍍金液の砥粒濃度）を経時的に変化させればよい。
【００５３】
なお、上記のようにして電着槽４４を通過したワイヤー１２は、第３水洗槽４６内で電着液を洗浄除去された後、ロール３２と同様なロールに巻き取られて回収される。この鍍金済のワイヤー１２は、樹脂被覆工程に送られるまで、この状態で保管され、例えば保管中に乾燥させられることにより、第３水洗槽４６で付着した水分が除去されるが、その第３水洗槽４６に続いて乾燥機を通して、乾燥させつつロールに巻き取ってもよい。
【００５４】
砥粒電着工程の後に実施される樹脂被覆工程では、鍍金済のワイヤー１２をロールから巻き戻しつつ貯留槽４８内を通過させ、紫外線照射装置６０の先に備えられたモータ等の適宜の巻取り装置で巻き取ることにより、一定の速度で矢印Ｒ２方向に連続的に移動させる。このときのワイヤー送り速度は、例えば砥粒電着工程におけるそれよりも高速に設定される。この過程で鍍金層１８が液状樹脂によって不均一な厚さ寸法で覆われるが、貯留槽４８から出た後にダイス５８を通すことで、その内径に応じた一様な膜厚寸法に調節される。本実施例においては、上記の貯留槽４８を通過させる工程、或いはこれとダイス５８により付着厚みを調節する工程が、樹脂溶液付着工程に対応する。ダイス５８を通ったワイヤー１２は、続いて設けられている紫外線照射装置６０内を通過させられ、その過程で紫外線を照射される。これにより、光硬化樹脂である液状樹脂が硬化させられ、前記の樹脂層２０が生成される。本実施例においては、この紫外線を照射する工程が樹脂被膜生成工程に対応する。前記のワイヤーソー１０は、このようにして製造される。
【００５５】
なお、本実施例においては、上述したように、脱脂槽３４乃至第３水洗槽４６を通される砥粒電着工程と、貯留槽４８乃至紫外線照射装置６０を通される樹脂被覆工程とが分割して実施される。第３水洗槽４６を出た直後にはワイヤー１２が濡れているため液状樹脂が付着し難いが、鍍金済のワイヤー１２が十分に乾燥した状態で貯留槽４８を通されることから、その外周面に液状樹脂が確実に付着させられることとなる。また、ワイヤー送り速度を高めることが容易な樹脂被覆工程が砥粒電着工程とは別に実施されるため、その樹脂被覆工程においてワイヤー１２を高速で送ってその所要時間延いては工程全体の所要時間を短くすることが可能となる。
【００５６】
ここで、本実施例においては、砥粒１６が電着されたワイヤー１２の外周面１４が樹脂層２０で覆われることにより、砥粒１６は鍍金層１８および樹脂層２０によってその外周面１４に固着される。そのため、鍍金層１８に加えて樹脂層２０が砥粒１６の保持に寄与することから、所望の砥粒保持力を得るために必要な鍍金層１８の厚みが薄くなるので、砥粒１６の電着に必要な時間が短くなる。したがって、製造効率が高められる利点がある。
【００５７】
しかも、本実施例においては、電着液中を移動させられているワイヤー１２に向かってその上方から所定量の砥粒１６が供給されるので、ワイヤー１２の外周面１４には供給量に応じた分布を以て１層程度の厚みで砥粒１６が付着させられる。そのため、その供給量を適宜制御することによって所望の集中度を有し或いは所望の砥粒密度分布を有するワイヤーソー１０が得られる。
【００５８】
また、本実施例においては、磁化されたワイヤー１２にニッケルから成る金属層２２で覆われた砥粒１６が磁力により引き寄せられる磁気的作用も利用されていることから、鍍金による砥粒固着作用が得られる前においてもワイヤー１２に付着した砥粒１６が剥がれ落ち難いので、電着液中におけるワイヤー１２の送り速度を前述したように１（ｍ／ｍｉｎ）以上に高くして製造効率を一層高めることができる利点がある。
【００５９】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前述した実施例と共通する部分は説明を省略する。
【００６０】
図４に示すワイヤーソー製造装置６２は、前記の製造装置３０と略同様に構成されているが、前記電着槽４４と第３水洗層４６との間に第２電着槽６４が設けられている点で相違する。また、電着槽４４上に磁石５４は設けられていない。
【００６１】
このような製造装置６２で鍍金層１８を形成して砥粒１６を電着するに際しては、電着槽４４に入る前にワイヤー１２が磁化されないことから、前述した実施例における磁気的な作用は得られない。そのため、砥粒沈降領域５６においてワイヤー１２上に沈降させられる砥粒１６は、そのワイヤー１２のうち専ら上側に位置する略半周部分に付着させられ且つ鍍金層１８によって固着されるが、下側に位置する部分には殆ど付着させられない。
【００６２】
ワイヤー１２の電着槽４４を通過した部分は、プーリ５０によって案内される過程でその上下が反転させられた後、第２電着槽６４内を通ることとなる。この第２電着槽６４も、ワイヤー１２の移動方向後方側に砥粒沈降領域５６を同様に備えたものであり、その槽内を通過する過程で上方から沈降する砥粒１６が外周面１４のうち上側に位置する部分すなわち電着槽４４における半周部分とは反対側に付着させられ且つ鍍金層１８によって固着される。すなわち、本実施例においては、鍍金層１８は、これら２つの電着槽４４および第２電着槽６４で２回に分けて形成されることとなる。このように、磁化工程を設ける代わりに、鍍金層１８を設けるための処理をワイヤー１２の上下を反転させて２回に分けて実施しても、前述のワイヤーソー１０と同様なワイヤーソーを得ることができる。
【００６３】
なお、上記のようにニッケル鍍金処理が２回行われると、１回目の鍍金処理で砥粒１６が固着された半周部分では残りの半周部分に比較して鍍金厚みが厚くなる傾向がある。この厚さ寸法の相違が加工性能上問題となる場合には、例えば、第２電着槽６４内にワイヤー１２の下半分を覆うための遮蔽等を設けることにより、鍍金厚みの相違を緩和することができる。
【００６４】
図５は、他の実施例のワイヤーソー６６の要部断面を説明する図であって、前記の図２（ｂ）に対応する図である。この実施例においては、砥粒１６が金属層２２で覆われていないが、他の構成部分はワイヤーソー１０と同様である。このようなワイヤーソー１０においても、砥粒１６が積層された鍍金層１８および樹脂層２０で固着されていることから、鍍金層１８の厚さ寸法を薄くしつつ必要な砥粒保持力を確保できるという前述の実施例と同様な効果を享受できる。
【００６５】
しかも、本実施例においては、砥粒１６に金属層２２が設けられていないので、鍍金層１８が樹脂槽２０で覆われることによって、ワイヤーソー６６の表面に金属が露出しない状態となっている。そのため、ワイヤーソー６６の使用中において鍍金層１８を構成する金属が溶出しないので、例えば、シリコンのような金属による汚染が好ましくない材料を切断加工する場合、その汚染を抑制できる利点がある。すなわち、前述のワイヤーソー１０においても、鍍金層１８が樹脂層２０によって覆われることで略同様な効果が得られるが、砥粒１６を被覆する金属層２２が存在しないことでその効果が一層顕著になる。
【００６６】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施できる。
【００６７】
例えば、実施例においては、電着槽４４においてワイヤー１２に砥粒１６を固着するに際して、その供給量を経時的に変化させることでそのワイヤー１２の長手方向における砥粒密度分布を形成していたが、供給量を一定として、砥粒１６が一様に分布するワイヤーソー１０を製造することもできる。
【００６８】
また、実施例においては、２０（Ａ／ｄｍ２）程度の電流密度で鍍金処理を施していたが、電流密度は、所望とする鍍金速度や砥粒密度等に応じて適宜変更される。なお、電流密度を高くして鍍金速度を高めると、砥粒１６上に形成される鍍金層１８の厚さ寸法も増大し、切れ味が低下することとなる。そのため、電流密度は、砥粒１６上の鍍金厚みも考慮して定めることが好ましい。
【００６９】
また、実施例においては、砥粒１６がダイヤモンドである場合について説明したが、砥粒１６の材質は切断対象に応じて適宜選択される。例えば、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）等の他の超砥粒や、アルミナや炭化珪素等の普通砥粒が用いられるワイヤーソーにも本発明は同様に適用される。
【００７０】
また、実施例においては、ビスフェノールＡＥＯ変性ジアクリレート等を混合した熱硬化性の液状樹脂が用いられていたが、樹脂の種類は所望とする樹脂層２０の弾性率、機械的強度、硬度や耐熱性等に応じて適宜選択されるものである。例えば、ビニルエステル樹脂（例えば昭和高分子（株）製リポキシ　ＬＣ−８００）等も好適に用いられる。また、光硬化性樹脂に代えて熱硬化性樹脂や嫌気性硬化性樹脂等の他の方法で硬化させる樹脂を用いても良い。
【００７１】
また、実施例においては、ワイヤー送り速度が１（ｍ／ｍｉｎ）に設定されていたが、この送り速度は、所望の厚さ寸法の鍍金層１８および樹脂層２０が得られるように、電流密度や鍍金槽の大きさ等に応じて適宜定められる。
【００７２】
また、実施例においては、鍍金層１８および金属層２２が共にニッケルであったが、例えばＮｉ−Ｃｏ等のニッケル合金や銅等の他の金属材料で構成することもできる。また、両者の構成材料は相互に異なるものとすることもできる。
【００７３】
また、実施例においては、電着槽４４において砥粒１６を含む鍍金液をワイヤー１２の上方から供給していたが、予め砥粒１６が適当な濃度で分散させられた電着液を電着槽４４内に蓄えておき、その電着液中をワイヤー１２を通して鍍金を施してもよい。
【００７４】
また、実施例においては、電着槽４４或いは電着槽４４および第２電着槽６４で砥粒１６をワイヤー１２の外周面１４に電着した後、直ちに第３水洗槽４６で水洗処理を施していたが、電着槽４４等において形成される鍍金厚みが不十分な場合には、第３水洗槽４６の前に鍍金厚みを増すための埋込槽を設ければよい。埋込槽は、例えば電着槽４４等と同様に構成される。
【００７５】
また、実施例においては、砥粒電着工程と樹脂被覆工程とが不連続で実施されるように構成されていたが、第３水洗槽４６を通過した後にワイヤー１２を乾燥機等で強制的に乾燥する場合等、ワイヤー１２が直ちに樹脂溶液を好適に付着させられる状態となる場合には、第３水洗槽４６の通過後にワイヤー１２を巻き取ることなく、両工程を連続して実施するように構成することもできる。
【００７６】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のワイヤーソーの一部を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１のワイヤーソーの断面構造を説明する図であり、（ｂ）はその表層の一部を拡大して示す図である。
【図３】図１のワイヤーソーを製造するための製造装置の構成を説明する模式図である。
【図４】図１のワイヤーソーを製造するための製造装置の他の構成例を説明する図である。
【図５】本発明の他の実施例のワイヤーソーの要部断面を説明するための図２（ｂ）に対応する図である。
【符号の説明】
１０：ワイヤーソー
１２：ワイヤー
１６：砥粒
１８：鍍金層
２０：樹脂層
２２：金属層
【図１】
2004050301.tif 000003
【図２】
2004050301.tif 000004
【図３】
2004050301.tif 000005
【図４】
2004050301.tif 000006
【図５】
2004050301.tif 000007