(57)【要約】【課題】砥粒に対する固着力が高く、かつ、製造工程での線材の線速を高めて、その生産性を向上できる固定砥粒式ソーワイヤの製造方法を提供すること。【解決手段】所要厚さのアルミニウムメッキ層１０ａで被覆した鋼線１０を加熱してそのアルミニウムメッキ層を軟化させ、アルミニウムメッキ層が加熱軟化した鋼線１０を砥粒槽２を通過させて、その表面に砥粒１０ｂを付着させ、砥粒が付着した表面を加圧して、表面の砥粒１０ｂをアルミニウムメッキ層１０ａに食い込ませた後、アルミニウムメッキ層を冷却硬化させて砥粒１０ｂをアルミニウムメッキ層１０ａに固着させるソーワイヤ製造方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要厚さのアルミニウムメッキ層で被覆した鋼線を加熱してそのアルミニウムメッキ層を軟化させ、アルミニウムメッキ層が加熱軟化した鋼線を砥粒槽を通過させて、その表面に砥粒を付着させ、砥粒が付着した表面を加圧して、表面の砥粒をアルミニウムメッキ層に食い込ませた後、アルミニウムメッキ層を冷却硬化させて砥粒をアルミニウムメッキ層に固着させるソーワイヤ製造方法。
【請求項２】
上記アルミニウムメッキ層の厚さが上記砥粒の平均粒径の１／２〜９／１０倍である請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項３】
上記アルミニウムメッキ層を６００〜６８０℃に加熱して軟化させる請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項４】
上記砥粒槽内に砥粒を堆積させ、堆積した砥粒の中をアルミニウムメッキを施した鋼線を通過させる請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項５】
上記砥粒槽内で砥粒を気体で浮遊させ、この中を上記アルミニウムメッキ層で被覆した鋼線を通過させる請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項６】
上記アルミニウムメッキ層に砥粒が付着した鋼線を円錐状のダイス孔を通過させて、その小径内面によって砥粒が付着した表面を加圧する請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項７】
上記アルミニウムメッキ層に砥粒が付着した鋼線を、断面円弧状の外周溝を備えた２つのロールの間を通過させて、その円弧状溝の内面によって砥粒が付着した表面を加圧する請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体、シリコンウエハ、水晶、磁器材料などで代表される電気部品材料などの高価な素材を切断するのに用いられるソーワイヤの製造方法に関するものであり、その生産性を改良して生産コストを低減することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年細い金属線の表面にダイヤモンドなどの微細な砥粒を固着した固定砥粒式ソーワイヤが使用されはじめている。この従来の固定砥粒式ソーワイヤには、例えば伸線加工して細径化した金属線にレジンボンド（熱硬化性樹脂）を積層して、上記レジンボンド層によって、その表面に密にダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒、硬質微細繊維などの硬質微片（以下これを砥粒という）を固着したもの、或いは、メッキ層に砥粒を埋設して固着したものがある。前者の固定砥粒式ソーワイヤの製造方法は砥粒を混入させたレジンボンドの中を鋼線を通過させることでその表面に砥粒を混入したレジンボンドを付着させ、これを冷却硬化させる方法があり、後者の固定砥粒式ソーワイヤの製造方法はメッキ液（Ｎｉメッキ液等）に砥粒を浮遊させておいてメッキ（電気メッキ）処理時にメッキ層に砥粒が付着するようにする方法がある。
【０００３】
前者の場合は混入した砥粒のレジンボンド中での分布が不均一であると、ソーワイヤ表面に付着した砥粒分布が不均一になり、また、後者の場合はメッキ液中の砥粒分布が不均一であると不均一になることが避けられず、さらに前者の場合は砥粒の金属線表面への固着力が必ずしも十分でないために、使用中に砥粒が脱落してその分布が粗になり、その結果ソーワイヤの切削性能が低下するという問題がある。
【０００４】
後者の場合は、砥粒の金属線表面への固着力は十分で、したがって、長時間に亘って切削性能が保持されるが、砥粒を十分な固着力で固着、保持するために必要な厚さにメッキ層を形成しなければならない。このメッキ処理は、細径の金属線をメッキ液中を微速で通過させてその間にメッキ層を所要の厚さに成長させるものであるから、メッキ液槽の通過時間を長くしなければならないので、メッキ処理を施すための線材の線速が遅く、したがって、ソーワイヤの生産性が低く、その生産コストが高いという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、従来のソーワイヤの製造方法のいずれとも根本的に異なり、砥粒に対する固着力が高くかつ製造工程での線材の線速を高めて、その生産性を向上できる、新たな製造方法を工夫することをその課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のための製造方法は、次の（イ）〜（ハ）によって構成されるものである。
（イ）所要厚さのアルミニウムメッキ層で被覆した鋼線を加熱してそのアルミニウムメッキ層を軟化（半溶融状態に）させること、
（ロ）アルミニウムメッキ層が加熱軟化した鋼線を砥粒槽を通過させて、その表面に砥粒を付着させること、
（ハ）砥粒が付着した表面を加圧して、表面の砥粒をアルミニウムメッキ層に食い込ませた後、アルミニウムメッキ層を冷却硬化させて砥粒をアルミニウムメッキ層に固着させること。
【０００７】
【作用】
上記要件（イ）の工程、すなわち、所要厚さのアルミニウムメッキ層で被覆した鋼線を加熱炉に送り込んで、そのアルミニウムメッキ層を軟化（半溶融状態に）させる。なお、前記アルミニウムメッキ層は溶融メッキで形成するのが好適である。
そして、要件（ロ）の工程、すなわち、アルミニウムメッキ層で被覆した鋼線を加熱してそのアルミニウムメッキ層を軟化させた状態で砥粒槽を通過させる。要件（ロ）の工程は、単に軟化したアルミニウムメッキ層に砥粒を付着させるだけであるから、極めて高速で行われる。
そして、上記要件（ハ）の加圧工程で表面に付着した砥粒が加熱軟化したアルミニウムメッキ層に押し込まれて、その一部がアルミニウムメッキ層に食い込まされる。その後の冷却によってアルミニウムメッキ層は熱収縮しながら硬化するので、砥粒はその一部がアルミニウムメッキ層に包まれた状態でしっかりと固着、保持される。この加熱軟化、冷却の過程においてアルミニウムメッキ層の少なくとも表層部が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）に変化して硬質化するので、砥粒に対する保持が強固である。
【０００８】
また、要件（ハ）の工程、すなわち、砥粒が付着した表面を加圧して表面の砥粒をアルミニウムメッキ層に食い込ませる工程は、小径のダイス孔を通過させ、或いは加圧ローラを通過させるなどの単純な加圧工程であるから、極めて高速で行われる。そして、その後の冷却工程は線速度に影響するものではない。
以上のように要件（イ）（ロ）（ハ）の工程はいずれも高速で行われるから、この方法によるソーワイヤの製造は高速であり、また、各工程は全て単純な加工工程であって低コストで行われるから、その製造コストは従来のものに比して極めて低廉である。
【０００９】
【実施態様１】
実施態様１は、解決手段（前記の課題を解決する手段）について、そのアルミニウムメッキ層の厚さが上記砥粒の平均径の１／２〜９／１０倍であることである。
【００１０】
【作用】
これによって、平均的にみれば、個々の砥粒は、その９／１０〜１／２がアルミニウム層に食い込んだ状態になり、残りの部分が露出することになるので、砥粒によるソーワイヤの高い切削性能を長期間確保することができるとともに、砥粒の脱落を確実に防止することができる。
【００１１】
【実施態様２】
実施態様２は、解決手段について、そのアルミニウムメッキ層を６００〜６８０℃に加熱して軟化させることである。
【００１２】
【作用】
上記加熱温度で、アルミニウムは半溶融状態、すなわち、固相と液相との共存状態となる。
加熱温度が低いと砥粒のアルミニウムメッキ層への付着性が低下し、加熱温度が高すぎるとアルミニウムメッキ層が流動、変形してメッキ層の厚さが不均一になり、そのためにアルミニウムメッキ層による砥粒の保持力が不足する部分を生じる恐れがある。
加熱温度を上記の範囲に選択することによって、砥粒のアルミニウムメッキ層への十分な付着性を確保しつつアルミニウムメッキ層の厚さが均一になって、アルミニウムメッキ層による砥粒の保持力が不足する部分を生じることが回避される。
【００１３】
【実施態様３】
実施態様３は、解決手段について、その砥粒槽内に砥粒を堆積させ、堆積した砥粒の中をアルミニウムメッキ層で被覆した鋼線を通過させることである。
【００１４】
【作用】
極めて単純な方法で鋼線表面に均一に砥粒が付着される。
【００１５】
【実施態様４】
実施態様４は、解決手段について、その砥粒槽内で砥粒を気体で浮遊させ、この中を上記アルミニウムメッキ層で被覆した鋼線を通過させることである。
【００１６】
【作用】
砥粒槽内の砥粒の浮遊密度、当該密度の分布を調整することによって、砥粒槽内を通過する鋼線の表面への砥粒の最終的な付着密度を調整し、また付着密度分布の均一化を図ることができる。
【００１７】
【実施態様５】
実施態様５は、解決手段について、そのアルミニウムメッキ層に砥粒が付着した鋼線を円錐状のダイス孔を通過させて、その小径内面によって砥粒が付着した表面を加圧することである。
【００１８】
【実施態様６】
実施態様６は、解決手段について、そのアルミニウムメッキ層に砥粒が付着した鋼線を、断面円弧状の外周溝を備えた２つのロールの間を通過させて、その円弧状溝の内面によって砥粒が付着した表面を加圧することである。
【００１９】
【実施例】
次いで、図面を参照して実施例を説明する。
ソーワイヤの仕様は使用目的によって、その線径が０．０２〜０．５０ｍｍ、砥粒の平均粒径が５〜３００μｍである等、様々であるが、この実施例は、０．２３ｍｍの鋼線、平均粒径　３５μｍの立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の砥粒によるものである。
線径０．２３ｍｍの鋼線に厚さ３０μｍのアルミニウムメッキを施した鋼線１０を加熱炉１、ＣＢＮパウダー槽（砥粒槽）２、加圧ダイス３、冷却槽４に順次送入通過させる。これによってアルミニウムメッキ層で被覆した鋼線１０の表面に砥粒が固着され、その砥粒分布がほぼ均等なソーワイヤになる。
【００２０】
この製造方法における加熱炉１を出るときの上記メッキ層の温度は６６０℃（制御範囲±　５℃）になるように、加熱炉１内の温度がコントロールされている。加熱炉による加熱方法としては通常の電気炉による加熱でもよく、高周波誘導加熱によることもできる。
平均粒径　３５μｍのＣＢＮパウダー２ａを堆積したＣＢＮパウダー槽２の略中間位置をアルミニウムメッキ層で被覆した鋼線１０が通過するようにしている。このＣＢＮパウダー槽２の通過長さＬは線速度、砥粒粒径等に関係するので一概には決められないが、要するにメッキ層１０ａに均一にかつ十分に付着するように調整すればよい。
また、メッキ層１０ａの表面温度はＣＢＮパウダー槽２内のパウダー２ａに接すると急速に低下し、パウダー２ａの付着性が低下してしまう場合もある。このような場合は、ＣＢＮパウダー槽２を加熱してＣＢＮパウダー槽２内でのメッキ層１０ａの表面温度が下がり過ぎないようにすればよい。
【００２１】
ＣＢＮパウダー槽２に熱風を吹き込んでＣＢＮパウダー２ａを浮遊させ、浮遊層の中をアルミニウムメッキ層で被覆した鋼線１０を通過させるようにすることもできる。この場合、ＣＢＮパウダー槽２のＣＢＮパウダー量、吹き込まれる熱風の風速、風量を加減することで、ＣＢＮパウダーの浮遊密度が調整され、浮遊密度を調整することによって、アルミニウムメッキ層で被覆した鋼線１０表面へのＣＢＮパウダーの付着密度が調整される。
【００２２】
加圧ダイス３は、要するに、アルミニウムメッキ層で被覆した鋼線１０を通過させることでその外面を均等に加圧してアルミニウムメッキ層１０ａに付着した砥粒１０ｂをアルミニウムメッキ層１０ａに押し込んで食い込ませるという作用を奏するものであればよい。この例は、入り口が大径で出口が小径の円錐ダイス孔を備えているものである。
【００２３】
なお、ダイス３のダイス孔内面は硬質の砥粒と擦り合って摩耗するから、この内面にセラミック被覆して耐摩処理を施してもよい。
外周に円弧状溝を設けた２つの加圧ローラ３０ａ，３０ｂによって上記加圧手段を構成することもできる。この場合の２つの加圧ローラ３０ａ，３０ｂの円弧状溝で形成される円形加圧面の直径は、上記のダイス３の円錐ダイス孔の小径部の内径と等しい。鋼線外面に対する加圧力を一層均等にするために、図示の加圧ローラ３０ａ，３０ｂと９０度回転面を違えたもう一対の加圧ローラ３０ａ，３０ｂを図示の加圧ローラ３０ａ，３０ｂの後方に配置して、上下方向及び左右方向から加圧することもできる。
ソーワイヤの断面形状は円形の他に、楕円形、トラック形、長方形など様々な形状のものがある。例えば楕円形の場合は、加圧手段の加圧面（例えば加圧ダイスのダイス孔の内面）の形状を楕円形状にすればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のとおり、この発明は適宜の方法で製造したアルミニウムメッキ層で被覆した鋼線を、加熱炉で加熱してアルミニウムメッキ層を軟化させ、これに砥粒を付着させ、付着した砥粒を加圧手段で加圧してその一部をアルミニウムメッキ層に食い込ませて、アルミニウムメッキ層が冷却して熱収縮して硬化することによる固着力を利用して砥粒をアルミニウムメッキ層に固着、保持させるものであるから、ソーワイヤの製造方法が簡単になり、また、ソーワイヤの製造工程での線速を高速にして生産性を向上させることができるので、ソーワイヤの製造コストを低下させることができる。
また、この発明の製造方法によるソーワイヤにおいては、砥粒が硬化したアルミニウムメッキ層に食い込んだ状態で固着、保持されるので、砥粒に対する保持力が強く、砥粒の脱落がなく、長期にわたって優れた切削性能が保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の模式図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】鋼線の加圧手段の他の例の概略側面図である。
【符号の説明】
１・・・加熱炉
２・・・ＣＢＮパウダー槽（砥粒槽）
２ａ・・・ＣＢＮパウダー（砥粒）
３・・・加圧ダイス
４・・・冷却槽
１０・・・アルミニウムメッキ層で被覆した鋼線
１０ａ・・・メッキ層
１０ｂ・・・砥粒
１１・・・ソーワイヤ
３０ａ，３０ｂ・・・加圧ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004009239.tif 000005