(57)【要約】　　　（修正有）【課題】メカニカルな方法で砥粒を強固に固着し、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製造方法を工夫すること。【解決手段】金属ワイヤに所要厚さの銅、亜鉛、ニッケル、アルミニュウム又は真鍮を被覆し、被覆された金属ワイヤｗを、所定間隔で配置した給電部材４，４に接触させながら走行させて、金属ワイヤの被覆層を抵抗加熱して軟化させ、被覆層が加熱軟化された金属ワイヤに、一対の環状溝付きローラ２，２間を通過させる前に砥粒Ｄを供給し、軟化被覆表面に付着した砥粒を環状溝付きローラによって加圧して軟化被覆層に押し込み、被覆層を冷却硬化させて砥粒を被覆層に固着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ワイヤに所要厚さの銅、亜鉛、ニッケル、アルミニュウム又は真鍮を被覆し、
銅、亜鉛、ニッケル、アルミニュウム又は真鍮を被覆した金属ワイヤを、所定間隔で配置した給電部材に接触させながら走行させて、上記金属ワイヤの被覆層を抵抗加熱して軟化させ、
被覆層が加熱軟化された金属ワイヤに、砥粒圧着手段を通過させる前に砥粒を供給し、
軟化被覆表面に付着した上記砥粒を上記砥粒圧着手段によって加圧して軟化被覆層に押し込み、
上記被覆層を冷却硬化させて上記砥粒を上記被覆層に固着させるソーワイヤ製造方法。
【請求項２】
上記砥粒圧着手段を通過させてから、引き続き成形ダイスを通過せるようにした請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項３】
上記砥粒圧着手段が、一対の環状溝付きローラである請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項４】
上記砥粒が、ダイヤモンド又はＣＢＮである請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項５】
銅、亜鉛、ニッケル、アルミニュウム又は真鍮の被覆がメッキ層である請求項１記載のソーワイヤ製造方法。
【請求項６】
平均砥粒径の１／２〜２／３が上記被覆層に埋設されている、請求項１記載のソーワイヤ製造方法によって製造されたソーワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体用ウエハーの母材であるシリコン結晶や、人工水晶、超硬合金、セラミックス等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ワイヤ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であり、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である。なお、上記の「ＣＢＮ」は、立方晶窒化ホウ素の略称である。
【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、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ソーワイヤ表面に付着した砥粒分布が不均一になり、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）乃至（ホ）によって構成されるものである。
（イ）金属ワイヤに所要厚さの銅、亜鉛、ニッケル、アルミニュウム又は真鍮を被覆し、
（ロ）銅、亜鉛、ニッケル、アルミニュウム又は真鍮を被覆した金属ワイヤを、所定間隔で配置した給電部材に接触させながら走行させて、上記金属ワイヤの被覆層を抵抗加熱して軟化させ、
（ハ）被覆層が加熱軟化された金属ワイヤに、砥粒圧着手段を通過させる前に砥粒を供給し、
（ニ）軟化被覆表面に付着した上記砥粒を上記砥粒圧着手段によって加圧して軟化被覆層に押し込み、
（ホ）上記被覆層を冷却硬化させて上記砥粒を上記被覆層に固着させること。
【０００７】
【作用】
上記要件（イ）の工程による被覆層が要件（ロ）で加熱軟化された状態で、上記要件（ハ）で付着された砥粒とともに砥粒圧着手段を通過することで、上記砥粒が軟化被覆層に押し込まれる。そして軟化被覆層が冷却硬化するときに収縮するので、砥粒が被覆層に押し込まれた状態で極めて強固に固定される。
金属ワイヤの銅、亜鉛、ニッケル、アルミニュウム又は真鍮の被覆層は、上記給電部材間を通過する間に一瞬のうちに加熱軟化され、また、砥粒圧着手段を通過するとき上記砥粒が軟化被覆層に押し込まれ、被覆層の冷却硬化によって砥粒が固定される。
上記（ロ）乃至（ニ）の工程は一瞬であるから、走行する金属ワイヤの線速度を高速にすることが可能である。
【０００８】
【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ための手段）について、上記砥粒圧着手段を一対の環状溝付きローラ（フリーローラ）とし、上記砥粒を当該一対の環状溝付きローラによって加圧して軟化被覆層に押し込むことである。
【作用】
金属ワイヤの軟化被覆層に付着した砥粒は上記環状溝によって形成される一対の加圧ローラ間の円形孔を通過するから、金属ワイヤ表面に突出した砥粒先端の被覆層からの突出高さは上記円形孔によって整えられる。
【０００９】
【実施態様２】
実施態様２は、解決手段について、上記一対の加圧ローラを通過してから、引き続き成形ダイスを通過させることである。
【作用】
砥粒を被覆層に押し込まれた状態で、被覆層が軟化状態で成形ダイスを通過させることによって、ソーワイヤの外径がダイス内径に調整される。
【００１０】
【実施態様３】
実施態様３は、解決手段の要件（イ）の被覆がメッキ層であることである。
上記メッキは電気メッキあるいは溶融メッキが採用できる。
【００１１】
【実施態様４】
実施態様４は、解決手段における被覆層の厚さが砥粒平均径の１／２〜２／３であることである。
【作用】
砥粒が被覆層に埋設される深さは被覆層の厚さにほぼ等しくなる。埋設深さが砥粒径の１／２以上であれば、砥粒に対する上記被覆層による保持力が安定的に確保され、埋設深さが砥粒径の２／３を著しく越えなければ、砥粒の被覆層表面からの突出高さが十分確保され、したがって、ソーワイヤの高い切削性能が確保される。
【００１２】
【実施例】
次いで、図面を参照しつつ実施例を説明する。
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、０．２０ｍｍのＳＵＳ３０４ワイヤを厚さ２０μｍの銅（Ｃｕ）メッキ層で被覆し、これに平均粒径３０μｍのＣＢＮ砥粒を固着したものである。
製造装置は、ＣＢＮ砥粒供給用のホッパー１、加圧用の環状溝付きローラ２、ダイス３を縦に配置したものである。
ホッパー１の上流側と溝付きローラ２の下流側に給電ブラシ４，４があり、銅メッキ層で被覆した０．２０ｍｍのＳＵＳワイヤ（以下これをＳＵＳワイヤ又はワイヤという）ｗが、上流側の給電ブラシ４、ホッパー１、加圧用の環状溝付きローラ２、下流側の給電ブラシ４、ダイス３を順次通過して上から下方に向けて走行する。
なお、上記実施例のワイヤの材質はＳＵＳ３０４であるが、これに限定されるものではなく、硬鋼線やピアノ線等の炭素鋼線も採用できる。
【００１３】
また、ＳＵＳワイヤｗが給電加熱されている時間を可能な限り長くすることが望ましいので、給電ブラシ４，４間の間隔が長くなるように、この例では給電ブラシはホッパー１の上流側と溝付きローラ２の下流側に配置している。
下流側の給電ブラシ４は非導電性のＣＢＮ砥粒が突出しているワイヤ表面に接触するが、ワイヤ表面からのＣＢＮ砥粒の突出高さは平均１０μｍであるから、給電ブラシ４がワイヤ表面（銅メッキ層）に十分接触する。したがって、下流側の給電ブラシ４からワイヤｗへの給電は支障なくなされる。
【００１４】
ところで、ワイヤｗがローラ（フリーローラ）２，２間を通過する時点では、ローラ２，２で加圧されて砥粒Ｄがメッキ層ｃにスムーズに押し込まれ、押し込まれた砥粒表面にメッキ被覆ｃが馴染んで密着することが必要である。そのために、メッキ被覆が軟化することが必要である。他方、メッキ層ｃは厚さが均等に可及的に保たれなければならず、そのために保形性が確保されなければならないので、上記加熱温度はメッキ層ｃが流動化しない温度である必要がある。以上から、加熱温度は、銅の場合で２００〜８００℃、亜鉛の場合で２００〜５００℃の範囲が好ましい。
【００１５】
ローラ２の外周に断面半円形の環状溝２ｇがあり、この環状溝の半径は、ワイヤｗの被覆層の半径１２０μｍ（ワイヤ半径１００μｍ＋メッキ厚さ２０μｍ）よりも１０μｍ大きい１３０μｍである。ＣＢＮ砥粒の平均粒径３０μｍであるから、ローラ２，２間を通過した段階で、砥粒Ｄはその２／３がメッキ層ｃに埋設され、１０μｍほどメッキ層ｃから突出した状態になる（図３参照）。
ワイヤｗはローラ２，２を通過した後、孔形状が図４に示す断面形状のダイス３を通過する。
ローラ２，２を通過した時点ではメッキ層ｃの外形は歪んでおり、したがって砥粒先端の仮想円Ｓの外形は真円ではないが、ダイス３を通すことで、ほぼ真円に整形され、その後冷却されて銅メッキ層ｃが収縮、硬化して砥粒Ｄが銅メッキ層ｃにしっかりと固着され、ソーワイヤＷとなる。
【００１６】
【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、銅、亜鉛、ニッケル、アルミニュウム、真鍮のメッキ層で被覆した金属線を抵抗加熱して上記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メッキ層に食い込ませ、上記メッキ層が冷却、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。
また、金属線に通電して直接これを抵抗加熱して、そのメッキ層を軟化させ、これに砥粒を押し付けて食い込ませるものであるから、生産設備が極めて単純であり、したがって設備コストが廉価である。
砥粒を樹脂やメッキで固定する場合に比して、金属線材の線速度を著しく高めることができるので、生産性が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の模式図である。
【図２】環状溝付きローラの側面図である。
【図３】実施例で製造されたソーワイヤの断面図である。
【図４】ダイスの断面図である。
【符号の説明】
１・・・ＣＢＮ砥粒のホッパ
２・・・環状溝付きローラ
２ｇ・・環状溝
３・・・ダイス
４・・・給電ブラシ
Ｄ・・・ダイヤモンド又はＣＢＮ砥粒（砥粒）
ｗ・・・銅メッキ層で被覆したＳＵＳワイヤ（ＳＵＳワイヤ又はワイヤ）
ｃ・・・銅メッキ層（メッキ層又はメッキ被覆）
Ｗ・・・ソーワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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