(57)【要約】【課題】連結端材のみの廃棄を行い、ライニング材により被覆された台金は再使用可能で、台金と連結端材との連結部分における溶接を原因としたクラックの発生を無くせるワイヤソー用グルーブローラを提供する。【解決手段】台金５０の両端部に連結端材５２，５３をボルト５４…を使用してそれぞれ連結したので、ワイヤソー用グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃを台金５０と１対の連結端材５２，５３との３つの部品に分割できる。その結果、連結端材５２，５３のみの廃棄を行い、台金５０は使用を継続することが可能となる。しかも、従来のように台金と連結端材とを溶接しないので、溶接に起因したクラックを無くせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する１対のスピンドルの突出端に徐々に先細り状態でそれぞれ形成された一対のテーパ凸部間に支持され、かつ外周面にワイヤが架けられる多数本のワイヤ溝が形成されたワイヤソー用グルーブローラにおいて、
円筒形状の台金と、
該台金の外周面に被覆され、前記各ワイヤ溝を有したライニング材と、
前記台金の両端部に一端を突き合わせてそれぞれボルトにより連結され、かつ該ボルトにより連結された側とは反対側の端に、前記テーパ凸部に嵌合可能なテーパ凹部がそれぞれ形成された１対の連結端材とを備えたワイヤソー用グルーブローラ。
【請求項２】
前記連結端材は、真空焼き入れが施された金属部材からなる請求項１に記載のワイヤソー用グルーブローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はワイヤソー用グルーブローラ、詳しくは台金と、台金の両端部にボルトにより連結される１対の連結端材とに３分割可能なワイヤソー用グルーブローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤソーは、繰出し装置のワイヤ繰出し用のリール（またはボビン）から導出されたインゴット切断用のワイヤを、複数本のワイヤソー用グルーブローラに対してコイル状に巻き架け、その後、巻取り装置のワイヤ巻取り用のリール（またはボビン）に巻き取る装置構成となっている。各ワイヤソー用グルーブローラは、対向する１対のスピンドルの突出端に徐々に先細り状態で形成されたテーパ凸部間に支持されている。
【０００３】
従来のワイヤソー用グルーブローラの基本構造は、以下の通りである（例えば、特許文献１）。すなわち、円筒形状の台金の外周面に所定厚さのライニング材（ウレタンゴム）が被覆され、このライニング材の外周面には多数本のワイヤ溝が刻設されている。また、台金の両端部には、１対の厚肉な円板形状を有した連結端材が溶接されている。連結端材の溶接された側とは反対側の端（端面）には、前記テーパ凸部に嵌合可能なテーパ凹部が形成されている。
ワイヤソーによる単結晶シリコンインゴットの切断時には、ラッピングオイルに遊離砥粒を含むスラリー状の砥液を供給しながら、各ワイヤソー用グルーブローラ間で往復走行中のワイヤ列に対してインゴットを相対的に押し付ける。これにより、砥粒の研削作用でインゴットが多数枚のウェーハに切断される。
【特許文献１】特開平１１−２４５１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のワイヤソー用グルーブローラにあっては、次の課題があった。
(1) 台金と連結端材とが溶接されていたので、ライニング材が被覆された台金は使用可能でも、端部材はテーパ面の摩耗により幾度となく研削して使用する中で、テーパ部の摩耗が発生し使用できなくなっていた。よって、ワイヤソー用グルーブローラ全体を廃棄する必要があった。
(2) また、このように台金と連結端材との連結に溶接法を採用したため、溶接熱の作用により溶接部分にクラックが発生していた。
(3) さらに、使用によりテーパ凹部に磨耗が生じた際には、テーパ面を研削する補修が行われているが、従来における研削回数は３、４回に留まっていた。そのため、ワイヤソー用グルーブローラの寿命が短くなっていた。これは、連結端材の焼き入れ処理が、台金との溶接後で、かつ焼き入れが浅くなる侵炭焼き入れ法（厚さ０．３ｍｍ程度）により行われていたためである。侵炭焼き入れとは、鋼材を各種の侵炭剤（木炭、コークスなどの固体侵炭剤、青化カリ、青化ソーダなどの液体侵炭剤、一酸化炭素、炭化水素を含む石炭ガスなどのガス侵炭剤の中に入れて、８５０〜９００℃で８〜１０時間加熱する焼き入れ方法である。加熱後は水などの冷媒により急冷される。
【０００５】
そこで、この発明は、ライニング材が被覆された台金は半永久的に使用し、連結端材のみを廃棄することができ、しかも台金と連結端材との連結部分における溶接を原因としたクラックの発生を無くすことができるワイヤソー用グルーブローラを提供することを目的としている。
また、この発明は、テーパ凹部の研削回数を増やし、ワイヤソー用グルーブローラ全体の寿命を長くすることが可能なワイヤソー用グルーブローラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、対向する１対のスピンドルの突出端に徐々に先細り状態でそれぞれ形成された一対のテーパ凸部間に支持され、かつ外周面にワイヤが架けられる多数本のワイヤ溝が形成されたワイヤソー用グルーブローラにおいて、円筒形状の台金と、該台金の外周面に被覆され、前記各ワイヤ溝を有したライニング材と、前記台金の両端部に一端を突き合わせてそれぞれボルトにより連結され、かつ該ボルトにより連結された側とは反対側の端に、前記テーパ凸部に嵌合可能なテーパ凹部がそれぞれ形成された１対の連結端材とを備えたワイヤソー用グルーブローラである。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、台金の両端部に連結端材をボルトによりそれぞれ連結するように構成したので、ワイヤソー用グルーブローラを台金と１対の連結端材とに３分割することができる。その結果、テーパ部の摩耗が発生した際は、連結端材のみの廃棄を行い、ライニング材により被覆された台金は再使用することができる。
しかも、従来では台金と両連結端材とを溶接していたが、この発明では溶接に代えてボルトによる連結を採用したので、溶接に起因した台金や連結端材に対するクラックの発生を無くすことができる。
【０００８】
この発明のワイヤソー用グルーブローラが利用されるワイヤソーの種類は任意である。例えば、インゴットをワイヤ方向へ動かし、これをワイヤ列に押圧、接触させることで切断するものでもよい。反対にワイヤ列を動かしてインゴットに押圧、接触させて切断するものでもよい。また、ワイヤ列の上部にインゴット下面が当接するものでもよい。さらに、ワイヤ列の下部にインゴット上面が押し当てられるものでもよい。
インゴットの素材は任意であり、例えばシリコン単結晶、化合物半導体単結晶、磁性材料、石英、セラミックスなどを採用することができる。
ワイヤソー用グルーブローラの使用本数は、例えば２本でもよいし、３本以上でもよい。
【０００９】
スピンドルの突出端にはテーパ凸部が形成されている。テーパ凸部は、徐々に先細り化した円錐台形状のものである。テーパ凸部の素材としては、例えば機械構造用炭素鋼・合金鋼などを採用することができる。テーパ凸部はスピンドルと分離不能に設けてもよいし、分離可能に設けてもよい。
連結端材の素材としては、例えば機械構造用炭素鋼・合金鋼などを採用することができる。
連結端材には、テーパ凸部を嵌合可能な円錐台形状のテーパ凹部が形成されている。傾斜角度は、テーパ凸部の外周面の傾斜角度に応じて任意に変更される。
ライニング材としては、例えばウレタン（ポリウレタン）、ナイロンなどの合成樹脂を採用することができる。
ライニング材は、台金の外周面に分離不能な状態で形成されている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記連結端材は、真空焼き入れが施された部材である請求項１に記載のワイヤソー用グルーブローラである。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、連結端材の焼き入れ処理方法として真空焼き入れ法を採用したので、従来の侵炭焼き入れ法に比べて、安定して高強度化処理された部分の厚さを増す（５ｍｍ程度）ことができる。その結果、テーパ凹部の研削回数（補修回数）を増やし、ワイヤソー用グルーブローラの寿命を長くすることができる。
連結端材には、真空状態での焼き入れが施されている。真空焼き入れは、例えば１×１０−３〜１×１０−７Ｔｏｒｒで８２５〜８５０℃、９０分間以上加熱することで行われる。加熱後は水などの冷媒により急冷される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の請求項１に記載の発明によれば、台金の両端部に連結端材をボルトを使用してそれぞれ連結したので、ワイヤソー用グルーブローラを、台金と１対の連結端材との３つの部品に分割することができる。その結果、テーパ部の摩耗が発生した際には、連結端材のみの廃棄を行い、ライニング材により被覆された台金は再使用することができる。しかも、従来のように台金と連結端材とを溶接しないので、溶接部分に溶接熱を原因としたクラックが発生しない。
【００１３】
特に、請求項２の発明によれば、連結端材の焼き入れ処理方法として真空焼き入れ法を採用したので、従来の侵炭焼き入れ法に比べて、連結端材の高強度化処理された部分の厚さを増すことができる。その結果、テーパ凹部の研削回数を増やし、ワイヤソー用グルーブローラの寿命を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１において、１０はこの発明の実施例１に係るワイヤソー用グルーブローラが組み込まれたワイヤソーで、このワイヤソー１０は、ＣＺ法により引き上げられた単結晶シリコン製のインゴットＩを多数枚のウェーハにワイヤ切断する装置である。ワイヤソー１０は、正面視して逆三角形状に配置された３本のワイヤソー用グルーブローラ（以下、グルーブローラ）１２Ａ〜１２Ｃを有している。これらのグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間には、１本のワイヤＷが互いに平行になるように一定のピッチで巻き掛けられている。これにより、グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間にワイヤ列１１が現出する。
【００１６】
ワイヤ列１１は、３本のグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間でメインモータＭにより往復走行される。上側に配置された２本のグルーブローラ１２Ａ，１２Ｂの中間が、インゴットＩの切断位置ａとなっている。この切断位置ａの両側部の上方には、砥液をワイヤ列１１上に連続供給する図外の砥液供給部が、例えば一対配設されている。
ワイヤＷは、繰出し装置２３のボビン３０から導出され、供給側のガイドローラ（図示せず）を介して、各グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃに架け渡された後、導出側のガイドローラ（図示せず）を介して、巻取り装置２５のボビン３１に巻き取られる。
【００１７】
繰出し装置２３および巻取り装置２５の回転軸は、駆動モータ１６，１７の出力軸にそれぞれ連結されている。各駆動モータ１６，１７を周期的に駆動すると、それぞれ一対の軸受１８に軸支された各ボビン３０，３１が、それぞれの軸線を中心として図１における時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ワイヤＷが往復走行する。
なお、図１において、１９はインゴットＩの昇降台、１９ａはインゴットＩを昇降台１９に固定するカーボンベッドである。
【００１８】
次に、図２〜図４を参照しながら、この発明の実施例１に係るグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃを詳細に説明する。３本のグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃは同一構造であるため、ここでは、下方に配置されたグルーブローラ（駆動側のグルーブローラ）１２Ｃを例にとる。
図２に示すように、グルーブローラ１２Ｃは、所定間隔をあけて配置された一対の軸受（軸受ユニット）４０，４１間にそれぞれ軸支されている。各軸受４０，４１は、連結プレートを介して外部部材に固定された円筒ケーシング４２を有している。円筒ケーシング４２の内部には、２個（セット）のベアリング４４を介して、機械構造用炭素鋼・合金鋼製（ロックウェルＣ硬度３０〜７２ＨＲＣ）のスピンドル４５，４６が軸線を中心にして回転自在に装着されている。両スピンドル４５，４６の突出端には、スピンドル４５，４６と同じ素材で、かつ徐々に先細り化したテーパ凸部４５ａ，４６ａがそれぞれ形成されている。
【００１９】
グルーブローラ１２Ｃは、機械構造用炭素鋼・合金鋼製で厚肉な円筒状の台金５０を有している。台金５０の外周面は、厚さ５〜２０ｍｍのウレタンゴム製のライニング材５１で被覆されている。また、ライニング材５１の外周面には、ピッチの短い平行溝である多数本のワイヤ溝５１ａが刻設されている。
台金５０の両端部には、同じく機械構造用炭素鋼・合金鋼製（ロックウェルＣ硬度３０〜７０ＨＲＣ）の連結端材５２，５３が、それぞれ一端を突き合わせた状態で、対応する連結端材５２，５３の軸線を中心とした周方向に６０°間隔で配置された６本ずつ、合計１２本のボルト５４…によりそれぞれ連結（締結）されている。すなわち、台金５０の両端面には、台金５０の軸線を中心として６０°ピッチで、６つのねじ孔５０ａ…がそれぞれ配設されている。一方、両連結端材５２，５３には、各ねじ孔５０ａ…に対応する６つのねじ孔５２ａ…，５３ａ…が、その表裏面を貫通して配設されている。これらの６対のねじ孔５０ａ…，５２ａ…には、前記ボルト５４…がそれぞれ一連に螺着される。両連結端材５２，５３は、１×１０−３〜１×１０−７Ｔｏｒｒで８２５〜８５０℃、加熱時間９０〜分間の条件で、真空焼き入れされた部材である。
【００２０】
また、両連結端材５２，５３には、ボルト５４…により連結された側とは反対側の端（端面）に、テーパ凸部４５ａ，４６ａに嵌合可能なテーパ凹部５２ｂ，５３ｂが形成されている。ただし、ここでは、テーパ凹部５２ｂ，５３ｂが連結端材５２，５３のボルト５４…により連結された側の端（端面）まで貫通している。スピンドル４５，４６のテーパ凸部４５ａ，４６ａは、対応する連結端材５２，５３のテーパ凹部５２ｂ，５３ｂに嵌合される。これにより、左右のスピンドル４５，４６と中央のグルーブローラ１２Ｃとは一体的に回転可能となる。
図２において、６０は両スピンドル４５，４６と台金５０とに一括して挿入され、これらを互いに締め付けて結合状態を高める締め付けボルト、Ｂは一方のスピンド４５の元部に架けられてメインモータＭからの回転力をグルーブローラ１２Ｃに伝達する無端ベルトである。
【００２１】
次に、実施例１のワイヤソー１０によるインゴットＩの切断方法を説明する。
図１に示すように、ワイヤソー１０は、砥液を砥液供給部より供給しながら、メインモータＭおよび無端ベルトＢによりグルーブローラ１２Ｃを回転させ、しかも駆動モータ１６により繰出し装置２３のボビン３０を回転させ、ワイヤＷを供給側のガイドローラを経てグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃに供給する一方、駆動モータ１７により巻取リール２５のボビン３１を回転させ、グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ、導出側のガイドローラを経てワイヤＷを巻き取る。そして、適宜、メインモータＭの回転方向を変えることで、ワイヤＷは往復走行する。
【００２２】
このように、メインモータＭによって駆動側のグルーブローラ１２Ｃを回転させ、ワイヤ列１１を往復動させると、他の２本の従動側のグルーブローラ１２Ａ，１２Ｂが軸受４０，４１間で回転するとともに、両ガイドローラも回転する。
ワイヤ列１１の往復走行時に、上方からインゴットＩをワイヤ列１１へ押し付けていく。これにより、インゴットＩが何枚ものウェーハに切断される。すなわち、ワイヤ列１１の往復走行時に、砥液中の遊離砥粒がワイヤ列１１のワイヤＷにより切断溝の底部に擦りつけられる。その結果、各切断溝の底部が徐々に削り取られ、最終的に多数枚の薄いウェーハに切断される。
【００２３】
以上説明したように、実施例１では、３本のグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃとして、ボルト５４…により、台金５０の両端部に連結端材５２，５３をそれぞれ連結したものを採用している。そのため、ワイヤソー用グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃを台金５０と１対の連結端材５２，５３とにそれぞれ３分割することができる。その結果、連結端材摩耗時は、連結端材５２、５３のみを廃棄し、ライニング材５１により被覆された台金５０は再使用することができる。
しかも、従来では台金と両連結端材との連結方法として溶接を採用していたが、ここではボルト５４…による連結を採用しているので、台金５０や連結端材５２，５３に対して、溶接熱によるクラックの発生を無くすことができる。
【００２４】
また、連結端材５２，５３の焼き入れ処理方法として真空焼き入れ法を採用したので、従来の侵炭焼き入れ法に比べて、連結単板５２，５３の高強度化された部分の厚さが増加する（５ｍｍ程度）。その結果、テーパ凹部５２ｂ，５３ｂの研削回数（補修回数）を増やし、グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃの寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施例１に係るワイヤソー用グルーブローラが組み込まれたワイヤソーの使用状態を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係るワイヤソー用グルーブローラの使用状態の拡大一部断面図を含む正面図である。
【図３】この発明の実施例１に係るワイヤソー用グルーブローラの拡大断面図である。
【図４】この発明の実施例１に係るワイヤソー用グルーブローラの拡大側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ワイヤソー用グルーブローラ、
４５，４６  スピンドル、
４５ａ，４６ａ  テーパ凸部、
５０  台金、
５１  ライニング材、
５１ａワイヤ溝、
５２ｂ，５３ｂ  テーパ凹部、
５２，５３  連結端材、
５４  ボルト、
Ｗ  ワイヤ。
【図１】
2007276028.tif 000003
【図２】
2007276028.tif 000004
【図３】
2007276028.tif 000005
【図４】
2007276028.tif 000006