(57)【要約】【課題】ワイヤソー用ワイヤについて、物理的に押圧する工程を経ることなく、その表面に砥粒保持のための凹部を形成する。【解決手段】ワイヤ１０の表面にブラスめっきを施し、これを電解研磨処理することで、ブラスめっき層１２の表面に砥粒ｇを保持する凹部１２ａを形成する。化学的に凹部１２ａを形成しているため、押圧等により物理的に凹部を形成する場合と異なり、強度が大きく低下することはなく、ワイヤ１０の断線等を防止をできる。電解研磨処理における電流値や浸漬時間を調整することで、凹部１２ａの寸法を簡単に変更することが可能である。凹部１２ａの寸法を、切断作業時に選択する砥粒ｇの平均粒径にあわせると、砥粒ｇが転動しないため、砥粒ｇの転動に伴うワイヤ１０の損耗を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸線された鋼線と、その鋼線の表面に形成されたブラスめっき層と、からなり、
そのブラスめっき層は、電解研磨処理により形成された、砥粒がはまり込み可能な多数の凹部を表面に有している、ワイヤソー用ワイヤ。
【請求項２】
前記ブラスめっき層の凹部の底から、前記鋼線の表面が露出している、請求項１に記載のワイヤソー用ワイヤ。
【請求項３】
前記各凹部は、その深さが０．５〜３．０μｍ、その幅が６．０〜９．０μｍである請求項１または２に記載のワイヤソー用ワイヤ。
【請求項４】
線径が０．１〜０．２ｍｍである請求項１から３のいずれかに記載のワイヤソー用ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤソーに用いられるワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンインゴットからシリコンウェハを切り出す作業など、硬質材料の切断作業（スライス作業）に用いられる切断装置として、ワイヤソーが知られている。
【０００３】
ワイヤソーは、対向するロール間に多数のワイヤソー用ワイヤを並列に巻き回し、そのロールの回転により巻き回したワイヤを高速で走行させ、その走行するワイヤにシリコンインゴットなどの被切断材料を押し付けることで、切断加工をおこなうしくみとなっている。
ここでワイヤ自体は切断能力に乏しいため、上記作業の際には、走行するワイヤに砥粒（砥粒が分散する切削液）を供給することになっている(遊離砥粒方式)。
【０００４】
したがって切断作業の際には、ワイヤに随伴して被切断材料の内部にまで引き込まれる砥粒の量が多いほど、切断の効率が向上することになる。
そのような、切断の効率を向上させる方策の一つとして、ワイヤが砥粒を表面上に保持する能力を向上させることが考えられる。
【０００５】
このため、特許文献１〜３に記載されているように、ワイヤの製造工程において、そのワイヤを凹凸が設けられるなどしたロール間に通して押圧することにより、物理的にその表面に凹部を形成することがおこなわれている。
切断作業時に供給された砥粒は、ワイヤの表面に設けられた凹部にはまり込むため、ワイヤの砥粒保持能力が向上することになる。
【０００６】
ところでワイヤソーでは、走行するワイヤに被切断材料を押し付けて切断することから、被切断材料の削り代の大きさはワイヤの線径に依存することになる。
そのため、ワイヤを細径化するほど、切断時の歩留まりが向上することになる。
【０００７】
しかし、一般に細径のワイヤは強度的に不安があるところ、これがさらにロール間を通過して物理的に押圧されることになると、ワイヤの機械的強度がいっそう低下することになり、断線等の危険性が非常に高まる。また一般に、ワイヤが細径化すると、砥粒の引き込み性能が低下する。
特許文献２および３では、機械的強度の低下を抑制するため、ロールによる押圧量を小さくし、その凹部が浅く平坦な窪みになるような工夫がなされているが、ロールにより物理的にワイヤを押圧する以上は、機械的強度の低下を完全になくすことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９２３９６５号公報
【特許文献２】特開２００７−４４８４１号公報
【特許文献３】特開２００１−２０５５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の解決すべき課題は、ワイヤソー用ワイヤ、特に小径のワイヤについて、物理的に押圧する工程を経ることなく、その表面に砥粒保持のための凹部を形成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明のワイヤソー用ワイヤでは、その表面にブラスめっきを施し、これを電解研磨処理することで、めっきの表面に砥粒を保持する凹部を化学的に形成することにしたのである。
【００１１】
すなわち、本発明のワイヤソー用ワイヤが、伸線された鋼線と、その鋼線の表面に形成されたブラスめっき層と、からなるものとし、そのブラスめっき層が、電解研磨処理により形成された、砥粒がはまり込み可能な多数の凹部を表面に有しているものとしたのである。ブラスめっき層の凹部の底に鋼線の表面が露出しているのが好ましい。
【００１２】
ブラスめっき層の各凹部は、汎用されている砥粒を好適に保持する大きさとして、その深さが０．５〜３．０μｍ、その幅が６．０〜９．０μｍであるのが好ましい。
ワイヤとしては、主に細径のものを想定しており、０．１〜０．２ｍｍであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
ワイヤソー用ワイヤの表面に、電解研磨処理により、化学的に凹部を形成したため、ローラの押圧等により物理的に凹部を形成する場合と異なり、強度が大きく低下することはない。したがって、ワイヤを細径にした場合にも、その断線等を防止することができる。
【００１４】
電解研磨処理における電流値や浸漬時間を調整することで、凹部の寸法を簡単に変更することが可能であり、切断作業時に選択する砥粒の平均粒径にあわせて最適な寸法にすることができる。
【００１５】
電解研磨処理により、凹部を通じてワイヤの表面に鋼線が露出すると、濡れ性が上がり、砥粒が分散する切削液となじみやすくなるため、砥粒が引き込まれやすくなり、切断の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態のワイヤソー用ワイヤに砥粒が保持された状態を示す模式図
【図２】実施形態のワイヤソー用ワイヤの製造工程全体の概要を示す流れ図
【図３】実施形態のワイヤソー用ワイヤの製造工程における電解研磨工程を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１に示すように、実施形態のワイヤソー用ワイヤ１０は、伸線された鋼線１１と、鋼線１１の表面に形成されたブラスめっき層１２と、からなる。
また図示のように、ブラスめっき層１２の表面には、電解研磨処理により小さな多数の凹部１２ａが形成されている。
したがって、このワイヤソー用ワイヤ１０を用いた切断作業時に砥粒ｇを供給すると、図示のように凹部１２ａにその砥粒ｇがはまり込むようになっており、ワイヤの砥粒保持能力が向上している。
凹部１２ａの底に鋼線１１の表面が露出していると、ワイヤソー用ワイヤ１０の濡れ性が向上するため好ましい。
【００１９】
このワイヤソー用ワイヤ１０の線径は、特に限定されないが主に細径のものを想定しており、０．０４〜０．２０ｍｍ程度であることが例示できる。
ブラスめっき層１２の厚みは、特に限定されないが、数μｍ程度が例示できる。
【００２０】
ブラスめっき層１２に形成された凹部１２ａの大きさも特に限定されないが、汎用されている切削液中の砥粒の平均粒径に合わせたものとすると、凹部１２ａにはまり込んだ砥粒ｇが転動することを抑制できる。そのため、ワイヤ１０が砥粒ｇの転動に伴い損耗することを防止でき、また砥粒ｇがワイヤに強固に保持されることになって切断の効率が向上する。
一般的な砥粒ｇの平均粒径は、数μｍ〜数十μｍ程度、特に１５μｍ程度であるから、凹部の幅や深さもこれに合わせて数μｍ〜数十μｍ程度、特に粒径１５μｍの砥粒ｇが十分にはまり込みかつワイヤ１０の強度が低下しない大きさとして、幅が６μｍ〜９μｍ、深さが０．５μｍ〜３μｍが好ましい。
砥粒ｇの全体が凹部１２ａにはまり込んでしまうと、砥粒ｇが切断対象物に接触しにくくなって切断効率が低下するし、砥粒ｇが凹部１２ａのわずかしかはまり込まない場合は、砥粒ｇがワイヤ１０にしっかりと保持されず転動の原因にもなる。そのため、凹部１２ａの容積は、砥粒ｇの１／４〜１／２がはまり込む大きさであるのが好ましい。
【００２１】
実施形態のワイヤソー用ワイヤ１０は、たとえば図２のように、汎用されている鋼線１１を準備し、一次伸線工程Ｓ１、パテンティング工程Ｓ２、ブラスめっき工程Ｓ３、仕上げ伸線工程Ｓ４、電解研磨工程Ｓ５を経ることで作製される。
鋼線１１の種類は特に限定されないが、炭素含有量が０．８０質量％以上の高炭素線材が例示できる。
一次伸線工程Ｓ１、パテンティング工程Ｓ２、ブラスめっき工程Ｓ３、仕上げ伸線工程Ｓ４、については、従来と同様であるため詳細を省略し、電解研磨工程Ｓ５について以下に詳述する。
【００２２】
一次伸線工程Ｓ１、パテンティング工程Ｓ２、ブラスめっき工程Ｓ３、仕上げ伸線工程Ｓ４、を経た鋼線１１は、図３のように、電解研磨工程Ｓ５において、電解研磨装置２０に付属する送りローラ２３により、酸性の電解液２１ａが収容された電解液槽２１内に引き込まれる。電解液槽２１に浸漬された鋼線１１は、その電解液槽２１内に配置された電極板２２を通過し、電解液槽２１外へと送り出される。
【００２３】
ここで電解研磨装置２０では、ブラスめっきが施された鋼線１１をたとえば陰極とし、電極板２２をたとえば陽極として電流が流されており、ブラスめっき層１２の一部は、イオン化して電解液２１ａ中に溶け出すことになる。
もともと鋼線１１のブラスめっき層１２には、非常に微細な凹凸が不可避的に形成されており、その凹凸のエッジ箇所に電流が集中するため、凹んだ箇所が優先的、選択的に電解研磨され、その凹みが大きくなってブラスめっき層１２の多数の凹部１２ａが形成されることになる。
【００２４】
ここで凹部の大きさは、鋼線１１の電解液槽２１への浸漬時間や電流値を調整することにより、自由に変更可能である。
浸漬時間は特に限定されないが、長すぎると、ブラスめっき層１２の凹部のみならず全体が電解研磨されてその表面が平滑になってしまうし、逆に短すぎると電解研磨があまりおこなわれず凹部を砥粒保持に十分な大きさとすることができないため、３０秒〜６０秒程度が好ましい。
同様の理由から、電流値も特に限定されないが、０．５Ａ〜１．０Ａ（アンペア）であるのが好ましい。
酸性の電解液の種類も特に限定されないが、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、およびこれらの混合液が例示できる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げて、発明の内容を一層明確なものとする。
【００２６】
ブラスめっきが施された線径０．１３ｍｍのワイヤにつき、次の表１に示すような、電流値（Ａ）、電解液への浸漬時間（秒）において電解研磨処理をおこない、同表１にしめすような、大きさ（μｍ）の凹部をその表面に有する、実施例１〜４および比較例のワイヤソー用ワイヤを作成した。
ここで電解液として、水と硫酸とリン酸を重量比で５：６：５０に混合した混合液を用いた。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
次にこれら実施例１〜４、比較例のワイヤソー用ワイヤを用い、平均粒径が１５μｍの汎用されている砥粒を供給しながら、ガラスインゴットの切断試験をおこない、その切断速度(ｍｍ／ｍｉｎ)を測定した。その結果を表２に示す。
表２からわかるように、実施例１〜４では、比較例に比べて切断速度が大幅に向上した。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
【符号の説明】
【００３１】
１０  実施形態のワイヤソー用ワイヤ
１１  鋼線
１２  ブラスめっき層
１２ａ  凹部
２０  電解研磨装置
２１  電解液槽
２１ａ  電解液
２２  電極板
２３  送りローラ
ｇ  砥粒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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