(57)【要約】【課題】切断時に砥粒の脱落を抑制し、切削効率を維持した固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法を提供する。【解決手段】金属線に砥粒を付着させ、その砥粒を金属線に固着させるための金属メッキを施す際、金属線に張力をかけながら金属メッキを施すことを特徴とし、その張力を金属線の破断荷重の５乃至５０％とすることで、切断時に砥粒の脱落を抑制し、切削効率を維持した固定砥粒式ソーワイヤの製造を可能にした。金属線は鋼線、金属メッキはニッケルメッキとする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線でなる素線に砥粒を付着させ、当該金属線に金属メッキを施し、砥粒を固着させた固定砥粒式ソーワイヤの製造方法であって、
前記金属メッキ時に金属線に張力をかけながらメッキを施すことを特徴とし、その張力が金属線の破断荷重の５乃至５０％である固定砥粒式ソーワイヤの製造方法。
【請求項２】
前記張力が、金属線の破断荷重の２５乃至５０％であることを特徴とする請求項１に記載の固定砥粒式ソーワイヤの製造方法。
【請求項３】
前記金属線が鋼線であり、前記金属メッキの金属がニッケルであることを特徴とする請求項１または２に記載の固定砥粒式ソーワイヤの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法で製造された固定砥粒式ソーワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンインゴットをはじめとする半導体インゴット、水晶、サファイアなどの硬脆材料をスライス切断しウェハ状の板を作製することに適した固定砥粒式ソーワイヤとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ソーワイヤによる切断作業は、シリコンインゴットをはじめとする半導体インゴット、水晶、サファイアなどの硬脆材料をスライス切断しウェハ状の板を作製することに用いられている。
【０００３】
固定砥粒式ソーワイヤは、金属線の表面にダイヤモンド等の硬質砥粒をメッキ等により固着したものであり、シリコンインゴット等を切断加工する機械であるワイヤソーマシンのメインローラに所定の間隔で掛け、高速で走行させることにより、シリコンインゴット等の被切断物を切断するものである。
【０００４】
このような固定砥粒式ソーワイヤは、予めワイヤ素線に砥粒が固着されているため、切断中に砥粒の回転は起こらず、ワイヤの走行により砥粒が被切断物を効果的に研削し続けて被切断物は切断されていくため切断性能が高く、さらに操作性に優れるため、従来の砥粒と専用の油性剤あるいは水性剤とを混合したスラリーを吹き付ける遊離砥粒式ソーワイヤに代わって主流になりつつある。
【０００５】
図１にワイヤソーマシンの概略図を示す。ワイヤソーマシンでは、供給リール２から供給されたソーワイヤ１は、メインローラ３に幾重にも巻きかけて高速走行する。
このとき、ソーワイヤ１はメインローラ３間で高張力負荷状態となっており、被切断物５を上から押し付けると、表面に固着された砥粒によって被切断物５が研削され、薄くスライスされる。
なお、使用済みのソーワイヤ１は、排出リール４へと巻き取られる。
【０００６】
ソーワイヤは、切断時は高張力負荷状態となっているため、弾性領域内で金属線方向に伸びる。
そのため、砥粒とメッキの間に微小な隙間ができて切断作業中に砥粒が脱落し、砥粒の付着が不均一になるから、切削効率が大きく低下するだけでなく、被切断物の表面精度も低下してしまう。
【０００７】
表面精度が低下すると、その修復研磨に長時間を要し、修復できないときは被切断物を破棄することになる。
したがって、ソーワイヤに高張力をかけても、砥粒の脱落を抑制できるソーワイヤが求められている。
【０００８】
この問題を解決するために、砥粒の脱落を防止するものが特開２００２−３２６１５１号公報に記載されている。このものは、砥粒を加圧ローラにより押圧することによって軟質メッキ層に砥粒の一部を埋設させて固着力を上げたものである。
しかしながら、切断時にこのワイヤソーが伸びた状態では、砥粒が脱落する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３２６１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
固定砥粒式ソーワイヤは、切断時は高張力負荷状態となっているため、弾性変形し、砥粒とメッキの間に微小な隙間ができて切断作業中に砥粒が脱落し、砥粒の付着が不均一になり、そのため切削効率が大きく低下するだけでなく、被切断物の表面精度も低下する、という問題点があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、切断時に砥粒の脱落を抑制し、切削効率を維持した固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、金属線に砥粒を付着させ、その砥粒を金属線に固着させるための金属メッキを施す際、金属線に張力をかけながら金属メッキを施されたことを特徴とし、その張力が金属線の破断荷重の５乃至５０％である固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法である。
【００１３】
好ましくは、前記張力が金属線の破断荷重の２５乃至５０％である。
【００１４】
好ましくは、前記金属線が鋼線であること、前記金属メッキの金属がニッケルである前記固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法によれば、固定砥粒式ソーワイヤを用いて被切断物を切断する際、高張力をかけても、砥粒の脱落を抑制し、切削効率を維持したまま、被切断物の表面精度を低下させることのない固定砥粒式ソーワイヤを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、ワイヤソーマシンの概略図である。
【図２】図２は、本発明の固定砥粒式ソーワイヤの製造工程の一例を示す。
【図３】図３は、実施例の金属線に砥粒を仮付着させた金属線の金属線方向断面を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、実施例の金属線に張力をかけながら固着メッキを施す工程の説明図である。
【図５】図５は、実施例の金属線に砥粒を固着させた金属線の金属線方向断面を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、適宜図面が参照されつつ、本発明の固定砥粒式ソーワイヤの好ましい一形態をその製造方法とともに説明する。
【００１８】
本発明は、固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法において、金属線に砥粒を付着させ、その砥粒を金属線に固着させるための金属メッキを施す際、金属線に張力をかけながら金属メッキを施すことを特徴とするものである。
【００１９】
図２に、本発明の固定砥粒式ソーワイヤの製造工程の一例を示す。
繰出しリール６から繰出した金属線７を、洗浄槽８にて洗浄し、砥粒仮付着メッキ槽９で、
図３に示されるように、金属線７に砥粒１５を仮付着する。仮付着方法は、メッキ、接着材等方法は問わない。
次に、固着メッキ槽１０で砥粒を固着する。固着時の張力のかけ方は問わなく、繰出し時にかけてもよいし、図４に示すように、固着メッキ層出口側に設けたダンサーローラ１１により、メッキ層中の金属線７に張力をかけながら金属メッキを施してもよい。
その後、金属線を洗浄し、巻取りリール１３に巻取る。
【００２０】
金属線に用いる金属は、好ましくは高強度金属線であり、より好ましくは産業的によく用いられている鋼線である。
金属線は、伸線加工を容易にするために、表面にブラスメッキ等を施したものでもよい。
【００２１】
砥粒は、ダイヤモンド、超硬合金、炭化ケイ素等の硬質砥粒であれば砥粒の材質は問わない。
【００２２】
従来、固着メッキ時にかけられる張力は金属線の破断荷重の約３％である。
金属線にかける張力は、金属線の破断荷重の５乃至５０％であることが好ましい。張力が破断荷重の５％未満であると、従来の製造方法と同様、金属線の弾性変形による伸びが期待できなく、また、５０％を超えると弾性領域を超えて塑性領域に達するおそれがあることと、作製物の縮小でメッキが剥がれるおそれがある。
好ましくは、張力は破断荷重の２５乃至５０％である。
より好ましくは、張力は固定砥粒式ソーワイヤを製造時に巻取りリール１３に巻取る際の張力と、切断時にかける張力の和を２で割った値である。例えば、サファイア切断用固定砥粒式ソーワイヤを製造する場合、巻取り時の張力約２Ｎと、サファイア切断時のワイヤ張力約４２Ｎの和は４４Ｎとなり、これを２で割ると２２Ｎとなる。したがって、固着メッキ時にかける張力は、２２Ｎとなる。
【００２３】
固着メッキ１６に用いる金属は、好ましくは硬質金属であり、より好ましくはコストが安価で産業的に良く用いられているニッケルである。
【００２４】
以上説明のように、本発明に係る固定砥粒式ソーワイヤの製造方法によれば、固着メッキの際に金属線が弾性領域内で金属線方向に伸びた状態で固着メッキが施される。
固着メッキ後、金属線にかかっていた張力は解放され、金属線は固着メッキ前の長さに戻り、それに対し固着メッキは縮んだ状態になる。
実際に固着メッキ時にかける張力は、固定砥粒式ソーワイヤを製造時に巻取りリール１３に巻取る際の張力と、切断時にかける張力の和を２で割った値とすることが好ましい。このような値に設定すると、固着メッキ時の応力が、巻取り時と切断時に均等に振り分けられるため、本発明の固定砥粒式ソーワイヤを使用してスライス切断を行うと、切断時に高張力をかけてワイヤが弾性変形しても、砥粒とメッキの間に隙間ができない。
そのため、砥粒が脱落することなく、砥粒の付着が不均一になることもなく、切削効率が大きく低下することもなく、被切断物の表面精度も低下することもないから、シリコンインゴット、水晶、サファイアなどの硬脆材料を短時間でスライス切断を行うことができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例に従って本発明を更に詳細に説明するが、本発明を以下の実施例に限定するものではない。
【００２６】
この実施例は、ブラスメッキされた鋼線を伸線加工して得られた線径０．１８ｍｍの素線（破断荷重８６Ｎ）に、砥粒径３０乃至４０μｍのダイヤモンド砥粒を電気メッキにてニッケルメッキし、砥粒を仮付着させる。
【００２７】
この鋼線にダンサーローラを用いて張力をかけながら電気メッキにてニッケルメッキし、砥粒を固着させる。なお、ニッケルメッキ厚は、５μｍである。
この固着メッキでは、破断荷重の５乃至５０％の張力をかけながらメッキを施した。
【００２８】
本発明の効果を確認するために、前記実施例の固定砥粒式ソーワイヤおよび従来品の各固定砥粒式ソーワイヤを使用して、切断試験を行った。
切断装置はワイヤソーマシンを用い、被切断物はサファイアである。
【００２９】
表１に、切断試験を行った結果を示す。なお、表中の固着メッキ張力[％]とは、固着メッキ時にかけた張力が鋼線の破断荷重の何％であるかを示しており、砥粒脱落率[％]とは顕微鏡による固着砥粒と脱落痕により計測した切断試験後の砥粒の脱落率を示してある。
【表１】
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【００３０】
表１からわかるように、発明品は、従来品に比して砥粒脱落率が大幅に減少している。特に、破断荷重の２５乃至５０％の張力をかけたとき、脱落率は０％と、極めて低いことが確認された。
なお、６０％の張力をかけたときは、固着メッキの縮小により、メッキ剥がれが生じた。
【００３１】
今回開示された発明を実施するための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えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて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すべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１      ソーワイヤ
２      供給リール
３      メインローラ
４      排出リール
５      被切断物
６      繰出しリール
７      金属線
８      洗浄槽
９      砥粒仮付着メッキ槽
１０    固着メッキ槽
１１    ダンサーローラ
１２    洗浄槽
１３    巻取りリール
１４    仮付着メッキ
１５    砥粒
１６    固着メッキ
【図１】
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【図２】
2013154411.tif 000005
【図３】
2013154411.tif 000006
【図４】
2013154411.tif 000007
【図５】
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