(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１層の糸の糸間間隔を規定する表面上に設けられた溝により所定の位置に維持された糸（２）を支持する少なくとも２本の糸ガイドシリンダ（４）を含んで成る、糸を用いたスライス装置であって、糸が、支持テーブル（３）上に固定されたスライスすべき部品（１）に対して押しつけられた状態で往復又は連続運動に従って移動できる装置であって、糸ガイドシリンダ（４）のまわりでの糸の巻きつけは、ゼロでない角度（β）を成して少なくともライン（６）に沿って交差する少なくとも２層の糸を生み出すこと、又糸は、シリンダの外周の少なくとも１２０°にわたり糸ガイドシリンダ（４）の各々の上に巻きつけられる装置において、該装置は、スライスすべき部品（１）と糸層（２）の間の相対的移動（５）を行なうための手段（３１）及び前記相対的移動（５）の方向（Ｚ）と、隣接する２本の糸ガイドシリンダ（４）の軸（２０）が中に入る作業平面（１６）に直交する線（１５）との間に含まれる傾斜角（δ）を調節するための調節用手段（３５，４０，４３）を含んで成り、この傾斜角（δ）は、平行な面をもつ薄片を得るような形で決定され調整されることを特徴とする装置。
【請求項２】
２本の糸ガイドシリンダ（４）を含むこと及び糸は、第１の糸ガイドシリンダの上部部分から直線状に第２の糸ガイドシリンダの下部部分まで移行し次にこの第２のシリンダの上部部分から直線状に第１の糸ガイドシリンダの下部部分に向かって戻ることによって２本の糸ガイドシリンダ上に巻きつけられ、かくして前記角度（β）で交差する２層の糸（２）を形成する８の字形の巻線を構成するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
調節用手段（３５，４０，４３）が、隣接する２本の糸ガイドシリンダ（４）の軸（２０）に対し平行で作業平面（１６）に直交する調節用平面（１７）内で前記傾斜角（δ）を調節するような形で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記傾斜角（δ）が、糸ガイドシリンダ（４）上の２つの隣接する溝（１７）を離隔する距離、これらのシリンダの直径（Ｄ）及びこれらのシリンダを離隔する距離（Ｌ）に応じて決定され調節されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
傾斜角（δ）が、
δ＝ａｒｃ  ｔａｎ（Ｐ／２ｄ）
という式に従って決定され調節され、式中Ｐは糸ガイドシリンダ（４）の隣接する２つの溝（１４）を離隔する距離であり；ｄは、糸ガイドシリンダ上で交差する２枚の層の接線方向接点を結ぶ上部及び下部直線（１８，１９）の離隔距離であり；このｄは、
ｄ＝Ｄ×ｃｏｓ（ａｒｃ  ｓｉｎＤ／Ｌ）
という式から決定され、この式中Ｄは糸ガイドシリンダ（４）の直径であり、Ｌはこれらのシリンダの軸を離隔する距離であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
調節用手段が、前記調節用平面（１７）に直交するヒンジ留め軸（３３）を中心にして糸ガイドシリンダ（４）全体を回転させるような形で配置された機構（３５）を有することを特徴とする請求項３〜５のいすれか１項に記載の装置。
【請求項７】
調節用手段が、前記相対的移動（５）方向（Ｚ）を、前記調節用平面（１７）に直交するヒンジ留め軸（３９）を中心にして回転させるような形で配置されている機構（４０）を有することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
調節用手段が、前記相対的移動の方向（Ｚ）に直交する方向（Ｙ）に沿って前記調節用平面（１７）内でスライスすべき部品（１）を移動させるような形で配置されている機構（４３）を有することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記角度（β）が、糸ガイドシリンダ（４）の直径及びこれらのシリンダの軸の離隔距離によって決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項１０】
前記角度（β）が少なくとも２０°であることを特徴とする請求項１，２又は９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記糸層（２）交差角度（β）を修正するための手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のスライス装置。
【請求項１２】
角度（β）を修正するための手段が、少なくとも１本の糸ガイドシリンダ（４）を移動させるように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載のスライス装置。
【請求項１３】
同じ直線（６）に沿って交差する少なくとも３層の糸（２）を含んで成ることを特徴とする請求項１に記載のスライス装置。
【請求項１４】
異なる直線に沿って２つずつ交差する少なくとも３層の糸（２）を含んで成ることを特徴とする請求項１に記載のスライス装置。
【請求項１５】
糸層（２）交差角度（β）を修正するための手段が手動式、電動式、空気圧式又は油圧式で起動させられることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、１層の糸の糸間間隔を規定する表面上に設けられた溝により所定の位置に維持された糸を支持する少なくとも２本の糸ガイドシリンダを含んで成る、糸を用いたスライス装置において、糸が、支持テーブル上に固体されたスライスすべき部品に対して押しつけられた状態で往復又は連続運動に従って移動でき、糸ガイドシリンダのまわりでの糸の巻きつけが、ゼロでない角度を成して少なくともラインに沿って交差する少なくとも２層の糸を生み出し、又糸が、シリンダの外周の少なくとも１２０°にわたり糸ガイドシリンダの各々の上に巻きつけられている装置に関する。
スライスすべき部品の薄片カットに際しては、緊張させられた糸は、糸ガイドシリンダによりガイドされると同時に牽引される。一般に合成層でコーティングされたこれらの糸ガイドシリンダには、非常に精度の高いものでなくてはならない幾何形状及び寸法をもつ溝が彫刻されている。糸は、２本以上の糸ガイドシリンダのまわりにらせん状に巻きつけられ、２本の糸ガイドシリンダの間で平行な糸層を少なくとも１層形成し、この糸層の連続する２本の糸の間の距離が薄片の厚みを定める。らせん状の巻きつけのため、糸層の全ての糸は平行に移動し、支持テーブルの進行に直交する応力を生成し、スライスすべき部品の保持機構上にせん断及びねじり応力を誘発する。これらの応力は、スライスすべき部品の寸法及びスライス速度の関数であり、スライスすべき部品をそのサポートから剥ぎ取るにまで至る。スライスすべき部品の基部で生成される張力は変形を誘発し、これらの変形はスライス後、得られた薄片のゆがみの形で再び見い出される。その上、糸層の平面は、例えばＷ０９１/１２９１５号明細書に記述されたもののような既知の装置の中では一般にスライス方向に直交しており、このため、例えば熱振動の結果としてもたらされる糸層の全体的運動の場合に薄片の表面上にうねりが誘発される可能性がある。これらのうねりは、たとえ数マイクロメートルのものであっても、これらの薄片を半導体業界向けのシリコンといった或る種の利用分野には利用できないものにするのに充分である。
ＪＰ６１−２８８９９５号明細書は、独立クレームの序文に記されている特徴を有する装置について記述している。この既知の装置においては、糸ガイドシリンダのまわりの糸の巻きつけは、ゼロでない角度で交差する２層の糸を生成する。スライスすべて部品の移動方向に従った１方の層の糸に対するもう１方の層の糸の間の平行性を得るために、既知の装置は、糸ガイドシリンダの間に挿入された一連のガイド用ローラを含んでいる。
これらのローラの存在により、構造は複雑でかつ全体的外形寸法がさらに大きいものとなる。その上、これらのガイドローラのレベルでは多大な応力が生成され、これらのローラは急速に摩耗を受ける。
本発明の目的は、これらの欠点を補償し、少なくとも２層の交差した糸を有ししかもガイドローラを利用することなく平行で平坦な表面をもつスライス薄片を得ることを可能にするスライス用装置を作り出すことにある。
本発明に従った装置は、この目的で、１つの相対的移動方向に従って糸層とスライスすべき部品の間の相対的移動を行なうための手段及び前記相対的移動の方向と、隣接する２本の糸ガイドシリンダの軸が中に入る作業平面に直交する線との間に含まれる傾斜角を調節するための調節用手段を含んで成り、この傾斜角が、平行な面をもつ薄片を得るような形で決定され調整されることを特徴とする。
これらの特徴により、平行で平坦な表面をもつ薄片のスライスを可能にしながら、構造が複雑でなく全体的外形寸法が縮小されたスライス装置が得られる。又前記傾斜角度を精確に調節することにより、スライスされた薄片の面の完全な平行性を、ガイドローラを援用することなく得ることができる。
かくして、カット方向と充分な角度を成す少なくとも２層の糸が利用される。層の交差により、うねりがもはや平行でなく得られた薄片の両側で角度的に異なるものとなり、そのため後でラップ仕上げ又は研削により矯正することが可能であるために、このうねりの問題は改善される。糸によるスライス装置における好ましい一実施形態に従った２本の糸ガイドの利用は、２本の糸ガイドの間での８の字形に交差された糸の巻きつけによって簡単に、場合によって発生するうねりの問題を減少させるために必要な効果を作り出すのに充分な角度で２つのスライス方向を実現することを可能にする。この構成において、スライス方向ひいては支持テーブルの前進方向とは異なる角方向をもつ２枚の層によって誘発されるせん断応力が著しく低減されるという点を指摘しておくことが特に重要である。その上、支持テーブルひいてはスライスすべき部品の移動との関係における糸層の角位置は、スライスすべき部品の表面上の切断圧力を減少させ、かくしてより速いカット速度を可能にし、同時に糸によるスライス装置の生産性を増大させる。顕著な交差効果を得たい場合には、２つの層の間に必要な角度は、少なくとも２０°でなくてはならない。しかしながら９０°を超えると、カット時間は、交差した層の経済的利益を減少させ始める。
糸が糸ガイドシリンダの各々の上でシリンダの周囲の少なくとも１２０°にわたり巻きつけられ、１本の糸ガイドシリンダからもう１本の糸ガイドシリンダまで直線状に、従ってガイド用又は偏向用シリンダといったガイド機構を通過することなく移行することから、層の大きな交差角度及び１層の糸の非常に優れたアライメント及び最適な平行性が得られる。従って、本発明は、高い生産性、幾何形状欠陥の削減による平均精度の増大、及びスライス作業中のスライスすべき部品（往々にして外部応力に対する感応性がきわめて高い材料でできている）内の内部張力の減少を備えた、高性能の糸によるスライス装置を実現することを可能にする。
有利にも、この傾斜角度は、糸ガイドシリンダ上の２つの隣接する溝の離隔距離、これらの糸ガイドシリンダの直径及びその離隔距離に応じて決定され調節される。
これらの３つのパラメータの１つの変更に際しては、傾斜角を調整する必要が発生し、こうして正確に平行な面をもつ薄片を新たに得ることが可能になる。
その他の利点は、従属クレーム内に表明された特徴及び、一例として概略的に１つの実施形態及び変形形態を表わす図面を用いて以下で本発明についてより詳細に報告する記述から、明らかになることだろう。
図１は、本発明の原理を斜視図で例示する。
図２は、２本の糸ガイドシリンダを伴う実施形態を例示する。
図３は、糸ガイドシリンダに直交する平面図である。
図４ａは、傾斜した糸ガイドシリンダの側面図であり、図４ｂは、糸の突出部分が平行に見えるような形で傾斜した糸ガイドシリンダの平面図である。
図５は、２本の糸ガイドシリンダの前面図である。
図６〜８は、スライスすべき部品の移動方向と作業平面に直交する線の間の傾斜角度を実施するために考えられる３つの変形形態を示す。
図９ａ〜９ｃは、３つの変形形態における糸ガイドシリンダ上の糸の巻きとりを概略的に例示する。
図１は、糸ガイドシリンダ４により支持された交差した糸層２に対して押しつけらたスライスすべき部品１を斜視図で例示している。スライスすべき部品１が上に固定されている支持テーブル３は、方向５に沿って移動する。層の交差は、角度βを成して直線６に沿って行なわれる。
図２は、糸ガイドシリンダ４上の糸２に巻きつけを例示する。糸２は、左側で第１のシリンダの上部部分の上を通り、第２のシリンダの下部部分に直線状でたどりつき、このシリンダの周囲上で、ここでは２００°である、１２０°以上の角度にわたり巻きつけられて、第１のシリンダの下部部分に向かって直線状に戻り、ここで同様にこのシリンダの周囲の約２００°を占有し、その後も同様に続く。この８の字形の巻きつけにより、かくして２層の糸２が形成され、それらの層の糸は、ガイド又は偏向用機構により偏向させられることなく、あらゆる場合において８の字形の規則的巻きつけを構成するため２０°を上回るゼロでない角度βで交差しながら、１本のシリンダからもう１本のシリンダへ直線状に延びている。
図３は、２本の糸ガイドシリンダ４の軸２０によって規定される作業平面１６に直交する平面図を示す。
作業平面に直交する線１５に対応するスライスすべき部品の移動方向５でスライスされた薄片１０，１１，１２等とは、コーナーにおいて平行でない面を有すると思われる。
従って、平行な面をもつ薄片を得たい場合には、前記移動方向５と作業平面１６に直交する線の間の角度を修正することが必要である。これは、図４ａをみればわかるように、作業平面１６に直交する線１５と移動方向の間の予め定められた傾斜角度δを調整することによって得ることができる。この予め定められた傾斜角度δは、作業平面１６に直交し２本の糸ガイドシリンダ４の軸に対して平行な調節平面１７内に含まれる。この角度δは、次の式から決定できる：
0003984655.tif 000002
なお式中、Ｐ＝糸ガイドシリンダ４上の隣接する２つの溝１４の離隔距離；
ｄ＝１本の糸ガイドシリンダ４上の２枚の層の接線方向接点を結ぶ上部及び下部直線１８，１９の離隔距離、である。
図５に従うと、距離ｄは以下の式から求められる：
0003984655.tif 000003
なお式中、Ｄ＝糸ガイドシリンダ４の直径；
Ｌ＝糸ガイドシリンダ４の軸２０の離隔距離、である。
かくして、図４ｂの場合、移動方向５は、シートに直交し、作業平面１６に直交する線は、移動方向５との関係において予め定められた角度δだけ傾斜している。同様にして、糸ガイドシリンダの軸２０は、シートの平面との関係において角度δだけ傾斜させられている。この位置において、２層の糸２は、突出状態で平行に見え、従って得られた薄片は正に平行な２つの面を有する。
最も普通の機械及び利用分野においては、傾斜角度δは、約２０’と非常に小さいものである。
得られた薄片の厚みｅは、離隔距離ｐの交差していない単一層の糸で得られるもののほぼ半分に対応する。
ｅ＝ｐ/２  cosδ−ef
なお式中ef＝研磨材が塗布された糸の厚みである。
かくして、予め定められたＰ，Ｄ，Ｌの値に対応する傾斜角δを適用することにより、交差した糸層を用いて、完全に平行な面をもつスライスされた薄片を得ることが可能である。
傾斜角度δは、それがひとたび計算された時点でスライス装置に対し異なる方法で適用することができる。すなわち、
−  支持テーブルの移動を、例えば垂直といったように変更させないままにした状態で、作業平面を傾斜させることによって、
−  作業平面を例えば水平といったように固定したままの状態で、支持テーブル及びスライスすべき部品の移動方向を機械的に傾斜させることによって、
−  移動速度Ｚ及びＹを傾斜角度δに対抗するスライスすべき部品の前進に対応するような形に制御した状態で、糸ガイドシリンダ４の軸２０に対して平行な方向Ｙ及びスライス平面に直交する垂直方向Ｚに沿って、スライスすべき部品を同時にかつ制御された形で移動させることによって、
図６に表わされているスライス装置は、スライスすべき部品１を支持する支持テーブル３が滑動する形で上に取りつけられているシャーシ３０を有する。モーター３１によって、変動しない垂直方向Ｚに沿って支持テーブル３を移動させることが可能になっている。
糸ガイドシリンダ４は、前記調節用平面に直交する旋回シャフト３３によってシャーシ３０上にヒンジ留めされているフレーム３２上に取りつけられている。マイクロメータネジ式の調節用機構３５により、垂線Ｚに対する作業平面１６に対する法線１５の傾斜角度δを正確な形で調整することが可能となっている。この傾斜角度δは、一定の与えられたＰ，Ｄ及びＬの値について無変更の状態にとどまることになる。
図７に表わされている変形形態においては、スライス平面に対する法線１５は固定されている。これに対してシャーシ３０は、前記調節用平面に直交するヒンジ留めシャフト３９によって台座３８に旋回する形で取りつけられた上部部分３７を含んでいる。マイクロメータネジ式の調節機構４０により、作業平面１６に対する法線１５に対する移動方向Ｚの傾斜角度δを精確に調整することが可能となる。かくして、同様に、交差された層と完全に平行な面をもつ薄片が得られる。
図８の変形実施形態は、不変の垂直方向Ｚに沿って移動可能な支持テーブル３が上に取りつけられている固定型シャーシ３０を有する。２つの糸ガイドシリンダ４はまた、傾斜しない固定軸を含む。
スライスすべき部品１は、糸ガイドシリンダ４の軸に対して平行な方向Ｙに沿ってモータ４３により移動させることのできる滑動テーブル４２の上に取りつけられている。方向Ｙに沿った移動は、以下の関係式によって求められる傾斜角度δに正確に対応する調節用平面１７内のスライスすべき部品の方向Ｚ及びＹに沿って組合された前進を生み出すべく精確に制御される：
0003984655.tif 000004
なお式中、ＶＹ及びＶＺは、方向Ｙ及びＺに沿った移動速度である。
当然のことながら、Ｙに沿った移動は、Ｚに沿った移動よりも、例えば１７０分の１といった割合ではるかに小さいものである。しかしながら、Ｙに沿って精確に制御されたこの移動は、平行な面を有する薄片を得るために必要である。
当然のことながら、傾斜角度δを正確に設定できるようにするその他の機構を見い出すことも可能である。
図９ａ〜９ｃは、２本以上の糸ガイドシリンダをもつその他のタイプの層交差を示す。
図９ａは、３本の糸ガイドシリンダ４を利用した点６における３層の糸２の多重交差を表わしている。糸層２は、角度β１及びβ２で交差している。糸２は、左側上部シリンダのまわりを通り、直線状に下部シリンダにたどりついて右側上部シリンダ上を再上昇し、次に直線状で左側上部シリンダに向かって戻る。糸は、各シリンダ上に、円周の約２４０°の角度にわたって巻きつけられ、かくして、唯一の直線に沿って交差する３層の糸を形成する。
図９ｂは、４本の糸ガイドシリンダ４の間での３層の糸２の多重交差を側面図で表わしている。糸層は、点６において角度β１及びβ２を成して交差する。
図９ｃは、４本の糸ガイドシリンダ４の間で２層の糸２の交差を実施する１つの可能性を側面図で表わしている。交差６は、角度βを成して行なわれる。糸は、４本のシリンダの各々の上で、１８０°の角度にわたり巻きつけられ、かくして、２枚の層の糸の優れた平行性とガイドを可能にしている。その上、このタイプの巻きつけは、傾斜角度δの矯正を必要としない。
糸ガイドシリンダ４間で交差した糸層２を形成するスライス用糸は、硬質材料又はより特殊な組成の材料、例えばケイ素、セラミクス、III−Ｖ群元素の化合物、ＧＧＧ（ガドリニウム−ガリウムガーネット）、サファイア、などのブロックを約０．１〜５mmの厚みの薄片にスライスするべく、０．１〜０．２mmの直径のバネ鋼で構成されている。研磨材は、市販の製品であり、糸に固定された形又は泥漿状の自由な形態をしたダイアモンド、炭化ケイ素、アルミナであってよい。
糸に対し作用し糸によるスライス装置に内蔵された補足的偏向機構のない交差糸層という概念は、開発コスト又は生産性を犠牲にすることなく、固定又は可動式の２本以上の糸ガイドシリンダの間での糸層２の単一又は多重の交差によってより優れた品質の薄片を生成するさらに高性能のアセンブリを実現することを可能にする。
当然のことながら、上述の実施形態は制限的な意味を全くもたず、クレーム１により規定された通りのクレーム内部での望ましい修正すべてを受けることのできるものである。特に、カット方向との関係における糸層２の位置により、糸によるスライス装置の熱又は機械的運動に起因するうねりの異なる傾斜を薄片の両側表面上に実現するその他のタイプの糸層２の交差を考慮することも可能である。例えば、２本以上の数の糸ガイドシリンダ４のまわりの糸の巻きつけは、単数又は複数の直線に沿って生成されうる、多重交差を発生させる異なる３層の糸２を生成することができる。異なる糸層２は、同じ１本の直線に沿って交差されてもよいし、或いは場合によっては異なる直線状で２つずつ独立した形で交差されてもよい。糸ガイドシリンダ４上の糸２の巻きつけは完全であっても部分的であってもよい。ただし、この巻きつけは１２０°を上回り、好ましくは、シリンダ上における優れた糸の維持、従って一層の糸の最適な平行性を得るような形で１５０°を上回るのが理想的である。
その他の組合せも同様に、スライスすべき部品１のサポート上での薄片カットにより誘発されるせん断応力を最小限におさえ、薄片表面の両側に、場合によって糸によるスライス装置の制御されない運動によって誘発される欠陥の異なるひいては交差した方向性を作り出すという本発明の考え方を保持しながら、交差した糸層２の概念を満足させることができる。同様に、作業中に固定的に又は連続的に糸層２間の交差角度βを変動させることを可能にする手段によって移動可能な糸ガイドシリンダ４を有する、糸によるこのびき装置を想定することも可能である。事実上ゼロの交差角度をもつ位置は、例えば、糸の自動繰出しを容易にする。このとき糸層間の角度は、糸ガイドシリンダ４の相対的移動により糸層２を生成した後で与えられる。例えば少なくとも１本の糸ガイドシリンダの軸に作用するジャッキといったこれらの手段は、手動式、電気式、空気圧式又は油圧式に起動させることができる。
【図１】
0003984655.tif 000005
【図２】
0003984655.tif 000006
【図３】
0003984655.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
0003984655.tif 000013
【図９ｂ】
0003984655.tif 000014
【図９ｃ】
0003984655.tif 000015