(57)【要約】【課題】ボビン及び張力調整機構の故障リスクを低減させて、信頼性を向上させるワイヤソー装置を提供する。【解決手段】本ワイヤソー装置は、仕切壁１０を貫通するように設けられ、ワイヤ５が走行する走行通路３３と、該走行通路３３に一端が連通して、走行通路３３に対して傾斜して非加工エリアＡ２側に向かって延びるエア流通路３７と、該エア流通路３７の他端に連通して、エア流通路３７にエアを圧送するエア圧送源３８とを備えている。これにより、ボビン及び張力調整機構が配置される非加工エリアＡ２側への切粉や砥粒を含む加工液の侵入を抑制することができ、ボビン及び張力調整機構の故障リスクを低減させることができ、ひいては、信頼性を向上させることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤによるワークの切削加工が行われる加工エリアと、ワイヤを繰り出して、巻き取る一対のボビン及びワイヤの張力を調整する一対の張力調整機構が備えられる非加工エリアと、を仕切壁で区画したワイヤソー装置であって、
前記仕切壁を貫通するように設けられ、ワイヤが走行する走行通路と、
該走行通路に一端が連通して、該走行通路に対して傾斜して前記非加工エリア側に向かって延びるエア流通路と、
該エア流通路の他端に連通して、該エア流通路にエアを圧送するエア圧送源と、
を備えることを特徴とするワイヤソー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク、例えば、半導体インゴット等の円柱状の脆性材料をワイヤにより切断して多数の円板を形成するワイヤソー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のワイヤソー装置では、ワイヤが巻回される加工用ローラ及びワークを把持して該ワークをワイヤ列に向かって前進させるワーク送り部と、ワイヤを繰り出して、巻き取る一対のボビン及びワイヤの張力を調整する一対の張力調整機構とが同じ領域に配置されているものがある。
しかしながら、従来のワイヤソー装置では、各ボビンによりワイヤを可能な限り高速で走行させ、各張力調整機構によりワイヤの微小な張力を調整しており、これらボビン及び張力調整機構が加工エリアと同じ領域に配置されていると、ワークを切断した際の切粉や砥粒の混じったクーラント（加工液）が、各ボビン及び各張力調整機構に降りかかり、これらボビン及び張力調整機構の故障リスクが非常に高くなる虞がある。
【０００３】
これを対策すべく提案された従来技術として、特許文献１には、区画壁により、加工エリアと、ボビン側エリアとに区画されたワイヤソーが開示されている。
しかしながら、この特許文献１に係るワイヤソーにおいても、単に、区画壁により、加工エリアと、ボビン側エリアとを区画するだけでは、ワイヤに付着した、切粉や砥粒の混じったクーラントが、ワイヤと共にボビン側エリアに侵入する虞があり、上述した問題を解決することはできない。
【０００４】
さらに、これを対策すべく提案された従来技術として、特許文献２には、複数のローラ間を走行するワイヤに被加工物を押し当てるとともに、ワイヤに砥粒を含む加工液を供給して被加工物を切断するワイヤカット装置において、ワイヤにエアを吹き付けることにより、ワイヤに付着した加工液や切り屑をワイヤから除去するクリーニング装置が、ローラ間に配置されるワイヤカット装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２０６２２４号公報
【特許文献２】特開平１１−２２６８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した、特許文献２に係るワイヤカット装置では、各ローラ間のワイヤにエアを吹き付けることで、切粉や砥粒の混じったクーラントをワイヤから吹き飛ばして取り除くようにしている。しかしながら、特に、ワイヤソー装置の切削加工により発生した切粉はその粒径が相当小さく、エアで吹き飛ばした切粉が加工エリアに浮遊した状態となり、切粉や砥粒の混じったクーラントがワイヤに再び付着する可能性が高い。その結果、切粉や砥粒の混じったクーラントがワイヤと共にボビン側エリアに侵入する虞があり、上述した問題を解決することはできない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ボビン及び張力調整機構の故障リスクを低減させて、信頼性を向上させるワイヤソー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の発明は、ワイヤによるワークの切削加工が行われる加工エリアと、ワイヤを繰り出して、巻き取る一対のボビン及びワイヤの張力を調整する一対の張力調整機構が備えられる非加工エリアと、を仕切壁で区画したワイヤソー装置であって、前記仕切壁を貫通するように設けられ、ワイヤが走行する走行通路と、該走行通路に一端が連通して、該走行通路に対して傾斜して前記非加工エリア側に向かって延びるエア流通路と、該エア流通路の他端に連通して、該エア流通路にエアを圧送するエア圧送源と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、エア圧送源からのエアが、エア流通路を経由して走行通路内を加工エリアに向かって圧送され、さらにエア流通路の一端が走行通路に接続された位置から非加工エリア側の走行通路は負圧の状態であり、当該走行通路も加工エリアに向かうエアが生じるようになる。そして、ワイヤが、仕切壁内の走行通路を加工エリアから非加工エリアに向かって走行している際、このエアの流れにより、ワイヤに付着した、切粉や砥粒を含むクーラントが加工エリア側に吹き飛ばされるようになる。
これにより、ボビン及び張力調整機構が配置される非加工エリアへの切粉や砥粒を含むクーラントの侵入を抑制することができ、その結果、ボビン及び張力調整機構の故障リスクを低減させることができ、ひいては信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るワイヤソー装置の概略斜視図である。
【図２】図２は、本ワイヤソー装置で、各加工用ローラにワイヤが巻回された状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１のＡ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るワイヤソー装置１は、ワークＷ、例えば円柱状の半導体インゴットをワイヤ列により切断して多数のウエハを形成するものである。図１に示すように、本ワイヤソー装置１は、仕切壁１０により、ワークＷをワイヤ列によって切削加工を行う加工エリアＡ１と、一対のボビン３ａ、３ｂ及び一対の張力調整機構４ａ、４ｂが配置される非加工エリアＡ２とに区画されている。なお、図１では、ワイヤ５の図示は省略されている。
【００１２】
図１及び図２に示すように、加工エリアＡ１には、３個の加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃが配置されている。各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃは、仕切壁１０から加工エリアＡ１に向かって突設され、仕切壁１０により回転自在に支持される。各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃは、それぞれの径方向中心を結んだ形状が三角形状を呈するように配置されている。各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃは、所定間隔を置いて互いに平行に配置されている。３個の加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃのうち２個の加工用ローラ７ａ、７ｂが水平方向に沿って互いに平行に配置されており、１個の加工用ローラ７ｃが２個の加工用ローラ７ａ、７ｂよりも下方で、各加工用ローラ７ａ、７ｂ間に配置されている。各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃの先端は、支持部材９により回転自在に支持される。
【００１３】
各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃの表面には、環状溝１２、１２が軸方向に沿って間隔を置いて複数形成されている。加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃの各環状溝１２、１２に、１本の線材によりなるワイヤ５が連続的に螺旋状に巻き付けられている。各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃの下方には、後述する各案内円筒体３１ａ、３１ｂに近接する位置に案内ローラ１１ａ、１１ｂがそれぞれ配置されている（図１では、他方のボビン３ｂ側に位置する案内ローラ１１ｂは示されていない）。案内ローラ１１ａ、１１ｂは、非加工エリアＡ２からのワイヤ５を各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃに、また各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃからのワイヤ５を非加工エリアＡ２に案内するものである。
【００１４】
加工エリアＡ１で、各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃの上方には、ワークＷを支持するワーク支持機構１５が仕切壁１０に沿って上下動自在に支持される。非加工エリアＡ２にワーク昇降用モータ（図示略）が配置されており、該ワーク昇降用モータが、仕切壁１０に沿って備えられたボールネジ機構等の回転直動機構１９に連結されている。ワーク支持機構１５は、ワークＷを支持する支持部１６と、該支持部１６と回転直動機構１９の直動部材２０とを連結するＬ字状の連結部材１７とを備えている。ワークＷは、ワーク支持機構１５により、その軸方向が加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃの軸方向と一致するように支持され、各加工用ローラ７ａ、７ｂの間の略中央に位置するように支持される。
【００１５】
そして、ワーク昇降用モータの駆動により、回転直動機構１９を介してワーク支持機構１５が上下動することで、その結果、ワークＷを、２個の加工用ローラ７ａ、７ｂの間に送ることが可能となる。また、２個の加工用ローラ７ａ、７ｂの近傍には、加工液供給ノズル（図示略）が複数配置されている。そして、各加工液供給ノズルから砥粒を含む加工液が噴射されて、その加工液が各加工用ローラ７ａ、７ｂ間のワイヤ列に絡むようになる。
【００１６】
一方、図１に示すように、非加工エリアＡ２には、一対のボビン３ａ、３ｂが配置される。一対のボビン３ａ、３ｂは基台２１上に支持される。該一対のボビン３ａ、３ｂは、ワイヤ５を繰り出すための一方のボビン３ａと、ワイヤ５を巻き取る他方のボビン３ｂとから構成される。両方のボビン３ａ、３ｂには、その回転方向及び回転速度を変更可能なサーボモータ２２ａ、２２ｂがそれぞれ連結されている。他方のボビン３ｂへのワイヤ５の巻き取り完了後は、その他方のボビン３ｂがワイヤ５の繰り出し側に換わり、一方のボビン３ｂがワイヤ５の巻き取り側に換わるように構成される。なお、ワイヤ５は走行しながら摩耗するために、一方のボビン３ａまたは他方のボビン３ｂから適宜新線が供給される。
【００１７】
また、非加工エリアＡ２には、一対のボビン３ａ、３ｂに対応するように一対の張力調整機構４ａ、４ｂが配置されている（図１では、他方のボビン３ｂ側の張力調整機構４ｂは示されていない）。該各張力調整機構４ａ、４ｂは、各ボビン３ａ、３ｂにそれぞれ近接して配置されている。該張力調整機構４ａ、４ｂは、例えば、ワイヤ５が巻回される複数のアイドラローラ２４、２４、２４を備え、ワイヤ５の張力を測定した後、アイドラローラ２４、２４、２４のいずれかが揺動することでワイヤ５の張力を適宜調整している。これにより、各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ間のワイヤ５に所定の張力が付与されるようになっており、所定の張力が付与されたワイヤ５が、一方または他方のボビン３ａ、３ｂに巻き付けられるようになっている。
【００１８】
図１及び図３に示すように、仕切壁１０には、案内ローラ１１ａ、１１ｂの近傍に、加工エリアＡ１と非加工エリアＡ２とを繋ぐように貫通した開口部３０ａ、３０ｂがそれぞれ形成される。各開口部３０ａ、３０ｂには、案内円筒体３１ａ、３１ｂが円筒状の固定部材３９ａ、３９ｂによりそれぞれ固定される（図１では、他方のボビン３ｂ側の開口部３０ｂ及び案内円筒体３１ｂは示されていない）。固定部材３９ａ、３９ｂは、非加工エリアＡ２側に仕切壁１０に沿って配置されている。案内円筒体３１ａ（３１ｂ）の内部には、その径方向中央部に軸方向に沿って延びるワイヤ５の走行通路３３が形成される。詳しくは、走行通路３３は、加工エリアＡ１側に開口する大径走行通路３４と、該大径走行通路３４から連続して非加工エリアＡ２側に開口する小径走行通路３５とからなる。大径走行通路３４及び小径走行通路３５は、断面円形状で開口され、小径走行通路３５の内径は、大径走行通路３４の内径よりも小径に設定される。
【００１９】
また、案内円筒体３１ａ（３１ｂ）の外周面には、環状に延びるエア導入溝部３６が形成される。該エア導入溝部３６は、大径走行通路３４と小径走行通路３５との接続部位よりも非加工エリアＡ２側に形成される。詳しくは、エア導入溝部３６は非加工エリアＡ２に位置する。該エア導入溝部３６は、案内円筒体３１ａの周りに配置された固定部材３９ａにより塞がれている。
【００２０】
案内円筒体３１ａ（３１ｂ）内には、複数のエア流通路３７、３７が形成される。各エア流通路３７、３７の一端が、大径走行通路３４と小径走行通路３５との接続部位にそれぞれ接続される。各エア流通路３７、３７は、その一端から走行通路３３に対して傾斜して非加工エリアＡ２側に向かって放射状にそれぞれ延び、その他端がエア導入溝部３６にそれぞれ連通している。本実施形態では、各エア流通路３７、３７は、案内円筒体３１ａの周方向に沿って９０°ピッチで４箇所設けられている。本実施形態では、各エア流通路３７、３７の、走行通路３３に対する傾斜角度θは、３０°程度に設定されている。各エア流通路３７、３７は、断面円形状で開口され、その内径は、大径走行通路３４の内径より小径で、小径走行通路３５の内径よりも大径に設定される。
【００２１】
案内円筒体３１ａ（３１ｂ）の外周面に設けたエア導入溝部３６に、固定部材３９ａを貫通して延びるＬ字状のエア導入配管４０が接続される。該エア導入配管４０にエア圧送源３８が連通される。エア圧送源３８は非加工エリアＡ２に配置される。そして、エア圧送源３８からエア導入配管４０内にエアが圧送されると、該エアは、エア導入配管４０→エア導入溝部３６→各エア流通路３７、３７→大径走行通路３４→加工エリアＡ１に至る。
【００２２】
以上説明した、本発明の実施形態に係るワイヤソー装置１の作用を説明する。
各サーボモータ２２ａ、２２ｂを駆動させることで、一対のボビン３ａ、３ｂを回転させる。すると、例えば、一方のボビン３ａからワイヤ５が繰り出され、ワイヤ５は、概略、一方の張力調整機構４ａ、一方の案内円筒体３１ａ内（走行通路３３）、各加工用ローラ７ａ、７ｂ、７ｃ、他方の案内円筒体３１ｂ内（走行通路３３）及び他方の張力調整機構４ｂを高速走行して、他方のボビン３ｂに巻き取られる。なお、ワイヤ５は一方向に連続走行させてもよいし、往復走行しながら一方向に走行させるようにしてもよい。
【００２３】
そして、ワーク支持機構１５によりワークＷを把持して、ワーク昇降用モータを駆動させることにより、ワーク支持機構１５を各加工用ローラ７ａ、７ｂ間のワイヤ列に向かって移動させて、ワークＷをワイヤ列に押し当てることで、ワークＷを切断して薄い円板（ウエハ）を多数形成する。この時、各加工液供給ノズルからは砥粒を含む加工液が噴射されて、その砥粒を含む加工液が各加工用ローラ７ａ、７ｂ間のワイヤ列に絡み、ワイヤ５によるワークＷの切断を促進する。
【００２４】
この切削加工時、各エア圧送源３８は駆動された状態であり、各案内円筒体３１ａ、３１ｂの走行通路３３、３３においては、各エア圧送源３８からのエアが、各エア流通路３７、３７を経由して大径走行通路３４から加工エリアＡ１に向かって圧送され、これと同時に小径走行通路３５が負圧となるために非加工エリアＡ２からの吸引により、小径走行通路３５にも加工エリアＡ１に向かうエアの流れが生じる。さらに、小径走行通路３５の内径は、大径走行通路３４の内径よりも小径に設定されているので、エア圧送時、小径走行通路３５の負圧が増大されて、小径走行通路３５の加工エリアＡ１に向かうエアの流れ（流速）が大きくなる。その結果、このエアの流れが、他方の案内円筒体３１ｂ（ワイヤ５が一方のボビン３ａから他方のボビン３ｂに向かう走行方向の場合）の走行通路３３を、加工エリアＡ１から非加工エリアＡ２に向かって走行するワイヤ５に付着した、切粉や砥粒を含む加工液を加工エリアＡ１に向かって吹き飛ばすように作用する。これにより、非加工エリアＡ２側への切粉や砥粒を含む加工液の侵入を抑制することができる。
【００２５】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るワイヤソー装置１は、仕切壁１０を貫通するように設けられた案内円筒体３１ａ（３１ｂ）内の、ワイヤ５が走行する走行通路３３と、案内円筒体３１ａ内に設けられ、走行通路３３に一端が連通して、該走行通路３３に対して傾斜して非加工エリアＡ２側に向かって放射状にそれぞれ延びる複数のエア流通路３７、３７と、該各エア流通路３７、３７の他端に連通して、該各エア流通路３７、３７にエアを圧送するエア圧送源３８と、を備えている。
【００２６】
そして、切削加工時には、エア圧送源３８からのエアが、各エア流通路３７、３７を経由して大径走行通路３４から加工エリアＡ１に向かって圧送され、さらに小径走行通路３５が負圧となり、小径走行通路３５にも加工エリアＡ１に向かうエアの流れが生じる。そして、このエアの流れが、走行通路３３を、この加工エリアＡ１（大径走行通路３４）から非加工エリアＡ２（小径走行通路３５）に向かって走行するワイヤ５に付着した、切粉や砥粒を含む加工液を加工エリアＡ１に向かって吹き飛ばすように作用する。その結果、非加工エリアＡ２側への切粉や砥粒を含む加工液の侵入を抑制することができる。
これにより、非加工エリアＡ２に配置された、一対のボビン３ａ、３ｂ及び一対の張力調整機構４ａ、４ｂへの、切粉や砥粒を含む加工液の接触を抑制することができるので、これらボビン３ａ、３ｂ及び張力調整機構４ａ、４ｂの故障リスクを低減させることができ、ひいては、信頼性を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の実施形態に係るワイヤソー装置１では、小径走行通路３５の内径が、大径走行通路３４の内径よりも小径に設定されているので、エア圧送源３８からのエアが、各エア流通路３７、３７を経由して大径走行通路３４から加工エリアＡ１に向かって圧送された際、小径走行通路３５の負圧を増大させることができ、ひいては、小径走行通路３５の加工エリアＡ１に向かうエアの流れ（流速）を大きくすることができ、上述した作用効果をさらに確実なものにできる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ワイヤソー装置，３ａ、３ｂ  ボビン，４ａ、４ｂ  張力調整機構，５  ワイヤ，１０  仕切壁，３３  走行通路，３４  大径走行通路，３５  小径走行通路，３６  エア導入溝部，３７  エア流通路，３８  エア圧送源，４０  エア導入配管，Ａ１  加工エリア，Ａ２  非加工エリア，Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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