(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とし、単層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、
ワイヤに光を照射して洗浄するワイヤ洗浄工程と、
ワイヤ洗浄処理が施されたワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とし、砥粒、添加物の一方または両方を含む混合接着剤液を塗布する接着剤塗布工程と、
ワイヤ上に塗布された前記混合接着剤液を光硬化する光硬化工程と、
を有し、
前記接着剤塗布工程では、ワイヤ上に、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子、無機粉末、有機樹脂粉末のいずれかまたは全てを５〜９０ｗｔ％含有する光硬化性接着剤と砥粒との混合接着剤液を塗布することを特徴とするワイヤ工具の製造方法。
【請求項２】
ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とし、単層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、
ワイヤに光を照射して洗浄するワイヤ洗浄工程と、
ワイヤ洗浄処理が施されたワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とし、砥粒、添加物の一方または両方を含む混合接着剤液を塗布する接着剤塗布工程と、
ワイヤ上に塗布された前記混合接着剤液を光硬化する光硬化工程と、
を有し、
前記接着剤塗布工程では、ワイヤ上に、短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバ、無機ファイバ、有機樹脂ファイバのいずれかまたは全てを５〜９０ｗｔ％含有する光硬化性接着剤と砥粒との混合接着剤液を塗布することを特徴とするワイヤ工具の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のワイヤ工具の製造方法において、
前記ワイヤ洗浄処理を施した後、接着剤塗布工程に先立ち、ワイヤ上に化学的プライマ処理を施すことを特徴とするワイヤ工具の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のワイヤ工具の製造方法において、
前記光硬化後の結合材を加熱して熟成する加熱熟成工程を有することを特徴とするワイヤ工具の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のワイヤ工具の製造方法において、
前記加熱熟成工程では、結合材の光硬化後に巻き取られたワイヤ工具をバッチ処理することを特徴とするワイヤ工具の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のワイヤ工具の製造方法において、
接着剤塗布および光硬化後のワイヤの外径寸法を計測する計測工程と、
計測された外径寸法を基にして、前記ワイヤの外径寸法が所定の値になるように前記接着剤塗布工程、前記光硬化工程の一方または両方を調節する調節工程と、
を有することを特徴とするワイヤ工具の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のワイヤ工具の製造方法において、
前記接着剤塗布工程で、塗布後のワイヤを所定の径にするか、あるいはワイヤ上の膜厚を所定の値にした後、光を照射して硬化する光硬化工程を有することを特徴とするワイヤ工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシリコンインゴット、水晶、石英などの硬脆材料や金属材料を切断加工するための、樹脂を主な材料としたワイヤ工具の製造方法に関し、特に切断加工の高精度化・高効率化を行うことができるワイヤ工具の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンインゴット、水晶、石英などの硬脆材料や金属材料の切断工具としてワイヤ工具が用いられているが、特に近年のシリコンウェーハの大口径化にともない、シリコンウェーハのインゴットからの切断手段として注目されている。
【０００３】
シリコンインゴットの切断加工には、従来は内周刃による切断方式が適用されてきた。そして近年、半導体デバイスの生産コストの低減、適正化を図るために、シリコンウェーハは大口径化の一途をたどっているが、そうしたウェーハの大口径化に対しては、内周刃の大径化で対応してきた。しかし、特に８インチ以上のシリコンインゴットに対しては、スループットの向上に限界がある、切断ロス（Kerf-loss）が大きい、切断ジグへの内周刃のセッティングが困難である、などの理由により、切断方法は内周刃切断方式からマルチワイヤ切断方式（「電子材料」Vol.３５、No.７、１９９６年７月号、第２９頁に記載）に置き換わりつつある。
【０００４】
ところで、従来行われてきたワイヤによるシリコンインゴットの切断加工は、図５に示すように、ピアノ線などのワイヤ１の新線リール２から巻き取りローラ５までの所定経路中に、ダンサローラ３および複数のメインローラ４などを設けて、インゴット６に近接する所定のピッチのワイヤ列を形成するもので、スラリーノズル７から高粘度の研磨剤スラリーを供給するとともに、インゴット６をそのワイヤ列に押し付けることにより、インゴット６の切断を行う、という遊離砥粒加工であった。しかしながら、遊離砥粒加工法ゆえに、多量の産業廃棄物（廃液）を生じる、ランニングコストが高い、切断後のウェーハ洗浄が難しい、加工能率の向上が望めない、さらには切断精度が悪い、などの欠点があった。
【０００５】
これらの問題を解決するものとして、ワイヤに砥粒を固着させたワイヤ工具、すなわち固定砥粒ワイヤ工具があり、すでに電着ワイヤ工具（特開昭６３−２２２７５号公報、特公平４−４１０５号公報、特開平７−２２７７６７号公報、特開平９−１５０３１４号公報などに記載）やピアノ線自体に砥粒を機械的に埋め込む製造法によるもの（商品名：ワイヤモンド、住友電気報昭和６３年３月第１３２号、ｐ．１１８−１２２に記載）が開発されている。これらの工具においては、砥粒を固着する結合材として金属が用いられている。
【０００６】
ところが、金属を結合材として用いたワイヤ工具では、結合剤層が硬いため、ワイヤ工具の破断ねじり強度や曲げ強度が低く、加工時に断線しやすい、また電着ワイヤ工具においては、電着に長時間要するために製造コストが高い、さらにマルチワイヤ切断方式に必要なワイヤ工具自体の長尺化が困難である、などの品質上かつ経済上の問題があった。また、ワイヤの製造コストが高く、長尺化が困難であるという問題を回避するために、短尺ワイヤ工具の両端を接合したエンドレスタイプのワイヤ工具も試作されているが、接合部の破断ねじり強度や曲げ強度が極めて低いという問題がある。
【０００７】
そこで、これらの問題を解決するために、最近、樹脂を結合材に用いたワイヤ工具が開発されるに至っている。こうしたワイヤに砥粒を固着する結合材に樹脂を用いたワイヤ工具およびその製造方法としては、大阪ダイヤモンド工業が開発した固定砥粒ダイヤモンドワイヤソー（１９９７年度砥粒加工学会学術講演会講演論文集、ｐ．３６９−３７０）、特開平８−１２６９５３号公報、特開平９−１５５６３１号公報、特開平１０−１３８１１４号公報、特開平１０−１５１５６０号公報、特開平１０−３１５０４９号公報、特開平１０−３２８９３２号公報、特開平１０−３３７６１２号公報に記載のものが知られている。これらのワイヤ工具では、樹脂の種類については特に限定していないが、発表内容、実施例、などからわかるように、実際には研削砥石において従来使用されてきたフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられている。また、砥粒保持強度を高めるために、セラミックを結合材に用いたワイヤ工具が、特開平１１−４８０３５号公報に記載されている。
【０００８】
しかしながら、このように改善されたワイヤ工具においても、熱硬化性樹脂を結合材に用いることから、溶媒を除去するための乾燥工程と硬化させるための焼成工程を必要とし、また焼成に要する時間も全てのワイヤ工具箇所において数分ずつ要してしまう。また、セラミックを結合材に用いると、焼成温度がさらに高くなるのみならず、焼成に要する時間も数十分以上も要してしまう。したがって、ワイヤ工具の高速な製造、例えば毎分数百メートル〜数キロメートルの速度での製造は難しく、マルチ切断方式に必要な１０キロメートル以上の長尺なワイヤ工具を安価に製造することは極めて困難である。さらに、熱硬化性樹脂を結合材としたワイヤ工具は、金属を結合材として用いたワイヤ工具に比較して、結合材の耐摩耗性、機械的強度、耐熱性が低く、切断能率が劣るという問題がある。
【０００９】
そこで、製造スピード向上という観点から、光ファイバの被覆などに用いられる光硬化性樹脂を熱硬化性樹脂に替えて結合材とし、さらに結合材の耐摩耗性、機械的強度、耐熱性を向上させるために光硬化性樹脂に金属粒子や金属ファイバなどを添加する技術が提案されている（特願平１１−０２７８５７号）。さらに、ワイヤと結合材との密着強度を上げて工具の耐摩耗性を向上させるために、結合材を多層化する技術が提案されている（特願平１１−２０２２２５号）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、結合材中に金属粒子などの硬質粒子や、金属ファイバあるいは無機ファイバなどの硬質ファイバを添加した場合、結合材の硬度が高まって工具の耐摩耗性は向上するものの、可撓性や柔軟性に欠け、また結合材樹脂との付着性が悪いため、添加物そのものが結合材から脱落する現象が生じる。その結果、砥粒を保持するための保持強度が低下し、工具の耐摩耗性が低下してしまう。また、結合材を多層化すると、ワイヤと結合材の密着強度は改善されるものの、工具の製造時間が延びてコスト高になるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題に着目してなされたもので、高寿命で切断加工の高精度化・高能率化が可能であり、かつ長尺で安価なワイヤ工具の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【問題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とし、単層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、ワイヤに光を照射して洗浄するワイヤ洗浄工程と、ワイヤ洗浄処理が施されたワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とし、砥粒、添加物の一方または両方を含む混合接着剤液を塗布する接着剤塗布工程と、ワイヤ上に塗布された前記混合接着剤液を光硬化する光硬化工程と、を有し、前記接着剤塗布工程では、ワイヤ上に、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子、無機粉末、有機樹脂粉末のいずれかまたは全てを５〜９０ｗｔ％含有する光硬化性接着剤と砥粒との混合接着剤液を塗布することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とし、単層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、ワイヤに光を照射して洗浄するワイヤ洗浄工程と、ワイヤ洗浄処理が施されたワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とし、砥粒、添加物の一方または両方を含む混合接着剤液を塗布する接着剤塗布工程と、ワイヤ上に塗布された前記混合接着剤液を光硬化する光硬化工程と、を有し、前記接着剤塗布工程では、ワイヤ上に、短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバ、無機ファイバ、有機樹脂ファイバのいずれかまたは全てを５〜９０ｗｔ％含有する光硬化性接着剤と砥粒との混合接着剤液を塗布することを特徴とする。
【００１３】
光硬化性接着剤は、紫外線や可視光線などの光が照射されると光化学反応を起こし、数秒あるいはそれ以下で重合効果があるので、これを結合材として用いることにより、製造スピードが向上し、安価で長尺なワイヤ工具を提供できる。ここで、光硬化性接着剤（カルボシキル基など、金属との密着性を高める官能基を導入した光硬化性樹脂）は、他の光硬化性樹脂に比べ、ワイヤの素材である金属などとの密着性に優れ、工具の耐摩耗性を向上させることができる。しかしながら、光硬化性接着剤は、通常、他の光硬化性樹脂に比べて柔軟であり、場合によっては粘着性を有するため、そのままでは十分な砥粒層硬度を得ることができない。発明者らが鋭意研究を重ねた結果、光硬化性接着剤への添加物の種類や量を適正化すること、あるいは、光硬化時の雰囲気を適正化することにより、光硬化性接着剤の粘着性を低下させることができ、光硬化性接着剤層（単層）からなる結合材で砥粒を固定しても、十分な砥粒層硬度を得られることが判明した。
また、結合材硬化のエネルギー源に用いている、紫外線や電子線は、金属などの表面の洗浄作用を有するので、結合材として用いる混合接着剤液をワイヤ上に塗布する前に、ワイヤに紫外線などを照射する。この光照射により、ワイヤ表面が脱脂され、ワイヤと結合材層との十分に高い密着強度が得られる。また、光照射によって毎分数百ｍ以上の洗浄処理速度を実現でき、ワイヤ工具の製造速度が大幅に向上する。さらに、従来の洗浄方法よりも低い製造コストを実現できる。
【００１４】
参考として本発明は、ワイヤ工具の半径方向に形成された単層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具であって、前記結合材は、ワイヤ表面に光硬化性接着剤を主成分とし、砥粒、添加物の一方または両方を含む混合接着剤液を塗布することによって形成された光硬化性接着剤層からなる構成を有している。
【００１５】
ワイヤ工具において、光硬化性接着剤単体で結合材を構成した場合、十分な砥粒層硬度が得られず、切断加工時に砥粒が脱落したり、砥粒層の摩耗が激しくなることが考えられるが、金属粒子などの添加物を結合材中に添加することにより、工具の機械的強度や耐摩耗性を向上させることができる。ここで、金属粒子などの硬質粒子や硬質ファイバといった添加物は、硬質であるが故に、結合材硬度は高く、工具の耐摩耗性は向上するものの、可撓性や柔軟性に劣り、また結合材樹脂との付着性が悪いため、添加物自体が結合材より脱落する現象が生じ、その結果、砥粒保持強度が低下し、工具の耐摩耗性が低下してしまう。そこで、柔軟性に優れ、また結合材樹脂との付着性が良好な有機樹脂粉末や有機樹脂ファイバ（樹脂繊維）を適量添加することにより、砥粒保持強度を高められることが判明した。なお、添加物として有機樹脂粉末のみを用いてもよいが、さらに、有機樹脂粉末などと金属粒子などの硬質粒子とを適量配合し、光硬化性接着剤液に混入することにより、切断工具として十分な工具硬度、可撓性などを得ることができる。
【００１６】
参考として本発明は、前記結合材は、光硬化性接着剤中に、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子、平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末、平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂粉末のいずれかまたは全てを５〜９０ｗｔ％添加して形成された層からなる構成を有している。
【００１７】
参考として本発明は、前記結合材は、光硬化性接着剤中に、短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバ、無機ファイバ、有機樹脂ファイバのいずれかまたは全てを５〜９０ｗｔ％添加して形成された層からなる構成を有している。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記ワイヤ洗浄処理を施した後、接着剤塗布工程に先立ち、ワイヤ上に化学的プライマ処理を施すことを特徴とする。
【００２４】
ワイヤ表面に化学的プライマ処理を施すことで、結合材被膜（光硬化性接着剤層）とワイヤ面との密着力を高めることができ、結合材被膜の剥離による工具寿命の低下を抑えることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記接着剤塗布工程で、塗布後のワイヤを所定の径にするか、あるいはワイヤ上の膜厚を所定の値にした後、光を照射して硬化する光硬化工程を有することを特徴とする。
【００２７】
参考として本発明は、前記光硬化工程を大気中よりも酸素濃度を減少させた雰囲気中で行っている。
【００２８】
前記光硬化工程における酸素濃度を通常の大気中よりも減少させることで、樹脂の重合硬化反応を十分に安定かつ確実に実現できる。例えば、光硬化工程における酸素濃度を通常の大気中より１０％減少させた場合においても、切断加工に適した結合材層が得られる。
【００２９】
参考として本発明は、前記光硬化工程を窒素雰囲気中で行っている。
【００３０】
前記光硬化工程を酸素の全くない窒素雰囲気中において行うと、結合材層が完全硬化し、切断加工に供するに十分適したものが得られる。
【００３１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記光硬化後の結合材を加熱して熟成する加熱熟成工程を有することを特徴とする。
【００３２】
ワイヤ工具の耐摩耗性、耐熱性の向上に有効な金属粉末を添加した場合、光照射のみでは、添加した粒子部、ファイバ部での光の吸収、反射などや添加物の金属イオンの作用により、金属フィラ周囲において硬化不良が生じやすい。また、光照射時間を短縮させると、工具製造速度は向上するが未硬化部が残存しやすい。そこで、前記加熱熟成工程を設けることにより、金属添加物周囲で生じた硬化不良による結合材硬度の低下を改善し、さらに光照射時間を短縮させることが可能である。こうして、結合材層を完全に硬化し、工具コストを低減しながら、切断特性や耐摩耗性に優れたワイヤ工具を得ることができる。
【００３３】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記加熱熟成工程では、結合材の光硬化後に巻き取られたワイヤ工具をバッチ処理することを特徴とする。
【００３４】
前記加熱熟成工程は、ほぼ硬化したワイヤ工具に対して行うため、リールに巻き取った工具を加熱炉などでバッチ処理することができる。バッチ処理によれば、工具１個あたりの製造時間は殆ど変化しないので、工具製造速度を低減することなく、切断加工を行うに十分な結合材硬度を有するワイヤ工具を、確実かつ安定に製造することができる。
【００３５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかにおいて、接着剤塗布および光硬化後のワイヤの外径寸法を計測する計測工程と、計測された外径寸法を基にして、前記ワイヤの外径寸法が所定の値になるように前記接着剤塗布工程、前記光硬化工程の一方または両方を調節する調節工程と、を有することを特徴とする。
【００３６】
前記計測工程および調節工程を設けることで、線径のばらつきを最小限に抑えることが可能となり、切断ロスや切断品の反りが小さく、安定した切断面品位を有するシリコンウェーハの高精度切断が可能なワイヤ工具を製造することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用い、本発明の一実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、光硬化性樹脂に種々の金属粒子や無機粉末、有機樹脂粉末、金属ファイバ、無機ファイバ、あるいは有機樹脂ファイバ（樹脂繊維）を含む結合材を用いて砥粒をワイヤに固着するワイヤ工具とその製造方法の広範囲な応用をも含むものである。
【００３８】
［第１の実施形態］
図１に、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤ工具の製造装置の概略構成を示し、図２には製造されたワイヤ工具の横断面を示す。
【００３９】
図１において、送り出しロール１０に巻かれたワイヤ１１は、複数の送りローラ１２、１３、１４およびダンサローラ１５により搬送され、巻き取りロール２０に引張られて巻き取られる構成になっている。ワイヤ１１の素材は特に限定されるものではなく、ピアノ線、黄銅被覆ピアノ線、ステンレス鋼線といった金属線やガラス繊維といった無機化合物による線、ナイロンといった有機化合物による線、またはそれらの撚線などがあげられる。
【００４０】
このワイヤ１１を巻き取る際、張力変動による断線などを防止するために、張力制御機構としてダンサローラ１５を設けているが、他にはシーソー方式やキャプスタン方式による張力制御法が挙げられる。図１に示す構成においては、制御系１６によって送り出しロール１０の送り出しの速度と巻き取りロール２０の巻き取り速度が制御されるとともに、ダンサローラ１５の位置が制御され、ワイヤ１１の張力が所定値に制御される。
【００４１】
また、送り出しロール１０から引き出され、ローラ１２を通過したワイヤ１１は、図示しない溶剤蒸気脱脂槽で脱脂処理された後、金属との密着性に優れる光硬化性樹脂（接着剤）などからなる、混合接着剤液２２を収容したロート状の接着剤塗布槽２１に導かれ、接着剤塗布槽２１を通過することによって塗布処理が施される。このとき、ワイヤ１１上に混合接着剤液２２が層状に付着して未硬化の混合被膜が形成される。
【００４２】
ここで、接着剤塗布槽２１に収容された混合接着剤液２２は、カルボキシル基などの金属との密着性を高める官能基を導入した光硬化性接着剤２２ａに、所定の添加物２２ｂを添加、混合し、さらに所定の砥粒２２ｃを混合した流動性混合物である。具体的には、混合接着剤液２２は、液状樹脂すなわち光硬化性接着剤２２ａに、必要に応じて、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子および／または平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末および／または平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂粉末を５〜９０ｗｔ％、あるいは短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび／または無機ファイバおよび／または有機樹脂ファイバを５〜９０ｗｔ％、添加物２２ｂとして添加、混合した添加物混合液状樹脂を作製し、その添加物混合液状樹脂と所定粒径の砥粒２２ｃとを均一に混和した混合溶液となっている。砥粒２２ｃは、特に限定されるものではなく、ダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、アルミナ、炭化珪素、などの硬質砥粒などでもよい。但し、その中でも加工能力に優れるダイヤモンド砥粒が通常望ましい。
【００４３】
一方、接着剤塗布槽２１の出口には、線径ジグ２３が移動可能に設けられており、ワイヤ１１に付着している余分な混合接着剤液２２をこの線径ジグ２３により掻き落として、未硬化の混合被膜を所定の厚みに整え、あるいは、その未硬化の混合被膜が形成されたワイヤ外径を所定の直径に整えるように構成されている。
【００４４】
線径ジグ２３を通過したワイヤ１１は、次いで、光照射装置２４によって所定の光（例えば、紫外線）を照射される。なお、光照射部３２ｃには、紫外線光源（例えば、波長が３５４ｎｍ付近に出力ピークを有する高圧水銀ランプ）を備える。ここで、光照射装置２４のガス噴射機構３２ａから光照射部３２ｃに対し、ガスを噴射・供給する。この際、ガス流により、ワイヤ１１がその半径方向に振動しないように、ワイヤ走行方向に沿って（図中、上方から下方へ）、噴射・供給する。ガスの供給量（流量）は、光照射部３２ｃ近傍における酸素濃度が大気中の酸素濃度よりも少なくとも１０％程度減少させる程度であることが望ましい。また、噴射ガスは、大気環境中に放出可能な窒素ガス、アルゴンガスであることが望ましい。なお、噴射されたガスは光照射装置２４の排気機構３２ｂによって大部分が回収され、循環利用される。なお、光照射装置２４に限らず、製造装置内の全体に窒素ガスなどを供給するように構成してもよい。この光硬化工程により、光硬化性接着剤を主成分とする樹脂系結合材層、すなわち前記未硬化の混合被膜が切断加工に十分な硬度に硬化した光硬化性接着剤層（単層）が形成される。
【００４５】
線径測定器１７は、光照射装置２４より下流側でワイヤ工具１１Ｔの外径寸法を測定するもので、その測定情報を制御系１６にフィードバックすることができる。この線径測定器１７は、例えばワイヤ搬送方向の所定位置で、ワイヤ工具１１Ｔを取り囲んで等角度間隔に離間する３個の非接触の変位センサを有しており、ワイヤ１１の線径測定のみならず、ワイヤ本体に対する混合被膜の芯ずれ（周方向三位置での混合被膜の膜厚のばらつき）をも検出可能に構成されている。制御系１６は、その測定情報を基にワイヤ１１と線径ジグ２３との芯ずれを検出し、常にワイヤ１１が線径ジグ２３の中心を走行し、混合被膜がワイヤ１１の長さ方向においても周方向においても一定の厚さとなるように、ワイヤ１１と線径ジグ２３の相対位置の制御を行う。その位置制御は、線径ジグ２３を変位させることにより、あるいは、図示しないワイヤ位置調整用のローラを変位させることにより、可能である。
【００４６】
こうして、単層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具が順次できあがる。
【００４７】
ワイヤ１１Ｔは、ローラ１４、１５を通過して巻き取りロール２０に巻き取られた後、さらに図３に示す加熱炉４０に複数個まとめて搬入・載置され、所定温度で所定時間、加熱処理される。
【００４８】
この加熱炉４０は、前述の製造・巻取り後のワイヤ工具１１Ｔを、図示しない入口から複数個搬入・収容し、所定温度で所定時間、加熱処理するバッチ式の炉であって、炉体４１の上部面に設けられた１対（あるいは複数対）のバーナ４２ａ、４２ｂと、加熱炉４０の下部面に設けられた排気口４３ａ、４３ｂと、炉体４１の下部に設けられ、被加熱物（ワイヤ工具１１Ｔ）を複数載置するための載置台４４と、を備え、バーナ４２ａ、４２ｂに供給された燃料と燃焼用空気とを混合して、炉内に噴射し燃焼させるように構成されている。なお、本実施形態に限らず、ワイヤ工具１１の構成や個数に応じ、重油炉、ガス炉、電気炉などを適宜選択して使用することができる。
【００４９】
前述の加熱炉４０を用いた加熱熟成工程において、製造後のワイヤ工具を所定温度で所定時間、加熱熟成することにより、金属粉末などの添加に起因する未硬化部が完全に硬化され、切断加工に適した硬度を有する結合材層を形成することができる。なお、本実施形態に限らず、複数個のワイヤ工具を保管可能な保管庫を設け、工具結合材の光硬化後の自然硬化熟成処理を行なうようにしてもよい。
【００５０】
また、本実施形態に限らず、前述の脱脂処理後のワイヤ表面を、光硬化性接着剤液の塗布処理前に化学的プライマ処理しておいてもよい。あるいは、前述の脱脂処理を行わず、光硬化性接着剤液の塗布処理前にワイヤ表面を化学的プライマ処理してもよい。化学的プライマ処理を施すことによって、ワイヤ表面での混合被膜の硬化を促進し、ワイヤ１１と混合被膜との密着性を高めることができる。化学的プライマ処理としては、光重合促進剤やカップリング剤（例えば、シランカップリング剤）の表面塗布があげられる。
【００５１】
さらに、本実施形態に限らず、ワイヤ上に光硬化性接着剤および砥粒の混合接着剤液を塗布し、その混合接着剤液を光硬化することによって、単層からなる光硬化性結合材を形成してもよい。
【００５２】
［第２の実施形態］
図４に、本発明の第２の実施形態に係るワイヤ工具の製造装置の構成を示す。なお、第１の実施形態と同様の構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００５３】
本実施形態では、前述の光硬化性接着剤液の塗布処理に先立ち、ワイヤ１１とその上に形成される混合被膜（光硬化性接着剤）との密着性を向上させるために、前述の脱脂処理に替えて、所定の速度で光照射処理（ワイヤ洗浄処理）が施される。ワイヤ洗浄工程においては、オゾン発生装置２７からオゾン供給部２５によってオゾン含有ガスを供給しながら、このオゾン供給部２５内で光照射部２６より所定の光（例えば、紫外線）をワイヤ１１の表面に所定時間、照射する。なお、光照射部２６には、紫外線光源（例えば、波長が１５０ｎｍから３００ｎｍの間に出力ピークを有する低圧水銀ランプ）を備える。
【００５４】
ここで、オゾン発生装置２７は、交流高電圧を供給するための電源２７ｃ、硬質ガラス管などからなる誘電体の内外表面に電極を密着させたオゾン発生部２７ａ、このオゾン発生部２７ａに供給される交流高電圧をスイッチングするためのスイッチング回路２７ｂ、などで構成されており、前記誘電体を挟んで対向する電極間に酸素を含む原料ガスを通過させながら、前記電極に交流高電圧を断続的に印加し、無声放電によって酸素を解離させて高濃度オゾン（紫外線のみで発生するオゾンの１０〜２００倍程度）を生成する。なお、原料ガスとしては、脱湿空気または高濃度酸素（酸素濃度９５％以上）を用い、前述のオゾン濃度を達成するために、スイッチング回数は制御系１６によって予め設定され、所定の負荷率の交流電圧を印加する。なお、原料ガスは、図示しないコンプレッサにより所定の圧力で供給される。また、オゾン発生装置２７の構成およびオゾン発生方法は本実施形態に限らず、所定濃度のオゾンを安定して発生可能であればよい。
【００５５】
このようなワイヤ洗浄処理の後、ワイヤ１１は、金属との密着性に優れる光硬化性接着剤液２２を収容した接着剤塗布槽２１に導かれ、前述のように塗布処理が施され、さらに光硬化処理、加熱処理が施されて、単層からなる結合材で砥粒２２ｃを固定したワイヤ工具が得られる。
【００５６】
本実施形態では、結合材を光硬化性接着剤層（有機樹脂粉末や有機樹脂ファイバが添加された単層）で構成し、また、光硬化性接着剤液の塗布前にワイヤ１１の表面を紫外線照射することにより、結合材を多層化して工具の耐摩耗性を向上させる方法に比べ、製造時間を短縮すると共に製造コストを低減しながら、所望の砥粒保持強度や耐摩耗性を実現することができる。
【００５７】
なお、本実施形態に限らず、光照射によるワイヤ洗浄処理と、他の溶剤による洗浄処理（例えば、溶剤蒸気処理など）とを組み合わせて行ってもよい。
【００５８】
【実施例】
本実施例では、ワイヤ１１として直径０．２ｍｍのピアノ線を用い、結合材層は光硬化性接着剤を主成分する。
【００５９】
アクリレート系光硬化性接着剤中に、短径２μｍ、長径５μｍのポリアミドファイバを３０ｗｔ％添加し、ホモジナイザにて約１０分間混和する。次に、集中度２０（５ｖｏｌ％）に該当する３０／４０μｍのダイヤモンド砥粒を微量のエチルアルコールで湿潤し、その液状樹脂に入れ、ホモジナイザにて約１０分間混ぜ合わせる。続いて、接着剤塗布槽２１にポリアミドファイバを添加した液状樹脂とダイヤモンド砥粒との混合溶液を入れる。そして、ワイヤ１１を接着剤塗布槽２１内に導き、さらに、整形する開口直径が約０．２７ｍｍの線径ジグを通過させ、波長３５４ｍｍ付近に大きなピークを有する高圧水銀ランプを用いて紫外線硬化させ、結合材層を形成する。これにより、光硬化性接着剤を主成分とする結合材で砥粒を固定した、直径０．２５〜０．２６ｍｍのワイヤ工具を得た。
【００６０】
このワイヤ工具を用いて、３インチのシリコンインゴットの切断加工（ワイヤ線速度は３００ｍ／ｍｉｎ）を行った。その結果、結合材層の摩耗は殆ど観察されず、また平均切断能率も４５ｍｍ2／ｍｉｎ程度以上と良好であり、局所的な結合材層の剥離も認められなかった。また、結合材樹脂塗布工程は１回のみであるため、従来のように結合材樹脂塗布工程を複数回繰り返す製造方法に比べて、工具製造コストが３／４程度に低減された。
【００６１】
なお、本実施形態では、紫外線硬化処理を大気中で行っているが、前述のように紫外線照射部の酸素濃度を大気中よりも低減することで、より確実に結合材層を硬化することが期待される。
【００６２】
また、本実施例に限らず、ワイヤ１１を接着剤塗布槽２１内に導入する前に、前述の化学的プライマ処理を施してもよい。
【００６３】
また、前記光硬化性接着剤の成分、および光硬化性接着剤への添加物は、本実施例に限らず、他のものを用いてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ワイヤ上に光硬化性接着剤を主成分とする結合材で砥粒を固定したワイヤ工具を製造する場合、結合材を光硬化性接着剤層（単層）のみ、あるいはプライマ処理後に形成された光硬化性接着剤層のみ、で構成し、また、柔軟性に優れ、光硬化性接着剤との付着性が良好な有機樹脂粉末や有機樹脂ファイバを添加物として用いることによって、結合材の多層化による製造時間の延長やコスト高を招くことなく、高寿命で切断加工の高精度化・高能率化が可能であり、かつ長尺で安価なワイヤ工具を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るワイヤ工具の製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るワイヤ工具の横断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るバッチ式加熱炉の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るワイヤ工具の製造装置の概略構成を示す図である。
【図５】従来のシリコンインゴットの切断加工に用いられる遊離砥粒を用いたマルチワイヤ切断加工装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  送り出しローラ
１１  ワイヤ
１１Ｔ  ワイヤ工具
１２〜１４  送りローラ
１５  ダンサローラ
１６  制御系
１７  線径測定器
２０  巻き取りロール
２１  接着剤塗布槽
２２  混合接着剤液（混合溶液）
２２ａ  光硬化性樹脂（接着剤）
２２ｂ  添加物
２２ｃ  砥粒
２３  線径ジグ
２４  光照射装置
２５  オゾン供給部
２６、３２ｃ  光照射部
２７  オゾン発生装置
３２ａ  ガス噴射機構
４０  加熱炉
４４  載置台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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