DE112012003990T5

DE112012003990T5 - Aufschlämmung und Verfahren zum Herstellen einer Aufschlämmung

Info

Publication number: DE112012003990T5
Application number: DE112012003990.4T
Authority: DE
Inventors: Koji Kitagawa
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-10-05
Also published as: JP5594273B2; KR20140103907A; TWI500478B; CN103906601B; US20150000208A1; SG11201401251TA; TW201336627A; CN103906601A; JP2013091141A; US9260643B2; KR101887874B1; WO2013061519A1; DE112012003990B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Herstellen einer Aufschlämmung, die in einer Drahtsäge verwendet wird, gerichtet, umfassend: Repulverisieren eines Teils oder aller mit einer Walzmühle oder einer Ballmühle pulverisierten Schleifkörner mit einer Strahlmühle, sodass die Schleifkörner eine gemittelte Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr aufweisen; und Mischen der Schleifkörner, dessen gemittelte Kreisförmigkeit 0,900 oder mehr beträgt, mit einem Kühlmittel, um die Aufschlämmung herzustellen, und auf eine Aufschlämmung, umfassend vermischte Schleifkörner mit einer gemittelten Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr. Die Erfindung ermöglicht die Unterdrückung der Reduktion in der Schneidfähigkeit aufgrund von Reduktion in der Schleifkörnerkonzentration und erhöhter Kosten aufgrund der Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität, selbst wenn Schleifkörner mit einem Korndurchmesser, der kleiner ist als der von #2000-Größe-Schleifkörnern, verwendet werden, um einen Schnittverlust zu reduzieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufschlämmung zur Verwendung in einer Drahtsäge zum Schneiden eines Werkstücks wie einem Ingot und ein Verfahren zum Herstellen der Aufschlämmung.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren sind Drahtsägen verwendet worden, um Werkstücke zu schneiden, wie Halbleitermaterialien, magnetische Materialien und Keramik, in Herstellungsverfahren von Halbleiterwafern, Solarzellen für eine Solarbatterie, etc.
Die Drahtsäge ist ein Apparat zum Schneiden eines Werkstücks durch Vermitteln einer reziproken Bewegung an einen Draht, und Pressen des Werkstücks gegen den Draht unter Zuführen von Aufschlämmung, in die freie Schleifkörner wie Siliziumcarbidkörner gemischt sind. Die Aufschlämmung kann entweder ein Ölkühlmittel oder ein wasserlösliches Kühlmittel enthalten, und das wasserlösliche Kühlmittel ist kürzlich von dem Gesichtspunkt einer Umweltbelastung wie Recycling und Abwasserentsorgung nach Verwendung Mainstream geworden.
Es ist bekannt, dass solch ein Schneidverfahren eines Werkstücks mit einer Drahtsäge Schleifstaub erzeugt, welches einen Materialverlust (ein Schnittverlust) mit einer Breite, entsprechend der Summe eines Drahtdurchmessers und etwa das Zwei- bis Dreifache eines Schleifkorndurchmessers, entspricht, und verdünnte Drähte oder Schleifkörner mit einem kleineren Durchmesser werden entsprechend verwendet, um den Schnittverlust zu reduzieren (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
Im Allgemeinen ist die Größe eines Schleifkorns oft dargestellt durch eine Körnchengröße, und die Klassifikation davon ist zum Beispiel definiert in R6001 des japanischen Industriestandards (JIS).
Herkömmliche Schneidverfahren von Halbleiter-Siliziumwafern setzen 0,16 mm Durchmesser Klavierdrähte und eine Aufschlämmung in die Siliziumcarbid-Schleifkörner, dessen Durchmesser bei einer kumulativen Höhe von 50% 11,5 μm beträgt (auch bezeichnet als Korndurchmesser), #1000-Größe-Schleifkörner, zum Beispiel gemischt sind. In den letzten Jahren sind jedoch das Verdünnen der Drähte und das Schrumpfen der Schleifkörner fortgeschritten, um den Schnittverlust zu reduzieren, sodass Klavierdrähte mit einem Durchmesser von 0,14 mm und eine Aufschlämmung, in die Siliziumcarbid-Schleifkörner, dessen Körnerdurchmesser 8,0 μm beträgt, gemischt sind (Schleifkorngröße #1500), verwendet werden.
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2006-224266

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Neben dem Korndurchmesser der in die Aufschlämmung eingemischten Schleifkörner schließen andere Merkmale der Aufschlämmung, die das Schneiden eines Werkstücks beeinträchtigen, eine Aufschlämmungsviskosität und eine Schleifkörnerkonzentration ein.
Die Schleifkörnerkonzentration der Aufschlämmung beeinträchtigt die Schneidfähigkeit. Je höher die Schleifkörnerkonzentration wird, desto höher wird die Schneidfähigkeit; je niedriger die Schleifkörnerkonzentration wird, desto niedriger wird die Schneidfähigkeit. Wenn zum Beispiel Siliziumcarbid-Schleifkörner mit einer #1500-Größe verwendet werden, wird die Schleifkörnerkonzentration auf etwa 50% eingestellt.
Außerdem beeinträchtigt die Aufschlämmungsviskosität eine Wirkung, durch die Schleifkörner an einen Draht angehaftet werden, um die Schleifkörner einem Teil zuzuführen, an dem ein Werkstück geschnitten wird, und eine exzessiv niedrige Aufschlämmungsviskosität verursacht einen Mangel an Schleifkörnern, die dem Teil zugeführt werden, an dem das Werkstück geschnitten wird, was die Schneidfähigkeit reduziert. Die Aufschlämmungsviskosität muss entsprechend auf einen bestimmten Spiegel oder mehr eingestellt werden. Unterdessen verursacht eine exzessiv hohe Aufschlämmungsviskosität einen exzessiv hohen viskosen Widerstand zwischen dem Werkstück und dem Draht, resultierend in einem Drahtbruch und Beschädigung des Werkstücks aufgrund einer exzessiven Kraft, die auf den Draht wirkt, obwohl eine Zufuhr der Schleifkörner zu dem Schnittteil erhöht wird. Aus diesem Grund beträgt die Aufschlämmungsviskosität vorzugsweise von 100 bis etwa 200 mPa·s und stärker bevorzugt von 100 bis 150 mPa·s.
Die Aufschlämmungsviskosität neigt dazu, sich zu erhöhen, da die Schleifkörnerkonzentration höher wird und da die eine Korngröße darstellende Zahl größer wird, das heißt, dass ein Korndurchmesser kleiner wird. Die Schleifkörnerkonzentration wird entsprechend eingestellt, um die Aufschlämmungsviskosität innerhalb des vorstehenden gewünschten Bereichs einzustellen.
3 zeigt die Beziehung zwischen der Aufschlämmungsviskosität und der Schleifkörnerkonzentration, wenn Siliziumcarbid-Schleifkörner, die kommerziell von Shinano Electric Refining Co., Ltd. verfügbar sind (Handelsname: Shinano Random GP), in ein wasserlösliches Kühlmittel, hauptsächlich enthaltend Propylenglykol (etwa 82%, bezogen auf die Masse) und Wasser (etwa 18%, bezogen auf die Masse) gemischt werden.
Wie in 3 abgebildet, erhöht sich die Aufschlämmungsviskosität, wenn die Schleifkörnerkonzentration höher wird und der Korndurchmesser kleiner wird.
Außerdem nimmt die Geschwindigkeit, bei der die Aufschlämmungsviskosität in Bezug auf eine Zunahme der Schleifkörnerkonzentration zunimmt, zu, da der Korndurchmesser kleiner wird. In der Aufschlämmung, die #1000-Größe-Schleifkörner und #1500-Größe-Schleifkörner verwendet, ist eine Variation in der Aufschlämmungsviskosität, abhängig von dem Korndurchmesser, relativ klein, und eine Änderung in der Schleifkörnerkonzentration, wenn die Aufschlämmungsviskosität auf identische Viskositäten eingestellt wird, und eine Änderung in der Schneidfähigkeit sind ebenfalls klein. In der Aufschlämmung, die #2500-Größe-Schleifkörner verwendet, ist die Aufschlämmungsviskosität im Vergleich zu diesen Aufschlämmungen erhöht, da die Schleifkörnerkonzentration höher wird.
Verwendung der #2500-Größe-Schleifkörner erfordert entsprechend, dass die Schleifkörnerkonzentration stark reduziert wird, zum Beispiel auf etwa 40%, um die Aufschlämmungsviskosität einzustellen, innerhalb des 100- bis 200-mPa·s-Bereichs zu sein. Unglücklicherweise führt die Reduktion der Schleifkörnerkonzentration zu Reduktion der Schneidfähigkeit, wie vorstehend, resultierend in erhöhten Kosten aufgrund vermehrter defekter Produkte, verursacht durch schlechte Schneidqualität und verringerte Produktivität, verursacht durch eine längere Zeit, die zum Schneiden eines Werkstücks erforderlich ist.
Es ist daher schwierig, sowohl die Aufschlämmungsviskosität als auch die Schleifkörnerkonzentration richtig einzustellen, um Schneiden mit hoher Schneidfähigkeit durchzuführen, wenn Schleifkörner mit einem Korndurchmesser, der kleiner ist als der von #2000-Größe-Schleifkörnern, wie #2500-Größe-Schleifkörnern, verwendet werden, um einen Schnittverlust zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme gemacht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufschlämmung bereitzustellen, zur Verwendung beim Schneiden eines Werkstücks mit einer Drahtsäge, die eine Reduktion der Schneidfähigkeit aufgrund der Reduktion der Schleifkörnerkonzentration und somit erhöhte Kosten aufgrund von Reduktion der Schneidqualität und der Produktivität unterdrücken kann, selbst wenn Schleifkörner mit einem Korndurchmesser von kleiner als dem von #2000-Größe-Schleifkörnern verwendet wird, um einen Schnittverlust zu reduzieren, und ein Verfahren zum Herstellen der Aufschlämmung.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Aufschlämmung eines freien Schleifmittels bereit, das in einer Drahtsäge verwendet wird, umfassend Schleifkörner mit einer gemittelten Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr, wobei die Schleifkörner in die Aufschlämmung gemischt werden.
Solche eine Aufschlämmung erlaubt, dass dessen Viskosität genau eingestellt wird, unter Beibehaltung einer ausreichend hohen Schleifkörnerkonzentration, dadurch Unterdrücken der Reduktion in der Schneidfähigkeit aufgrund der Reduktion in der Schleifkörnerkonzentration und somit erhöhter Kosten aufgrund der Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität, selbst wenn Schleifkörner mit einem Korndurchmesser, der kleiner als der von #2000-Größe-Schleifkörnern ist, wie #2500-Größe-Schleifkörnern, verwendet werden, um einen Schnittverlust zu reduzieren.
Die Schleifkörner weisen vorzugsweise einen Durchmesser von 6,0 μm oder weniger auf, wobei der Durchmesser bei einer kumulativen Höhe von 50% durch ein JIS R6002 elektrischer Widerstand-Testverfahren gemessen wird.
Solch eine Aufschlämmung erlaubt, dass ein Schnittverlust reduziert wird, bei Unterdrücken der Reduktion in der Schneidfähigkeit aufgrund von Reduktion in der Schleifkörnerkonzentration und somit erhöhter Kosten aufgrund der Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität.
Die Schleifkörner weisen vorzugsweise eine Massenkonzentration von 50% oder mehr auf.
Solch eine Aufschlämmung weist eine ausreichende Schneidfähigkeit auf, die sicher erhöhte Kosten aufgrund der Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität unterdrückt.
Die Viskosität der Aufschlämmung liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 100 mPa·s bis 200 mPa·s.
Solch eine Aufschlämmung erlaubt ausreichend Schleifkörnern, einem Teil zugeführt zu werden, an dem ein Werkstück geschnitten wird, um die Schneidfähigkeit zu verstärken, während ein Drahtbruch und eine Beschädigung des Werkstücks aufgrund einer exzessiven Kraft, die auf den Draht wirkt, sicher unterdrückt wird.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Aufschlämmung eines freien Schleifmittels, das in einer Drahtsäge verwendet wird, bereit, umfassend: Pulverisieren von Schleifkörnern mit einer Walzmühle oder einer Ballmühle; nochmaliges Pulverisieren eines Teils oder aller der Schleifkörner mit einer Strahlmühle, sodass die Schleifkörner eine gemittelte Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr aufweisen; und Mischen der Schleifkörner, dessen gemittelte Kreisförmigkeit 0,900 oder mehr beträgt, mit einem Kühlmittel, um die Aufschlämmung eines freien Schleifmittels herzustellen.
Solch ein Verfahren kann sicher eine Aufschlämmung herstellen, die erlaubt, dass dessen Viskosität genau eingestellt werden kann, unter Beibehalten einer ausreichend hohen Schleifkörnerkonzentration, dadurch Unterdrücken der Reduktion in der Schneidfähigkeit aufgrund einer Reduktion in der Schleifkörnerkonzentration und somit erhöhter Kosten aufgrund der Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität, selbst wenn Schleifkörner mit einem Korndurchmesser, der kleiner ist als der von #2000-Größe-Schleifkörnern, wie #2500-Größe-Schleifkörnern, verwendet werden, um einen Schnittverlust zu reduzieren.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
In der Aufschlämmung der Erfindung weisen die eingemischten Schleifkörner eine gemittelte Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr auf, und die Aufschlämmung erlaubt deshalb, dass dessen Viskosität genau eingestellt wird, unter Beibehalten einer ausreichend hohen Schleifkörnerkonzentration, dadurch Unterdrücken der Reduktion in der Schneidfähigkeit aufgrund der Reduktion in der Schleifkörnerkonzentration und somit erhöhter Kosten aufgrund der Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität, selbst wenn Schleifkörner mit einem Korndurchmesser, der kleiner ist als der von #2000-Größe-Schleifkörnern, verwendet werden, um einen Schnittverlust zu reduzieren. Das Verfahren der Erfindung zum Herstellen einer Aufschlämmung bezieht das Pulverisieren von Schleifkörnern mit einer Walzmühle oder einer Ballmühle, und nochmaliges Pulverisieren eines Teils oder alle der Schleifkörner mit einer Strahlmühle, sodass die Schleifkörner eine gemittelte Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr aufweisen, ein, dadurch Ermöglichen, dass die Aufschlämmung der Erfindung sicher hergestellt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm einer gemeinen Drahtsäge;
2 ist ein Fließdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine erklärende Ansicht der Beziehung zwischen einer Schleifkörnerkonzentration und einer Aufschlämmungsviskosität.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGENFORMEN
Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Der vorliegende Erfinder studierte genau, warum eine Aufschlämmungsviskosität signifikant zunimmt, wenn eine Schleifkörnerkonzentration zunimmt, und eine Gegenmaßnahme gegen die Ursache in Bezug auf eine Aufschlämmung, zur Verwendung in einer Drahtsäge, in die Schleifkörner mit einem kleinen Korndurchmesser, wie #2500-Größe-Schleifkörner, gemischt sind. Als ein Ergebnis hat der Erfinder herausgefunden, dass eine gegenseitige Störung zwischen Schleifkörnern stark die Aufschlämmungsviskosität beeinträchtigt und unter dem Einfluss einer Schleifkörnerform verändert, was heißt, dass die Schleifkörnerform entscheidend die Aufschlämmungsviskosität beeinträchtigt, unter Inbetrachtnahme, dass solch eine Aufschlämmung bei einer hohen Konzentration, wie einer Konzentration von 50%, enthält und die Schleifkörnerkonzentration die Aufschlämmungsviskosität variiert.
Der Erfinder studierte auch die Form der Schleifkörner und machte folgende Erkenntnisse:
Mischen von Schleifkörnern, die mit einer Strahlmühle pulverisiert sind, um ihre Form der Schleifkörner zu verändern, und dadurch eine gemittelte Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr aufweisen, eine Aufschlämmung mit einer geringeren Viskosität mit der gleichen Schleifkörnerkonzentration herstellt, somit Ermöglichen einer Zunahme in der Viskosität einer Aufschlämmung, die kleinere Schleifkörner enthält, zu unterdrücken, ohne Absenken der Massenkonzentration der Schleifkörner, sodass die Aufschlämmung zum Schneiden eines Werkstücks verwendet werden kann. Der Erfinder brachte dadurch die vorliegende Erfindung zur Vervollständigung.
Ein Überblick des Schneidens eines Werkstücks mit einer Drahtsäge wird nun beschrieben werden.
Wie in 1 beschrieben, besteht eine Drahtsäge 1 hauptsächlich aus einem Draht 2 zum Schneiden eines Werkstücks W, gerillten Rollen 3, um die der Draht 2 gewunden ist, Mechanismen zum Anlegen einer Drahtspannung 4 zum Anlegen einer Spannung an den Draht 2, einen Werkstückzufuhrmechanismus 5 zum Abwärtszuführen des zu schneidenden Werkstücks W, und einen Aufschlämmungszufuhrmechanismus 6 zum Zuführen einer Aufschlämmung zum Zeitpunkt des Schneidens.
Der Draht 2 wird von einer Drahtrolle 7 abgerollt und betritt die gerillten Rollen 3 durch einen Durchquerer 8 nach Durchlaufen des Mechanismus zum Anlegen einer Drahtspannung 4, gebildet durch einen Kupplungskraftverstärker („powder clutch”, einem Motor mit konstantem Drehmoment 9), einer Tänzerrolle (ein Totgewicht) (nicht gezeigt), und so weiter. Der Draht 2 ist um die gerillten Rollen 3 etwa 300 Mal bis 400 Mal gewunden und dann um die andere Drahtrolle 7' nach Durchlaufen des anderen Mechanismus zum Anlegen einer Drahtspannung 4' aufgerollt.
Wenn ein Werkstück mit solch einer Drahtsäge 1 geschnitten wird, wird das Werkstück W durch den Werkstückzufuhrmechanismus 5 gehalten. Außerdem wird eine geeignete Spannung an den Draht 2 unter Verwendung des Mechanismus zum Anlegen der Drahtspannung 4 angelegt und eine Hin- und Herbewegung wird dem Draht 2 durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) vermittelt. Das Werkstück W wird dann zu dem Draht 2, der sich darunter befindet, durch den Werkstückzufuhrmechanismus 5 unter Zuführung einer Aufschlämmung zugeführt und gegen den Draht 2 gepresst, wodurch das Werkstück W geschnitten wird.
Die Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung ist eine Aufschlämmung eines Typs von freiem Schleifmittel, das für solch ein Schneidverfahren eines Werkstücks mit einer Drahtsäge verwendet wird, und die gemittelte Kreisförmigkeit der in die Aufschlämmung gemischten Schleifkörner beträgt 0,900 oder mehr.
Hier ist die Kreisförmigkeit gegeben durch Teilen der umfänglichen Länge eines Kreises mit einer Fläche, die identisch zu einer Projektionsfläche eines Projektionsbilds eines Schleifkorns durch die umfängliche Länge des Projektionsbilds des Schleifkorns, und ist dargestellt durch den folgenden Ausdruck (1).
Die Kreisförmigkeit beträgt somit 1 oder weniger, und wenn die Kreisförmigkeit mehr zu 1 kommt, wird ein Schleifkorn runder. Die Kreisförmigkeit kann erhalten werden durch Analysieren einer Schleifkornform unter Verwendung eines Flusspartikel-Bildanalysators (zum Beispiel FPIA-3000, hergestellt durch Sysmex Corporation). Da eine Aufschlämmung im Allgemeinen unzählige Schleifkörner enthält, wird die Kreisförmigkeit von jedem in der Aufschlämmung enthaltenen Schleifkorn Idealerweise dargestellt durch gemittelte Kreisförmigkeit über alle der Schleifkörner. Da es tatsächlich fast unmöglich ist, die Kreisförmigkeit aller in die Aufschlämmung gemischten Schleifkörner zu berechnen, werden einige Proben von den in die Aufschlämmung gemischten Schleifkörner extrahiert und ein gemittelter Wert der Proben wird berechnet. In der Erfindung stellt diese Mittelung eine gemittelte Kreisförmigkeit dar.
Die Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung besteht aus Schleifkörnern, dessen gemittelte Kreisförmigkeit 0,900 oder mehr beträgt, vermischt mit einem Kühlmittel in einem vorbestimmten Verhältnis.
Beispiele der Schleifkörner schließen Siliziumcarbid-Schleifkörner ein. Das Kühlmittel kann ein wasserlösliches Kühlmittel sein.
Solch eine Aufschlämmung der Erfindung erlaubt, dass dessen Viskosität geeigneterweise eingestellt wird, unter Beibehalten einer ausreichend hohen Schleifkörnerkonzentration, selbst wenn Schleifkörner mit einem Korndurchmesser, der kleiner ist als der von #2000-Größe-Schleifkörnern, wie #2500-Größe-Schleifkörnern, verwendet werden, um einen Schnittverlust zu reduzieren. Verwendung der Aufschlämmung der Erfindung ermöglicht entsprechend eine Unterdrückung der Reduktion in der Schneidfähigkeit aufgrund von Reduktion in der Schleifkörnerkonzentration und erhöhte Kosten aufgrund der Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität.
Die Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung wird geeigneterweise auf einen Fall angewendet, wo Schleifkörner mit einem kleineren Korndurchmesser verwendet werden, um einen Schnittverlust zu reduzieren. Spezifisch weisen die Schleifkörner einen Durchmesser von 6,0 μm oder weniger auf, insbesondere 5,5 μm oder weniger, was bei einer kumulativen Höhe von 50% durch ein JIS R6002 elektrischer Widerstand-Testverfahren gemessen wird. Beachte, dass ein Schleifkorn, dessen Durchmesser bei einer kumulativen Höhe von 50% 6,7 μm beträgt, einem #2000-Größe-Schleifkorn entspricht, und ein Schleifkorn, dessen Durchmesser bei einer kumulativen Höhe von 50% 5,5 μm beträgt, einem #2500-Größe-Schleifkorn entspricht.
Solch eine Aufschlämmung erlaubt einen Schnittverlust ausreichend reduziert zu werden, unter Unterdrücken einer Reduktion in der Schneidfähigkeit aufgrund von Reduktion in der Schleifkörnerkonzentration und somit erhöhten Kosten aufgrund von Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität.
In Bezug auf das vorstehend beschriebene Verhältnis, in dem die Schleifkörner und das Kühlmittel gemischt werden, beträgt die Massenkonzentration der in die Aufschlämmung gemischten Schleifkörner vorzugsweise 50% oder mehr.
Solch eine Aufschlämmung hat ausreichende Schneidfähigkeit, was sicher eine Erhöhung der Kosten aufgrund von Reduktion der Schneidqualität und in der Produktivität unterdrückt.
Die Aufschlämmung weist vorzugsweise eine Viskosität auf im Bereich von 100 mPa·s bis 200 mPa·s, stärker bevorzugt von 100 mPa·s bis 150 mPa·s.
Solch eine Aufschlämmung erlaubt ausreichenden Schleifkörnern, einem Teil zugeführt zu werden, an dem ein Werkstück geschnitten wird, um die Schneidfähigkeit zu verstärken, während ein Drahtbruch und eine Beschädigung des Werkstücks aufgrund einer exzessiven Kraft, die auf den Draht wirkt, sicher unterdrückt wird.
Die vorstehend beschriebene Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Aufschlämmung, das nachstehend beschrieben wird.
Wie in 2 gezeigt, schließt das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Aufschlämmung das Herstellen von kommerziell verfügbaren Schleifkörnern ein, pulverisiert mit einer Walzmühle oder einer Ballmühle, und nochmals pulverisiert von einem Teil oder aller der Schleifkörner mit einer Strahlmühle, sodass die Schleifkörner eine gemittelte Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr aufweisen (2 bei (A)).
Hier können kommerziell verfügbare Schleifkörner aus Siliziumcarbid als die mit einer Walzmühle oder einer Ballmühle pulverisierten Schleifkörner verwendet werden, die wie folgt hergestellt werden: Ein Brocken wird durch Reaktion zwischen Siliziummaterial und Kohlenstoffmaterial in einem Elektroofen (einem Acheson-Ofen) gemäß einem als Acheson-Verfahren genannten Herstellungsverfahren hergestellt; der Brocken wird mit einer Walzmühle oder einer Ballmühle genannten Pulverisator pulverisiert; und die resultierenden Körner werden klassifiziert, eine gewünschte Korngrößenverteilung aufzuweisen. Die mit der Walzmühle oder der Ballmühle pulverisierten Schleifkörner weisen eine gemittelte Kreisförmigkeit von weniger als 0,900 auf.
Vorteilhafterweise erlaubt hier die Verwendung von Schleifkörnern mit einem Korndurchmesser, der kleiner ist als der von #2000-Größe-Schleifkörnern, wie #2500-Größe-Schleifkörnern, zum Zeitpunkt des Schneidens eines Werkstücks den Schnittverlust sicher zu reduzieren.
Beachte, dass eine Strahlmühle eine Maschine ist, die Schleifkörner zu dem Innenraum einer Mühle mit einem Hochdruck- und Hochgeschwindigkeitsstrahl zuführt, um die Schleifkörner so zu kollidieren, dass die Schleifkörner pulverisiert werden.
Die gemittelte Kreisförmigkeit der repulverisierten Schleifkörner wird zum Beispiel gemessen unter Verwendung des Flusspartikel-Bildanalysators (2 bei (B)). Nachdem es bestätigt ist, dass die gemittelte Kreisförmigkeit 0,900 oder mehr beträgt, werden die Schleifkörner mit einer gemittelten Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr mit einem Kühlmittel gemischt, um die Aufschlämmung herzustellen (2 bei (C)). Obwohl ein Ölkühlmittel als Kühlmittel verwendet werden kann, wird hier vorzugsweise ein wasserlösliches Kühlmittel verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Aufschlämmung kann sicher die vorstehende Aufschlämmung der Erfindung herstellen, welche erlaubt, dass die Aufschlämmungsviskosität unter Beibehaltung einer ausreichend hohen Schleifkörnerkonzentration geeigneterweise eingestellt wird, dadurch Unterdrücken der Reduktion der Schneidfähigkeit aufgrund von Reduktion in der Schleifkörnerkonzentration und erhöhter Kosten aufgrund der Reduktion in der Schneidqualität und in der Produktivität, selbst wenn Schleifkörner mit einem Korndurchmesser, der kleiner ist als der von #2000-Größe-Schleifkörnern, wie #2500-Größe-Schleifkörnern, verwendet werden, um einen Schnittverlust zu reduzieren.
BEISPIELE
Hiernach wird die vorliegende Erfindung spezifischer mit Beispielen und Vergleichsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
Die Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung wurde gemäß dem Verfahren zum Herstellen einer Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung hergestellt.
Ein Flusspartikel-Bildanalysator, FPIA-3000, hergestellt durch Sysmex Corporation, wurde verwendet, um die gemittelte Kreisförmigkeit von Siliziumcarbid-Schleifkörnern von #1500-, #2000- und #2500-Größe (Handelsname: Shinano Random GP), die kommerziell von Shinano Electric Refining Co., Ltd., verfügbar sind, zu messen. Die gemittelte Kreisförmigkeit betrug 0,886 für #1500, 0,888 für #2000 und 0,889 für #2500, die geringer waren als 0,900.
Unter diesen wurden die #2000-Größe-Siliziumcarbid-Schleifkörner mit einer Strahlmühle pulverisiert, und die gemittelte Kreisförmigkeit wurde davon gemessen. Hier wurde ein durch Subtrahieren des Korndurchmessers nach der Pulverisierung von der vor der Pulverisierung erhaltene Wert definiert als eine Pulverisierungsmenge, die einen Index des Grades der Pulverisierung der Schleifkörner mit der Strahlmühle darstellt. Die Pulverisierungsmenge wurde auf drei Spiegel eingestellt: 0,1 μm, 0,7 μm und 1,2 μm. Beachte, dass eine Probe für eine Pulverisierungsmenge von 1,2 μm ein Schleifkorn mit einem Korndurchmesser von 5,5 μm ist, was dem #2500-Größe-Schleifkorn entspricht. Die gemittelte Kreisförmigkeit der Schleifkörner nach der Pulverisierung mit der Strahlmühle veränderte sich auf 0,899 für eine Pulverisierungsmenge von 0,1 μm, 0,913 für eine Pulverisierungsmenge von 0,7 μm und 0,923 für eine Pulverisierungsmenge von 1,2 μm von 0,888 vor der Pulverisierung. Dies zeigt an, dass je größer die Pulverisierungsmenge, desto mehr die gemittelte Kreisförmigkeit an 1 und die Schleifkornform nahm einen perfekten Kreis an.
Entsprechend wurden Proben der Schleifkörner für eine Pulverisierungsmenge von 0,7 μm und Proben der Schleifkörner für eine Pulverisierungsmenge von 1,2 μm, von denen beide die gemittelte Kreisförmigkeit 0,900 oder mehr betrug, in ein wasserlösliches Kühlmittel, hauptsächlich enthaltend Propylenglykol (etwa 82%, bezogen auf die Masse) und Wasser (etwa 18%, bezogen auf die Masse) in einer Massenkonzentration von 50% gemischt, wodurch die Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Die Viskosität der Aufschlämmung, gemessen mit einem Digital-Viscometer (TVB-10, hergestellt durch Toki Sangyo Co., Ltd.) betrug 137,8 mPa·s für eine Pulverisierungsmenge von 0,7 μm und 121,9 mPa·s für eine Pulverisierungsmenge von 1,2 μm.
Die Aufschlämmung wies somit einen innerhalb des 100- bis 200-mPa·s-Bereichs eingestellte Viskosität auf, unter Beibehalten der ausreichend hohen (50%) Schleifkörnerkonzentration, selbst unter Verwendung der Schleifkörner mit einem Korndurchmesser, der kleiner ist als der der #2000-Größe-Schleifkörner. Insbesondere wenn die Aufschlämmung von Beispiel 1 unter Verwendung der Schleifkörner für eine Pulverisierungsmenge von 1,2 μm, entsprechend den #2500-Größe-Schleifkörnern, mit der Aufschlämmung des nachstehend beschriebenen Vergleichsbeispiels 1 verglichen wurde, hatte die Aufschlämmung in Beispiel 1 eine geeigneterweise eingestellte Viskosität unter Beibehaltung ihrer Schleifkörnerkonzentration bei einer ausreichenden Höhe, wogegen die Aufschlämmung in Vergleichsbeispiel 1 eine signifikant erhöhte Viskosität von 914 mPa·s für eine Schleifkörnerkonzentration von 50% aufwies. In Vergleichsbeispiel 1 ist es notwendig, die Schleifkörnerkonzentration auf etwa 43%, stärker bevorzugt auf etwa 39%, zu reduzieren, um die Aufschlämmungsviskosität einzustellen, innerhalb des 100- bis 200-mPa·s-Bereichs zu sein, was zeigte, dass Reduktion in der Schneidfähigkeit nicht vermieden werden kann.
(Beispiel 2)
Ein Silizium-Ingot mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Länge von 200 mm wurde mit einer Drahtsäge unter Verwendung der in Beispiel 1 hergestellten Aufschlämmung der Erfindung für eine Pulverisierungsmenge von 1,2 μm geschnitten und die Schneidfähigkeit und die Schnittqualität wurden bewertet. Hier wurde die Schneidfähigkeit auf der Basis der maximalen Durchbiegung eines Drahts während des Schneidens des Werkstücks evaluiert. Beim Schneiden des Werkstücks mit der Drahtsäge macht die Verwendung einer Aufschlämmung, die eine höhere Schneidfähigkeit aufweist, die Drahtdurchbiegung kleiner, da eine Geschwindigkeit, bei der das Werkstück dem Draht zugeführt wird, vor dem Start des Schneidens eingestellt wird, wogegen die Verwendung einer Aufschlämmung, die eine geringere Schneidefähigkeit aufweist, die Drahtdurchbiegung größer macht. Außerdem wurde die Variation der Gesamtdicke (total thickness variation, TTV) und Warp-bf, gemittelt über alle geschnittenen Wafer, evaluiert.
Als Ergebnis betrug die maximale Drahtdurchbiegung 8 mm, die im Vergleich zu einer maximalen Drahtdurchbiegung von 10 mm in dem später beschriebenen Vergleichsbeispiel 2 20% reduziert war.
Außerdem, in Bezug auf die Schnittqualität, betrug die TTV 6,8 μm und Warp-bf betrug 6,7 μm, was verbessert war, verglichen zu einer TTV von 9,1 μm und einer Warp-bf von 15,8 μm im später beschriebenen Vergleichsbeispiel 2.
(Vergleichsbeispiel 1)
Kommerziell verfügbare Siliziumcarbid-Schleifkörner wurden direkt in ein wasserlösliches Kühlmittel bei einer Massenkonzentration von 50% gemischt, um eine Aufschlämmung herzustellen. Hier wurden #2500-Größe-Schleifkörner als Siliziumcarbid-Schleifkörner verwendet. Die gemittelte Kreisförmigkeit der Schleifkörner betrug 0,889, was weniger war als 0,900.
Die gemessene Viskosität der hergestellten Aufschlämmung betrug 915 mPa·s, was viel größer ist als eine Viskosität, die zum Fesseln eines Werkstücks mit einer Drahtsäge geeignet ist, die im Bereich der 100- bis 200-mPa·s liegt. Diese Aufschlämmung war nicht fähig, ein Werkstück mit einer Drahtsäge zu schneiden. Die Massenkonzentration der Schleifkörner musste auf etwa 39% reduziert werden, um die Aufschlämmungsviskosität auf 120 mPa·s einzustellen.
(Vergleichsbeispiel 2)
Ein Silizium-Ingot wurde unter den gleichen Bedingungen wie denen von Beispiel 2 geschnitten, außer, dass die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Aufschlämmung mit einer Viskosität von 120 mPa·s und einer Schleifkörner-Massenkonzentration von 39% verwendet wurde, und die Evaluierung wurde in einer zu Beispiel 2 ähnlichen Weise durchgeführt.
Als Ergebnis betrug die maximale Drahtdurchbiegung 10 mm, was schlechter war als das Ergebnis von Beispiel 2.
Außerdem, in Bezug auf die Schnittqualität, betrug die TTV 9,1 μm und Warp-bf betrug 15,8 μm, was schlechter war als das Ergebnis von Beispiel 2.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgehende Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist nur eine Erläuterung, und alle Beispiele, die im Wesentlichen das gleiche Merkmal aufweisen und die gleichen Funktionen und Wirkungen wie die in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen technischen Konzept demonstrieren, in den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind.

Claims

Aufschlämmung eines freien Schleifmittels, das in einer Drahtsäge verwendet wird, umfassend Schleifkörner mit einer gemittelten Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr, wobei die Schleifkörner in die Aufschlämmung gemischt sind.
Aufschlämmung nach Anspruch 1, wobei die Schleifkörner einen Durchmesser von 6,0 μm oder weniger aufweisen, wobei der Durchmesser bei einer kumulativen Höhe von 50% durch ein JIS R6002 elektrischer Widerstand-Testverfahren gemessen wird.
Aufschlämmung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleifkörner eine Massenkonzentration von 50% oder mehr aufweisen.
Aufschlämmung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Viskosität der Aufschlämmung innerhalb eines Bereichs von 100 mPa·s bis 200 mPa·s liegt.
Verfahren zum Herstellen einer Aufschlämmung eines freien Schleifmittels, das in einer Drahtsäge verwendet wird, umfassend: Pulverisieren von Schleifkörnern mit einer Walzmühle oder einer Ballmühle; nochmaliges Pulverisieren eines Teils oder aller der Schleifkörner mit einer Strahlmühle, sodass die Schleifkörner eine gemittelte Kreisförmigkeit von 0,900 oder mehr aufweisen; und Mischen der Schleifkörner, dessen gemittelte Kreisförmigkeit 0,900 oder mehr beträgt, mit einem Kühlmittel, um die Aufschlämmung des freien Schleifmittels herzustellen.