JP2000176931A

JP2000176931A - 砥粒固定ワイヤおよびこれを用いたワーク加工装置

Info

Publication number: JP2000176931A
Application number: JP10355807A
Authority: JP
Inventors: Yukinari Okuyama; 幸成奥山; Yukihiro Nomura; 幸弘野村; Koji Fukuda; 紘二福田; Tetsuo Okuyama; 哲雄奥山
Original assignee: Nippei Toyama Corp; Toyobo Co Ltd
Current assignee: Nippei Toyama Corp; Toyobo Co Ltd
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-06-27

Abstract

(57)【要約】【解決手段】ポリベンザゾール繊維および樹脂からな
る芯成分と、樹脂および砥粒からなる鞘成分との芯／鞘
構造を有し、表面にダイアモンド砥粒が固定されたワイ
ヤの提供。このワイヤ１を加工用ローラ２，３，４間に
巻回し走行させて、ワークＷに接触させるワーク加工装
置の提供。【効果】加工速度および加工精度を向上させることが
できる。加工精度を一定に維持できる。従来にないレベ
ルのワイヤソーの細径化およびカーフロスの低減が可能
となる。遊離砥粒を含むスラリの供給が不要であるの
で、劣悪な作業環境や廃液処理、加工後の洗浄、さらに
低加工効率といった問題が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリコンウエハ
のインゴットを切断するなどのワークの加工に用いられ
る砥粒固定ワイヤおよびこれを用いたワークを加工する
装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、ワークとしての硬脆材料、例えば半
導体材料、磁性材料、セラミック、シリコンウエハなど
に切断や研磨などの加工を施す加工装置においては、鉄
系金属の線材よりなるワイヤが切断などの加工に使用さ
れていた。そして、このワイヤ表面に遊離砥粒を含むス
ラリを供給しながら、所定の張力を付与した状態でワイ
ヤを走行させ、ワークに接触させて、その接触部分を線
状に削り取り加工することが行われていた。ところが、
鉄系金属の線材に高粘度の研磨剤スラリを供給しながら
削り取り加工を行う場合、劣悪な作業環境や廃液処理、
加工後の洗浄、さらに低加工効率といった問題があっ
た。

【０００３】遊離砥粒を用いた場合の上記問題を解消す
べく、ワイヤの表面に砥粒を固定した砥粒固定ワイヤの
検討がなされている。砥粒固定ワイヤとしては、金属を
結合材とした電着ワイヤなどの砥粒固定ワイヤが製作さ
れているが、製造コストが高く、ねじり強度が低く、ま
た砥粒含有量の少ない低集中度工具の製造が困難である
という問題点があった。これに対し、樹脂を結合材とし
たレジンワイヤが開発されているが、砥粒の保持強度が
低い、耐熱性が低いなどの問題点がある。また、鉄系金
属の線材よりなるワイヤでは、加工運転に伴いワイヤが
摩耗して細くなるとともに、酸化や腐食が生じることも
あって、加工精度を一定に維持することができないとい
う問題もあった。

【０００４】そこで、金属以外の線材よりなるワイヤ表
面に砥粒を固定した固定砥粒ワイヤが検討され、非金属
モノフィラメントもしくはマルチフィラメントにダイヤ
モンド砥粒を固着してなるワイヤソー（特開平９−１５
５６３１号公報）が開発されている。しかし、炭素繊維
などの無機繊維を線材とすると、繊維が非常に脆いの
で、切断走行中にプーリなどで屈曲疲労を受け易く、そ
の強度の割にワイヤソーの寿命が短いという問題があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な従来の技術に存在する問題点に着目してなされたもの
である。その目的とするところは、加工速度および加工
精度を向上させることができるとともに、加工精度を一
定に維持し、かつ従来にないレベルのワイヤソーの細径
化およびカーフロスの低減が可能となる砥粒固定ワイヤ
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の砥粒固定ワイ
ヤは、引張強度が５ＧＰａ以上、結晶配向パラメータが
０．０５以下の有機繊維および樹脂からなる芯成分と、
樹脂および砥粒からなる鞘成分との芯／鞘構造を有する
ことを特徴とする。特に、有機繊維がポリベンザゾール
繊維であり、また砥粒固定ワイヤの線径が０．０７ｍｍ
〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．３５ｍｍの
範囲内に設定されていることを特徴とする。また、この
発明のワーク加工装置は、この発明の砥粒固定ワイヤを
複数の加工用ローラ間に巻回し走行させて、ワークに接
触させることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】この発明の砥粒固定ワイヤは、有機繊維の表面
に砥粒が樹脂で固定されているので、ワイヤの送り速度
の高速化が可能であり、ワークを短時間に精度良く加工
することができ、かつ劣悪な作業環境や廃液処理、加工
後の洗浄、さらに低加工効率といった問題が解消され
る。この発明の砥粒固定ワイヤは、引張強度が５ＧＰａ
以上、結晶配向パラメータが０．０５以下の有機繊維お
よび樹脂からなる芯成分と、樹脂および砥粒からなる鞘
成分との芯／鞘構造を有する。したがって、鉄系金属の
線材よりなるワイヤに比較してテンション変動による断
線が少なく、また無機繊維の線材よりなるワイヤに比較
してその寿命が長い。また、シリコン単結晶の大口径化
に伴う線材の強度向上の要求に充分応えることができ
る。

【０００８】この発明の砥粒固定ワイヤによれば、従来
の有機繊維の線材よりなるワイヤに比較して、ワイヤソ
ーの細径化およびカーフロスの低減が可能となる。ワー
クとしての硬脆材料の加工においては、ワイヤソーの細
径化およびカーフロスの低減が課題となる。しかし、こ
の発明で規定する引張強度および結晶配向パラメータの
条件を満たさない有機繊維を線材とした場合、例えばア
ラミド繊維を線材とした場合には、シリコンウエハ切断
時の走行張力が２０Ｎ設定であるとすると、線径は０．
１ｍｍが限界となる。また、一時的に、あるいはメイン
ローラの一部では、３０Ｎ以上の張力がかかることを考
慮すると、線径は０．１３ｍｍが限界であり、被削材の
カーフロスの低減に限界があった。この発明の砥粒固定
ワイヤは、走行張力を２０Ｎとすると、線径の限界が
０．０７ｍｍであり、走行張力を３０Ｎとしても線径の
限界は０．０９ｍｍとなる。このように、従来実現不可
能であったレベルの細径化およびカーフロスの低減が可
能となる。

【０００９】この発明のワーク加工装置は、この発明の
砥粒固定ワイヤ、すなわちテンション変動による断線が
少なく、またその寿命が長い砥粒固定ワイヤを複数の加
工用ローラ間に巻回し走行させて、ワークに接触させる
ので、装置としての安定性が増し、ワークの切断や研磨
などの加工を安定して行うことができる。また、ワイヤ
に対し遊離砥粒を含むスラリを供給する必要がないの
で、かつ劣悪な作業環境や廃液処理、加工後の洗浄、さ
らに低加工効率といった問題が改善される。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の砥粒固定ワイヤは、有
機繊維および樹脂を主要構成物とする芯成分と、樹脂お
よび砥粒を主要構成物とする鞘成分とから成る芯／鞘構
造を有するワイヤである。芯成分には砥粒が含まれてお
らず、芯成分を被覆する鞘成分に砥粒が含まれている芯
／鞘構造を採ることにより、ワイヤ表面に繊維が剥き出
しになることがないので、切断時の有機繊維の毛羽立ち
が著しく低減され、加工精度を一定に保つことが可能と
なる。芯成分と鞘成分に用いる樹脂は、同種類であって
も良いし、異なっていても良い。一般的に樹脂は接着剤
としての機能を有しているので、芯成分の樹脂と鞘成分
における樹脂とが接着剤同士の接着となり、鉄系金属の
線材で問題となる樹脂固定砥粒の有機繊維線材表面から
の脱落が解消される。

【００１１】〔有機繊維の説明〕この発明における有機
繊維は、引張強度が５ＧＰａ以上、好ましくは５．５Ｇ
Ｐａ以上の強度を有し、結晶配向パラメータが０．０５
以下である。結晶配向パラメータは０に近づく程好まし
く、実用面で好ましくは０．０４〜０．０００５、より
好ましくは０．０２〜０．００１である。これらの条件
を満たさない場合、ワイヤソーの細径化およびカーフロ
スの低減が望めず、また弾性率が低く、応力伝達が不十
分となり、切断時の切断効率が悪くなる。

【００１２】引張強度はＡＳＴＭＤ２１０１に準拠し
て測定したものである。また、結晶配向パラメータ＜ｓ
ｉｎ²φ＞は、以下の方法により算出したものである。

【００１３】Ｘ線の発生源として（株）リガク製回転対
陰極型Ｘ線発生装置ＲＵ−２００を用い、出力は管電圧
４０ｋＶ、管電流１００ｍＡとした。対陰極には銅を使
用し、（株）リガク製三スリット系小角Ｘ線散乱装置、
ニッケルフィルタを用いて、単色化したＣｕＫα線を取
り出した。そのとき、第一スリットのピンホール直径は
０．２ｍｍ、第二スリットのピンホール直径は０．１５
ｍｍであった。取り出したＸ線を繊維糸条に照射し、繊
維から８０ｍｍ後方（Ｘ線発生源とは逆方向）に置いた
富士フィルム（株）製イメージングプレート（ＦＤＬ
ＵＲ−Ｖ）にて試料繊維からの回折Ｘ線を測定した。十
分な回折強度を得るために必要な測定時間は２０分〜１
２０分であった。イメージングプレートで測定した回折
強度は、富士フィルム（株）製デジタルミクログラフィ
（ＦＤＬ５０００）を用いた日本電子（株）製ＰＩＸｓ
ｙｓＴＥＭ２０にて解析した。結晶配向パラメータは、
（２００）回折面のデバイ環に沿った方位角方向の回折
強度分布からバックグラウンド散乱の補正を施した後、
下記式に従って算出した。

【００１４】

【数１】

【００１５】上記の引張強度および結晶配向パラメータ
の条件を満足する有機繊維としては、ポリベンザゾール
繊維が挙げられる。ポリベンザゾール繊維とは、ポリベ
ンザゾールポリマーよりなる繊維をいう。ポリベンザゾ
ール（ＰＢＺ）ポリマーとは、ポリベンゾオキサゾール
（ＰＢＯ）ホモポリマー、ポリベンゾチアゾール（ＰＢ
Ｔ）ホモポリマーおよびそれらＰＢＯ、ＰＢＴのランダ
ム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマーな
どをいう。ここでＰＢＯ、ＰＢＴおよびそれらのランダ
ム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマー
は、例えばＷｏｌｆｅ等の「ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔ
ａｌｌｉｎｅＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏ
ｎｓ，ＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ」米
国特許第４７０３１０３号（１９８７年１０月２７
日）、「ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＰｏ
ｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，Ｐｒｏｃｅｓ
ｓａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ」米国特許第４５３３６
９２号（１９８５年８月６日）、「ＬｉｑｕｉｄＣｒ
ｙｓｔａｌｌｉｎｅＰｏｌｙ（２，６−Ｂｅｎｚｏｔ
ｈｉａｚｏｌｅ）Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，Ｐｒｏｃ
ｅｓｓａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ」米国特許第４５３
３７２４号（１９８５年８月６日）、「Ｌｉｑｕｉｄ
ＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏ
ｓｉｔｉｏｎｓ，ＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＰｒｏｄｕ
ｃｔｓ」米国特許第４５３３６９３号（１９８５年８月
６日）、Ｅｖｅｒｓの「Ｔｈｅｒｍｏｏｘｉｄａｔｉｖ
ｅｌｙＳｔａｂｌｅＡｒｔｉｃｕｌａｔｅｄｐ‐
Ｂｅｎｚｏｂｉｓｏｘａｚｏｌｅａｎｄ − Ｂｅｎ
ｚｏｂｉｓｔｈｉａｚｏｌｅＰｏｌｙｍｅｒｓ」米国
特許第４５３９５６７号（１９８２年１１月１６日）、
Ｔｓａｉ等の「ＭｅｔｈｏｄｆｏｒｍａｋｉｎｇＨ
ｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃＢｌｏｃｋＣｏｐｏｌｙｍ
ｅｒ」米国特許第４５７８４３２号（１９８６年３月２
５日）などに記載されている。

【００１６】ＰＢＺポリマーに含まれる構造単位として
は、好ましくはライオトロピック液晶ポリマーから選択
される。モノマー単位は下記の構造式（ａ）〜（ｈ）に
記載されているモノマー単位からなり、さらに好ましく
は、本質的に構造式（ａ）〜（ｄ）から選択されたモノ
マー単位からなる。

【００１７】

【化１】

【００１８】ＰＢＺポリマーのドープを形成するための
好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解
しうる非酸化性の酸が含まれる。好適な酸溶媒の例とし
ては、ポリリン酸、メタンスルホン酸および高濃度の硫
酸あるいはそれらの混合物が挙げられる。さらに適する
溶媒はポリリン酸およびメタンスルホン酸である。また
最も適する溶媒は、ポリリン酸である。

【００１９】溶媒中のポリマー濃度は、好ましくは少な
くとも約７重量％であり、さらに好ましくは少なくとも
１０重量％、最も好ましくは少なくとも１４重量％であ
る。最大濃度は、例えばポリマーの溶解性やドープ粘度
といった実際上の取り扱い性により限定される。それら
の限界要因のために、ポリマー濃度は通常では２０重量
％を越えることはない。

【００２０】好適なポリマーやコポリマーあるいはドー
プは公知の手法により合成される。例えばＷｏｌｆｅ等
の米国特許第４５３３６９３号（１９８５年８月６
日）、Ｓｙｂｅｒｔ等の米国特許第４７７２６７８号
（１９８８年９月２０日）、Ｈａｒｒｉｓの米国特許第
４８４７３５０号（１９８９年７月１日）に記載される
方法で合成される。ＰＢＺポリマーは、Ｇｒｅｇｏｒｙ
等の米国特許第５０８９５９１号（１９９２年２月８
日）によると、脱水性の酸溶媒中での比較的高温、高剪
断条件下において高反応速度での高分子量化が可能であ
る。

【００２１】このようにして重合されるドープから公知
の手段により高強度・高弾性率のポリベンザゾール繊維
が製造される。例えば米国特許第５２９４３９０号（１
９９４年５月１５日）などに記載された乾湿式紡糸方法
が好適である。

【００２２】ポリベンザゾール繊維の中でもポリベンゾ
オキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維）、特にポリパラフェニ
レンベンゾビスオキサゾール繊維は、高強度および高弾
性率を有するとともに、耐熱性および難燃性に優れてい
る。

【００２３】有機繊維よりなる線材は、モノフィラメン
トまたはマルチフィラメントであり、マルチフィラメン
トは無撚または撚糸構造を採る。または、複数本の繊維
であってそれらが合撚された構造、ステープルファイバ
を使った紡績糸であってそれらが合撚された構造であっ
てもよい。さらに、それらの編み糸であってもよい。

【００２４】〔芯／鞘構造の説明〕この発明における芯
／鞘構造は、有機繊維および樹脂からなる芯成分と、樹
脂および砥粒からなる鞘成分からなる。この芯／鞘構造
は、砥粒を含まない樹脂層が有機繊維の表面を被覆して
芯成分を形成し、さらに芯成分の樹脂やその他の接着剤
としての機能を有する樹脂によって砥粒を固着させるこ
とにより形成される。有機繊維に樹脂を付与するには、
例えば、水またはアルコールなどの有機溶媒に樹脂成分
を分散または溶解し、適当な粘度にした処理液、または
さらに砥粒を混合した処理液に有機繊維を浸漬した後に
ノズルまたはエアーで余分な樹脂を落とす方法、または
ロール塗布、スプレー噴霧などの一般的な方法が適用可
能である。

【００２５】処理液にマルチフィラメントを浸漬した場
合、モノフィラメント間にも処理液が浸透し、マルチフ
ィラメントが拡張するので、有機繊維の表面に樹脂の層
が形成されずに、ワイヤ表面に有機繊維が剥き出しの状
態となるおそれがある。これを避けるためには、ノズル
またはエアーを用いてモノフィラメントに付着した余分
な処理液を落とす必要がある。例えば、樹脂を含む処理
液に有機繊維を含浸させた後に、通常使われる径のノズ
ルよりも径の小さなノズルに通すなどして、モノフィラ
メントに付着した余分な処理液を落とし、一旦乾燥させ
て、線材となる芯成分を形成する。そして、再び樹脂お
よび砥粒を含む処理液に芯成分（線材）を含浸させた
後、最初に用いたノズルよりも径の大きいノズルに通す
などして、芯成分の表面に樹脂および砥粒を含む層を形
成し、乾燥・熱処理を行うことにより鞘成分を形成す
る。また、芯成分（線材）の表面に砥粒を吹き付けて、
乾燥・熱処理を行うことによっても、樹脂および砥粒か
らなる鞘成分を形成することができる。最初にマルチフ
ィラメントを含浸させる処理液には、砥粒を含んでいて
もよいが、モノフィラメントに付着した余分な処理液を
容易に落とすには、砥粒を含んでいない方が好ましい。

【００２６】線材にモノフィラメントを用いた場合に
は、例えばモノフィラメントを処理液に浸漬した後、モ
ノフィラメントの径よりも僅かに大きい径のノズルに通
すなどして、モノフィラメントに付着した余分な処理液
を落とし、一旦乾燥させて、モノフィラメントの表面を
樹脂層で被覆して芯成分を形成し、マルチフィラメント
の場合と同様にして鞘成分を形成する方法を採用するこ
とができる。

【００２７】芯／鞘構造の形成において乾燥は６０℃〜
１２０℃で０．５分間〜３０分間、熱処理は１５０℃〜
２５０℃で０．５分間〜３０分間行う。

【００２８】樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、ブチラール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、レ
ゾルシノール樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、ポ
リウレタン樹脂、アクリル樹脂などの市販品を用いるこ
とができ、これらを単独または混合して用いることがで
きる。

【００２９】砥粒としては、ダイヤモンド砥粒、ニッケ
ル、銅などの金属で被覆されたダイヤモンド砥粒、立方
晶窒化ホウ素砥粒、ニッケル、銅などの金属で被覆され
た立方晶窒化ホウ素砥粒などが挙げられ、粒径１０μｍ
〜６０μｍ、好ましくは３０μｍ〜４０μｍのものが通
常用いられる。樹脂中の砥粒含有量は、１０重量％〜５
０重量％、好ましくは２０重量％〜４０重量％である。
砥粒含有量が１０％未満では、切断能力が低下し、ワイ
ヤの寿命が短くなり、砥粒含有量が５０重量％を越える
と、砥粒の脱落が多く、加工精度が低くなるおそれがあ
る。

【００３０】樹脂被膜の補強および砥粒保持力の向上を
目的として、銅粉、炭素粉、硫黄粉、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃等の酸化物粉末などを樹脂に適宜混ぜることができ
る。これらをマトリックス樹脂１００重量部に対し、３
０〜８０重量部、好ましくは４０〜７０重量部混ぜるこ
とが望ましい。

【００３１】この発明の砥粒固定ワイヤにおける繊維含
有量（Ｖｆ）は、２０重量％〜６０重量％、好ましくは
３０重量％〜５０重量％である。Ｖｆが２０重量％未満
では、線径が太くなり、カーフロスが多くなってしま
う。また、ワイヤが硬くなり、曲げ癖がつき易くなる。
Ｖｆが６０重量％を越えると、切断時に繊維の毛羽立ち
が起こり易くなり、さらに砥粒の保持が不十分で加工精
度が低くなる。

【００３２】この発明の砥粒固定ワイヤは、その線径が
０．０７ｍｍから０．５ｍｍまでの範囲内で、好ましく
は０．１ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲内で任意の寸法に設
定され得る。線径が０．０７ｍｍ未満になると強度不足
となり、加工中に有機繊維にかかる張力に耐えられな
い。また線径が０．５ｍｍを超えると切断加工によるカ
ーフロスが多くなり好ましくない。

【００３３】〔ワーク加工装置の説明〕図１は、この発
明の砥粒固定ワイヤ１を用いて、インゴット等のワーク
Ｗを切断加工するためのワーク加工装置の一実施形態を
示す図である。この装置は、外周に複数のワイヤ案内溝
を形成した三本の加工用ローラ２，３，４と、複数のガ
イドローラ５と、ワイヤ１の張力を保持するためのダン
サローラ６，７と、ワイヤ１の両端を巻回した一対のリ
ールボビン８，９を備えている。

【００３４】ワイヤ１は、一方のリールボビン８からガ
イドローラ５、ダンサローラ６，７および加工用ローラ
２，３，４を介して、他方のリールボビン９に巻き取ら
れ、三本の加工用ローラ２，３，４間を所定の間隔で複
数回巻き掛けられている。加工用ローラ２，３，４およ
びリールボビン８，９は、それぞれのモータＭにより駆
動され、ワイヤ１を一定張力で一方向または双方向に走
行させる。ワークＷは、図示しないフィードユニットに
より昇降移動され、下方の加工用ローラ２，３間を走行
するワイヤ１に接触し、押し付けられることによって、
所定の厚さを有する複数枚のウエハに切断加工される。
ワイヤ１は有機繊維の表面に砥粒が樹脂で固定されてい
るので、遊離砥粒を含むスラリの供給を必要としない。

【００３５】

【実施例】次に実施例および比較例を示して、この発明
の効果をより明確なものとする。もちろんこの発明はこ
れら実施例に限定されるものではない。

【００３６】以下の実施例および比較例においては、比
較例１および４を除いて、引張強度が５．０ＧＰａ、結
晶配向パラメータが０．０１のＰＢＯ繊維〔東洋紡績
（株）製ザイロンＨＭ〕を用いた。ＰＢＯ繊維は、トー
タルデニールが２５０ｄ、単繊度が１．５ｄである。

【００３７】〔実施例１〕ＰＢＯ繊維をフェノール樹脂
（昭和高分子社製、ショウノールＢＲＬ−２１９、以下
同じ）に含浸した後、径０．２５ｍｍのノズルに通し、
７０℃で３０分間乾燥した。この後、さらにフェノール
樹脂１００重量部に対してダイヤモンド砥粒３０重量部
を混合した処理液に含浸し、径０．３０ｍｍのノズルに
通した。７０℃で３０分間乾燥した後、１５０℃で１時
間熱処理して、砥粒固定ワイヤを得た。ワイヤの断面は
芯／鞘構造になっていた。

【００３８】〔実施例２〕ＰＢＯ繊維を実施例１と同様
にフェノール樹脂に含浸した後、径０．２５ｍｍのノズ
ルに通し、７０℃で３０分間乾燥した。この後、さらに
フェノール樹脂１００重量部に対してダイヤモンド砥粒
３０重量部、銅粉６０重量部を混合した処理液に含浸
し、径０．３０ｍｍのノズルに通した。７０℃で３０分
間乾燥した後、１５０℃で１時間熱処理して、砥粒固定
ワイヤを得た。ワイヤの断面は芯／鞘構造になってい
た。

【００３９】〔実施例３〕ＰＢＯ繊維を実施例１と同様
にフェノール樹脂に含浸し、径０．２５ｍｍのノズルに
通した後、ダイヤモンド砥粒を吹き付けた。これを７０
℃で３０分間乾燥した後、さらに１５０℃で１時間熱処
理して、砥粒固定ワイヤを得た。ワイヤの断面は芯／鞘
構造になっていた。

【００４０】〔実施例４〕線径０．１５ｍｍのＰＢＯモ
ノフィラメントをフェノール樹脂に浸漬し、径０．２５
ｍｍのノズルを通して余分な樹脂を落とした後、７０℃
で３０分間乾燥した。この後、さらにフェノール樹脂１
００重量部に対してダイヤモンド砥粒３０重量部を混合
した処理液に浸漬し、径０．３０ｍｍのノズルで余分な
樹脂を落とした後、７０℃で３０分間乾燥し、１５０℃
で１時間熱処理して、砥粒固定ワイヤを得た。ワイヤの
断面は芯／鞘構造になっていた。

【００４１】〔比較例１〕線径０．１８ｍｍの長尺のピ
アノ線（鉄系線材）を、フェノール樹脂１００重量部に
対してダイヤモンド砥粒３０重量部を混合した処理液に
浸漬し、径０．３０ｍｍのノズルで余分な樹脂を落とし
た後、７０℃で３０分間乾燥し、１５０℃で１時間熱処
理して、砥粒固定ワイヤを得た。

【００４２】〔比較例２〕ＰＢＯ繊維を二本合糸して５
００ｄとしたものを、フェノール樹脂１００重量部に対
してダイヤモンド砥粒３０重量部を混合した処理液に含
浸し、径０．５０ｍｍのノズルで余分な樹脂を落とした
後、７０℃で３０分間乾燥し、１５０℃で１時間熱処理
して、砥粒固定ワイヤを得た。ワイヤの表面には剥き出
し状態の繊維が存在し、またワイヤの断面には繊維と樹
脂と砥粒とが存在して芯／鞘構造になっていなかった。

【００４３】〔比較例３〕ＰＢＯ繊維をフェノール樹脂
１００重量部に対してダイヤモンド砥粒３０重量部を混
合した処理液に含浸し、径０．３０ｍｍのノズルで余分
な樹脂を落とした後、７０℃で３０分間乾燥し、１５０
℃で１時間熱処理して、砥粒固定ワイヤを得た。ワイヤ
の断面には繊維と樹脂と砥粒とが存在して芯／鞘構造に
なっていなかった。

【００４４】〔比較例４〕アラミド繊維〔デュポン社
製、商品名ケブラー４９、引張強度２．８ＧＰａ、結晶
配向パラメータ０．０１３〕をフェノール樹脂１００重
量部に対してダイヤモンド砥粒３０重量部を混合した処
理液に含浸し、径０．３０ｍｍのノズルで余分な樹脂を
落とした後、７０℃で３０分間乾燥し、１５０℃で１時
間熱処理して、砥粒固定ワイヤを得た。アラミド繊維
は、単繊度が１．５ｄ、トータルデニールが３８０ｄで
ある。

【００４５】〔切削評価〕実施例および比較例の砥粒固
定ワイヤについて、１ｋｇの荷重をかけた状態で、直径
４ｍｍのガラス棒に擦り角が１６７°となるように接触
させる。この状態でガラス棒を周期１Ｈｚ、振幅２．５
ｃｍで５００回擦ったときの切削幅およびワイヤの表面
状態を評価した。評価結果を表１に示した。

【００４６】

【表１】

【００４７】〔評価結果〕比較例１のピアノ線では樹脂
層の脱落が観察されたが、ＰＢＯ繊維のワイヤにおいて
は樹脂層の脱落が見られなかった。また比較例２および
３の芯／鞘構造でない場合には、切削開始時からワイヤ
表面に毛羽立ちが発生したが、芯／鞘構造では、ほとん
ど毛羽立ちがおこらなかった。表面の毛羽立ちが抑えら
れたことによって、切削幅の増大が抑制されていること
が分かる。しかし、芯／鞘構造であっても、比較例４の
アラミド繊維の場合、繊維強度や弾性率が低いので応力
が不充分となり、切断効率が悪くなり、切削幅が増大し
た。

【００４８】実施例３のように、樹脂を含む処理液に含
浸させた後、余分な処理液をノズルで落とした繊維にダ
イヤモンド砥粒を付着させて芯／鞘構造にすることによ
っても、実施例１および２と同様の効果が得られること
が分かる。

【００４９】〔実施例５〕図１に示すワーク加工装置に
おける砥粒固定ワイヤ１として、実施例１〜４の各砥粒
固定ワイヤを用いて、シリコンインゴットの切断加工を
試みた。いずれの砥粒固定ワイヤを用いた場合でも、シ
リコンインゴットを短時間に精度良く切断加工すること
ができた。また、カーフロスも少なく、加工後の洗浄も
容易であった。

【００５０】

【発明の効果】この発明の砥粒固定ワイヤは、鉄系金属
の線材よりなるワイヤに比較してテンション変動による
断線が少ない。炭素繊維などの無機繊維では、その脆さ
がゆえに、切断走行中にプーリなどで屈曲疲労を受け易
く、強度の割にワイヤソーの寿命が短いという問題が有
るが、本発明の砥粒固定ワイヤは無機繊維に比べても十
分な寿命を示す。アラミド繊維などの従来の有機繊維に
ないレベルで、ワイヤソーの細径化およびカーフロスの
低減が可能となる。

【００５１】芯／鞘構造を採ることにより、ワイヤ表面
に繊維が剥き出しになることがないので、切断時の有機
繊維の毛羽立ちが著しく低減され、加工精度を一定に保
つことが可能である。また、芯成分と鞘成分に接着剤と
しての機能を有する樹脂を用いることによって、鉄系金
属の線材で問題となる樹脂固定砥粒の脱落が解消され得
る。

【００５２】この発明のワーク加工装置は、ワイヤに対
し遊離砥粒を含むスラリの供給が不要であるので、劣悪
な作業環境や廃液処理、加工後の洗浄、さらに低加工効
率といった問題が改善される。また、この発明の砥粒固
定ワイヤを用いたことによる加工精度の向上は顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のワーク加工装置の一実施形態を示す
図である。

【符号の説明】

１砥粒固定ワイヤＷワーク２，３，４加工用ローラ５ガイドローラ６，７ダンサローラ８，９リールボビン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｋ 3/00 (72)発明者野村幸弘滋賀県大津市堅田二丁目１番１号東洋紡績株式会社総合研究所内 (72)発明者福田紘二神奈川県横須賀市神明町１番地株式会社日平トヤマ技術センター内 (72)発明者奥山哲雄神奈川県横須賀市神明町１番地株式会社日平トヤマ技術センター内Ｆターム(参考） 3C058 AA05 AA09 CA01 CA04 CA05 CB03 CB07 CB10 DA03 3C069 AA01 BA06 BB01 BB02 CA04 DA01 EA01 EA02 4J002 AA00X BE06X BG00X CC03X CC06X CC15X CC18X CD00X CF00X CK00X CM01W CN06W DA016 DA076 DA086 FD206

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】引張強度が５ＧＰａ以上、結晶配向パラ
メータが０．０５以下の有機繊維および樹脂からなる芯
成分と、樹脂および砥粒からなる鞘成分との芯／鞘構造
を有する砥粒固定ワイヤ。
【請求項２】有機繊維がポリベンザゾール繊維である
請求項１記載の砥粒固定ワイヤ。
【請求項３】線径が０．０７ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲
内、または０．１ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲内に設定さ
れている請求項１または２記載の砥粒固定ワイヤ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の砥粒固
定ワイヤを複数の加工用ローラ間に巻回し走行させて、
ワークに接触させるワーク加工装置。