JP2000246542A - レジンボンド超砥粒ワイヤーソー - Google Patents
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Abstract
の硬脆材料を、安定して効率よく切断加工できるワイヤ
ーソーを提供する。 【解決手段】 金属芯線をプライマリーコートし、その
上にレジンボンド層を形成することで、レジンボンド層
の剥離をなくし、又、金属被覆砥粒を用いることで砥粒
保持力を高める。
Description
ーに関し、特に、大口径のシリコンインゴットからのシ
リコンウェハーのスライシング加工やネオジウム、水晶
等の難削材の切断加工に関する。
を用いるワイヤー切断加工があるが、環境衛生上の問
題、洗浄を要する作業工程上の問題、切断加工能率の問
題等からワイヤーに砥粒を固定させたワイヤーソーが提
案され始めた。
ヤーソーが多く提案されている。しかし、加工に供する
には少なくとも数百メートルは必要とするので、これだ
けの長さに渡って金属芯線に砥粒を電着するには、多大
な時間がかかり実用に供していない。芯線に砥粒を混合
した合成樹脂を被覆する方法によれば、容易に長尺のワ
イヤーソーが製造できるため、一般的にレジンボンド超
砥粒ワイヤーソーが実用化され始めた。
い被削材の切断や、特に、水晶、ネオジウムなどの難削
材の切断に於いては、砥粒の脱落やレジンボンド層が芯
線から剥離する等の現象が生じ、安定した連続切断加工
が困難であった。特に、800m/min以上の線速に
よる高速切断に於いては特にこの現象が著しい。
題を解決しようとするもので、そのワイヤーソーの構成
は次のようにする。その第1の特徴とするところは、難
削材の切断や硬脆材の高速切断を目的とする上で、ボン
ドとなる樹脂はかかる切断工具としての剛性を必要と
し、弾性率が少なくとも100kg/mm2以上である
ものが好ましい。該弾性率を満足する樹脂としては、フ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポ
リアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポ
リエステル樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、ホル
マリン樹脂、ユリア樹脂などがある。
超砥粒を用いることにある。ダイヤモンド、CBN等の
超砥粒を金属被覆することで、レジンボンドとの接合性
を高め、且つ、切断作用時に発生する研削熱を被覆金属
によって熱を逃がし、レジンボンドの熱劣化を抑制する
等の効果が知られている。被覆金属は、Cu、Ni、T
i、TiC、W等、特に限定しないが、Cuがレジンボ
ンドとの接合性がよい。強度的にはNiがよいボンドと
の濡れ性、接合性を高める上で砥粒の被覆金属厚みは1
μmもあれば充分効果がある。しかし、あまり厚すぎる
と切断開始時、被覆金属が被削材の切断面と接触して、
いわゆる食いつきが悪くなる。被覆金属の厚さは1〜1
0μmが好ましい。尚、超砥粒径はあまり細粒であると
切断能力が劣り、大き過ぎるとワイヤーソーの径が太く
なり、取りしろを大きくするので好ましくない。よっ
て、切断条件によるが、10〜100μmの範囲で選択
すべきである。
フィラーを混在させることである。レジンボンドの強度
や耐摩粍性を向上させる上で、ダイヤモンド、SiC、
Al2O3、SiO、CrO2、等の硬質粒子が好まし
い。特に、微粒ダイヤモンドが耐摩粍性のほか熱伝導性
にも優れているので、ワイヤーソーの寿命、切断精度向
上に最も相応しい。CuやAgなどの軟質金属を充填さ
せても同様に耐摩粍性と熱伝道性を向上させることが可
能である。又、hBN、カーボンなどの潤滑材を充填す
れば切断抵抗を小さくすることができる。更に、これら
を混在させて相乗効果を図ることもできる。
粗度が滑らかでありボンドがつきにくい。第4の特徴と
するところは、金属芯線に予め樹脂をプライマリーコー
トを施すことで、芯線とボンドとの接合性をよくし、ボ
ンドが芯線から剥離することをなくす。プライマリーコ
ートの厚さは1〜4μmの極く薄い被覆とすることで溶
剤の乾燥を早めることができ、芯線との密着性をよくす
る。樹脂を2度に分けて塗れば更に接合効果を高めるこ
とができる。1μm未満の厚さで芯線全面に塗布するの
は限界である。一方、4μm以上の厚みでは密着性の効
果が落ちる。従って、上記範囲の厚さとするのが好まし
い。
限定しないが金属との接合性の良いエポキシ樹脂、フェ
ーノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ア
クリル樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂等が好ましい。
芯線をピアノ線等の鋼線とする場合、銅メツキ又は銅合
金メッキしておけばプライマリーコートとの接合性はよ
り高まる。従来、レジンボンド層が芯線から剥離するこ
とがあったが、これらの処理により、芯線とプライマリ
ーコート及びプライマリーコート上に形成するレジンボ
ンド層が強力に接合し、芯線からのボンド剥離が解消さ
れた。
して選定するのがよく、プライマリーコートに用いる樹
脂は金属との接合性を考慮して選定すべきであるが、両
者が同じ樹脂になってもかまわない。この時でも密着性
を高めることができるのは、プライマリーコートは薄く
塗るので溶剤の乾燥を早めることができること、フィラ
ーを含まなくとも良いので、芯線との密着性を高めるこ
とができるからである。
形態を説明する。芯線1は高強度の芯線ならなんでもよ
いが、ピアノ線等の鋼線又は銅乃至銅合金線が強度上及
び樹脂との接合性、入手の容易性、価格上から好まし
い。ピアノ線の場合、前述のように、Cu又はCu合金
メッキをした方がプライマリーコートとの接合性が高ま
る。2は芯線1に被覆したプライマリーコートである。
3は金属被覆した超砥粒である。強度上、耐摩粍性、熱
伝導度からダイヤモンド砥粒が最も好ましい。4はレジ
ンボンド層で、層中にフィラー5が分散して介在する。
6953、特開平9−155631、特開平10−31
5029等で公知のように、前記樹脂を溶剤に溶かした
溶液中に、砥粒とフィラーを混合した塗料を、上記芯線
に塗布焼付けして行う方法、又は、加熱溶融樹脂に砥粒
とフィラーを混合し、この混合溶融液を押出機に充填
し、芯線を通過させて該混合溶液を芯線外周上に押出被
覆する方法、或いは、砥粒とフィラーを混合した溶解溶
液を静電塗装法にて芯線に付着させてもよい。
で被覆金属と樹脂との塗れ性と接合性によって、図1の
如く、樹脂が砥粒頂部に沿って盛り上がり6が生じ、こ
れにより、砥粒間のレジンボンド層厚が薄くなっていて
も、砥粒保持力があり、ボンド層の厚みtが砥粒径の1
/3〜2/3であっても充分な保持力が生じ、且つ、砥
粒間のチップポケットを大きくすることができる。
μmの厚さでエポキシ樹脂をプライマリーコートした芯
線を用意した。フェノール樹脂、平均粒径2、6μmの
ダイヤモンドフィラー、平均粒径25μmのNiメッキ
被覆ダイヤモンド砥粒を50v%、25v%、25v%
の比率で混合し、この混合物に溶剤量60V%となるよ
うにクレゾールを更に加えて塗料を調整した。これを前
述の芯線に焼き付け硬化することで、図1に示す如きワ
イヤソーを得た。 (比較例1)外径0、18mmのピアノ線を芯線とし、
フェノール樹脂、平均粒径2、6μmのダイヤモンドフ
ィラー、平均粒径25μmのダイヤモンド砥粒を実施例
1と同じ比率とし、前記と同条件の製法でワイヤーソー
を得た。
トした。 被削材:Si サイズ:300mm(切断幅)、30
0mm(切断深さ) ワイヤー線速:800m/min 切断速度:1mm
/min ワイヤーテンション:29、4N
し、1本のワイヤーソーにて、15回の切断加工を行っ
た結果の写真を図2、3に示す。図2は本発明によるワ
イヤーソーで、砥粒が総てボンドに保持されたままであ
るのに対し、図3に示す比較例のワイヤーソーはほぼ半
数の砥粒の脱落が観察される。
にエポキシ樹脂を4μmの厚さでプライマリーコートし
た芯線を用意した。ポリイミド樹脂、平均粒径5μmの
SiCフィラー、平均粒径30μmのCuメッキ被覆ダ
イヤモンド砥粒を60V%、20V%、20V%の比率
で混合し、この混合物に溶剤量60V%となるようにク
レゾールを更に加えて塗料を調整した。これを前述の芯
線に焼き付け硬化することで、図1に示す如きワイヤソ
ーを得た。 (比較例2)外径0、15mmのピアノ線を芯線とし、
ポリイミド樹脂、平均粒径5μmのSiCフィラー、平
均粒径30μmのダイヤモンド砥粒を実施例2と同じ比
率とし前記と同条件の製法でワイヤーソーを得た。
トした。 被削材:水晶 サイズ:250mm(切断幅)、25
0mm(切断深さ) ワイヤー線速:1000m/min 切断速度:1m
m/min ワイヤーテンション:19、6N
し、1本のワイヤーソーにて、30回の切断加工を行っ
た結果の写真を図4、5に示す。図4は本発明によるワ
イヤーソーで、砥粒が総てボンドに保持されたままで、
かつ、ボンドの剥離がない。これに対し、図5の比較例
のワイヤーソーには剥離箇所や脱落砥粒によってボンド
が削られた痕などが観察される。
粒の脱落の虞がなく、又、過酷な切断条件においても、
ボンド層の剥離がない。かつ、金属被覆砥粒とレジンボ
ンドとの濡れ性と接合性により、ボンドが砥粒に沿って
盛り上がることで、より一層砥粒の保持力が生じ、これ
により砥粒間のボンド厚が薄くできるので切粉排除にも
効果を生じ、高速切断にも適用する。
写真
写真
写真
写真
Claims (4)
- 【請求項1】 レジンボンド超砥粒ワイヤーソーに於い
て、超砥粒が金属被覆されていること、金属芯線が樹脂
によるプライマリーコートされていることを特徴とする
ワイヤーソー - 【請求項2】 前記プライマリーコートの厚みが1〜4
μmの範囲内で、前記超砥粒の平均粒径が10〜100
μmの範囲内で、超砥粒がボンド層より砥粒径の1/3
〜2/3の範囲で突出していることを特徴とする請求項
1記載のワイヤーソー - 【請求項3】 前記金属芯線が鋼線又は銅乃至銅合金で
メツキされた鋼線であることを特徴とする請求項1又は
2記載のワイヤーソー - 【請求項4】 超砥粒に沿ってボンド層の盛り上がりが
あることを特徴とする請求項1、2又は3記載のワイヤ
ーソー
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