JP2000271872A - 超砥粒レジンボンドワイヤソー - Google Patents

超砥粒レジンボンドワイヤソー

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JP2000271872A
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Masaaki Yamanaka
正明 山中
Hideki Ogawa
秀樹 小川
Nobuo Urakawa
信夫 浦川
Masaya Miyake
雅也 三宅
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Osaka Diamond Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/18Sawing tools of special type, e.g. wire saw strands, saw blades or saw wire equipped with diamonds or other abrasive particles in selected individual positions
    • B23D61/185Saw wires; Saw cables; Twisted saw strips

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目詰まりのない、長寿命のワイヤーソー
を提供する。 【解決手段】 砥粒分布を密な部分と粗な部分を螺旋状
又は縞状に形成し、密な部分の切削作用で発生した切粉
を砥粒分布の粗な部分へ排除する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン、ガラス、水
晶、ネオジウム、セラミックス等の硬脆材料の切断に供
するレジンボンド超砥粒ワイヤーソーに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】シリコンウェハーのスライシング加工に
代表されるように、硬脆材料の切断加工は、高能率化、
高精度化が求められるようになり、固定砥粒方式のワイ
ヤーソーによるマルチ切断が行われ始めた。固定砥粒方
式のワイヤーソーには、金属芯線に砥粒をNiメッキで
固着したもの、各種の芯線材に砥粒を樹脂で固着したも
の、或いは、セラミックスで固着したものがある。かか
る固定砥粒方式のワイヤーソーを在来の遊離砥粒方式の
ワイヤー切断に張架するには、少なくとも、数百mは必
要であり、前述のシリコンウェハーのマルチ切断では2
00〜300kmもの長さを必要とする。
【0003】この為、電着方式のワイヤーソーでは、こ
のような長尺の金属芯線に砥粒を電着するには極めて長
時間かかり、製造上の問題がある。セラミックスをボン
ドとするワイヤーソーでは、セラミックス自体が延性と
弾性に欠けるため、いくつものロールに巻き付き、ロー
ル間を高速で走行する間に微小破壊して、芯線から容易
に脱落し寿命が保てない。樹脂をボンドとするワイヤー
ソーは、製造も容易であり、樹脂特有の弾性があるため
微小破壊や芯線からの剥離の虞もすくないので、レジン
ボンドワイヤーソーが最も普及し始めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかるレジンボンドワ
イヤーソーとその製造方法については、特開平8−12
6953、特開平9−155631、特開平10−31
5049、特開平10−337612等がある。しか
し、これらはいずれも芯線周囲に長手方向全面に渡っ
て、ほぼ均一密度で砥粒が固着されている。このような
構造のワイヤーソーは、切断加工時に生じる切粉が砥粒
間の隙間に溜まり、いわゆる目詰まりが生じて切れなっ
てしまう。砥粒の分布数を少なくすることはチップポケ
ットを大きくすることになるが、ワイヤーソーの寿命を
短くすることにつながり、好ましい方法とは言えない。
本発明はレジンボンド超砥粒ワイヤーソーに於いて、切
粉の排出性を良くし、且つ、工具寿命のある構造とする
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の超砥粒レジンボ
ンドワイヤーソーの構造は、図1にその一例を示す如く
軸方向に比較的高密度に砥粒を分布させた部分Aと低密
度に分布させた部分Bを形成させることにある。尚、1
はダイヤモンド砥粒、2はレジンボンド層、3は芯線
(ブロンズメッキピアノ線)、4はフィラーである。高
密度部分と低密度部分は縞状に形成してもよいし、螺旋
状に形成してもよい。螺旋の本数は一条でもよいし、多
条に形成してもよい。又、高密度部分と低密度部分が必
ずしも完全に層分けされておらず、両者間の分布密度が
漸次移項する構造となってもかまわない。高密度部分と
低密度部分の幅は、当然切断条件によって決定すべきで
ある。
【0006】かかる構造とすることで、高密度部分で研
削作用がなされ、ここで発生した切粉が研削液と共に低
密度部分へ流れ込んで、ワイヤーソーが被削材から抜け
出す時に排出される。低密度部分に砥粒が全く存在しな
いか、もしくは少なすぎる場合、切粉によって容易にボ
ンドが削り取られて芯線表面を露出させてしまい、錆腐
食させて断線の原因となる。しかし、ダイヤモンド、A
、SiO、SiC等の硬質フィラーやCuな
どの金属粉末をボンド中に混在させて、ボンドに耐摩粍
性を持たせる手段を講じることは有効な方法である。中
でも、ダイヤモンドフィラーは耐摩耗性と熱伝導性に優
れ、最も好ましい。或いは、MoS、hBN、グラフ
ァイトなどを添加することで潤滑性を持たせ、切れ味を
向上させることができる。両者を混在させても有効であ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】超砥粒レジンボンドワイヤーソー
の製造方法は公知であるが、芯線を樹脂溶液中を通過さ
せ、芯線表面上に未硬化樹脂層を形成し、砥粒を樹脂上
に散布付着せしめる方法、或いは、砥粒を混在させた樹
脂溶液中に芯線を通過させて、芯線上に砥粒層を形成す
る方法がある。砥粒層の形成時、ダイスを通過させるこ
とで余分な砥粒を落としワイヤーソー径を一定にする。
【0008】前者の場合、砥粒の散布をコントロールす
ることで、砥粒密度を変化させることができる。後者の
場合も種々方法が考えられる。例えば、砥粒を混在した
未硬化樹脂を付着した芯線を丸穴のダイスを通過させる
時、ダイス穴の位置を回転中心より偏心させたものと
し、このダイスを回転させながら通過させることで螺旋
状に砥粒層が形成される。或いは、特願平10−381
72のように、ダイスの穴を否円形とし、芯線を通過さ
せると、穴径の膨らんだ部分に砥粒層が残り、そうでな
い部分では砥粒層が薄くなるか又は砥粒層が形成されな
い。このダイスに回転を与えれば、容易に螺旋状の砥粒
層が形成できる。
【0009】本発明のワイヤーソーの構成について言及
する。ボンドとして使用する樹脂は溶剤によって溶解で
きるものであれば如何なるものでもよいが、成形性や物
性の見地から熱硬化性樹脂が好ましく、これにはフェノ
ール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂などがある。芯線材はアラミ
ド繊維、カーボン繊維、金属線など引っ張り強度のある
ものならなんでもよいが、高強度で、入手が容易なピア
ノ線等の鋼線が最も好ましい。更に、鋼線にCu又はC
u合金メッキすることで樹脂との濡れ性を良くして、密
着性をより高めることができるので、ボンド剥離の虞が
なくなる。砥粒についても、金属被覆砥粒を用いること
で、裸の砥粒に比べレジンボンドとの接着性を高め、且
つ、切断作用時に発生する研削熱を被覆金属を介して逃
がし易くし、ボンドの熱劣化を抑制する等の効果があ
る。被覆金属には、Cu、Ni、Ti、TiC、W等が
あるが、レジンボンドとの接合性からはCu被覆砥粒が
よく、強度上と入手が容易である点からはNi被覆砥粒
がよい。
【0010】金属被覆砥粒を用いるもう一つの利点は、
ワイヤーソーの製造過程で、溶融樹脂が加熱乾燥され、
溶剤が蒸散する時、その分収縮して樹脂が硬化する。こ
の時、樹脂と被覆金属の濡れ性と密着性が良いため砥粒
に沿って、図2に示す如く、樹脂が盛り上がり5をなし
た形で固化する。このように、砥粒の存在する部分では
砥粒に沿ったボンドの盛り上がりが存在する。よって、
砥粒が密に分布する部分に比べ、粗に分布する部分との
ボンド層の肉厚差が相対的に大きくなり、粗部分でのチ
ップポケットがより大きくなる。
【0011】切断条件にもよるが、砥粒分布が密な部
分、即ち、実質的に研削作用をなす部分の軸方向の幅は
50mm以下であることが好ましい。あまりに長すぎる
と、この間で目詰まりをおこし、チップポケットの役目
をなす粗部分まで流出するに至らない。一方、砥粒分布
が粗ないし砥粒が存在しない部分の幅は1mm以上あれ
ば充分である。
【0012】
【実施例】(実施例1)クレゾールに溶解させたフェノ
ール樹脂に平均粒径25μmのNiメッキダイヤモンド
砥粒と平均粒径10μmのSiCを各々2、2ct/c
の割合となるよう混合し、径が0、18mmのブラ
スメッキピアノ線にこの溶液を塗布し、前記の否円形穴
ダイスを用いて図1の形状のワイヤーソーを得た。尚、
砥粒層部の幅Aは約25mm、砥粒が疎らにしか付着し
ていない部分の幅Bは約20mmであった。 (比較例1)上記で、螺旋溝のない通常のワイヤーソー
とした。両者ともワイヤーソーの径は0、22mmであ
った。 (比較テスト1) 被削材:Si サイズ:幅200mm、厚さ150mm 線速:650mm/min ワイヤーテンション:19、6N (テスト結果)本発明のワイヤーソーによる切断速度
は、約1mm/minで終始安定して切断できたが、比
較例のワイヤーソーは570溝切断時、目詰まりをおこ
し切断の続行ができなくなった。
【0013】(実施例2)ポリイミド樹脂、ダイヤモン
ドフィラー(平均粒径2、6μm)、Niメッキダイヤ
モンド砥粒(平均粒径30μm)を60V%、20V
%、20V%の配分比となるよう砥粒層を形成し、Aの
幅を10mm、Bの幅も10mmの螺旋状砥粒層のワイ
ヤーソーとした。尚、芯線は外径0、18mmのブロン
ズメッキピアノ線とした。 (比較例2)上記で、ダイヤモンドフィラーのない組成
とし、螺旋溝のない通常のワイヤーソーとした。両者と
もワイヤーソー径は0、24mmであった。 (比較テスト2) 被削材:水晶 サイズ:幅100mm、厚さ40mm 線速:350mm/min ワイヤーテンション:9、8N (テスト結果)本発明のワイヤーソーは800溝切断の
間、その切断速度は終始約1mm/minであった。こ
れに対し、比較テストのワイヤーソーは200溝で、切
断速度が0、3mm/minとなり、目詰まりがひどく
なって300溝までしか切断できなかった。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のワイヤー
ソーは砥粒分布の密な部分で研削作用をなし、その部分
で発生した切粉を、砥粒分布の粗な部分へ排出させるこ
とで、切粉排除の多い高速、高負荷の切断に於いても目
詰まりすることなく加工を可能とする。又、硬質フィラ
ー等をボンド中に混在させることで、砥粒が粗な部分で
も耐摩耗性を高め、ボンドが切粉で削り取られることを
防止し、ワイヤーソーの長寿命化を図る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のワイヤソーの断面図
【図2】 本発明の部分説明図
【符号の説明】
1 ダイヤモンド砥粒 2 レジンボンド層 3 芯線 4 フィラー A 砥粒分布の高密度部分 B 砥粒分布の低密度部分 5 ボンドの盛り上がり部分
───────────────────────────────────────────────────── 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) B24D 3/02 310 B24D 3/02 310C 3/28 3/28 (72)発明者 三宅 雅也 大阪府堺市鳳北町2丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内 Fターム(参考) 3C058 AA05 AA09 CA04 CA05 CA06 CB03 CB05 CB10 DA03 3C063 AA08 AB09 BB02 BB15 BC03 BD01 BD04 BG01 BG24 EE15 EE16 EE31 FF23

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯線の外周面にレジンボンドにて超砥粒
    を固着したワイヤーソーに於いて、砥粒分布を密にした
    部分を螺旋状又は軸方向に縞状に形成したことを特徴と
    するワイヤーソー
  2. 【請求項2】 芯線をCu又はCu合金をメッキした鋼
    線とし、砥粒を金属被覆したダイヤモンド砥粒とするこ
    とを特徴とする請求項1記載のワイヤーソー
  3. 【請求項3】 レジンボンド中にフィラーを混在させた
    ことを特徴とする請求項1又は2記載のワイヤーソー
  4. 【請求項4】 砥粒分布を密とする部分の軸方向の幅A
    を50mm以下とし、砥粒分布を粗ないし砥粒が存在し
    ない部分の軸方向の幅Bを1mm以上とすることを特徴
    とする請求項1、2又は3記載のワイヤーソー
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