JP2001191245A - 工作物から複数のプレートを同時に切断するための装置及び方法 - Google Patents

工作物から複数のプレートを同時に切断するための装置及び方法

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JP2001191245A JP2000371851A JP2000371851A JP2001191245A JP 2001191245 A JP2001191245 A JP 2001191245A JP 2000371851 A JP2000371851 A JP 2000371851A JP 2000371851 A JP2000371851 A JP 2000371851A JP 2001191245 A JP2001191245 A JP 2001191245A
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ホルツミュラー ベルンハルト
Ulrich Wiese
ヴィーゼ ウルリヒ
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    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長手方向軸を有する硬く脆い工作物から複数
のプレートを同時に切断するための、改良されたソーイ
ング法を可能にする装置を提供する。 【解決手段】 ワイヤフレームが、複数の個別ワイヤか
ら形成されており、工作物を保持するための装置及び長
手方向軸を中心として回転させる装置が設けられている
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長手方向軸を備え
た硬く脆い工作物から複数のプレートを同時に切断する
ための装置であって、ソーワイヤから成るワイヤフレー
ムが送り装置と一緒に設けられており、該送り装置が、
工作物とワイヤソーのワイヤフレームとの間に、工作物
の長手方向軸に対して垂直方向で向けられた並進的な相
対運動を生ぜしめ、その過程において工作物がワイヤフ
レームを通って案内される形式のものに関する。更に本
発明は、硬く脆い工作物から複数のプレートを同時に切
断するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬く脆い工作物から複数のプレートを切
断するためには、ソーイング懸濁液（スラリ）を用いて
作業（切断ラップ）するワイヤソー及び切断粒子がソー
ワイヤに固定的に結合されている（切断研削）別のワイ
ヤソーが公知である。ソーワイヤに対して択一的に、ソ
ーベルト及び切断ブレードも工具として使用される。
【０００３】ダイヤモンドが装備されたソーワイヤによ
る切断研削は、主に個別切断技術において使用される。
巻き取られたむき出しの個別ワイヤを用いて作業する装
置と、高速で回転するエンドレスワイヤを用いて作業す
る装置とは区別される。これらの方法によっては、同時
多重切断は不可能である。
【０００４】多重に巻かれた有端の個別ワイヤを備えた
ダイヤモンドワイヤソーは、まだ未公開の出願であるド
イツ連邦共和国特許出願第１９８５１０７０号明細書に
記載されている。この出願には、硬く脆い工作物から複
数のプレートを同時に切断するための方法及び装置が記
載されており、この場合、工作物は、当該工作物とワイ
ヤソーのワイヤフレームとの、長手方向軸線に対して垂
直方向に向けられた並進的な相対運動に基づき、送り装
置を介して、ソーワイヤにより形成されたワイヤフレー
ムを通って案内される。この発明は、工作物がプレート
の切断中に長手方向軸線を中心として回転されることを
特徴としている。
【０００５】この方法も多数の利点にかかわらず、やは
り固有の欠点を有している。即ち： イ）装置の機能性に関する前提条件が、別個のワイヤガ
イドシステムの存在であり、このワイヤガイドシステム
は、ワイヤの巻取り及び繰出し用の少なくとも２つのリ
ール並びに複数の緊張・ガイドローラから形成される。
ソーワイヤに固定的に結合された切断粒子に基づき、ダ
イヤモンドソーワイヤは極めて脆く、弾性変形しにくい
ので、巻取り及び繰出しは困難になる。
【０００６】ロ）ダイヤモンドソーワイヤは、小さな弾
性、高い脆性及び高い機械的な切欠き効果に基づき、非
常に傷みやすい。この機械的な傷みやすさは、緊張・ガ
イドローラにおけるワイヤ損傷及びワイヤ裂断を助長す
る。
【０００７】ハ）数キロメータのワイヤ長さが必要とさ
れる。このワイヤ長さは、今日の従来技術では十分な量
及び品質を提供することができないか、又は制約されて
しか提供することができない、という欠点を有してい
る。
【０００８】ダイヤモンドで覆われた工具を備えたフレ
ーム型マルチワイヤソーが、米国特許第４７２７８５２
号明細書に記載されている。この固定研削スライス技術
（Fixed Abrasive Slicing Technique (FAST-Technik))
の場合、縦方向に向けられたソーワイヤがフレーム内で
緊締される。このフレームは、工作物を通って並進的な
往復運動を行い、工作物自体は、ワイヤに対して垂直方
向に向けられた軸線を中心として揺動するので、ソーワ
イヤと工作物との間の僅かな接触長さに基づき、許容で
きる切断率が保証されているものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、長手
方向軸を有する硬く脆い工作物から複数のプレートを同
時に切断するための、改良されたソーイング法を可能に
する装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、ワイヤフレームが、複数の個別ワイヤか
ら形成されており、工作物を保持するための装置及び長
手方向軸を中心として回転させる装置が設けられている
ようにした。
【００１１】
【発明の効果】工作物の長手方向軸は、本発明では工作
物のジオメトリックな中心部であると理解される。工作
物は、この軸を中心として回転対称的に延びている。
【００１２】本発明による装置は、スラリを用いた運転
用にも、例えばダイヤモンド等の切断粒子で覆われたソ
ーワイヤを用いた運転用にも設計されていてよい。本発
明による装置は、有利には例えばダイヤモンド等の切断
粒子で覆われたソーワイヤを用いた運転のために設計さ
れている。
【００１３】ソーワイヤとしては、有利にはむき出しの
ダイヤモンドソーワイヤが使用される。有利には、この
ダイヤモンドソーワイヤは約１００μｍ〜８００μｍの
コア直径及び１５μｍ〜１５０μｍのダイヤモンドコア
サイズを有している。原則的に、ＣＢＮ（立方晶窒化硼
素）又はＳｉＣを切断粒子として有するソーワイヤの使
用も可能である。
【００１４】ソーワイヤの横断面は、円形であるか、又
は任意に成形されていてよい。有利には、長さがソーヘ
ッドの間隔に相当するソーワイヤが使用される。
【００１５】ワイヤは、有利にはリニアフレームを形成
するように並べられ、このリニアフレーム内でワイヤは
規定された間隔及び規定された張力を有している。これ
らの間隔及び張力は、加工課題に基づき規定されてい
る。
【００１６】例えば、磁気蓄積ターゲット用のセラミッ
ク基板を製作する場合、ワイヤ間隔は有利には約０．７
〜１．５ｍｍ、ワイヤ負荷は有利には最大１０００ｇ／
ワイヤ及び接線方向のワイヤ速度は有利には１〜３ｍ／
ｓである。
【００１７】本発明では、ワイヤフレームは有利には複
数の個別ワイヤから成るリニアフレームである。このリ
ニアフレームは、有利には前掲の米国特許第４７２７８
５２号明細書に基づき公知のFAST技術のフレームと同じ
なので、この点に限り前掲特許に関連している（具体的
には米国特許第４７２７８５２号明細書を参照のこ
と）。
【００１８】工作物の保持及び回転装置に関しては、前
掲のドイツ連邦共和国特許出願第１９８５１０７０号明
細書、特に図面及び明細書中の図面の説明に関連してい
る（ドイツ連邦共和国特許出願第１９８５１０７０号明
細書参照のこと）。
【００１９】複数の個別ワイヤから構成されたソーフレ
ームの使用は、多重に巻かれたワイヤフレームに比較し
て以下の重要な利点を有している。即ち： イ）短いダイヤモンドソーワイヤの製作が、比較的短い
ワイヤ長さに基づきプロセス技術的により一層確実に制
御可能である。これにより、複数の個別ワイヤから構成
されたソーフレームが簡単に高品質で得られる。
【００２０】ロ）ソーワイヤは、比較的短い長さに基づ
き比較的小さな直径と、任意に成形された横断面とを有
していてよい。
【００２１】ハ）ソーイング装置においてワイヤガイド
・緊張ローラがあまり必要とされないことに基づき、ソ
ーイング時のワイヤ損傷及びワイヤ裂断の危険が減少す
る。
【００２２】ニ）比較的簡単な機械コンセプトが実現さ
れ得る。特に、高価なワイヤガイドユニット及び移動ユ
ニットを省くことができる、という利点を有している。
【００２３】本発明は更に、本発明による装置を用いて
切断を行うことを特徴とする、硬く脆い工作物から複数
のプレートを同時に切断するための方法に関する。
【００２４】本発明による方法では、長手方向軸を有す
る工作物を、この工作物と複数の個別ワイヤから成るワ
イヤフレームとの、当該工作物の長手方向軸に対して垂
直方向に向けられた並進的な相対運動に基づき、送り装
置を介してワイヤフレームを通して案内して貫通時に複
数のプレートに分割し、しかも、工作物をプレートの切
断中に長手方向軸を中心として回転させる。
【００２５】本発明による方法は、ソーイングキャパシ
ティーの著しい増大を生ぜしめる。即ち、キャップ切断
（Kappschnitt）に比べてソーイング中にソーイングキ
ャパシティーが増大する。なぜならば、プレートを完全
に切断できるようにするためには、中実円筒の場合は直
径の半分、又は中空円筒の場合は壁厚さに相当する送り
距離が既に十分であるからである。同時に、切断長さ全
体にわたって、係合は中断されずに工具の小さな一定の
係合長さが存在している。このことは、定置のプロセス
及び定置の工具特性を保証するので有利である。ソーワ
イヤの係合長さ及び送り速度の目的に合った選択に基づ
き、比較的短いソーイング時間を達成することができ
る。切断前にソー条片を取り付け、切断後に残されたソ
ー条片を剥がすことは、半導体ウェハーの切断の場合は
考慮しなくてよい。
【００２６】スラリを使用する公知の方法と比較して、
本発明による方法は、スラリを使用する場合でも利点を
提供する。このスラリは、工作物の回転時にソーギャッ
プに比較的良好に配分されるので、このソーギャップへ
のスラリの十分な供給が保証されている。長手方向軸を
中心とした工作物の回転は、切断ギャップにおけるソー
ワイヤと工作物との点状の接触をも生ぜしめ、これによ
り、高いソーイング圧力を生ぜしめることができる。こ
のことと、ソーワイヤの相対速度の可能な増大とに基づ
き、プレートの切断は、工作物とソーワイヤの回転方向
が逆方向の場合に促進されてよい。場合によっては必要
なソーワイヤの周速の低下は、工作物の回転速度が対応
して増大することにより補償され得る。前記利点は、全
体として本発明による方法の経済性を改良する。
【００２７】本発明による方法における冷却潤滑剤の使
用（湿式切断）は、ソーワイヤが濡らされる槽の通走付
近のプロセスで行われてよい。切断過程全体が、完全に
パン内の冷却潤滑剤中で実施されてもよい。冷却、潤滑
及び洗浄の公知の利点に加え、この方法は更に、ソーワ
イヤが振動無しで作動するという利点を提供する。これ
により、ソーワイヤの可使時間及びプロセスの確実性が
付加的に増大する。ワイヤフレームを用いて硬く脆い工
作物から複数のプレートを切断する際に冷却潤滑剤を使
用することは、例えばドイツ連邦共和国特許第１９８４
１４９２号明細書（米国特許出願第０９／３８７４５４
号明細書に対応）に基づき公知である。
【００２８】プロセス技術的な利点に加え更に、本発明
は別の利点に関連している。即ち、プレート生産量が、
小さなソーワイヤ直径に基づき可能にされる小さなギャ
ップ幅に基づき増大し、形状及び寸法精度（全体的な厚
さのバリエーション（TTV-total thickness variatio
n)、波打ち）が改良される。同時に、回転切断は工作物
の回転対称的な形（一様性）を助成する。このことは、
次の製作ステップにおける加工手間を減少させる。
【００２９】本発明は、結晶から半導体ウェハーを切断
する以外に、特に記録媒体（ハードディスク）を形成す
るように引き続き処理されるべきプレートを切断するた
めに適している。中実体として存在する結晶とは異な
り、記録媒体を形成するように引き続き処理されるべき
プレートは、軸方向孔に基づき回転対称的な中空体であ
る工作物から切断される。
【００３０】工作物は、この工作物が半導体材料である
場合は、有利には珪素又はヒ化ガリウム等の硬く脆い材
料から成っており、記録媒体を製作するための材料であ
る場合は、炭化珪素から成っている。
【００３１】本発明では、工作物はプレートの切断時に
長手方向軸を中心として回転する。この場合、使用者に
は様々な可能性が開かれている。即ち、回転方向を保持
するか、或いは周期的に、又は特定のプログラムに従っ
て変化させることができる。工作物は、回転方向の変化
時に、１方向で逆方向よりも長く回転されるか、又はど
ちらの回転方向でも同じ長さで回転されてもよい。
【００３２】中空体として形成された工作物の場合は、
この工作物を回転させるために、工作物の中空室内でこ
の工作物の内周面と結合された、例えばガラス、グラフ
ァイト、金属又はプラスチックから成るロッド等の支持
体が必要である。
【００３３】ソー条片又は別の支持体を使用する場合
は、ワイヤフレームのソーワイヤが前記支持体にも切り
込むようにプレートの切断が進められる。その結果、切
断されたプレートは、支持体の残りに位置固定されたま
まとなる。
【００３４】プレートの切断時に工作物が回転される角
度は、工作物の周面にソー条片が接着又は接合されてい
ると、有利には０°よりも大きく３６０°よりも小さ
い。５°〜３５５°の回転角度が特に有利である。前記
のようなソー条片が使用されない場合、又は中空体とし
て形成された工作物が複数のプレートに分割される場合
は、回転角度は０°よりも大きく、有利には少なくとも
５°であるのが望ましく、任意にこの値を超えてよい。
【００３５】本発明による方法の有利な構成では、工作
物はプレートの切断開始時はクイル（Pinolen)によって
保持され、プレートの切断終了時はローラによって保持
される。この場合、前記クイルは工作物の端面に係合し
ており、前記ローラは工作物の周面に係合している。こ
の方法は、結晶等の半導体材料から成る中実の工作物に
適している。
【００３６】中空体として形成された工作物の場合は、
工作物の中空室内に位置する支持体にクイルが係合す
る。これらのクイルは、前記支持体延いては工作物を
も、この工作物の長手方向軸を中心として回転させる。
【００３７】本発明の方法の別の有利な構成では、複数
の工作物が相並んで配置されて、複数のプレートが同時
に工作物から切断される。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
【００３９】図１には、工作物からのプレート切断開始
前のリニアフレームを備えた本発明による装置が示され
ている。リニアフレーム１は複数のソーワイヤ（Saeged
raehte)２を有しており、これらのソーワイヤの場合、
切断粒子３が当該ソーワイヤ２に固定的に結合されて、
ソーヘッド４に組み込まれている。このソーイング装置
は、矢印５によって示した運動方向で往復運動する。工
作物６は、この工作物の長手方向軸線に対して垂直方向
に向けられた並進的な相対運動に基づき、送りユニット
を介して下方からワイヤフレームを通って案内され、貫
通時に複数のプレートに分割される。択一的に、前記送
り装置によってソーフレームを工作物に対して運動させ
ることができる。矢印７，７′は、それぞれの運動方向
を象徴している。この場合、工作物６はその長手方向軸
線を中心として運動され、このことは矢印８により示さ
れている。回転方向は保持することができるか、又は周
期的に変化させることができ、ソーワイヤの往復運動に
任意に適合させることもできる。工作物は、回転方向が
変わるとき、一方向で逆方向よりも長く回転されてよ
い。しかし、各方向に同じ長さで回転されてもよい。
【００４０】図２には、工作物６が長手方向軸線に対し
て垂直方向に向けられた並進的な相対運動に基づき、送
りユニットを介して上方からリニアフレームを通って案
内されるという点が異なる、図１に示した本発明による
装置が示されている。
【００４１】図３には、リニアフレーム１とソーヘッド
４と工作物６とを備えた、図１に示した本発明による装
置が概略的に示されている。この場合、工作物６の回転
装置９、保持装置１０及び緊締装置１１、並びに工作物
６のための送りユニット１２も概略的に示されている。
工作物６は、その長手方向軸線を中心として回転対称に
延びている。工作物を保持して回転させるためには、例
えば既に述べたクイルが適している。
【００４２】図１〜図３に示した実施例に対して択一的
に、複数の工作物を並列又は直列に配置してソーイング
することも可能である。
【００４３】図４には、中空円筒として形成された工作
物６を、中間層１３と金属の基体１５とから成る緊締ピ
ンによって機械的に緊締することのできる別の可能性が
示されている。択一的に、中空円筒として形成された工
作物６には、硬化可能な適当な中間質量体１３を介して
緊締ピンが鋳込まれてよい。どちらの場合も、前記中間
層１３には、ソーワイヤ２が工作物６の分断に際して損
傷無くこの工作物に切り込めるようにすると同時に、得
られるプレート１４を緊締ピン１５に不動に位置固定す
る性質がある。符号７は、ソーワイヤ２のソーイング方
向を示している。回転のための構成は、有利には切断点
において最大３０ｍ／ｓの周速が得られるように工作物
の回転数が調整可能に設計されている。
【００４４】図５には、ノズル１７を介して有利には送
り運動に対して平行に、冷却潤滑剤供給部１６に供給す
る方法が示されている。択一的に、この冷却潤滑剤供給
部は、送り運動に対して斜め又は垂直方向で供給されて
よい。
【００４５】図６には、ソーワイヤ２が槽１８を通走す
る際に液体１６によって濡らされる冷却潤滑剤供給部の
実施例が示されている。
【００４６】図７に示した冷却潤滑剤供給部の変化実施
例では、ソーワイヤ２による工作物６の切断過程全体
が、パン１９内で完全に冷却潤滑剤の中で実施される。
【図面の簡単な説明】
【図１】工作物からのプレート切断開始前の、リニアフ
レームを備えた本発明による装置を示した図である。
【図２】工作物がリニアフレームを通って案内されてい
る、図１に示した本発明による装置の図である。
【図３】図１に示した本発明による装置をリニアフレー
ム、ソーヘッド及び工作物と一緒に示した概略図であ
る。
【図４】工作物を機械的に緊締することができる別の可
能性を示した図である。
【図５】冷却潤滑剤供給部への供給法を示した図であ
る。
【図６】冷却潤滑剤供給部の構成を示した図である。
【図７】冷却潤滑剤供給部の変化実施例を示した図であ
る。
【符号の説明】
１ リニアフレーム、 ２ ソーワイヤ、 ３ 切断粒
子、 ４ ソーヘッド、 ５，７，７′，８ 矢印、
６ 工作物、 ９ 回転装置、 １０ 保持装置、 １
１ 緊締装置、 １２ 送りユニット、 １３ 中間質
量体、 １４プレート、 １５ 緊締ピン、 １６ 冷
却潤滑剤供給部、 １７ ノズル、１８ 槽、 １９
パン
フロントページの続き (72)発明者 ウルリヒ ヴィーゼ ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン マリ エンベルガー シュトラーセ 41 (72)発明者 ヨッヘン グライム ドイツ連邦共和国 ブーヘンベルク ヨー ゼフ−アードラー−シュトラーセ ６

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長手方向軸を備えた硬く脆い工作物から
    複数のプレートを同時に切断するための装置であって、
    ソーワイヤから成るワイヤフレームが送り装置と一緒に
    設けられており、該送り装置が、工作物とワイヤソーの
    ワイヤフレームとの間に、工作物の長手方向軸に対して
    垂直方向で向けられた並進的な相対運動を生ぜしめ、そ
    の過程において工作物がワイヤフレームを通って案内さ
    れる形式のものにおいて、 ワイヤフレームが、複数の個別ワイヤから形成されてお
    り、工作物を保持を保持するための装置及び長手方向軸
    を中心として回転させる装置が設けられていることを特
    徴とする、工作物から複数のプレートを同時に切断する
    ための装置。
  2. 【請求項２】 ワイヤフレームがリニアフレームであ
    る、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 ソーワイヤが切断粒子で覆われたソーワ
    イヤである、請求項１又は２記載の装置。
  4. 【請求項４】 ソーワイヤとしてダイヤモンドソーワイ
    ヤが使用される、請求項１から３までのいずれか１項記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか１項記載
    の装置を用いて工作物からプレートを切断することを特
    徴とする、硬く脆い工作物から複数のプレートを同時に
    切断するための方法。
  6. 【請求項６】 硬く脆い工作物から複数のプレートを同
    時に切断するための方法において、長手方向軸を有する
    工作物を、該工作物と、複数の個別ワイヤから成るワイ
    ヤフレームとの間の、工作物の長手方向軸に対して垂直
    方向に向けられた並進的な相対運動に基づき、送り装置
    を介してワイヤフレームを通して案内し、貫通時に複数
    のプレートに分割し、しかも工作物を、プレートの切断
    中に長手方向軸を中心として回転させることを特徴とす
    る、硬く脆い工作物から複数のプレートを同時に切断す
    るための方法。
  7. 【請求項７】 プレートをスラリの作用下で切断する、
    請求項５又は６記載の方法。
  8. 【請求項８】 冷却潤滑剤を使用して実施する、請求項
    ５から７までのいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 複数の工作物を相並べて配置し、これら
    の工作物から複数のプレートを同時に切断する、請求項
    ５から８までのいずれか１項記載の方法。
JP2000371851A 1999-12-09 2000-12-06 工作物から複数のプレートを同時に切断するための装置及び方法 Pending JP2001191245A (ja)

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