JP2002096253A - ワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤソーの加工用ローラを支持している磨
耗が生じた部分の交換を容易にして、コスト低下を図る
ことのできるワイヤソーを提供すること。 【解決手段】 スピンドル３０，３１のテーパ凹所３２
に嵌合するテーパ凸部３６を有するアダプタ３５をスピ
ンドル３０，３１に設けるとともに、ボルト４２により
スピンドル３０，３１とアダプタ３５とを締結して、ア
ダプタ３５をスピンドル３０，３１に固定する。そし
て、アダプタ３５のテーパ凸部３７と加工用ローラ１５
〜１７のテーパ突部２５ａとを嵌合させて、加工用ロー
ラ１５〜１７をアダプタ３５を介してスピンドル３０，
３１に支持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤソーに係
り、詳しくは半導体インゴット等のワークを、走行する
ワイヤ列に押し当てて多数のウェーハに切断するワイヤ
ソーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤソーは、複数の加工用ローラが所
定間隔おきに配設され、各加工用ローラ間にはそれぞれ
ワイヤが巻回されている。図６に示すように加工用ロー
ラ５１は、中空状の芯金部５２と、その外周のワイヤ支
持部５３とから構成されている。ワイヤ支持部５３の外
周には、図示しない環状溝が形成されており、ここにワ
イヤが配置されている。また、この加工用ローラ５１の
芯金部５２の端部には、凹状のテーパ部５２ａが形成さ
れている。

【０００３】各加工用ローラ５１は、その両端において
スピンドル５５により支持されている。また、スピンド
ル５５は、図示しないモータにより駆動されており、こ
れにより加工用ローラ５１が回転させられる。スピンド
ル５５の端部には、加工用ローラ５１の芯金部５２の凹
状のテーパ部５２ａに凹凸の関係で係合するように、凸
状のテーパ部５５ａが形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、加工用ロー
ラ５１に巻回されているワイヤには、加工時にワークが
押圧するため、図６の矢印Ａで示すように加工用ローラ
５１に荷重が加わる。この荷重が加わった状態で、加工
用ローラ５１が回転するため、図６において二点鎖線で
示すように加工用ローラ５１が撓んで、変形する。な
お、図６においては、理解を容易にするためにその変形
を誇示している。この変形により、スピンドル５５と加
工用ローラ５１との当接部分、すなわち凹状のテーパ部
５２ａ及び凸状のテーパ部５５ａに磨耗が生じることに
なる。

【０００５】そのため、長期使用をしていると、加工用
ローラ５１の凹状のテーパ部５２ａとスピンドル５５の
凸状のテーパ部５５ａが磨耗する。加工用ローラ５１
は、比較的容易に修復可能となっているが、スピンドル
５５を修復又は交換するためには、ワイヤソーのスピン
ドルを支持する構成を分解しなければならず、手間及び
コストがかかるという問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の技術に存在す
る課題に着目してなされ、その目的とするところは、ワ
イヤソーの加工用ローラを支持する部分に磨耗が生じた
際に、その部分の交換を容易に行って、コスト低下を図
ることのできるワイヤソーを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するために、請求項１に記載の発明は、対向する
スピンドル間にローラを支持させ、複数の該ローラ間に
ワイヤを周回してワイヤ列を構成し、このローラの回転
によりワイヤ列を走行させるとともに、ワークをワイヤ
列に押し当てて、ウェーハ状に切削するようにしたワイ
ヤソーにおいて、前記ローラと前記スピンドルとの間に
介在するように、アダプタを前記スピンドルの端部に着
脱可能に固定させたものである。従って、スピンドル全
体を交換せずとも、スピンドルにおいて磨耗が生じる部
分のアダプタだけを交換すればよく、またこのアダプタ
はスピンドルに着脱可能に固定されているので、容易に
交換することができ、加工用ローラの交換に要するコス
ト低下を図ることができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のワイヤソーにおいて、前記ローラと前記アダプタとの
連結面がテーパ状をなしているものである。従って、加
工用ローラの組付けに際して連結面にガイドさせながら
アダプタとローラとを嵌合させ、両者の中心を一致させ
ることが容易である。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載のワイヤソーにおいて、前記スピンドルと
前記アダプタとがねじにより締結されているものであ
る。ここで「ねじにより締結」とは、ねじ構造を用いた
締結部材によりスピンドルとアダプタとを締結するもの
であり、簡単な構成で、アダプタをスピンドルに着脱す
ることができ、アダプタの交換を容易に行える。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
何れかに記載のワイヤソーにおいて、前記アダプタと前
記スピンドルとが、凹凸の関係で嵌合しているものであ
る。従って、アダプタとスピンドルとを固定する際に、
両者の中心を容易に一致させることができる。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のワイヤソーにおいて、前記アダプタと前記スピンドル
との連結面がテーパ状をなしているものである。従っ
て、連結面がガイドとなるので、アダプタとスピンドル
との中心を更に一層、容易に一致させることができる。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
何れかに記載のワイヤソーにおいて、前記アダプタにめ
ねじを貫通形成し、めねじのスピンドル側の端部がスピ
ンドル端部の平面に面して、前記アダプタの取り外しを
容易にしたものである。従って、アダプタをスピンドル
から取り外す際には、このめねじにボルトなどを螺合さ
せて、そのボルトの端部をスピンドル側の端部の平面に
当接させ、この状態でボルトを更に回転させる。これに
よりそのアダプタに係合しているボルトがスピンドルを
押圧するので、ボルトを単に回転するだけで、スピンド
ルからアダプタを取り外すことができる。従って、アダ
プタの脱離を容易にすることができる。

【００１３】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
何れかに記載のワイヤソーにおいて、前記アダプタが、
熱伝導率の低い材料で成るものである。従って、このア
ダプタが、ワイヤソーの運転中にスピンドルの軸受部な
どで発生する熱をローラへと伝達し難くしているので、
ローラの熱膨張を防ぐことができる。従って、ローラの
熱膨張によりワイヤ列のピッチが変化して、ワークが一
定の厚さに切断できないという恐れを少なくすことがで
きる。

【００１４】請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の
何れかに記載のワイヤソーにおいて、前記アダプタが、
低熱膨張率の材料で成るものである。従って、切断中に
スピンドルの軸受部などで熱が発生したとしても、アダ
プタがその熱を受けて変形するということを極力抑える
ことができる。そのため、ローラが軸方向に移動するの
を防ぐことができる。

【００１５】請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の
何れかに記載のワイヤソーにおいて、前記スピンドルの
軸受部に熱伝導を抑制するための冷却通路を設けたもの
である。従って、スピンドルの軸受部などで発生する熱
を冷却することができるので、請求項７、８と同様に、
例えば熱膨張により切断の精度が低下するというような
不具合をよりなくすことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化したワイヤ
ソーの一実施の形態を図１〜図５に従って説明する。

【００１７】図１に示すように、この実施形態のワイヤ
ソーは基台１１を備え、その上面にはコラム１２が立設
されている。コラム１２の前面側には切断機構１３が一
対の支持フレーム１４を介して装設されている。

【００１８】切断機構１３は３本の略円筒状の加工用ロ
ーラ１５，１６，１７を備え、それらの外周には多数の
環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａが所定のピッチで形成さ
れている。加工用ローラ１５〜１７の環状溝１５ａ，１
６ａ，１７ａには、１本の線材よりなるワイヤ１８が連
続的に巻回されて、ワイヤ列が構成されている。支持フ
レーム１４の前部には複数のガイドローラ２０よりなる
ワイヤガイド機構１９が装設され、加工用ローラ１５〜
１７に対するワイヤ１８の供給及び引き出しを案内する
ようになっている。

【００１９】基台１１には、正逆回転可能なワイヤ走行
用のモータ４７が配置されている。このモータ４７の駆
動が、プーリー５０やベルト４５等を介して加工用ロー
ラ１７に伝達される。これにより加工用ローラ１５〜１
７が回転とともに、ワイヤ１８が所定の走行速度で走行
される。このワイヤ１８の走行は、モータ４７の正逆切
り換えにより、一定量前進及び一定量後退を繰り返し、
全体として歩進的に前進するように行われる。又は一方
向に前進する。

【００２０】支持フレーム１４上には、切断機構１３の
上方に対向配置されるように加工液供給機構２１が配設
され、この加工液供給機構２１から加工用ローラ１５，
１６間のワイヤ１８上に加工液が供給される。また、本
実施の形態では、加工液供給機構２１の上方には、上下
動可能なワーク支持機構４６に支持したワーク４８が配
設されている。

【００２１】各加工用ローラ１５〜１７は、図２及び図
４に示すように、芯金部２２と、これに外嵌しているワ
イヤ支持部２３とから構成されている。芯金部２２に
は、その中心軸方向に貫通して孔２４が形成されている
とともに、その両端部にそれぞれ突出部２５が形成され
ている。突出部２５の孔２４ａの部分は、端部につれて
拡径されており、テーパ状をなすテーパ突部２５ａとな
っている。

【００２２】スピンドル３０，３１は、図２に示すよう
に複数の軸受部２９によって支持されており、この軸受
部２９は支持フレーム１４に配設された円筒状のハウジ
ング２８内に配設されている。一方のスピンドル３０に
は、ボルト２６が貫通する貫通孔３０ａが設けられ、他
方のスピンドル３１には、その加工用ローラ１５〜１７
側の端部にめねじ部３１ａが形成されている。そして、
スピンドル３０の貫通孔３０ａ及び加工用ローラ１５〜
１７の孔２４をボルト２６が貫通して、スピンドル３１
のねじ部３１ａに螺合している。これによりスピンドル
３０，３１と加工用ローラ１５〜１７が締結され、スピ
ンドル３０，３１が回転することにより加工用ローラ１
５〜１７が回転される。なお、スピンドル３０の端部に
は、蓋体４１が設けられ、この蓋体４１によりボルト２
６の頭部が覆われている。スピンドル３０，３１は、図
４に示すようにその加工用ローラ１５〜１７側の端面３
０ｂ，３１ｂの中央部に、円錐台形状をしたテーパ凹所
３２が設けられている。

【００２３】また、端面３０ｂ，３１ｂには、図３に示
すように軸線方向に延びるねじ孔３３が設けられてい
る。更に、スピンドル３０，３１の端部には、熱伝導率
又は熱膨張係数が低い材料で形成されたアダプタ３５が
ボルト４２により固定されている。

【００２４】このアダプタ３５は、略円板形状をしてお
り、その両側面の中央から互いに反対方向に延びる円錐
台形状をしたテーパ凸部３６，３７を有している。一方
のテーパ凸部３６の外周面３６ａは、スピンドル３０，
３１のテーパ凹所３２の内周面３２ａに嵌合していると
ともに、他方のテーパ凸部３７の外周面３７ａは、加工
用ローラ１５〜１７のテーパ突部２５ａに嵌合してい
る。従って、アダプタ３５の中心の貫通孔３５ａにボル
ト２６が貫通している。

【００２５】アダプタ３５の略円板形状部分には、図４
及び図５で示すように貫通孔３８、ねじ孔３９が複数設
けられている。貫通孔３８は、スピンドル３０，３１の
ねじ孔３３と整合しており、貫通孔３８及び前記ねじ孔
３３に前記ボルト４２が介在している。更に、アダプタ
３５の略円板部分には、図５で示すように加工用ローラ
１５〜１７の弦方向に延び、互いに連通する貫通孔４０
が複数形成されている。本実施の形態では、この貫通孔
４０は、ほぼ平行な２列が直交するように形成されてい
る。

【００２６】そして、このワイヤソーの運転時には、ワ
イヤ１８が切断機構１３の加工用ローラ１５，１６，１
７間で走行されながら、ワーク支持機構４６が切断機構
１３に向かって下降される。このとき、加工液供給機構
２１からワイヤ１８上へ加工液が供給されるとともに、
そのワイヤ１８に対しワーク４８が押し付け接触され、
ラッピング作用等によってワーク４８がウェーハ状に切
断加工される。更に、このとき、ワイヤ１８に供給され
た加工液は、アダプタ３５の貫通孔４０を通過し、アダ
プタ３５を冷却する。

【００２７】以上のように本実施の形態のワイヤソーは
構成されるが、次に、その交換方法について述べる。例
えば、加工用ローラ１５〜１７を交換する際に、アダプ
タ３５のテーパ凸部３７の外周面３７ａに磨耗が生じて
いたとすると、このアダプタ３５も、加工用ローラ１５
〜１７の交換と同時に交換する。そこで、加工用ローラ
１５〜１７をまず取り外す。すなわち、図２においてス
ピンドル３０の端部に設けられている蓋体４１を取り外
し、ボルト２６を抜き取り、スピンドル３０，３１と加
工用ローラ１５〜１７の締め付け固定を解放する。その
後、ボルト２６が貫通していたスピンドル３０を、軸受
部２９及びハウジング２８とともに、加工用ローラ１５
〜１７から離隔する方向（図２の右方）に移動させる。
そして、加工用ローラ１５〜１７を取り外す。

【００２８】次に、アダプタ３５の貫通孔３８からボル
ト４２を取り外す。そして、アダプタ３５のねじ孔３９
にボルトを螺合させ、このボルトの先端面をスピンドル
３０，３１に当接させる。その後、更にそのボルトを進
ませる方向に回転させると、そのボルトがスピンドル３
０，３１を押圧する。そのため、アダプタ３５のテーパ
凸部３６がスピンドル３０，３１のテーパ凹所３２から
離脱し、アダプタ３５がスピンドル３０，３１から取り
外される。

【００２９】磨耗したアダプタ３５と交換した新品のア
ダプタ３５を取り付ける際には、上述した取り外し時と
はほぼ逆順に、アダプタ３５を取り付ける。すなわち、
新品の、しかも貫通孔３８、ねじ孔３９には何も挿入さ
れていないアダプタ３５のテーパ凸部３６をスピンドル
３０，３１のテーパ凹所３２に嵌合させる。このとき、
アダプタ３５のテーパ凸部３６及びスピンドル３０，３
１のテーパ凹所３２は、テーパ状であるため，相互に当
接することにより位置決めが行われる。そして、アダプ
タ３５の貫通孔３８をスピンドル３０，３１のねじ孔３
３と整合するように、アダプタ３５を回転させて位置決
めを行う。そして、この貫通孔３８及びねじ孔３３に、
ボルト４２を螺合させて、アダプタ３５をスピンドル３
０，３１に固定させる。

【００３０】次に、新しい加工用ローラ１５〜１７をス
ピンドル３０，３１間に配置させて、その加工用ローラ
１５〜１７のテーパ突部２５ａに、アダプタ３５のテー
パ凸部３７が嵌合するように、加工用ローラ１５〜１７
をアダプタ３５に係合させる。そして、移動させていた
スピンドル３０、このスピンドル３０の軸受部２９及び
これのハウジング２８を、図２の実線で示す位置へと左
方に移動させる。そして、スピンドル３０，３１、アダ
プタ３５、加工用ローラ１５〜１７の最終的な中心位置
を合わせた（芯出しを行った）後、ボルト２６をこれら
に挿通させて固定する。最後に、蓋体４１を取り付け
る。

【００３１】本実施の形態のワイヤソーによれば、以下
のような特徴を得ることができる。 （ａ）上記実施の形態では、加工用ローラ１５〜１７と
スピンドル３０，３１との間にアダプタ３５を介在させ
るようにした。そのため、加工用ローラ１５〜１７を支
持するスピンドル全体を交換せずとも、その加工用ロー
ラ１５〜１７と当接する部分を有するアダプタ３５だけ
を交換することができるので、その加工用ローラ１５〜
１７と当接する部分に磨耗が生じた際には、そのアダプ
タ３５だけを交換すればよい。従って、このアダプタ３
５は、容易に交換できるので、交換作業におけるコスト
低下を図ることができる。

【００３２】（ｂ）また、上記実施の形態では、アダプ
タ３５のテーパ凸部３６とスピンドル３０，３１のテー
パ凹所３２とを嵌合させるとともに、そのアダプタ３５
とスピンドル３０，３１とをボルト４２により締結し
て、アダプタ３５をスピンドル３０，３１に固定した。
そのため、このアダプタ３５は、強固に固定されている
とともに、容易に着脱することが可能である。従って、
アダプタ３５の交換を容易に行うことができ、従来より
も低コストでワイヤソーの精度を維持することができ
る。

【００３３】（ｃ）上記実施の形態では、加工用ローラ
１５〜１７のテーパ突部２５ａとアダプタ３５のテーパ
凸部３７の外周面３７ａとをテーパ状の連結面とした。
そのため、アダプタ３５のテーパ凸部３７が加工用ロー
ラ１５〜１７のテーパ突部２５ａにガイドされながら、
このテーパ突部２５ａに嵌合するので、加工用ローラ１
５〜１７の中心及びアダプタ３５の中心を一致させるこ
とが容易にできる。

【００３４】（ｄ）上記実施の形態では、スピンドル３
０，３１とアダプタ３５とをボルト４２により締結した
ので、簡単な構成で、アダプタ３５をスピンドル３０，
３１に着脱することができ、アダプタ３５の交換が一層
容易に行える。

【００３５】（ｅ）上記実施の形態では、アダプタ３５
のテーパ凸部３６とスピンドル３０，３１のテーパ凹所
３２とが、凹凸の関係で嵌合させるようにした。従っ
て、アダプタ３５とスピンドル３０，３１とを固定する
際に、両者の中心を容易に一致させることができる。

【００３６】（ｆ）上記実施の形態では、アダプタ３５
のテーパ凸部３６の外周面３６ａとスピンドル３０，３
１のテーパ凹所３２の内周面３２ａとをテーパ状の連結
面とした。そのため、アダプタ３５の外周面３６ａがス
ピンドル３０，３１の内周面３２ａのガイドとなるの
で、アダプタ３５とスピンドル３０，３１との中心位置
を更に容易に一致させることができる。

【００３７】（ｇ）上記実施の形態では、アダプタ３５
にめねじを形成したねじ孔３９を形成した。そして、ア
ダプタ３５を交換するのためにスピンドル３０，３１か
ら取り外す際には、このねじ孔３９にボルトを螺合させ
て、このボルトの端部をスピンドル３０，３１の端面３
０ｂ，３１ｂに当接させ、この状態でボルトを回転させ
た。これによりそのアダプタ３５に係合しているボルト
がスピンドル３０，３１を押圧するので、ボルトを単に
回転するだけで、スピンドル３０，３１からアダプタ３
５を取り外すことができる。従って、アダプタ３５の脱
離を容易に行うことができる。

【００３８】（ｈ）上記実施の形態では、熱伝導率の低
い材質によりアダプタ３５を形成するようにした。その
ため、このアダプタ３５が、ワイヤソーの運転中にスピ
ンドル３０，３１の軸受部２９などで発生する熱を加工
用ローラ１５〜１７へと伝達し難くしているので、加工
用ローラ１５〜１７の熱膨張を防ぐことができる。従っ
て、加工用ローラ１５〜１７のワイヤ支持部２３の熱膨
張によりワイヤ列のピッチが変化して、ワークが一定の
厚さに切断できないという恐れを少なくすることができ
る。

【００３９】（ｉ）上記実施の形態では、熱膨張率の低
い材質によりアダプタ３５を形成するようにした。従っ
て、切断中にスピンドル３０，３１の軸受部２９などで
熱が発生したとしても、アダプタ３５がその熱を受けて
変形するということを極力抑えることができる。そのた
め、加工用ローラ１５〜１７が軸方向に移動するのを防
ぐことができる。

【００４０】（ｊ）上記実施の形態では、アダプタ３５
に複数の貫通孔４０を設けるようにした。この貫通孔４
０には、加工中にスラリが通過するので、このスラリに
よりアダプタ３５が冷却される。そのため、加工用ロー
ラ１５〜１７に熱が更に伝達され難くなるので、加工用
ローラ１５〜１７の熱膨張により、ワイヤ列のピッチ幅
が変わり、一定の厚さに切断できないという恐れを少な
くすることができる。

【００４１】なお、上記実施形態は以下のように変更し
てもよい。 ・スピンドル３０，３１に突出部を設け、アダプタ３５
にスピンドル３０，３１の突出部に嵌合する凹所を設け
ること。

【００４２】・貫通孔４０の代わりにアダプタ３５の外
周に溝を設けて、この溝に加工液を流すようにしてアダ
プタ３５を冷却するようにすること。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態におけるワイヤソーの一部破断面
正面図。

【図２】 ワイヤソーの要部の一部破断断面図。

【図３】 スピンドルの側面図。

【図４】 図３における４−４線断面図。

【図５】 図４の５−５線断面図。

【図６】 従来例におけるワイヤソーの要部の一部断面
図。

【符号の説明】

１８…ワイヤ、２５ａ…連結面としてのテーパ部、２９
…軸受部、３０，３１…スピンドル、３０ｂ，３１ｂ…
端部の平面としての端面、３２ａ…連結面としての外周
面、３５…アダプタ、３６ａ，３７ａ…連結面としての
外周面、３９…めねじとしてのねじ孔、４２…ねじとし
てのボルト。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向するスピンドル間にローラを支持さ
   せ、 複数の該ローラ間にワイヤを周回してワイヤ列を構成
   し、 このローラの回転によりワイヤ列を走行させるととも
   に、 ワークをワイヤ列に押し当てて、ウェーハ状に切削する
   ようにしたワイヤソーにおいて、 前記ローラと前記スピンドルとの間に介在するように、
   アダプタを前記スピンドルの端部に着脱可能に固定させ
   たことを特徴とするワイヤソー。
2. 【請求項２】 前記ローラと前記アダプタとの連結面が
   テーパ状をなしている請求項１に記載のワイヤソー。
3. 【請求項３】 前記スピンドルと前記アダプタとがねじ
   により締結されている請求項１又は請求項２に記載のワ
   イヤソー。
4. 【請求項４】 前記アダプタと前記スピンドルとが、凹
   凸の関係で嵌合している請求項１〜３の何れかに記載の
   ワイヤソー。
5. 【請求項５】 前記アダプタと前記スピンドルとの連結
   面がテーパ状をなしている請求項４に記載のワイヤソ
   ー。
6. 【請求項６】 前記アダプタにめねじを貫通形成し、め
   ねじのスピンドル側の端部がスピンドル端部の平面に面
   して、前記アダプタの取り外しを容易にした請求項１〜
   ５の何れかに記載のワイヤソー。
7. 【請求項７】 前記アダプタが、熱伝導率の低い材料で
   成る請求項１〜６の何れかに記載のワイヤソー。
8. 【請求項８】 前記アダプタが、低熱膨張率の材料で成
   る請求項１〜７の何れかに記載のワイヤソー。
9. 【請求項９】 前記スピンドルの軸受部に熱伝導を抑制
   するための冷却通路を設けた請求項１〜８の何れかに記
   載のワイヤソー。