JP2002103206A - 難削材のワイヤ切断加工用加工液および平面研磨用加工液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】第一は、分子量550〜9,000,000のポリカル
ボン酸ナトリウムの0.05〜5％水溶液（Ａ）と、炭化ケ
イ素の粉体（Ｂ）よりなり、その重量比が（Ａ）：
（Ｂ）＝１：0.11〜2.0であってかつ、（Ａ）は比重0.9
〜1.7、粘度2〜10,000mPa・s，pH７〜10である難削材の
ワイヤ切断加工用加工液であり、第二は、第一における
水溶液（Ａ）と、ダイアモンド、コランダム、炭化ケイ
素、窒化ホウ素、ジルコニア、ジルコン、酸化クロム、
酸化セリウムのいずれかの粉体あるいはこれらの少なく
とも二種の粉体混合物（B）よりなり、その重量比が
（Ａ）：（Ｂ）＝１：0.01〜2.0であってかつ、（Ａ）
は比重0.9〜1.7、粘度2〜10,000mPa・s、pH7〜10である
難削材の平面研磨用加工液である。 【効果】基剤に含まれるゲル体の作用により粉体の分散
性、ワイヤ・被加工物への均等なぬれや付着性の向上、
昇温抑制および粒の貼着防止、水洗容易化等被加工面の
精度および加工性能の向上をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、難削材のワイヤ切
断加工および平面研磨加工時に用いられる加工液に関
し、より詳しくは、水溶性高分子物質の水溶液を基剤と
してこれと粉体よりなる難削材のワイヤ切断加工用加工
液および平面研磨用加工液に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン、水晶、石英、セラミックス、
磁性材料を始めとする難削材の切断加工において、ワイ
ヤによるワイヤ切断加工が知られており、とくに半導体
部材の切断加工には欠かせぬものとなっている。この場
合、ワイヤはワイヤソーとして機能し、加工液中の研磨
剤をもって被加工物を摩滅もしくはこれにミクロクラッ
クを生成することによって切断にいたらしめる。

【０００３】ワイヤ切断加工用加工液には、ケロシンを
主体とする油系のものやエチレングリコール系のものが
広く用いられてきたが、不燃性として水系のものも用い
られている。さらに、加工液中の研磨剤としては天然も
しくは人造の高硬度鉱物や化合物の粉体が用いられるこ
ともよく知られるところである。

【０００４】また、平面研磨加工とくにラッピング加工
において油系あるいは水系液に前述と同様の天然もしく
は人造の高硬度鉱物や化合物の粉体を砥粒として加えた
加工液を使用することも広く知られているところであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤ切断加工
用加工液は、油系の場合引火の危険性と被加工物の加工
後洗浄および洗浄廃水の処理に難があり、水系もしくは
エマルジョン系においては添加物を含めた加工液のワイ
ヤへの均等な付着性に問題があって、不均等なぬれや発
泡による付着むらからワイヤが断線して加工が中断する
ことがあるほか、加工面の精度の向上も望まれている。

【０００６】平面研磨用加工液においても、油系の場合
は上記と同様の問題があり、水系もしくはエマルジョン
系においては砥粒の分散性が不足して研磨むらが発生し
たり、あるいは研磨加工時の発熱による砥粒の被加工面
への貼着が発生したりする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、水溶性高分子物質の水溶液を基剤と
してこれと粉体よりなる新規のワイヤ切断加工用加工液
および平面研磨用加工液を提供するものである。

【０００８】すなわち、本発明の第一は、分子量550〜
9,000,000のポリカルボン酸ナトリウムの0.05〜5％水溶
液（Ａ）と、炭化ケイ素の粉体（Ｂ）よりなり、その重
量比が（Ａ）：（Ｂ）＝１：0.01〜2.0であってかつ、
（Ａ）は比重0.9〜1.7、粘度2〜10,000mPa・s、pH７〜10
である難削材のワイヤ切断加工用加工液である。

【０００９】次いで、本発明の第二は、第一発明におけ
る水溶液（Ａ）と、ダイアモンド、コランダム、炭化ケ
イ素、窒化ホウ素、ジルコニア、ジルコン、酸化クロ
ム、酸化セリウムのいずれかの粉体あるいはこれらの少
なくとも二種の粉体混合物（Ｂ）よりなり、その重量比
が（Ａ）：（Ｂ）＝１：0.01〜2.0であってかつ、
（Ａ）は比重0.9〜1.7、粘度2〜10,000mPa・s、pH７〜10
である難削材の平面研磨用加工液である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、ポリカルボン酸
ナトリウムの水溶液（Ａ）は第一、第二の両発明に共通
する基剤であり、本発明の主体をなす主要な組成であ
る。

【００１１】ポリカルボン酸ナトリウムは水溶性高分子
の吸水性ゲルとして知られているが、そのゲル特性に着
目して難削材のワイヤ切断加工用加工液および平面研磨
用加工液に好適であることの知見を得、本発明にいたっ
たものである。

【００１２】ポリカルボン酸ナトリウムに属するものは
いずれも本発明に使用できるが、例えばポリアクリル酸
ナトリウム、ポリマレイン酸ナトリウム、ポリフタル酸
ナトリウム等が好適である。

【００１３】ポリカルボン酸ナトリウムの水溶液（Ａ）
における濃度、また、水溶液（Ａ）の比重、粘度、pHお
よび該水溶液（Ａ）と粉体（Ｂ）との重量比は、加工液
中でのゲル、粉体の分散性、ワイヤ切断加工におけるワ
イヤへの加工液の付着性と加工精度、平面研磨における
潤滑性やラッピング能等と密接な関わりがあるうえ、こ
れらの因子は被加工物の種類、加工条件により変化する
ことから、あらゆる条件に対応し得るものとしてそれぞ
れの数値を特定した。

【００１４】また、これらの特定数値は、ポリカルボン
酸ナトリウムの種類、分子量、濃度の選択により達成し
得るものとする。一例として、高分子量、高濃度は高粘
度をもたらす。

【００１５】粉体（Ｂ）については、第一発明における
炭化ケイ素は切断加工液に使用される公知の粉体の中か
らその形状、破砕性において本発明に好適なものとして
選定したものであり、第二発明においてはこれも同様に
公知のものから選定したものであって、いずれも市販品
として容易に入手し得るものである。

【００１６】基剤である水溶液（Ａ）と粉体（Ｂ）との
混合は、通常の混合攪拌機によるものとし、水溶液
（Ａ）に分散する吸水ゲル体によって粉体（Ｂ）の分散
は容易である。

【００１７】また、該吸水ゲル体は水との親和性がきわ
めて高いため、水分の気化に伴って奪われる潜熱も大と
なるから被加工物や加工液の加工中昇温を抑制する冷却
効果をも有する。

【００１８】さらに、混合時攪拌の速度によっては粉体
（Ｂ）による剪断作用のためゲル体の架橋が分断され、
攪拌後の加工液の粘度は水溶液（Ａ）の初期粘度よりも
低下して、特定した範囲の下限に近い低域に集約するが
この場合、低粘度にしてなお前記付着性は良好である。

【００１９】

【実施例】本発明による実施例につき、ポリカルボン酸
ナトリウムに属するものとして分子量がほぼ1,000およ
び7,000,000のポリアクリル酸ナトリウムを用いて0.2
％、２％、４％水溶液をそれぞれ作成した。該水溶液の
比重は１〜1.5、粘度は20〜8,000mPa・s、pHは7〜９の範
囲内である。

【００２０】この水溶液に重量比１：１の炭化ケイ素粉
(平均粒径１３μm)を加えて攪拌混合し、ワイヤ切断加
工用加工液としてシリコン単結晶棒の切断加工に供した
ところ、ワイヤへのぬれおよび付着性は良好で発泡もな
く、したがって作業性が向上し、かつ良好な切断面の精
度が得られた。

【００２１】また、前述と同じ水溶液に別途重量比１：
１の酸化セリウム粉(平均粒径１３μm)を加えて攪拌混
合したもの、また、同じ水溶液に重量比１：１のコラン
ダム・ジルコン粒体混合物(混合比１：１、平均粒径各
１３μm)を加えて攪拌混合したものをそれぞれ調整し、
平面研磨用加工液として水晶のラッピング加工に供した
ところ、いずれの場合も砥粒の貼着も発生せず良好な鏡
面が得られた。

【００２２】なお、上記のいずれの場合も加工後の洗浄
は水洗によりきわめて容易であったほか、以上の結果は
加工液の高速攪拌による低粘度化域においても同等に得
られた。

【００２３】

【発明の効果】本発明は水溶性高分子物質の水溶液を基
剤とし、これに研磨剤もしくは砥粒としての粉体を加え
た難削材のワイヤ切断加工用加工液および平面研磨用加
工液であって、基剤に含まれるゲル体の作用により加工
液中での粉体の分散性、ワイヤ・被加工物への均等なぬ
れや付着性の向上、被加工物や加工液の昇温抑制および
砥粒の貼着防止、被加工物の水洗容易化等の効果を有
し、被加工面の精度および加工性能の向上をもたらすほ
か、加工液のpHから周辺機器の防食性も良好である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分子量550〜9,000,000のポリカルボン酸ナ
   トリウムの0.05〜5%水溶液（A）と、炭化ケイ素の粉体
   （Ｂ）よりなり、その重量比が（A）：（B）＝１：0.01
   〜2.0であってかつ、（Ａ）は比重 0.9〜1.7、粘度2〜1
   0,000mPa・s、pH７〜10である難削材のワイヤ切断加工
   用加工液。
2. 【請求項２】 分子量550〜9,000,000のポリカルボン酸
   ナトリウムの0.05〜5%水溶液（A）と、ダイアモンド、
   コランダム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ジルコニア、ジ
   ルコン、酸化クロム、酸化セリウムのいずれかの粉体あ
   るいはこれらの少なくとも二種の粉体混合物（Ｂ）より
   なり、その重量比が（A）：（B）＝１：0.01〜2.0であ
   ってかつ、（Ａ）は比重 0.9〜1.7、粘度2〜10,000mPa
   ・s、pH７〜10である難削材の平面研磨用加工液。