JP2002307285A - マルチ細線ワイヤソー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチ細線ワイヤソー装置において、複数本
の細線ワイヤソーの張力の均等化が自動的に行えるよう
にする。 【解決手段】 回転テーブル式ワーク固定台の回転軸と
平行に配設された左右一対の軸１１と、各軸１１に支持
された左右一対のピッチ決めローラ１０と、左右一対の
ピッチ決めローラ１０の間で、所定のピッチで、ピッチ
決めローラの軸線方向に３回往復捲回されて３列の細線
ワイヤソー２がワーク１に対向するように配設されたマ
ルチ細線ワイヤソー装置において、ピッチ決めローラ１
０を、３枚のプーリ１２，１３，１４をピッチ決めロー
ラ１０の軸線方向に並設し、かつ１軸に回転可能に支持
することにより構成し、３列の細線ワイヤソー間に張力
の不均等な事態が発生すると、張力が不均等となった細
線ワイヤソーを支持しているプーリが、当該プーリに作
用する張力とこのプーリに隣接するプーリに作用する張
力の差（の力）により、隣接するプーリに対して相対回
転し、各細線ワイヤソーに作用する張力の均等化が自動
的に行われるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密電子部品材料
等に複数の細幅の溝を同時に入れる溝入れ加工、あるい
は切断代の少ない切断を行う切断加工などを施工するの
に好適な、マルチ細線ワイヤソー装置に関し、特に１本
の細線ワイヤソーを、左右一対のピッチ決めローラの間
で、所定のピッチで、ピッチ決めローラの軸線方向に複
数回往復捲回して形成された複数列の細線ワイヤソー
が、ワークに対向するように配設してワークに対し複数
の前記加工を同時に行えるようにしたマルチ細線ワイヤ
ソー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコン等の硬脆性材料のインゴ
ットからウェハーを切り出す装置の一つとして、細線ワ
イヤソー装置が知られている。

【０００３】この細線ワイヤソー装置の原理を図７によ
り概説すると、符号０５は回転テ−ブル式のワーク固定
台を示しており、ワーク固定台０５の周面に複数個のワ
ーク（インゴット）０１が治具（図示せず）で固定され
ている。ワーク固定台０５の中心軸０５ａにはワーク固
定台用モータ（図示せず；以下単に「モータ」と呼ぶと
きは、このモータのことである。）が取り付けられてい
て、正逆方向に高速回転できるようになっている。

【０００４】符号０４は細い鋼製の細線ワイヤソーを示
している。この細線ワイヤソー０４は供給ボビン０６に
巻き取られていて、供給ボビン０６から繰り出された細
線ワイヤソー０４は、張力調整装置０７を経てから、ガ
イドローラ０８，０９，０１０，０１１の順に案内され
巻取りボビン０１２に到る。運転時、巻き取りボビン０
１２に取り付けられているステッピングモータあるいは
低速モータ（図示せず、以下「細線ワイヤソー移送モー
タ」と呼ぶ）により、細線ワイヤソー０４は矢印Ｂ方向
へ移動する。

【０００５】細線ワイヤソー０４は、加工作業中、矢印
Ｂ方向に少しずつ低速移動するものである。一方、ワー
ク固定台０５は高速度で回転するので、ワーク固定台０
５上のワーク０１に細線ワイヤソー０４が高速度で当接
し、これによりワーク０１の切断が行われる。

【０００６】加工のための押圧力は、張力調整装置０７
によって細線ワイヤソー０４に加えられる引張り力と供
給ボビン０６を制動回転するトルクモータと、ガイドロ
ーラ０９，０１０にそれぞれ設けられている送りロッド
０１３の矢印Ｃ方向へのガイドローラ０９、０１０の移
動とで調節される。図６は図７の装置により切断された
ワーク０１の切断部の断面図を示している。ガイドロー
ラ０９，０１０のワーク０１に対する押圧力を調節する
ことにより、一方端Ｘおよび他方端Ｙよりも中央部Ｚの
突出した円弧曲線状となるように設定することができ
る。細線ワイヤソー２を切断部においてこのような円弧
曲線状に設定することにより、細線ワイヤソー２が蛇行
するのを減少でき、その結果、細線ワイヤソー２の切断
事故を抑制することが可能となる。

【０００７】マルチ細線ワイヤソー装置は、前記の細線
ワイヤソー０４を、ワーク固定台０５の中心軸（回転
軸）０５ａにワークに対して、平行に、所定のピッチの
もとに複数列配設したもので、その一例として、特開平
１１−２０７５８７号公報がある。図５は当該公報に記
載の装置の概要を示している。図５に示すマルチ細線ワ
イヤソー装置は、ガイドローラ０９Ａ、０１０Ａに複数
の細線ワイヤソー０４の案内用の溝が形成されており、
細線ワイヤソー０４は、供給ボビン０６側から右側のガ
イドローラ０９に入り、右側のガイドローラ０９と左側
のガイドローラ０１０との間の下側でワーク０１に当接
しワーク切断加工を行い、左側のガイドロ−ラ０１０を
出たところで上側に移動し上側で右側のガイドローラ０
９の次の溝に移行して下側に回り、下側で前回の加工の
隣の箇所を加工する。この切断加工を順次繰返えして、
１本の細線ワイヤソーでワークに同時に複数の加工を施
工できるようになっている。このガイドローラ０９Ａ、
０１０Ａに形成された複数の細線ワイヤソー０４の案内
用の溝は、所定のピッチものもとに形成されていて、細
線ワイヤソー０４の位置（ピッチ）を決めるものであ
る。つまりガイドローラ０９Ａ、０１０Ａは、この後に
述べる「ピッチ決めローラ」に相当する。

【０００８】なお図５において、図７のものと同じ部材
には同一符号を付して説明を省略し、また、図５におい
て、符号０１４はワーク固定台０５を高速度で矢印Ａ方
向に回転するモータを、０２１はテーブルを、０５１は
支持部材を、０５２はワーク固定テーブルを示してい
る。

【０００９】このほか、マルチ細線ワイヤソー装置とし
て、図８、図９に示す特開昭５９−４２２５９号公報の
装置も公知である。なお、図８、図９中、図５のものと
同じ部材には同一符号が付してあり、図８、図９中符号
０１７は軸受けフレーム、０２２は第５ローラ、０２３
はワーク０１固定用治具を示している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一般に、細線ワイヤソ
ー装置では、加工精度を向上しながら細線ワイヤソーの
断線を防止を図るためには、細線ワイヤソーの張力をあ
る値に維持しなければならない。

【００１１】従来は、細線ワイヤソーの張力の調節を、
図５に示すように、張力調整装置０７によって細線ワイ
ヤソー０４に加えられる引張り力と供給ボビン０６を制
動回転するトルクモータと、ガイドローラ０９，０１０
にそれぞれ設けられている送りロッド０１３の矢印Ｃ方
向へのガイドローラ０９，０１０の移動とにより行う構
成となっている。

【００１２】ところで、このような張力調節方式では、
全細線ワイヤソーの平均的な張力調節を行うことができ
るものの、マルチ細線ワイヤソー装置の場合、ワークに
当接して現に切削加工状態にある各細線ワイヤソーのそ
れぞれについて、張力の調節を個別に行うことができな
いという課題がある。本発明は、マルチ細線ワイヤソー
装置におけるこのような課題を解決するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、外周面にワー
クが固定され枠体に回転可能に支持された回転テーブル
式のワーク固定台と、同ワーク固定台の回転軸と平行に
配設された左右一対の軸と、同各軸に支持された左右一
対のピッチ決めローラと、１本の細線ワイヤソーとを備
え、同１本の細線ワイヤソーが、前記左右一対のピッチ
決めローラの間で、所定のピッチで、前記ピッチ決めロ
ーラの軸線方向に複数回往復捲回されて複数列の細線ワ
イヤソーが前記ワークに対向するように配設されたマル
チ細線ワイヤソー装置において、前記左右一対のピッチ
決めローラの内の少なくとも１つのピッチ決めローラ
が、前記複数列の細線ワイヤソーの数と同じ数の複数枚
のプ−リ−を同ピッチ決めローラの軸線方向に、前記の
ピッチのもとに並設し、かつ前記軸に回転可能に支持す
ることにより構成され、同各プーリに、前記細線ワイヤ
ソーの案内用の溝が形成されていることを特徴とする。

【００１４】また、前記のマルチ細線ワイヤソー装置に
おいて、前記各プーリは、隣接するプーリに対して摩擦
係合するように構成されていることを特徴とする。

【００１５】更に、前記のマルチ細線ワイヤソー装置に
おいて、前記細線ワイヤソーの案内用の溝がＶ字型の溝
であることを特徴とする。

【００１６】また、前記のマルチ細線ワイヤソー装置に
おいて、前記各プーリが、前記軸に対してベアリングを
介して支持されていることを特徴とする。

【００１７】前記の本発明では、加工中、ワークに細線
ワイヤソーが複数列で当接しているが、複数列の細線ワ
イヤソーの内の１本の細線ワイヤソーにかかる負荷が、
他の細線ワイヤソーにかかる負荷と異なる事態が発生
し、細線ワイヤソー間に張力の不均等な事態が発生する
と、張力が不均等となった細線ワイヤソーを支持してい
るプーリが、当該プーリに作用する張力とこのプーリの
隣りのプーリに作用する張力との差（の力）により、隣
接するプーリに対して相対回転し、細線ワイヤソーに作
用する張力の均等化が自動的に行われる。

【００１８】プーリはいずれも軸に対してベアリングに
より回転可能に支持されているので、上記の相対回転は
スム−ズに行われる。また、各プーリは、隣接するプー
リ−に対して摩擦係合状態にあるので、細線ワイヤソー
における張力不均等〔張力の差（力）〕が、各プーリ間
の摩擦係合力よりも大きくないと、上記の相対回転は発
生しない。その結果、微小な張力不均等が発生する度毎
にプーリ間に相対回転が発生するのを抑制でき、プーリ
の摩擦係合部の磨耗を抑制することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図１はマルチ細線ワイヤソー装
置の概略を示す側面図、図２は図１のＡ矢部の拡大図、
図３は同上面図、図４はそのピッチ決めローラの側面図
である。

【００２０】この実施形態のマルチ細線ワイヤソー装置
も、図７で説明した原理に基ずいており、装置の概要
は、図５に示した装置とほぼ同じ構成となっている。即
ち、このマルチ細線ワイヤソー装置は、高速回転可能な
ワーク固定台（ロータリテーブル）１と細線ワイヤソー
２とを備え、細線ワイヤソー２の走行機構として、供給
ボビン３、巻取りボビン４、方向転換ローラ５ａ，５
ｂ，５ｃ、張力調整動滑車６及び左右一対のピッチ決め
ローラ１０ａ，１０ｂ（これらのローラ１０ａ，１０ｂ
は同一構造であるので、以下の説明においては、ピッチ
決めローラ１０ａ，１０ｂを「ピッチ決めローラ１０」
ということがある）が設けられている。なお、ピッチ決
めローラ１０は、図５に示した従来の装置におけるガイ
ドローラ０９Ａ、０１０Ａに相当する。

【００２１】この例では、同一構造の２基のピッチ決め
ローラ１０が軸１１に支持されている。各ピッチ決めロ
ーラ１０は、軸１１にそれぞれの３枚のプーリ１２，１
３，１４を軸１１方向に並設して構成されており、各プ
ーリ１２，１３，１４は、それらの中心部に取り付けら
れたベアリング１５により、軸１１に、各別に、回転可
能に支持されるようになっている。

【００２２】プーリ１２，１３，１４には、それぞれＶ
字型の溝１２ａ，１３ａ，１４ａが設けられていて、こ
れらの溝１２ａ，１３ａ，１４ａに、後に述べるよう
に、細線ワイヤソー２が捲回される。

【００２３】プーリ１２と１４とは同じ断面形状に形成
されている。即ちプーリ１２，１４の各両側面に凹溝１
６が形成されている。一方、プーリ１２と１４との間に
介挿されるプーリ１３の両側面には、凹溝１６に嵌入
し、かつ凹溝１６と摩擦係合する凸部１７が突設されて
いる。

【００２４】細線ワイヤソー２は、供給ボビン３側から
右側のピッチ決めローラ１０ａに、プーリ１２の溝１２
ａへその外側から入り、右側のピッチ決めローラガイド
ローラ１０ａと左側のピッチ決めローラ１０ｂとの間の
下側でワーク２０に当接しワーク切断加工を行い、左側
のピッチ決めローラ１０ｂのプーリ１２の溝１２ａに到
る。そして、左側のピッチ決めローラ１０ｂのプーリ１
２の外側を半周して上側に回り、そこから右側のピッチ
決めローラ１０ａのプーリ１３に形成された次の溝１３
ａに、上側で移行する。細線ワイヤソー２の下側での移
行方向は、ワーク１の切断面に沿うが、細線ワイヤソー
２の上側での移行方向は、ワーク１の切断面に対してや
や斜めとなる。

【００２５】プーリ１３では、その外側を半周して下側
に回り、下側で前回の加工の隣の箇所を加工して、左側
のピッチ決めローラ１０ｂのプーリ１３の溝１３ａに到
る。この切断加工を繰返して、最終的には左側のピッチ
決めローラ１０ｂのプーリ１４の溝１４ａに案内されて
方向転換ローラ５ｂに至る。図１〜３における矢は、細
線ワイヤソー２の移動方向を示している。

【００２６】このように、このマルチ細線ワイヤソー装
置では、ピッチ決めローラ１０が細線ワイヤソー２の位
置（ピッチ）を決める機能を有しており、ワーク２０は
ピッチ決めローラ１０により決定されたピッチで切断さ
れる各プーリの間に、スペーサを挿入しそのスペーサの
厚みを変えることにより、細線ワイヤソー２のピッチを
簡単に変更することができる。この実施形態のもので
は、同じ構造のマルチ細線ワイヤソー機構が２基並設さ
れているので、２本の細線ワイヤソー２の使用で、ワー
ク２０に、同時に６ヵ所の切断加工を施工できることに
なる。

【００２７】上述のように、１本の細線ワイヤソー２に
より３ヵ所の切断加工が同時に行わる。つまり、加工中
は、ワーク２０には細線ワイヤソー２が３列で当接して
いるが、３列の細線ワイヤソー２の内の１本の細線ワイ
ヤソーにかかる負荷が、他の２本の細線ワイヤソーにか
かる負荷と異なる事態が発生すると、ワーク２０に当接
する３列の細線ワイヤソー２の張力が不均等となる。こ
のような事態が発生すると、張力が不均等となった細線
ワイヤソー２を支持しているプーリ（プーリ１２〜１４
の内のいずれかのプーリ、説明の都合上このプーリを
「プーリＰ」という）が、プーリＰに作用する張力とこ
のプーリＰに隣接するプーリに作用する張力の差（の
力）により、隣接するプーリに対して相対回転する。

【００２８】プーリ１２〜１４はいずれも軸１１に対し
てベアリング１５により回転可能に支持されているの
で、上記の相対回転はスムーズに行われる。そして、負
荷（張力）が不均等となった細線ワイヤソー２を支持し
ているプーリＰが、他のプーリに対して相対回転するこ
とにより、ワーク２０に当接する３列の細線ワイヤソー
２に作用する張力が均等になる。

【００２９】プーリ１２，１３，１４は、互いに凹部１
６と凸部１７との嵌合による摩擦係合状態にある。して
がって、上記の、３列の細線ワイヤソー２における張力
不均等がさほど大きいものでない時には、つまり上記の
張力の差（力）が各プーリ間の摩擦係合力よりも大きく
ないと、上記の相対回転は発生しない。その結果、微小
な張力不均等が発生する度毎にプーリ間に相対回転が発
生するのを抑制でき、凹部１６と凸部１７との嵌合によ
る摩擦係合部の磨耗を抑制することが可能となる。な
お、上記の説明は、ピッチ決めローラ１０ａ，１０ｂの
両方をプーリ間に相対回転を発生可能な構成としている
が、ピッチ決めローラ１０ａ，１０ｂの中のいずれか一
方のみを、プーリ間に相対回転を発生可能な構成として
もよい。

【００３０】なお、この実施形態の装置においても、ワ
ーク固定台１は円形盤状に形成されており、その外周面
上に、多数のワーク固定パレット２１が、取付け治具
（図示せず）により固定されており、ワーク１はワーク
固定パレット２１に固定されている。

【００３１】回転テーブル式のワーク固定台１は、図１
に示すように、装置のほぼ中心部に配置されており、そ
の右側に、供給ボビン３が供給用トルクモータ（図示せ
ず）により回転可能に装置枠体に取り付けられている。
供給ボビン３には細線ワイヤソー２が巻き取られてお
り、供給ボビン３の細線ワイヤソー２は、方向転換ロー
ラ５ａ、張力調整動滑車６、方向転換ローラ５ｃに案内
されて、ピッチ決めローラ１０ａに取り入れられるよう
になっている。

【００３２】ピッチ決めローラ５ｂから取り出された細
線ワイヤソー２は、方向転換ローラ５ｂをへて、巻き取
りボビン（回収ボビン）４に回収される。

【００３３】そして、ピッチ決めローラ１０ａと１０ｂ
との間で、３列の細線ワイヤソー２は、ワーク固定台１
（の側面上のワーク２０）に同時に押しつけられるよう
になっている。従って、ワーク固定台１が回転すると
き、ワーク固定台１の側面上の複数のワーク２０に、３
列の細線ワイヤソー２が同時に圧接し、これにより、切
断加工が施されることになる。

【００３４】各プーリ１２，１３，１４には、それぞれ
Ｖ字型の細線ワイヤソー案内溝１２ａ，１３ｂ，１４ｃ
が形成れていて、細線ワイヤソー２はそれぞれの案内溝
で案内されるようになっている。したがって、案内溝１
２ａ，１３ｂ，１４ｃ間の間隔（ピッチ）を変更すると
き、ワーク切断ピッチ〔加工幅（切断幅）〕を変更する
ことができる。

【００３５】また、供給ボビン３の巻取軸に取り付けら
れたトルクモータは、細線ワイヤソー２の張力検出セン
サ（図示せず）で検出された細線ワイヤソー２の張力変
動に応じて、細線ワイヤソー２の送り出し量を調節する
ように作動する。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が得られる。 （１）加工中、ワークに細線ワイヤソーが複数列で当接
しているが、複数列の細線ワイヤソーの内の１本の細線
ワイヤソーにかかる負荷が、他の細線ワイヤソーにかか
る負荷と異なる事態が発生し、細線ワイヤソー間に張力
の不均等な事態が発生すると、張力が不均等となった細
線ワイヤソーを支持しているプーリが、当該プーリに作
用する張力とこのプーリに隣接するプーリに作用する張
力の差（の力）により、隣接するプーリに対して相対回
転し、細線ワイヤソーに作用する張力の均等化が自動的
に行われる。 （２）ピッチ決めローラを構成するプーリは、いずれも
軸に対してベアリングにより回転可能に支持されている
ので、上記の相対回転はスムーズに行われる。 （３）また、各プーリは、隣接するプーリに対して摩擦
係合状態にあるので、細線ワイヤソーにおける張力不均
等〔張力の差（力）〕が、各プーリ間の摩擦係合力より
も大きくないと、上記の相対回転は発生しない。その結
果、微小な張力不均等が発生する度毎にプーリ間に相対
回転が発生するのを抑制でき、プーリの摩擦係合部の磨
耗を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施の形態に係るマルチ細線ワイヤ
ソー装置の概略を示す側面図である。

【図２】図１のＡ矢部の拡大図である。

【図３】同上面図である。

【図４】図１の実施の形態に係るマルチ細線ワイヤソー
装置のピッチ決めローラの側面図である。

【図５】従来のマルチ細線ワイヤソー装置の斜視図であ
る。

【図６】細線ワイヤソー装置によるワーク切断部の断面
図である。

【図７】細線ワイヤソー装置の原理を示す概略図であ
る。

【図８】従来の他の細線ワイヤソー装置の正面図であ
る。

【図９】図８の細線ワイヤソー装置のワーク固定台の斜
視図である。

【符号の説明】

１：ワーク固定台 ２：細線ワイヤソー ３：供給ボビン ４：巻き取りボビン ５ａ，５ｂ，５ｃ：方向転換ローラ １０ａ、１０ｂ：ピッチ決めローラ減速装置 １１：軸 １２、１３、１４：プーリ １２ａ、１３ａ、１４ａ：Ｖ字型の細線ワイヤソー案内
溝 １５：ベアルング １６：凹部 １７：凸部 １８：スペーサ １９：ローラベアリング ２０：ワーク ２１：ワーク固定パレット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C058 AA05 AA14 BA09 BB03 BC02 CA01 CB01 CB06 DA03 DA17 3C069 AA01 BA06 BB01 BC02 CA04 EA01 EA02 EA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面にワークが固定され枠体に回転可
   能に支持された回転テーブル式のワーク固定台と、該ワ
   ーク固定台の回転軸と平行に配設された左右一対の軸
   と、該各軸に支持された左右一対のピッチ決めローラ
   と、１本の細線ワイヤソーとを備え、該１本の細線ワイ
   ヤソーが、前記左右一対のピッチ決めロ−ラの間で、所
   定のピッチで、前記ピッチ決めローラの軸線方向に複数
   回往復捲回されて複数列の細線ワイヤソーが前記ワ−ク
   に対向するように配設されたマルチ細線ワイヤソー装置
   において、前記左右一対のピッチ決めローラの内の少な
   くとも１つのピッチ決めローラが、前記複数列の細線ワ
   イヤソーの数と同じ数の複数枚のプーリを前記ピッチ決
   めローラの軸線方向に、前記ピッチのもとに並設し、か
   つ前記軸に回転可能に支持することにより構成され、前
   記各プーリに、前記細線ワイヤソーの案内用の溝が形成
   されていることを特徴とするマルチ細線ワイヤソー装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のマルチ細線ワイヤソー
   装置において、前記各プーリは、隣接するプーリに対し
   て摩擦係合するように構成されていることを特徴とする
   マルチ細線ワイヤソー装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のマルチ細
   線ワイヤソー装置において、前記細線ワイヤソーの案内
   用の溝がＶ字型の溝であることを特徴とするマルチ細線
   ワイヤソー装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   のマルチ細線ワイヤソー装置において、前記各プーリ
   が、前記軸に対してベアリングを介して支持されている
   ことを特徴とするマルチ細線ワイヤソー装置。