JP2004174680A - 固定砥粒式ソーワイヤ及び砥粒固着方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワイヤ2を繰出機5から繰り出して、槽6中の溶融した銀ろうの浴7中に浸漬した後、冷却槽8で銀ろうを冷却してワイヤ2の表面に合金被膜3を形成させ、続いて塗布槽9内の砥粒4を含む有機溶剤溶液10中に浸漬して銀ろう表面に砥粒4を付着させた後、不活性ガスを充填した加熱炉11中でワイヤを加熱して有機溶剤を蒸発させるとともに、ダイス12にてダイヤモンド砥粒4の少なくとも一部を銀ろう中に埋没するよう圧入して、ワイヤ表面に砥粒を強固に固着させる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハーの母材であるシリコンインゴット、人工水晶、超硬合金、磁石、セラミック等の硬脆性材料を切断するワイヤソー装置に用いられるワイヤソー用ワイヤに係り、特に、ワイヤ表面に砥粒を固着させた固定砥粒式ソーワイヤ(以下、「ソーワイヤ」という)及び砥粒固着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤ表面に砥粒を固着した固定砥粒式ソーワイヤとして、特開2000−71162号公報や特開平9−150314号公報等に示されているように、金属を結合剤としてダイヤモンド砥粒を担持させワイヤ表面に固着させたものがあり、また、特開平10−138114号公報や特開2000−71161号公報等に示されているように、樹脂等の非金属材料を接合媒体としてダイヤモンド砥粒を担持させワイヤ表面に固着させたものがある。
【0003】
特開2000−71162号公報に示されたソーワイヤは、スチールワイヤ上に結合力を得るためのNi等の金属中間層を介して、ダイヤモンド粒子を固着させたNi等の金属結合層を設けたものである。また、特開平9−150314号公報に示されたソーワイヤは、金属ワイヤの表面にCu等の軟質金属がめっきされて軟質めっき層が形成され、その軟質めっき層の上にダイヤモンド砥粒が電気めっきにより仮固定され、さらにNi等の硬質金属が電気めっきされて硬質めっき層が形成され、砥粒外端が硬質めっき層外に露出し同一円筒面上に揃うようにされたものである。
【0004】
特開平10−138114号公報に示されたワイヤは、高抗張力金属線または高抗張力非金属繊維からなるワイヤ表面にポリアミドイミド樹脂等の有機材料またはガラス等の無機材料など、非金属材料を接合媒体としてダイヤモンド砥粒を担持させたものである。また、特開2000−71161号公報に示されたワイヤは高抗張力金属線または高抗張力化学繊維からなるワイヤ表面に、接合媒体となる樹脂層を形成し、その上にダイヤモンド砥粒を含有したポリアミドイミド等の砥粒層を形成したものである。
【0005】
しかしながら、砥粒固定式ソーワイヤに関する上記の従来技術には、次の様々な問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、金属を結合剤として砥粒を固着したソーワイヤは、一般に、電気めっきによる金属結合層に担持させることにより金属ワイヤの表面に砥粒を固着するものであるが、電気めっきによる金属結合層は砥粒の保持力が小さいため、保持力がさらに小さくならないよう砥粒含有率を低く抑えねばならず、砥粒を均一に分散固着させることも難しい。そのため、切断速度を高めることが難しい。また、電気めっきは処理速度が制限されるし、結合力を高めるために中間層を設けたり(特開2000−71161号公報)、仮固定のためのめっき層を設ける(特開平9−150314号公報)など、幾層もめっきを重ねる必要があって、製造に時間がかかるため、大量生産が難しく、コストも高くつくという問題もある。
【0007】
また、樹脂等の非金属材料を接合媒体として砥粒を固着させたソーワイヤは、コストは安いが、砥粒保持力が小さいため、砥粒が脱落しやすく、有効に働く砥粒が次第に減っていく。そのため、経時的に切断効率が低下し、また、被削材の切断面が劣化して、切断後の切断面の研磨工数が増え、コストが高くつくという問題が発生する。
【0008】
従って、大量生産に適し、安価でかつ砥粒を高含有率で均一に分散固定し、しかも砥粒がワイヤ表面に強固に固着した固定砥粒式ソーワイヤ及び砥粒固着方法を提供することが課題である。
【0009】
【特許文献1】
特開平9−150314号公報
【0010】
【特許文献2】
特開平10−138114号公報
【0011】
【特許文献3】
特開2000−71161号公報
【0012】
【特許文献4】
特開2000−71162号公報
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明のソーワイヤは、ワイヤ表面に、硬ろうによる合金被膜と、この合金被膜に少なくとも一部が埋没するように固着された砥粒とを備えて成ることを特徴とする。
【0014】
ろう材は砥粒に対する濡れ性が良いため、砥粒の含有率を高くしても良好に保持でき、しかも金属であるため砥粒の固着力が高い。従って、使用時の砥粒の脱落を少なくすることができる。
【0015】
上記構成において、硬ろうはAg−NiまたはAg−Cuを主体とした銀ろうであることが好ましい。というのは、Ag−NiまたはAg−Cuを主体とした銀ろうは、他のろう材に比べて融点が600〜800℃と低く、溶解のための設備が安価となるためである。
【0016】
本発明のソーワイヤの砥粒固着方法は、所定線径に仕上げたワイヤの表面に硬ろうによる合金被膜を形成し、この合金被膜に砥粒を分散した有機溶剤溶液を付着した後、ろう材を軟化して、砥粒の少なくとも一部をろう材中に圧入することを特徴とする。
【0017】
硬ろうによる合金被膜は、濡れ性が良いため、溶融したろう材中にワイヤを浸漬することで容易に、しかも短時間で形成させることができる。また、砥粒を分散した有機溶剤溶液を付着させた後、ろう材の共晶点まで加熱することで、有機溶剤を蒸発させるとともに、砥粒をろう材中に圧入するので、高含有率で均一に分散固着させることができ、しかも、幾層にも被膜層を形成しなくても砥粒を強固に固着することができる。従って、本発明の砥粒固着方法は、大量生産に適する。
【0018】
ところで、上記方法において、溶融したろう材中からワイヤを引き出す際に、ダイス等を通して引き上げるようにしてもよい。このようにすれば、合金被膜をワイヤ表面により均一に形成させることができる。
【0019】
ワイヤを、例えば炭素鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼あるいはSi−Cr鋼等の焼き入れ性を有する金属とし、ろう材の共晶点以上に加熱、急冷する工程を付加すれば、ワイヤに焼きが入り、ワイヤの強度を向上させることもできる。この場合、必要に応じて焼き戻し処理を施してもよい。また、ソーワイヤの表面性状を考慮すると、これらの熱処理は不活性ガス中で行うのがより好ましい。
【0020】
砥粒の種類としては、CBNやダイヤモンド等の耐熱性を有するものが好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0022】
図1は本発明の固定砥粒式ソーワイヤの横断面図であり、図2は砥粒をワイヤ表面に固着させるための装置の概略構成図である。
図1に示すソーワイヤ1は、半導体ウエハの母材であるシリコンインゴット、人工水晶、超硬合金、磁石、セラミック等の硬脆性材料を切断するワイヤソー装置に用いられるものであって、材質が炭素鋼あるいはマルテンサイト系ステンレス鋼等の金属ワイヤ2の表面に、銀ろうによる合金被膜3と、この合金被膜3に少なくとも一部が埋没するように固着された砥粒4とを備えてなる。砥粒4はダイヤモンド砥粒である。
【0023】
このソーワイヤ1は、図2に示すように、所定線径に仕上げたワイヤ2を繰出機5から繰り出して、槽6中の溶融した銀ろうの浴7中に浸漬した後、冷却槽8で銀ろうを冷却してワイヤ2の表面に合金被膜3を形成させ、続いて塗布槽9内の砥粒4を含む有機溶剤溶液10中に浸漬して銀ろう表面に砥粒4を付着させた後、不活性ガスを充填した加熱炉11中でワイヤを加熱して有機溶剤を蒸発させるとともに、ダイス12にてダイヤモンド砥粒4の少なくとも一部を銀ろう中に埋没するよう圧入して、冷却炉14で冷却後、巻取機15で巻き取ることにより製造することができる。また、ろう材をワイヤ表面に均等に固着させるために、槽6の出口側にダイス等(図省略)を設けてもよい。さらに、砥粒4を混合した有機溶剤溶液10は、スプレー等で吹き付けるようにしてもよい。
【0024】
ところで、上記装置において、槽6内の溶融した銀ろう7の温度は、約800℃で、槽6を出たワイヤ2の表面には、厚さ約30μmの銀ろうの合金被膜3が形成される。また、塗布槽9内の有機溶剤溶液10中には砥粒径が30〜40μmのダイヤモンド砥粒4が体積分率約50%の割合で分散させてある。
【0025】
こうして、ワイヤ2の表面にダイヤモンド砥粒4の一部を埋没させた合金被膜3が形成されたソーワイヤ1が得られる。このソーワイヤ1はろう材が砥粒に対して良好な濡れ性を有するため、砥粒が良好に保持され、しかも金属であるため強固に固着される。このため、使用時の砥粒の脱落を少なくすることができる。
【0026】
図3は、本発明の銀ろうを用いてダイヤモンド砥粒を固着させた、線径0.20mmのソーワイヤと従来のNiめっきを結合媒体としてダイヤモンド砥粒を固着させた、線径0.20mmのソーワイヤの砥粒脱落率を計測した試験結果のデータを示す図である。ワイヤの材質は共に炭素鋼である。これらのソーワイヤを用いて、シリコンインゴット(直径6インチ)を線速50m/minで切断し、一定時間切断後の砥粒の脱落率を顕微鏡写真の画像処理により計測し、その測定値の範囲及び中心値を比較したところ、本発明のソーワイヤの脱落率が約20%であったのに対し、従来のソーワイヤの脱落率は約40%であり、本発明のソーワイヤは約半分の脱落率であった。
【0027】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のソーワイヤは、砥粒が高含有率で均一に分散しており、しかも砥粒の保持性が良好で使用時の脱落が少ない。よって、このソーワイヤを用いた切断においては、経時的な切断効率の低下がなく、被削材の切断面が良好である。
【0028】
また、本発明の製造方法によれば、短時間で砥粒をワイヤ表面に固着することができるので、大量生産が可能で、安価なソーワイヤを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の固定砥粒式ソーワイヤの横断面図である。
【図2】本発明の実施の形態の固定砥粒式ソーワイヤの砥粒固着方法に係る装置の概略構成図である。
【図3】銀ろうを用いてダイヤモンド砥粒を固着させたソーワイヤと従来のNiめっきを結合媒体としてダイヤモンド砥粒を固着させたソーワイヤとの砥粒脱落率を計測した試験結果のデータを示す図である。
【符号の説明】
1 ソーワイヤ
2 ワイヤ
3 合金被膜
4 砥粒
Claims (4)
- ワイヤ表面に、硬ろうによる合金被膜と、この合金被膜に少なくとも一部が埋没するように固着された砥粒とを備えて成ることを特徴とする固定砥粒式ソーワイヤ。
- 硬ろうが、Ag−Ni又はAg−Cuを主体とした銀ろうである請求項1に記載の固定砥粒式ソーワイヤ。
- 所定線径に仕上げたワイヤ表面に硬ろうによる合金被膜を形成し、この合金被膜面に砥粒を分散した有機溶剤溶液を付着した後、ろう材を軟化させて砥粒の少なくとも一部をろう材中に圧入することを特徴とする固定砥粒式ソーワイヤの砥粒固着方法。
- ろう材の共晶点以上に加熱、急冷する請求項3に記載の固定砥粒式ソーワイヤの砥粒固着方法。
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