JP2005081394A - Cutting method of steel wire wound on bobbin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハの切り出しに使用したボビン巻きワイヤを切断分離してボビンを回収再利用するボビン巻き鋼線の切断方法に関する。 The present invention relates to a bobbin-wound steel wire cutting method in which a bobbin winding wire used for cutting a semiconductor wafer is cut and separated to recover and reuse the bobbin.
半導体基礎素材の製造分野では、ワイヤソーマシンを用いてシリコン単結晶インゴットからシリコンウエハを輪切り状に切り出している。ワイヤソーマシンでは、図6に示すように、一方側の送給ボビン7から他方側の巻取りボビン7に向けて細径のワイヤ8を略一定速度でパスラインに送り出しながら砥粒を含む切削剤をワイヤ8に供給し、シリコン単結晶インゴットからなるワーク9をワイヤ8のパスラインに向けて少しずつ送り込み、インゴット軸直交方向にワーク9を薄く輪切りにする。
In the field of manufacturing semiconductor basic materials, a silicon wafer is cut out from a silicon single crystal ingot using a wire saw machine. In the wire saw machine, as shown in FIG. 6, a cutting agent containing abrasive grains while feeding a
使用済みのワイヤ8は出荷時と同じボビン7に巻き取られるが、ボビン7は高価格の高精度加工品であるため、ワイヤ8のみを廃棄してボビン7は回収再利用するようにしている。ボビン7を回収するためには、使用済みワイヤ8をボビン7から分離する必要がある。
The used
しかし、使用済みのワイヤ8は切削剤の砥粒が付着したままの状態でボビン7に巻き取られているので、これを通常のワイヤ送給装置で巻き戻すとワイヤガイドやその周辺部材が摩耗により損傷を受け、短時間のうちに送給不能に陥ることから、実際には使用済みワイヤ8の巻き戻し作業を行うことができない。
However, since the used
そこで、ボビン7に巻かれたままの状態でワイヤ8をガス切断し、ワイヤ8をばらばらの状態にしてボビン7から剥ぎ取って分離し、ボビン7を空の状態にして再利用することがなされている。このような従来のガス切断法では、図7および図8に示すように、巻きワイヤ8を横切る切断線74に沿ってガスバーナ100の火炎を巻きワイヤ8にあてて加熱溶融させ、巻きワイヤ8を切断(溶断)する。
Therefore, the
また、従来のガス切断法の代わりにレーザ切断法の利用が検討課題としてあげられる。レーザ切断法は、例えば特許文献1および特許文献2にそれぞれ記載されている。
しかしながら、従来のガス切断法は、巻きワイヤの内層に穿孔が達するまでの間に多量のスパッタやドロスを生じるために、これら異物の付着によりボビン表面が汚染される。また、従来のガス切断法では、巻きワイヤを介してボビンに伝わる熱量が大きくなり、ボビンの受ける熱損傷が著しいことから、熱歪み変形やリールへの溶断キズ(穴あき)を生じるという問題点もある。このように従来のガス切断法によればボビン損傷のおそれがあるので、再使用に耐えられる高品質のボビンを回収するためには、作業者に高度の熟練が要求されていた。 However, in the conventional gas cutting method, since a large amount of spatter and dross are generated before the inner layer of the wound wire reaches the perforation, the surface of the bobbin is contaminated by the adhesion of these foreign substances. In addition, the conventional gas cutting method increases the amount of heat transferred to the bobbin via the winding wire, and the thermal damage received by the bobbin is significant, resulting in thermal distortion deformation and fusing damage (perforation) to the reel. There is also. Thus, according to the conventional gas cutting method, there is a risk of damage to the bobbin. Therefore, in order to collect a high-quality bobbin that can withstand reuse, a high level of skill is required of the operator.
また、特許文献1のレーザ切断方法は、YAGレーザ光の照射によりプリンタ用ローラ面から樹脂被覆を剥ぎ取る方法であるが、切断対象となる被加工材が金属ワイヤとは異なる樹脂層であるため、これをボビン巻きワイヤの切断に適用することはできない。
In addition, the laser cutting method of
また、特許文献2のレーザ切断方法は、アシストガスに酸素を用いるパルスYAGレーザ光の照射により金属材料を切断する方法であるが、裏面の後処理を不要にすることを目的としていることから、被加工材の裏面側まで貫通する切断方法であるため、これをボビン巻きワイヤの切断に適用することはできない。
Further, the laser cutting method of
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、ボビンを損傷することなく、ボビンに巻き取られた使用済み鋼線を高能率に切断除去することができるボビン巻き鋼線の切断方法を提供する。 The present invention has been made to solve the above problems, and is capable of cutting a bobbin-wound steel wire that can efficiently cut and remove a used steel wire wound around the bobbin without damaging the bobbin. Provide a method.
本発明に係るボビン巻き鋼線の切断方法は、ボビンに巻き取られたままの状態で使用済み鋼線を切断するボビン巻き鋼線の切断方法において、(a)レーザ加工機のトーチノズルのレーザ光軸とボビン中心軸とが所定のシフト量Sとなるように、前記トーチノズルと前記ボビンとを相対位置合せし、(b)巻き鋼線の所定の箇所に所定のタイミングで所定強度のレーザ光を照射しながら、前記トーチノズルおよび前記ボビンの少なくとも一方を前記ボビンの軸方向に相対的に移動させることにより、レーザ光照射領域が巻き鋼線を横切るように、前記ボビンの幅方向の一端部から他端部までの間においてレーザ光照射領域を連続的にまたは断続的に移動させ、(c)前記レーザ光照射領域に巻き鋼線の横切りを繰り返させ、巻き鋼線を切断することを特徴とする。 A bobbin-wound steel wire cutting method according to the present invention is a bobbin-wound steel wire cutting method for cutting a used steel wire while being wound around a bobbin. (A) Laser light of a torch nozzle of a laser beam machine The torch nozzle and the bobbin are relatively aligned so that the shaft and the bobbin central axis have a predetermined shift amount S. (b) A laser beam having a predetermined intensity is applied to a predetermined portion of the wound steel wire at a predetermined timing. While irradiating, by moving at least one of the torch nozzle and the bobbin relative to the axial direction of the bobbin, the laser beam irradiation region crosses the wound steel wire from the one end in the width direction of the bobbin. The laser beam irradiation region is moved continuously or intermittently between the ends, and (c) the crossing of the wound steel wire is repeated in the laser beam irradiation region to cut the wound steel wire. It is characterized in.
上記の工程(b)では、ボビン幅方向の中央部からレーザ光の照射を開始し、トーチノズルをボビン幅方向の一方側の端部に向けて移動させ、レーザ光照射領域が前記一端部に達したところでレーザ光の照射を中断し、トーチノズルをボビン幅方向中央部に空送りし、ボビン幅方向中央部からレーザ光の照射を再度開始し、トーチノズルをボビン幅方向の他方側の端部に向けて移動させ、レーザ光照射領域が前記他端部に達したところでレーザ光の照射を停止させることができる。このようなセンタースタート片道方式を切断の初期から中期に至るまで採用することにより、穿孔性に優れたレーザ光照射を確保することができ、短時間で巻き鋼線の内層までレーザ光を到達させることができる。巻き鋼線の厚みに応じて初層、二層、三層…とセンタースタート片道方式を順次繰り返すことができるが、通常の場合は二層(同一箇所を二回照射)までセンタースタート方式を採用し、最後に下記のエンドスタート往復方式を用いて仕上げ切断することが好ましい。 In the step (b), laser beam irradiation is started from the central portion in the bobbin width direction, the torch nozzle is moved toward one end portion in the bobbin width direction, and the laser beam irradiation region reaches the one end portion. At that point, the laser beam irradiation is interrupted, the torch nozzle is fed to the central portion in the bobbin width direction, the laser beam irradiation is restarted from the central portion in the bobbin width direction, and the torch nozzle is directed toward the other end in the bobbin width direction. The laser beam irradiation can be stopped when the laser beam irradiation region reaches the other end. By adopting such a center start one-way method from the initial stage to the middle stage of cutting, it is possible to ensure laser beam irradiation with excellent punchability and to reach the inner layer of the wound steel wire in a short time. be able to. Depending on the thickness of the wound steel wire, the first layer, the second layer, the third layer, etc., and the center start one-way method can be repeated in sequence. Finally, it is preferable to finish-cut using the following end start reciprocation method.
また、上記の工程(c)では、前記トーチノズルをボビン幅方向の一方側の端部から他方側の端部までの間において少なくとも1回往復移動させることにより、巻き鋼線を仕上げ切断することができる。このようなエンドスタート往復方式を切断の後期に採用することにより、連続的な仕上げ切断が確保され、巻き鋼線の外層から内層に至るまで比較的きれいな切断面が得られる。なお、仕上げ切断では、巻き鋼線の厚みが増加するに従ってトーチノズルの往復回数を1.5回、2回、2.5回、3回…と増やしていくことができる。しかし、トーチノズルの往復回数を過剰に増やすと、作業工数が増加してコストが上昇するばかりでなく、ボビンに伝わる熱量が増大して熱変形を生じるおそれがあり、さらにリールへの穴あきのおそれもある。このため、仕上げ切断におけるトーチノズルの往復回数は最大3回までとすることが好ましく、1〜2回とすることが最も好ましい。 In the step (c), the wound steel wire can be finished and cut by reciprocating the torch nozzle at least once between the end on one side and the end on the other side in the bobbin width direction. it can. By adopting such an end start reciprocating system in the latter stage of cutting, continuous finish cutting is ensured, and a relatively clean cut surface can be obtained from the outer layer to the inner layer of the wound steel wire. In the finish cutting, the number of reciprocations of the torch nozzle can be increased to 1.5 times, 2, 2.5 times, 3 times, etc. as the thickness of the wound steel wire increases. However, if the number of reciprocations of the torch nozzle is excessively increased, not only will the number of work steps increase and costs will increase, but the amount of heat transferred to the bobbin may increase, causing thermal deformation, and there is a risk of holes in the reel. is there. For this reason, the number of reciprocations of the torch nozzle in finish cutting is preferably up to 3 times, and most preferably 1 to 2 times.
レーザ加工機には複数種のアシストガスを供給するガス供給機構を有する炭酸ガスレーザ加工機を用いることができる。この場合に、切断条件に応じてガス供給機構から一種又は二種以上を混合したアシストガスをトーチノズルに供給することが好ましい。炭酸ガスレーザ加工機のアシストガスには酸素、窒素、エアを用いることができ、これらの混合ガスを用いることができるが、酸素と窒素の混合ガスを用いることが最も好ましい。 As the laser processing machine, a carbon dioxide laser processing machine having a gas supply mechanism for supplying a plurality of types of assist gas can be used. In this case, it is preferable to supply the assist gas which mixed 1 type or 2 types or more from the gas supply mechanism to the torch nozzle according to cutting conditions. Oxygen, nitrogen, and air can be used as the assist gas for the carbon dioxide laser beam machine, and a mixed gas thereof can be used, but it is most preferable to use a mixed gas of oxygen and nitrogen.
さらに、レーザ反射光から保護するための保護部材をトーチノズルが備えていることが好ましい。半導体ウエハ切出用の鋼線は高炭素鋼(C:0.82%)に薄くブラスメッキしたものであるため高反射率であり、これから反射されるレーザ反射光は高エネルギであるため、危険であるとともにトーチノズル及びその周囲部材を損傷するからである。通常、金属材料の反射率はYAGレーザの波長で95%以上、炭酸ガスレーザの波長で98%以上と高い。また、これらの材料は、熱伝導率も高く、被加工材の中にレーザエネルギが入熱しにくいため、通常のレーザ切断には向いていない。YAGレーザを用いる場合は、ピーク値が5kW以上で平均出力500W以上のパルスレーザ加工機が必要である。また、同様に炭酸ガスレーザを用いる場合は、平均出力数kWの加工機が必要である。しかし、これらの装置による被加工材の切断仕上げ面はレーザ光の集光角度に切断されるとともに、被加工材の裏面の切断加工端部には鋭い刃物状の仕上げ面が残る。また、被加工材の裏面に残渣が付着する場合もある。 Furthermore, it is preferable that the torch nozzle is provided with a protective member for protecting from laser reflected light. Steel wire for cutting semiconductor wafers is a high-carbon steel (C: 0.82%) thinly brass-plated, so it has high reflectivity, and the laser reflected light reflected from it is high-energy and dangerous. This is because the torch nozzle and its surrounding members are damaged. Usually, the reflectance of the metal material is as high as 95% or more at the wavelength of the YAG laser and 98% or more at the wavelength of the carbon dioxide laser. In addition, these materials have high thermal conductivity, and it is difficult for laser energy to enter the workpiece, so that they are not suitable for ordinary laser cutting. When a YAG laser is used, a pulse laser processing machine having a peak value of 5 kW or more and an average output of 500 W or more is required. Similarly, when a carbon dioxide laser is used, a processing machine having an average output number of kW is required. However, the cut finish surface of the workpiece by these devices is cut at the laser beam converging angle, and a sharp blade-like finish surface remains at the cut end of the back surface of the workpiece. Moreover, a residue may adhere to the back surface of the workpiece.
ちなみに、鉄の反射率は炭酸ガスレーザの波長で65%と金の反射率の95%と比較すると低い。さらに、鉄に代えて、黒塗装または黒化処理を施した鋼を用いると、反射率は低い。また、熱伝導度も低い。レーザ光が表面の鉄、鉄合金または鋼に入射すると酸素と反応して酸化鉄になり、このときの反応熱で瞬間的に2〜3000℃に達する。この熱が被加工材に伝わり温度が上昇する。被加工材の温度が上がるとレーザ光の反射率が下がり、これに伴い吸収率は上がり、溶融状態では50%の吸収率を持つに至る。なおかつ、被加工材の上下は被覆材に挟まれているので保温効果がある。レーザ切断は熱加工であるから、吸収率の上昇と保温効果がレーザ切断の効率を上げる。レーザ光の照射時間とともに被加工材の表面温度は上がり、被加工材の融点に達して溶融し、ついには沸点まで達して孔明け加工になる。ちなみに、切断時のレーザ光は厚み方向に減衰する。これは、切断溝の中でレーザ光が乱反射しながら、切断面である側壁に吸収されるからである。この減衰のため裏側の貴金属は溶融するが、蒸発まで至らず溶融物が残留する。 Incidentally, the reflectivity of iron is 65% at the wavelength of the carbon dioxide laser, which is low compared with 95% of the reflectivity of gold. Furthermore, when steel that has been subjected to black coating or blackening treatment is used instead of iron, the reflectance is low. Also, the thermal conductivity is low. When the laser light is incident on the surface iron, iron alloy or steel, it reacts with oxygen to become iron oxide, and instantaneously reaches 2 to 3000 ° C. by the reaction heat at this time. This heat is transferred to the workpiece and the temperature rises. When the temperature of the workpiece increases, the reflectivity of the laser beam decreases, and the absorption rate increases accordingly. In the molten state, the absorption rate is 50%. Moreover, since the upper and lower sides of the workpiece are sandwiched between the covering materials, there is a heat retaining effect. Since laser cutting is thermal processing, the increase in absorption rate and the heat retention effect increase the efficiency of laser cutting. The surface temperature of the workpiece rises with the irradiation time of the laser beam, reaches the melting point of the workpiece and melts, and finally reaches the boiling point to perform drilling. Incidentally, the laser beam at the time of cutting attenuates in the thickness direction. This is because the laser beam is absorbed by the side wall which is the cut surface while being irregularly reflected in the cut groove. Due to this attenuation, the noble metal on the back side melts, but does not reach evaporation but remains as a melt.
本発明によれば、ボビンを治具に固定した後は、レーザ切断機が初期設定プログラムに従って自動制御動作を繰り返してボビン巻きワイヤを切断するので、作業者の熟練度に依存することなく個人差のない切断加工が実現される。ちなみに従来法ではボビンを損傷(凹み疵などを付ける)しないようにワイヤを切断するためにはかなりの熟練度を要し、作業者の技能に応じて作業結果に相当の個人差を生じていたが、このような熟練度に起因するばらつきを完全に解消することができた。 According to the present invention, after the bobbin is fixed to the jig, the laser cutting machine repeats the automatic control operation according to the initial setting program to cut the bobbin winding wire, so that individual differences can be made without depending on the skill level of the operator. A cutting process without any problem is realized. By the way, in the conventional method, considerable skill was required to cut the wire so as not to damage the bobbin (with dents etc.), resulting in considerable individual differences in work results depending on the skill of the operator. However, it was possible to completely eliminate such variations caused by the skill level.
また、本発明によれば、直線性が悪いワイヤであってもアシストガスにより溶着が発生せず、ハンマーで叩くなどの作業が不要になり、従来のガス溶断法に比べて作業性が良好である。 In addition, according to the present invention, even if the wire has poor linearity, welding does not occur due to the assist gas, and operations such as hitting with a hammer become unnecessary, and workability is better than conventional gas fusing methods. is there.
また、本発明によれば、切断幅が狭くなるため従来のガス溶断に比べてドロス発生量が少なく、またボビン自体を加熱しないためドロスがボビンに付着しない。 In addition, according to the present invention, since the cutting width is narrowed, the amount of dross generated is smaller than that of conventional gas fusing, and the bobbin itself is not heated, so that the dross does not adhere to the bobbin.
また、本発明によれば、切断時の熱影響を実質的に受けなくなり、加工精度が高く、ボビンを傷付けないため、ボビンの寿命が大幅に延長される。 In addition, according to the present invention, the thermal effect at the time of cutting is not substantially received, the machining accuracy is high, and the bobbin is not damaged, so that the life of the bobbin is greatly extended.
また、本発明によれば、加熱溶融部分が狭い領域のみに限定されるので、ワイヤおよびボビンともに温度の上昇がわずかであり、作業者がやけどするなどの危険性がまったくなくなった。また、アシストガス酸素使用量の適正化および切断幅が狭いことにより、ワイヤ溶断時の油煙の発生量が少なく、従来に比べて作業環境が大幅に改善された。 Further, according to the present invention, since the heated and melted portion is limited to only a narrow region, the temperature of both the wire and the bobbin is only slightly increased, and there is no danger of the operator getting burned. In addition, since the amount of assist gas oxygen used is optimized and the cutting width is narrow, the amount of oil smoke generated when the wire is blown is small, and the working environment is greatly improved as compared with the prior art.
さらに、本発明によれば、ボビン1本当りの切断所要時間が短くなるので、従来のガス切断法に比べて作業コストを80%程度まで低減することができた。 Furthermore, according to the present invention, since the time required for cutting per bobbin is shortened, the operation cost can be reduced to about 80% as compared with the conventional gas cutting method.
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、本実施形態の炭酸レーザ加工機1は、異なるガス種を供給する3つのアシストガス供給源2,3,4を備えている。第1のガス供給源2は酸素を、第2のガス供給源3は窒素を、第3のガス供給源4はエアをそれぞれアシストガスとしてガス供給管21,31,41を介してレーザトーチユニット10のガス導入部13(図2、図3参照)に供給するものである。なお、アシストガス導入部13を有するレーザトーチユニット10は、例えば特開2000−312986号公報において光学系とガス導入部とを組み合せたレーザ加工用ノズルとして詳しく説明されている。
As shown in FIG. 1, the carbonic acid
3系統のガス供給管21,31,41は、停止弁25,35,45を経由してレーザ装置本体60の内部配管61,62,63にそれぞれ接続されている。内部配管61,62,63には圧力調整器65a〜65dおよび電磁弁66a〜66dがそれぞれ設けられている。
The three
さらに、ガス供給管21,31,41からは分岐管22,32,42がそれぞれ分岐してガス混合器50に連通している。分岐管22,32,42には停止弁23,33,43および圧力調整器24,34,44がそれぞれ設けられている。ガス混合器50の下流側配管はレーザ装置本体60の内部配管64に接続されている。内部配管64には圧力調整器65dおよび電磁弁66dがそれぞれ設けられている。
Further,
内部配管64と上記3系統の内部配管61〜63とはレーザ装置本体60の内部で1つの集合配管67に連通している。図2に示すように、集合配管67は装置本体60外部のレーザトーチユニット10のガス導入部13に連通し、トーチノズル11の先端からアシストガスが噴出するようになっている。なお、アシストガスは炭酸ガスレーザ光と同軸的にノズル11から噴射される。
The
レーザトーチユニット10において、トーチノズル11の先端にはチップ12が着脱可能に取り付けられている。トーチノズル11本体は例えば水冷ジャケット構造となっている。チップ12は、トーチノズル11本体と熱交換が容易な高熱伝導性の耐熱合金(例えば銅合金)からなるものである。
In the
ガス導入部13の直ぐ上流側には集光レンズ14が設けられ、図示しないレーザ発振器から光学系を経由してレーザ光16が集光レンズ14に送られる。集光レンズ14を通過したレーザ光16はビーム径が例えば1.0mmに絞られ、照射点73に照射されるようになっている。
A
図3に示すように、レーザ反射光16aからトーチユニット10(トーチノズル11を除く)を二重に保護している。ボビン7の胴部材にはアルミニウム製もあることから(汎用のボビン材料は鉄合金製である)、レーザ反射光16aがトーチユニット10に戻らないように工夫する必要があるからである。本実施形態では、第1の保護部材15aとして所定板厚のステンレス鋼板を、第2の保護部材15bとして所定膜厚のアルミニウム箔をそれぞれ用いた。
As shown in FIG. 3, the torch unit 10 (excluding the torch nozzle 11) is double protected from the laser reflected
図3に示すように、ボビン7に対してトーチユニット10を所定のレーザ照射位置(後述する図5の使用位置UP1〜UP3)に位置決めしたときに、レーザ光軸16とボビン中心軸71とは所定のシフト量Sとなるように位置ずれさせている。レーザ光を頂点72に照射すると、そこから反射される反射光16aがトーチユニット10を著しく損傷するおそれがあるからである。したがって照射点73は頂点72から可能な限り離したほうが好ましい。しかし、シフト量Sを過度に大きくすると、図中の中心角θ(照射点73とボビン中心点を結ぶ線がボビン中心線71となす角度)が大きくなりすぎて巻きワイヤ8に入射するエネルギ量が減少し、切断エネルギが不足するようになるので、シフト量Sは中心角θが30°を超えない範囲とすることが好ましい。
As shown in FIG. 3, when the
なお、シフト量Sは、ボビンサイズ(巻きワイヤ8の外径)や周囲作業環境などの諸条件に応じて適宜決定されるものである。例えばボビン径が254mmのときはシフト量Sを20mmとし、ボビン径が300mmのときはシフト量Sを25mmとすることができる。 The shift amount S is appropriately determined according to various conditions such as the bobbin size (the outer diameter of the winding wire 8) and the surrounding work environment. For example, when the bobbin diameter is 254 mm, the shift amount S can be 20 mm, and when the bobbin diameter is 300 mm, the shift amount S can be 25 mm.
図4と図5を参照してレーザ切断方法の実施例について説明する。 An embodiment of the laser cutting method will be described with reference to FIGS.
図5の(a)に示すように、使用済みソーワイヤ8が巻き取られたボビン7を台座18上の左右一対のクランプ19間に載置し、ボルトシャフト17をクランプ19の孔およびボビン7の中心孔に挿通させ、ナット(図示せず)で締結した。ボビン7は軸が水平となるように台座18上に固定した。
As shown in FIG. 5A, the
次いで、トーチユニット10および台座18のうちの少なくとも一方を移動させ、レーザ切断システム1とボビン7との相対的な位置合せした。この両者の相対位置合せは、台座18を予め所定位置に動かないように固定しておくとともに、トーチユニット10のホーム位置HPを予め所定位置に設定しておくことにより、トーチユニット10を所定のホーム位置HPに位置合せするだけの簡単な操作で可能となる。
Next, at least one of the
なお、ボビン7は、ボビン巻きワイヤ8のバンドル幅中央が第1の使用位置UP1の直下に位置し、ボビン巻きワイヤ8のバンドル幅方向一端が第2の使用位置UP2の直下に位置し、ボビン巻きワイヤ8のバンドル幅方向他端が第3の使用位置UP3の直下に位置するように、台座18上に取り付けた。
In the
ボビン7とトーチユニット10との相対位置合せ後、レーザ加工機1のオートコントロールスイッチをONにしてコンピュータNC制御による全自動切断動作に移行させる。全自動切断動作については図5の(b)を参照して説明する。なお、図5(b)のタイミングチャートにおいて、細線はレーザ切断を実行している期間を、破線はレーザ切断を中断又は停止させてトーチユニットを空送りしている期間をそれぞれ表わしている。
After the relative alignment between the
タイミングt0になると、レーザ切断システムのコントローラ(図示せず)からトーチ移動機構(図示せず)の電源回路に指令信号が送られる。これによりトーチユニット10がホーム位置HPから第1の使用位置UP1(ボビン幅中央)に向けて移動する。タイミングt0からタイミングt1までの期間はトーチユニット10を空送りする。
At timing t 0 , a command signal is sent from the controller (not shown) of the laser cutting system to the power supply circuit of the torch moving mechanism (not shown). Accordingly, the
タイミングt1になると、トーチノズル11からレーザ光の照射を開始してバンドルワイヤ8の切断を実行した。この初層の切断動作区間は第1の使用位置UP1から第2の使用位置UP2までとし、切断動作期間はタイミングt1からタイミングt2までとした。
At timing t 1 , laser beam irradiation was started from the
タイミングt2にレーザ光の照射を中断し、第2の使用位置UP2から第1の使用位置UP1までトーチユニット10を空送りした(タイミングt2からタイミングt3までの期間)。
Laser light irradiation was interrupted at timing t 2 , and the
タイミングt3にレーザ光の照射を再開し、第1の使用位置UP1から第3の使用位置UP3までレーザ光を照射して切断を実行した(タイミングt3からタイミングt4までの期間)。 Laser irradiation was resumed at timing t 3 , and cutting was performed by irradiating laser light from the first usage position UP1 to the third usage position UP3 (period from timing t 3 to timing t 4 ).
タイミングt4にレーザ光の照射を中断し、トーチユニット10を第3使用位置UP3から空送りしながらホーム位置HPに戻した(タイミングt4からタイミングt5までの期間)。
The laser beam irradiation was interrupted at timing t 4 , and the
所定時間(t5〜t6の期間)経過後、タイミングt6になると、トーチユニット10をホーム位置HPから第1の使用位置UP1に空送り移動させた。タイミングt7にレーザ光の照射を再開し、第1の使用位置UP1から第2の使用位置UP2までレーザ光を照射して切断を実行した(タイミングt7からタイミングt8までの期間)。
After a predetermined time (period t 5 ~t 6) elapses, at the timing t 6, were idle feed move to the
タイミングt8にレーザ光の照射を中断し、第2の使用位置UP2から第1の使用位置UP1までトーチユニット10を空送りした(タイミングt8からタイミングt9までの期間)。
Interrupting the laser light irradiation timing t 8, and the
タイミングt9にレーザ光の照射を再開し、第1の使用位置UP1から第3の使用位置UP3までレーザ光を照射して切断を実行した(タイミングt9からタイミングt10までの期間)。 It resumes the laser light irradiation timing t 9, and performs a disconnect is irradiated with a laser beam from the first use position UP1 to a third use position UP3 (period from the timing t 9 to the time t 10).
タイミングt10にレーザ光の照射を中断し、トーチユニット10を第3使用位置UP3から空送りしながらホーム位置HPに戻した(タイミングt10からタイミングt11までの期間)。
Interrupting the laser light irradiation timing t 10, and returned to the home position HP while idle feeding the
所定時間(t11〜t12の期間)経過後、タイミングt12になると、トーチユニット10をホーム位置HPから第2の使用位置UP2に空送り移動させた。次いで、トーチユニット10を上昇させてトーチノズルの高さレベルを初層、二層のときより約20mm高くした。
After a predetermined time (period t 11 ~t 12) elapses, at the timing t 12, were idle feed move to the
タイミングt13にレーザ光の照射を再開し、トーチユニット10を第2の使用位置UP2から第1の使用位置UP1を通過して第3の使用位置UP3まで移動させ、さらに第3の使用位置UP3から第1の使用位置UP1を通過して第2の使用位置UP2まで移動させ、さらに第2の使用位置UP2から第1の使用位置UP1を通過して第3の使用位置UP3まで移動させ、この間はレーザ光を連続的に照射して切断を実行した(タイミングt13からタイミングt16までの期間)。このようにトーチユニット10をボビン幅方向の一方側の端部から他方側の端部までの間において1回半往復移動させることにより、巻きワイヤ8を仕上げ切断した。
Resumes the laser light irradiation timing t 13, the
タイミングt16にレーザ光の照射を停止し、トーチユニット10を第3使用位置UP3から空送りしながらホーム位置HPに戻した(タイミングt16からタイミングt17までの期間)。
Stop the laser light irradiation timing t 16, and returned to the home position HP while idle feeding the
次いで、処理済みのボビン7を台座18から取り外し、これを別所に搬送して切断されたワイヤ8をボビン7から剥ぎ取る。一方、台座18には未処理のボビン7を取り付ける。このようにしてボビン7を交換した後に、リセットされた所定のタイミングt0に自動切断動作を再開し、上記と同様にして次の巻きワイヤ8を切断した。
Next, the processed
本実施例の切断処理の1サイクル時間t0〜t17は、ボビンサイズが直径254mmのときに約3分間、ボビンサイズが直径300mmのときに約3分間であった。 One cycle time t 0 to t 17 of the cutting process of this example was about 3 minutes when the bobbin size was 254 mm in diameter and about 3 minutes when the bobbin size was 300 mm in diameter.
本実施例の切断条件を下記に示す。 The cutting conditions of this example are shown below.
1)バンドルワイヤ:直径0.16mmの鋼線(炭素含有量0.82%)に黄銅めっき
:研削剤(平均1.7g/kg)付着
2)アシストガス:初期にエア120リットル/分、0.45MPaと酸素20リットル/分、0.45MPaとの混合ガス
:終期に酸素(純度99.8%以上)20リットル/分、0.45MPa単体
3)レーザピーク出力:4kW
4)ビーム径: 1.0mm
5)トーチ移動速度: 430mm/分(初層〜二層)
: 1000mm/分(仕上層)
1) Bundle wire: Brass wire plated on 0.16mm diameter steel wire (carbon content 0.82%)
: Abrasive (average 1.7 g / kg) adhering 2) Assist gas: Initially 120 liters / minute of air, mixed gas of 0.45 MPa and oxygen 20 liters / minute, 0.45 MPa
: Oxygen (purity 99.8% or more) 20 liters / minute at the end, 0.45 MPa alone 3) Laser peak output: 4 kW
4) Beam diameter: 1.0mm
5) Torch moving speed: 430 mm / min (first to second layers)
: 1000 mm / min (finishing layer)
本発明によれば、ボビンを損傷することなく、ボビンに巻き取られた半導体ウエハ切り出し使用済みの鋼線(ソーワイヤ)を高能率に切断除去することができる。本発明によれば、ボビン1本当りの切断所要時間が短くなるので、従来のガス切断法に比べて作業コストを80%程度まで低減することができた。 According to the present invention, it is possible to efficiently cut and remove a used steel wire (saw wire) cut out of a semiconductor wafer wound around a bobbin without damaging the bobbin. According to the present invention, since the time required for cutting per bobbin is shortened, the operation cost can be reduced to about 80% as compared with the conventional gas cutting method.
1…レーザ加工機、 2,3,4…ガス供給源
7…ボビン、 8…ソーワイヤ(鋼線)、 9…ワーク
10…レーザトーチユニット、 11…トーチノズル、 12…先端チップ
13…ガス導入部、 14…集光レンズ
15a…保護部材(ステンレス鋼板)、 15b…保護部材(アルミニウム箔)
16…照射光(レーザ光軸)、16a…反射光
17…シャフト、 18…台座、 19…クランプ
21,31,41…ガス供給管
22,32,42…分岐管
23,33,43…停止弁
24,34,44…圧力調整器
25,35,45…停止弁
50…ガス混合器
60…レーザ装置本体
61〜64,67…内部配管
65a〜65d…圧力調整器
66a〜66d…電磁弁
71…ボビン中心線
72…頂点
73…照射点
74…切断線
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
(a)レーザ加工機のトーチノズルのレーザ光軸とボビン中心軸とが所定のシフト量Sとなるように、前記トーチノズルと前記ボビンとを相対位置合せし、
(b)巻き鋼線の所定の箇所に所定のタイミングで所定強度のレーザ光を照射しながら、前記トーチノズルおよび前記ボビンの少なくとも一方を前記ボビンの軸方向に相対的に移動させることにより、レーザ光照射領域が巻き鋼線を横切るように、前記ボビンの幅方向の一端部から他端部までの間においてレーザ光照射領域を連続的にまたは断続的に移動させ、
(c)前記レーザ光照射領域に巻き鋼線の横切りを繰り返させ、巻き鋼線を切断することを特徴とするボビン巻き鋼線の切断方法。 In a bobbin-wound steel wire cutting method for cutting a used steel wire while being wound around a bobbin,
(A) The torch nozzle and the bobbin are relatively aligned so that the laser optical axis of the torch nozzle of the laser processing machine and the bobbin central axis have a predetermined shift amount S;
(B) A laser beam is obtained by relatively moving at least one of the torch nozzle and the bobbin in the axial direction of the bobbin while irradiating a predetermined portion of the wound steel wire with a laser beam having a predetermined intensity at a predetermined timing. The laser beam irradiation region is moved continuously or intermittently from one end to the other end in the width direction of the bobbin so that the irradiation region crosses the wound steel wire,
(C) A method for cutting a bobbin-wound steel wire, wherein the laser beam irradiation region is repeatedly traversed by a wound steel wire to cut the wound steel wire.
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