JP2005095993A

JP2005095993A - 固定砥粒方式ワイヤソーにおける砥粒固着ワイヤのドレッシング方法及び装置

Info

Publication number: JP2005095993A
Application number: JP2003329554A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kono; 研一河野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】従来の固定砥粒方式ワイヤソーでは切断時間の経過に伴って、砥粒の脱落や砥粒摩耗が生じ、切断力が低下して、切断速度が低下していた。そこで、長時間に渡って高精度な切断力と安定した断速度を維持することを課題とする。
【解決手段】電解電流（4a(4b)がマイナス、固定砥粒方式ワイヤソーWがプラス)による砥粒結合材の電解溶出→砥粒の突出→電解溶出した結合材の一部による不導体被膜の生成→電解電流の低下→被加工物の切断による不導体被膜の除去・砥粒の摩耗→ワイヤ表面の絶縁性の低下→電解電流の回復→電解溶出の再開→砥粒の突出というサイクルを繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンインゴット、人工水晶、セラミックス、半導体化合物、磁性材料等の高脆性材料（以下、被加工物という）を薄板（ウェーハ）にマルチ切断するのに用いる、表面に砥粒を結合材で固着したソーワイヤ（以下、砥粒固着ワイヤという）にインプロセスでドレッシング（目立て）を施す固定砥粒方式ワイヤソーにおける砥粒固着ワイヤのドレッシング方法及び装置に関する。

固定砥粒方式ワイヤソーは、一対のリール間に、一側から見て略正三角形又は略逆正三角形の各頂点に位置するように三個の多溝ローラを配設し、これらの多溝ローラ間に、両リールに巻回した長尺の砥粒固着ワイヤを、水平ワイヤ列一面と傾斜ワイヤ列二面を形成するように数十回〜数百回巻き掛けて成る。そして、リールに連結したモータを駆動することにより、砥粒固着ワイヤを両リール間往復走行させて、被加工物を水平ワイヤ列の上又は下に押し当てて薄板にマルチ切断可能にして成る。しかし、固定砥粒方式ワイヤーの砥粒固着ワイヤは、切断時間の経過に伴って、目詰まりや砥粒摩耗が生じて、切断速度が経時的に低下するという問題があった。
そこで、改善策として、多溝ローラ間の水平ワイヤ列又は斜面ワイヤ列にドレッシングストーンを押し当てるようにしたもの（特許文献１参照）がある。また、水平ワイヤ列の近傍に、当該水平ワイヤ列に向けて高圧流体を噴射する噴射手段を設けたもの（特許文献２参照）もある。

特開平１１−２８６５４号公報特開平１１−７０４５６号公報

しかし、特許文献１によるときは、ドレッシングストーンの摩擦力によって砥粒固着ワイヤをドレッシングしているため、砥粒の脱落が生じ易い。よって、切断時間の経過に伴って、砥粒固着ワイヤの切断力が低下して、切断速度が低下する傾向になる。
また、特許文献２に開示の技術手段によるときは、砥粒の脱落は解消できる。しかし、砥粒固着ワイヤの表面を洗浄するにすぎず、砥粒摩耗が解消できない。よって、切断時間の経過に伴って、砥粒固着ワイヤの切断力が低下して、切断速度が低下する傾向になる。

本発明の課題は、固定砥粒方式ワイヤソーにおいて、砥粒固着ワイヤの目詰まりと砥粒摩耗をインプロセスで解消し、長時間にわたって、高精度な切断と安定した切断速度を維持することにある。

本発明は、砥粒固着ワイヤを電解反応によってインプロセスでドレッシングすることを主要な特徴とする。
すなわち、本発明のドレッシング方法は、少なくとも一方の傾斜ワイヤ列となる各ワイヤを陽極とし各ワイヤが通過する電極内面を陰極として、極間に導電性液を流しながら直流パルス電圧を印加するようにして成る。
本発明のドレッシング装置は、少なくとも一方の傾斜ワイヤ列となる各ワイヤを通過可能にした筒状の電極と、各ワイヤと各電極との間に導電性液を流入するノズルと、各電極の内面を陰極とし各ワイヤを陽極として電気的に接続した電解電源を備えて成る。

本発明によるときは、砥粒固着ワイヤは、電解反応によってインプロセスでドレッシングされるから、砥粒が適度に突出した表面状態となり、長時間にわたって略一定の切断速度を維持して高精度な切断を安定して行うことができる。また、部品点数が少ないから、既存の固定砥粒方式ワイヤソーにスペースをとることなく簡単に付設することができる。

本発明の最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、固定砥粒方式ワイヤソーＡは、一対のリール１ａ、１ｂと、このリール１ａ、１ｂ間に配設した複数のガイドローラ２ａ、２ｂと、このガイドローラ２ａ、２ｂ間の水平位置に２個と下方位置に１個略等間隔に配設した三個の多溝ローラ３ａ、３ｂ、３ｃとを備えて成る。
上記固定砥粒方式ワイヤソーＡは、多溝ローラ３ａ−３ｂ間に水平ワイヤ列を多溝ローラ３ａ−３ｃ間及び３ｂ−３ｃ間に傾斜ワイヤ列を形成するように、リール１ａからガイドローラ２ａ、２ｂを介してリール１ｂに巻き掛けた砥粒固着ワイヤＷを、リール１ａ、１ｂに連結したモータ（図示省略）を駆動することにより、リール１ａ−１ｂ間を往復走行可能にして成る。なお、図中Ｃは、上下動可能なテーブルに固定した被加工物であって、水平ワイヤ列によって多数の薄板にマルチ切断される。

上記多溝ローラ３ａ−３ｃ間及び３ｂ−３ｃ間には、ドレッシング装置Ｂを設ける。このドレッシング装置Ｂは、図２に示すように、傾斜ワイヤ列となる各ワイヤＷには絶縁性を有する取付部材（図示省略）で以て筒状の電極４ａ．．．．．、４ｂ．．．．．を取り付け、各電極の上方には電極内面と通過するワイヤとの間に導電性液を流入するようにノズル５ａ．．．．．、５ｂ．．．．．を取り付けて成る。さらに、内面が陰極となる各電極と陽極となる各ワイヤには、これらに接触する給電体（図示省略）を介して直流パルス電圧を印加する電解電源６を電気的に接続して成る。
ところで、ドレッシング装置Ｂは、多溝ローラ３ａ−３ｃ間及び３ｂ−３ｃ間に設けたが、設備コスト面を考慮すると、少なくとも一方の傾斜ワイヤ列に設ければよい。

次に、ドレッシング装置の作用について説明する。
電解電源６のスイッチを入れると、ノズル５ａ．．．．．、５ｂ．．．．．から導電性液が流入する極間の電気抵抗が小さいから、比較的大きい電解電流が極間に流れる。すると、電解効果によって、各ワイヤＷの表面から砥粒結合材（例、ニッケルを主成分）の一部（金属部分）溶出し、非導電性の砥粒が突出する。この間に、不導体被膜が生成されて、極間の電気抵抗が大きくなり、電解電流が自動的に低下し、砥粒の突出が実質的に終了する。
次いで、この状態で被加工物Ｃの切断を開始すると、不導体被膜が切断屑を遊離しつつ、砥粒が次第に摩耗していく。さらに切断を続けると、不導体被膜が摩耗によって除去される。よって、極間の電気抵抗が低下し、電解電流が増加して、砥粒結合材の金属部分が溶出し、砥粒が再び突出する。
すなわち、電解電流による砥粒結合材の電解溶出→砥粒の突出→電解溶出した結合材の一部による不導体皮膜の生成→電解電流の低下→被加工物の切断による不導体被膜の除去・砥粒の摩耗→ワイヤ表面の絶縁性の低下→電解電流の回復→電解溶出の再開→砥粒の突出というサイクルを繰り返すことによって、砥粒固着ワイヤにはインプロセスで自動的にドレッシングが行われる。

砥粒固着ワイヤとして、線経０．２ｍｍのピアノ線に平均粒径３０〜４０μｍのダイヤモンド砥粒をニッケル電着により固着したものを用いた。
電極として、ワイヤの外周を包囲する筒状のもの（外径０．５ｍｍ、内径０．３ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度）を用い、絶縁性を有する取付け部材で以て二面の傾斜ワイヤ列となる各ワイヤに取り付けた。
陰極となる各電極内面と陽極となる各ワイヤとの極間は、０．１ｍｍに設定した。なお、極間としては、０．１〜０．３ｍｍ程度が好適である。
電解電源は、極間に直流パルス電圧を印加し、電解電流が０．３〜１．５Ａになるように調整した。

上記ドレッシング装置を付設した固定砥粒式ワイヤソー（本発明）とドレッシング装置を付設しない固定砥粒ワイヤソー（従来例）とを用いて比較試験をしたところ、図３に示す結果が得られた。
図３から明らかなように、従来例は、切断時間が１００分を経過すると切断速度が急激に低下したのに対し、本発明によるときは、切断速度が２５０分に達しても略一定の切断速度（２５ｍｍ／分）を維持することができた。

本発明に係る固定砥粒方式ワイヤソーにおける砥粒固着ワイヤのドレッシング方法及び装置は、砥粒固着ワイヤの目詰まり及び砥粒摩耗を自動的に解消して、被加工物を精度よく切断するのに有用である。

電解ドレッシング装置を備えた固定砥粒方式のワイヤソーの概略構成図である。ドレッシング装置の要部拡大説明図である。比較試験による切断時間と切断速度の関係図である。

符号の説明

Ａ固定砥粒式ワイヤソー
Ｂ電解ドレッシング装置
Ｃ被加工物
Ｗ砥粒固着ワイヤ
１ａ、１ｂリール
２ａ、２ｂガイドローラ
３ａ、３ｂ、３ｃ多溝ローラ
４ａ、４ｂ電極
５ａ、５ｂノズル
６電解電源

Claims

水平ワイヤ列一面と傾斜ワイヤ列二面を形成するように三個の多溝ローラに巻き掛けた砥粒固着ワイヤを往復走行させて、水平ワイヤ列で被加工物をマルチ切断する固定砥粒方式ワイヤソーにおいて、少なくとも一方の傾斜ワイヤ列となる各ワイヤを陽極とし各ワイヤの通過する電極内面を陰極として、極間に導電性液を流しながら、直流パルス電圧を印可することを特徴とする固定砥粒方式ワイヤソーにおける砥粒固着ワイヤのドレッシング方法。
水平ワイヤ列一面と傾斜ワイヤ列二面を形成するように三個の多溝ローラに巻き掛けた砥粒固着ワイヤを往復走行させて、水平ワイヤ列で被加工物をマルチ切断する固定砥粒方式ワイヤソーにおいて、少なくとも一方の傾斜ワイヤ列となる各ワイヤを通過可能にした筒状の電極と、各ワイヤと各電極との間に導電性液を流入するノズルと、各電極内面を陰極とし各ワイヤを陽極として電気的に接続した電解電源とを備えて成ることを特徴とする固定砥粒方式ワイヤソーにおける砥粒固着ワイヤのドレッシング装置。