JP2005186222A - Cutting method in wire saw - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ワイヤを使用して、半導体材料、磁性材料、セラミック等の硬脆材料よりなるワークを切断加工するワイヤソーにおけるワークの切断方法に関するものである。 The present invention relates to a workpiece cutting method in a wire saw that uses a wire to cut a workpiece made of a hard and brittle material such as a semiconductor material, a magnetic material, or ceramic.
従来、この種のワイヤソーとしては、例えば特許文献1に開示されるような構成のものが知られている。すなわち、この従来構成においては、図6に示すように、複数の加工用ローラ41間に1本のワイヤ42が周回されている。そして、このワイヤ42が所定ストロークで往復走行されるとともに、その往行ストロークが復行ストロークよりも長く設定されることにより、全体として送り込み側42aから送り出し側42bに向かって一方向に送り走行される。このワイヤ42の走行途中で、ワイヤ上に遊離砥粒を含むスラリが供給され、この状態でワイヤに対してワーク43が押し付け接触されることにより、ワーク43に切断加工が施されるようになっている。
ところが、この従来のワイヤソーを使用してワーク43を切断加工した場合、図7に示すように、ワーク43の切り始め部分43aにおいては、ワイヤ42による切断面44がワーク43の軸線方向に対して片方へ流れるように傾斜状態に形成される。また、ワーク43の切り終わり部分43bにおいては、切断面44がワーク43に軸線方向に対して切り始め部分43aの反対方向へ傾斜状態に形成される。よって、ワーク43に対する切断加工精度が著しく低下するという問題があった。
However, when the
このような問題点に対処するために、従来から種々の対策が試みられてきた。その結果、ワーク43の切り終わり部分43bの加工に際して、熱膨張等の影響も考えられ、スラリの温度を通常時よりも低下させて、加工部分を低温にて冷却することにより、切り終わり部分43bにおける切断面44の傾斜状態の発生をほとんど解消することができた。しかしながら、ワーク43の切り始め部分43aにおいては、依然として切断面44が傾斜状態になって、切断加工精度の低下を招いていた。この切り始め部分43aが傾斜される原因としては、ワイヤ42が往復走行されるために左右に妄動しやすく、かつワイヤの走行方向切換時にワイヤが一旦止まることの繰り返しにより、ワイヤ42のネジ作用が発生し、ワーク43に対しワイヤ42の一進行方向に力が働いて、切り口に片寄った方向に流れた切り込み溝が形成されるものと推測される。
In order to cope with such problems, various countermeasures have been tried conventionally. As a result, when machining the
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークの切り始め部分側において切断面が傾斜状態になるのを抑制することができて、切り口にまっすぐな切り込み溝を形成でき、続く往復走行による切削においてもそのまままっすぐな溝に切断することができ、切断加工精度を向上させることができるワイヤソーにおける切断方法を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The purpose is to prevent the cutting surface from inclining on the cut start part side of the workpiece, so that a straight cut groove can be formed in the cut edge, and the straight groove is cut as it is in the subsequent reciprocating cutting. It is possible to provide a cutting method in a wire saw that can improve the cutting accuracy.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の加工用ローラ間に周回されたワイヤを所定ストロークで往復走行させるとともに、往行ストロークを復行ストロークよりも長くすることにより、全体として一方向に送り走行させ、走行するワイヤに対しワークを接触方向に相対送りさせてワークに切断加工を施すようにしたワイヤソーにおいて、切断開始に際して、ワイヤを前記所定ストロークより長いストロークで往方向または復方向のいずれか一方向に走行させてワークの切り始め部分の切削を行い、その後にワイヤの走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワークの切削を続行させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the wire wound between the plurality of processing rollers is reciprocated at a predetermined stroke, and the forward stroke is made longer than the backward stroke. Thus, in the wire saw in which the workpiece is fed and traveled in one direction as a whole and the workpiece is relatively fed in the contact direction with respect to the traveling wire to cut the workpiece, the wire is moved at a stroke longer than the predetermined stroke at the start of cutting. Traveling in one direction of the forward direction or the backward direction is performed to perform cutting of a work cutting start portion, and thereafter, the traveling of the wire is switched to the reciprocating traveling of the predetermined stroke to continue the cutting of the work. .
請求項2に記載の発明においては、請求項1において、切断開始前に、ワイヤをワークに接触させることなく前記所定ストロークより長いストロークで往方向に連続走行させた後に、そのワイヤを同じ距離分だけワークに接触させた状態で復方向に走行させて前記切り始め部分の切削を行い、次いで、ワイヤをワークから離間させた状態で同じ距離分だけ往方向に走行させ、その後にワイヤの往復走行による切削に移行させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, before starting cutting, the wire is continuously moved in the forward direction with a stroke longer than the predetermined stroke without contacting the workpiece, and then the wire is moved by the same distance. Only the workpiece is moved in the backward direction while being in contact with the workpiece to cut the cutting start portion, and then the wire is moved in the forward direction by the same distance while being separated from the workpiece, and then the wire is reciprocated. It is characterized by shifting to cutting by.
請求項3に記載の発明においては、請求項1において、ワイヤを往方向に走行させて前記切り始め部分の切削を実行させ、それに続いてワイヤの往復走行による切削に移行させることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the wire is caused to travel in the forward direction to perform the cutting of the cutting start portion, and subsequently, the cutting is performed by the reciprocating traveling of the wire. .
請求項4に記載の発明においては、請求項1〜3のうちのいずれか一項において、前記切り始め部分の切削においては、少なくともワイヤの直径に相当する深さ以上で5mm以下を切り込むことを特徴とする。 In invention of Claim 4, in any one of Claims 1-3, in the cutting of the said cutting start part, it cuts 5 mm or less more than the depth equivalent to the diameter of a wire at least. Features.
請求項5に記載の発明においては、請求項1〜4のうちのいずれか一項において、前記切り始め部分の切削でのワイヤの一方向への走行距離は、500m〜5000mの範囲内であることを特徴とする。 In invention of Claim 5, in any one of Claims 1-4, the travel distance to the one direction of the wire in the cutting of the said cutting start part exists in the range of 500m-5000m. It is characterized by that.
(作用)
請求項1〜請求項3に記載の発明においては、ワークの切り始め時に、ワイヤを一方向に走行させてワークの切り始め部分の切削を行うことにより、ワイヤの左右方向への妄動を抑制でき、かつワイヤのネジ作用を抑制してワークの切り始め部分側で切断面が傾斜状態になるのを防ぎ、まっすぐな切り込み溝を形成することができる。よって、続く往復走行による切削においても、そのまままっすぐな溝に切断することができ、ワークの切断加工精度を向上させることができる。
(Function)
In the first to third aspects of the invention, when the workpiece starts to be cut, the wire is allowed to travel in one direction to cut the work starting portion of the workpiece, thereby preventing the wire from moving in the left-right direction. In addition, the screw action of the wire can be suppressed to prevent the cut surface from being inclined on the side where the workpiece starts to be cut, and a straight cut groove can be formed. Therefore, in the subsequent cutting by reciprocating, it can be cut into a straight groove as it is, and the workpiece cutting accuracy can be improved.
請求項4に記載の発明においては、切り始め部分の切削にて少なくともワイヤの直径に相当する深さ以上で5mm以下を切り込むことにより、その後の往復走行による切削の開始において、ワイヤが切り込み溝から外れるのを防止できるとともに、ワイヤによるワークの切断方向をワークの軸線方向と直交する方向に決定することができて、切り始め部分側の切断面が傾斜状態になるのを防ぐことができる。 In the invention according to claim 4, by cutting at least a depth corresponding to the diameter of the wire and cutting 5 mm or less by cutting at the cutting start portion, the wire is removed from the cutting groove at the start of cutting by reciprocating travel thereafter. The cutting direction of the workpiece by the wire can be determined in a direction orthogonal to the axial direction of the workpiece, and the cutting surface on the cutting start portion side can be prevented from being inclined.
請求項5に記載の発明においては、切り始め部分の切削にてワイヤを500m〜5000mの範囲内で一方向に走行させることにより、ワイヤをワークの切り始め部分に対して十分に切り込み進入させることができて、切り始め部分側の切断面が傾斜状態になるのを確実に防ぐことができる。 In the invention according to claim 5, the wire is made to sufficiently cut and enter the cutting start portion of the workpiece by running the wire in one direction within a range of 500 m to 5000 m by cutting the cutting start portion. Therefore, it is possible to reliably prevent the cutting surface on the cutting start portion side from being inclined.
以上のように、この発明によれば、ワークの切り始め部分において切断面が傾斜状態になるのを抑制することができて、切断加工精度を向上させることができるという効果を発揮する。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the cutting surface from being inclined at the cutting start portion of the workpiece, and the effect that the cutting accuracy can be improved is exhibited.
(第1実施形態)
以下、この発明のワイヤソーの第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1及び図2に示すように、装置基台11上にはコラム12が立設されている。コラム12の一側には切断機構13がブラケット14を介して装設されている。この切断機構13は所定間隔をおいて平行に延びる複数の加工用ローラ15,16,17を備え、それらの外周には環状溝15a,16a,17aが所定ピッチで形成されている。なお、図面においては理解を容易にするために、環状溝15a,16a,17aの数を実際よりも少なく描いてある。
(First embodiment)
A wire saw according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, a
前記加工用ローラ15,16,17の各環状溝15a,16a,17aには、1本の線材よりなるワイヤ18が連続的に周回されている。ブラケット14には回転方向を変更可能なワイヤ走行用モータ19が配設され、このモータ19により図示しない伝達機構を介して加工用ローラ15,16,17が回転される。そして、これらの加工用ローラ15,16,17の回転によって、ワイヤ18が所定ストロークで往復走行される。この場合、往行ストロークが復行ストロークよりも長くなるように設定され、例えば10m往行及び9m復行を繰り返して、ワイヤ18全体として一方向に送り走行されるようになっている。
In each of the
前記切断機構13の上方において加工用ローラ15〜17と平行に延びるように、ブラケット14上にはスラリ供給機構20が配設されている。そして、ポンプ用モータ20aにてポンプ20bが回転されることにより、このスラリ供給機構20から隣接する一対の加工用ローラ15,16間のワイヤ18上に、遊離砥粒を含む水性または油性のスラリが供給される。スラリ供給機構20の上方において、コラム12にはワーク支持機構21が上下動可能に支持され、その下部には硬脆材料よりなるワーク22が着脱自在にセットされる。コラム12上にはワーク昇降用モータ23が配設され、このモータ23により図示しないボールスクリュー等を介してワーク支持機構21が上下動され、ワーク22がワイヤ18に対する接触方向に相対送りされる。
A
そして、このワイヤソーの運転時には、ワイヤ18が切断機構13の加工用ローラ15,16,17間で走行されながら、ワーク支持機構21が切断機構13に向かって下降される。このとき、スラリ供給機構20からワイヤ18上へ遊離砥粒を含むスラリが供給されるとともに、そのワイヤ18に対しワーク22が押し付け接触されて、ワーク22からウェーハが切断加工される。
During the operation of the wire saw, the
前記装置基台11上にはリール機構24が装設され、ワイヤ18を進行方向へ繰り出すための繰出しリール25と、ワイヤ18を巻き取るための巻取りリール26とを備えている。装置基台11には回転方向及び回転速度を変更可能なサーボモータよりなる一対のリール回転用モータ27,28が配設され、それらのモータ軸には図示しない伝達機構を介してリール25,26が連結されている。そして、サーボモータの正逆回転により、前記加工用ローラ15,16,17と同期してリール25,26が正逆回転され、ワイヤ18が往復走行にともなう巻き取り及び繰り出しが行われる。
A
前記装置基台11上にはリール機構24に隣接してトラバース機構29が装設され、繰出しリール25からのワイヤ18の繰出し及び巻取りリール26へのワイヤ18の巻取りを、上下にトラバースしながら案内する。そして、前記リール機構24の両リール25,26の回転により、繰出しリール25から切断機構13へワイヤ18が繰り出されるとともに、加工後のワイヤ18が巻取りリール26に巻き取られる。
A
前記リール機構24と切断機構13との間には、張力付与機構30及びガイド機構31が配設されている。そして、切断機構13の加工用ローラ15,16,17間に巻回されたワイヤ18の両端が、ガイド機構31の各ガイドローラ32を介して張力付与機構30に掛装されている。この状態で、張力付与機構30により、加工用ローラ15,16,17間のワイヤ18に所定の張力が付与されるようになっている。
A
次に、ワイヤソーの回路構成について説明する。
図3に示すように、この制御回路34は、CPU35、ROM36、RAM37、操作部38、ワイヤ走行用モータ19、ワーク昇降用モータ23、リール回転用モータ27,28、スラリ供給ポンプ用モータ20a及び表示部39から構成されている。
Next, the circuit configuration of the wire saw will be described.
As shown in FIG. 3, the control circuit 34 includes a CPU 35, a ROM 36, a RAM 37, an operation unit 38, a
前記CPU35は制御手段を構成し、制御回路34全体の制御を行う。ROM36は制御回路34の制御を行うためのプログラムを記憶している。RAM37はフラッシュメモリ等で構成され、プログラム実行時に発生する一時的なデータを記憶する。操作部38は入力に必要なテンキー38a、ワイヤソーの動作を開始及び停止させるためのキー等の各種操作キーを備えている。表示部39はLCD等からなるモニタを備え、ワイヤソーの状態を表示したり、テンキー38aによって入力したデータを表示する。 The CPU 35 constitutes a control means and controls the entire control circuit 34. The ROM 36 stores a program for controlling the control circuit 34. The RAM 37 is composed of a flash memory or the like, and stores temporary data generated during program execution. The operation unit 38 includes various operation keys such as a numeric keypad 38a necessary for input and keys for starting and stopping the operation of the wire saw. The display unit 39 includes a monitor made up of an LCD or the like, and displays the state of the wire saw or data input by the numeric keypad 38a.
そして、前記CPU35は、各モータ19,23,27,28,20aを作動制御することにより、ワーク22の切断開始時に、ワイヤ18を前述した往復走行時の所定ストロークより長いストロークで一方向に走行させて切り始め部分の切削を行わせる。その後に、ワイヤ18の走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワーク22の切削を続行させるようになっている。
The CPU 35 controls the
次に、この実施形態のワイヤソーによりワーク22を切断加工する場合の動作について、図4のフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートは、ROM36に記憶されているプログラムに基づいて、CPU35の制御により実行される。
Next, the operation when the
さて、このワイヤソーの運転が開始されると、ステップS1において、ワイヤ18がワーク22に接触されることなく離間されたままの状態で、前記所定ストロークより長いストロークで往方向に連続走行される。この場合、走行距離は、500m〜5000mの範囲内で設定するのが望ましい。そして、ワイヤ18が設定された所定距離だけ往方向に走行されると、S2において、ワーク支持機構21によるワーク22が下降されてワイヤ18に接触されるとともに、スラリ供給機構20からのスラリの供給が開始される。
Now, when the operation of the wire saw is started, in step S1, the
次いで、S3において、ワイヤ18が前記往方向の走行時と同じ距離分だけ復方向に連続走行されるとともに、ワーク22の切断加工送りが行われる。これにより、ワイヤ18が新線部分から復方向に連続走行されながら、ワーク22の切り始め部分の切削が行われ、ワーク22には切り込み溝が形成される。この切り始め部分の切削においては、ワイヤ18が後述の往復走行に移行したときに、切り込み溝から外れない程度の深さ、例えば少なくともワイヤ18の直径に相当する深さの切り込みが形成されればよいが、ワイヤ18が5000m分走行されて切り始め部分の切削が実行されることにより、ワーク22の外周には十分な深さ(5mm程度)の切り込み溝が形成されることになる。なお、ワイヤ18の太さは0.2〜0.5mm程度である。
Next, in S <b> 3, the
その後、ワイヤ18が所定距離だけ復方向に走行されて切り始め部分の切削が終了すると、S4において、ワーク支持機構21によるワーク22の下降が中断されるとともに、スラリ供給機構20からのスラリの供給が中断される。そして、S5において、ワーク22の加工送りが停止された状態で、前記と同じ所定距離分だけワイヤ18が往方向に空送り走行されて、切り始め部分の切削で使用されたワイヤ18の所定長さ部分が切断機構13上からリール機構24側に送り出される。
Thereafter, when the
そして、ワイヤ18が前記所定距離だけ空送り走行されると、S6において、ワイヤ18の走行が前記所定ストロークの往復走行に切り替えられる。それと同時に、ワーク支持機構21によるワーク22の加工送りが再開されるとともに、スラリ供給機構20からのスラリの供給が再開される。これにより、ワイヤ18が新線部分から往復走行されながらワーク22に接触されて、ワーク22への切削が続行される。
Then, when the
以上のように、この実施形態においては、切り始め部分の切削においてワイヤ18が往復走行されることなく一定距離一方向に連続走行されるため、ワイヤ18は妄動されることなくワイヤ18のネジ作用を抑制してワーク22を切り込んでいくので、ワーク22の外周に片よりのないまっすぐな切り口で所定の深さの切り込み溝が形成される。このため、この切り込み溝はワーク22の軸線方向と直交する方向に向かって深くなり、ワイヤ18の切り込み方向が同方向に決定される。従って、ワイヤ18が往復走行の切削に移行した後もワイヤ18はワーク22の軸線方向と直交する方向に向かってまっすぐな切り込みを行う。よって、ワーク22の切り始め部分で切断面が傾斜状態になるのを抑制することができ、ワーク22の切断加工精度を向上させることができて、高精度のウェーハを得ることができる。
As described above, in this embodiment, the
(第2実施形態)
次に、この発明の第2実施形態を、前記第1実施形態と異なる部分を中心にして説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment.
さて、この第2実施形態においては、図5に示すように、ワーク22の切断方法が前記第1実施形態の場合と相違している。すなわち、このワイヤソーの運転が開始されると、ステップS11において、ワーク支持機構21によるワーク22の下降が開始されてそのワーク22がワイヤ18に接触されるとともに、スラリ供給機構20からのスラリの供給が開始される。続いて、S12において、ワーク22の加工送りが開始されるとともに、ワイヤ18がその往復動ストロークより長い所定距離(例えば5000m)分だけ往方向に連続走行される。これにより、ワーク22の切り始め部分の切削が行われる。その後、S13において、ワイヤ18の走行が往方向に連続走行から所定ストロークの往復走行に切り替えられて、ワイヤ18によるワーク22の切断加工が往復走行による切削に移行される。
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the method of cutting the
従って、この第2実施形態においても、前記第1実施形態の場合と同様に、ワーク22の切り始め部分にて切断面が傾斜状態になるのを抑制することができて、切断加工精度を向上させることができる。また、この第2実施形態においては、一方向切削に引き続いて直ちに往復走行による切削に移行するため、切断作業を効率的に実行できる。
Accordingly, also in the second embodiment, as in the case of the first embodiment, the cutting surface can be prevented from being inclined at the cutting start portion of the
(変更例)
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記第1,第2実施形態とは逆に、ワークが固定位置に配置されて、加工用ローラが昇降するタイプのワイヤソーにおいてこの発明を具体化すること。
(Example of change)
In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.
Contrary to the first and second embodiments, the present invention is embodied in a wire saw in which a work is disposed at a fixed position and a processing roller is raised and lowered.
・ 前記第1,2実施形態において、ワイヤ18を切り始め部分の切削のために連続走行させ始めた後に、ワーク22を下降させてワイヤ18に接触させること。このようにすれば、走行中のワイヤ18にワーク22が接触するため、切削開始時におけるワイヤ18の妄動をさらに抑制できる。
In the first and second embodiments, the
(別の技術的思想)
さらに、上記実施形態により把握される請求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果とともに記載する。
(Another technical idea)
Furthermore, technical ideas other than the claims grasped by the above embodiment will be described below together with their effects.
(1) 複数の加工用ローラ間に周回されたワイヤを所定ストロークで往復走行させるとともに、往行ストロークを復行ストロークよりも長くすることにより、全体として一方向に送り走行させて、走行するワイヤに対しワークを接触方向に相対送りさせてワークに対して切断加工を施すようにしたワイヤソーにおいて、
切断開始に際して、ワイヤを前記所定ストロークより長いストロークで一方向に走行させて切り始め部分の切削を行い、その後にワイヤの走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワークの切削を続行させるようにワイヤの走行方向の切り替えを制御する制御手段を設けたことを特徴とするワイヤソー。
(1) A wire that is circulated between a plurality of processing rollers by reciprocating at a predetermined stroke, and traveling forward in one direction by making the forward stroke longer than the backward stroke. In a wire saw in which the work is cut relative to the workpiece by relatively feeding the workpiece in the contact direction,
At the start of cutting, the wire is made to travel in one direction with a stroke longer than the predetermined stroke to perform cutting at the beginning of cutting, and then the wire traveling is switched to the reciprocating traveling of the predetermined stroke to continue cutting the workpiece. A wire saw provided with control means for controlling switching of the traveling direction of the wire.
このように構成した場合にも、前記請求項1に記載の発明と同様の作用効果を発揮することができる。 Even in such a configuration, the same effects as those of the first aspect of the invention can be exhibited.
13…切断機構、15,16,17…加工用ローラ、18…ワイヤ、19…ワイヤ走行用モータ、20…スラリ供給機構、21…ワーク支持機構、22…ワーク、23…ワーク昇降用モータ、24…リール機構、25…繰出しリール、26…巻取りリール、27,28…リール回転用モータ、34…制御回路、35…制御手段を構成するCPU。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
切断開始に際して、ワイヤを前記所定ストロークより長いストロークで往方向または復方向のいずれか一方向に走行させてワークの切り始め部分の切削を行い、その後にワイヤの走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワークの切削を続行させるワイヤソーにおける切断方法。 The wire circulated between a plurality of processing rollers is reciprocated with a predetermined stroke, and the forward stroke is made longer than the backward stroke to feed and travel in one direction as a whole. In a wire saw that is cut relative to the workpiece by feeding it in the contact direction,
At the start of cutting, the wire travels in either the forward direction or the backward direction with a stroke longer than the predetermined stroke to cut the work cutting start portion, and then the wire travels to the reciprocal travel of the predetermined stroke. A wire saw cutting method that switches and continues cutting the workpiece.
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