JP2007044794A - ワイヤソー用ワイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの切断精度を低下させることなく切断代が減少でき、しかも繰り返し使用を可能にするソーワイヤを提供することを課題とする。
【解決手段】ソーワイヤ１は、長径側両端部２がＲ形状のトラック形状で、厚さＴが０．０８〜０．１６ｍｍで、幅Ｈと前記厚さＴとの比が、１．２≦Ｈ／Ｔ≦３．０で、さらに、幅Ｈに対する平坦部幅ｈの割合は、０．２０≦ｈ／Ｈ≦０．７である。
【選択図】図１

Description

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や、人工水晶、超硬合金、セラミック等の硬脆材料（以下、ワークという）を切断するワイヤソーマシンに用いられるワイヤソー用ワイヤ（以下、ソーワイヤまたはワイヤという）に関する。

ソーワイヤには、線径が０．０５〜０．２０ｍｍのピアノ線や高炭素鋼線が多く用いられ、このソーワイヤに張力を負荷しながら走行させ、油性や水溶性の切断用溶液にダイヤモンド砥粒を混ぜ込んだ切削液をワークとワイヤとの間に常時介在させることによってワークを切断する。

ワイヤに張力を負荷するのは、切断時のワイヤの振動を小さくして、ワークの仕上がり切断精度を向上させるためで、実際には破断荷重の４０〜８０％に相当する非常に高い張力が負荷される。よって、ソーワイヤには、より高い引張強度が要求される。
また、ダイヤモンド砥粒によってワークは切断されるがワイヤも摩耗する。この摩耗によってワイヤが細くなると破断強度が低下して張力に耐えられなくなりワイヤが断線してしまう。よって耐摩耗性も要求される。

上記課題を達成するため、特許文献１には引張強度を３２００〜４２００（Ｎ／ｍｍ^２）の物性を有する、またワイヤの表面から４０μｍ以内の任意の６点の平均硬度が７３０〜９００（Ｈｖ）である断面丸形状のソーワイヤが提案されている。このソーワイヤは、非常に高い引張強度を有するので高い張力を負荷することができ、また高い硬度を有するので耐摩耗性にも優れる。

近年、切断代を少なくして歩留まりを向上させるため、ソーワイヤの線径を細くする傾向がある。また耐摩耗性を上げて品質をより向上させることは勿論のこと、ソーワイヤの使用回数を増やしたいという要求もでてきた。
これらの要求に対して上記特許文献に記載されたソーワイヤは応えることができない。というのは、線形を細くすると引張強度が高くても破断荷重は低くなり断線の危険性が増大するからである。ソーワイヤが断線するとその時点で数百万円もするインゴットは不良となる。また、硬度を上げて耐摩耗性を上げたとしてもダイヤモンドとの接触であるから多少の摩耗は避けられない。摩耗によってワイヤの径が減少するが、高張力下での使用であるから僅かな減径が断線に大きく影響する。よって上記特許文献１に記載されたワイヤは繰り返しの使用回数を増やすことはできない。

特開２０００−２３３３５６号公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ワークの切断精度を低下させることなく切断代が減少でき、しかも繰り返し使用を可能にするソーワイヤを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明のソーワイヤは、断面形状がトラック形状であって、厚さＴが０．０８〜０．１６ｍｍで、幅Ｈと前記厚さＴとの比が、１．２≦Ｈ／Ｔ≦３．０であることを特徴とする。

本発明のソーワイヤによるワークの切断は、ソーワイヤの長径側Ｒ部を、張力を負荷した状態でワークに押し当て、ソーワイヤとワークとの間に切削液を介在させながらソーワイヤを走行させておこなう。

本発明のソーワイヤは断面形状がトラック形状であるから、同じ材質で比較すれば、幅寸法と同じ径を有する断面丸形状のソーワイヤに比べて断面積が大きい。よって、破断荷重も高くなり、より高い張力を負荷することができる。
これは、同じ張力を負荷して切断する場合、断面が丸形状の従来のソーワイヤより幅寸法を小さくすることが可能となり、切断代を小さくすることができることを意味する。
また、ソーワイヤの摩耗はワークとの接触部で発生するから、幅寸法が小さくなる方向に摩耗するだけで切断代幅に何ら影響なく繰り返し使用が可能である。

ところで、上記本発明における数値限定の理由は以下の通りである。
すなわち、厚さＴを０．０８〜０．１６ｍｍとしたのは、０．０８ｍｍ未満では厚みが薄くなりすぎて加工性が極端に低下するからで、０．１６ｍｍを超えると切断代が大きくなるからである。
また、幅Ｈと厚さＴとの比を１．２≦Ｈ／Ｔ≦３．０としたのは、１．２未満では断面が殆ど丸形状になって本発明の効果が期待できなくなるからで、３．０を越えると切断時にワイヤに振動が発生し、この振動によって切断代が大きくなるととともにワークの平坦度（ＴＴＶ）が低下するからである。

本発明において、幅Ｈに対する平坦部幅ｈの割合は、０．２≦ｈ／Ｈ≦０．７であることが好ましい。というのは、０．２０未満では断面形状が殆ど丸形状となり本発明の祖＾ワイヤの効果を奏することができなくなるからで、０．７を越えるとソーワイヤとワークとの接触面積が増えて、その接触抵抗によってワイヤに負荷した張力が相対的に下がってしまい、これによってワイヤに緩みが発生してワークの平坦度が低下するからである。

本発明のソーワイヤは上記のように構成されているので、次の効果を奏する。
（１）従来の断面丸形状のソーワイヤと、このソーワイヤの線径と同じ厚み寸法を有する本発明のソーワイヤとを比較すると、断面積は従来のソーワイヤより大きくなるので、切断代を大きくすることなく、ワイヤに負荷する張力を高くできる。よってワイヤの振動をより小さく抑えることができ、ワークの平坦度が向上する。
（２）本発明のソーワイヤと破断荷重が同じで断面丸形状の従来のソーワイヤとを比較すると、従来のソーワイヤよりワイヤの厚み寸法を小さくすることが可能となり、切断代を小さくすることができる。
（３）本発明のソーワイヤは幅寸法が小さくなる方向に摩耗するので繰り返し使用回数が増える。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るソーワイヤの断面図で、このソーワイヤ１は、長径側両端部２がＲ形状のトラック形状で、厚さTが０．０８〜０．１６ｍｍで、幅Hと前記厚さTとの比が、１．２≦H／T≦３．０である。さらに、幅Ｈに対する平坦部幅ｈの割合は、０．２０≦ｈ／Ｈ≦０．７である。

本発明のソーワイヤは、ピアノ線材や硬鋼線材等の高炭素鋼線やステンレス鋼線等の線材にパテンチングや焼鈍といった熱処理と伸線加工を繰り返し施して細径化した断面丸形状の線材を製造し、これを上下一対のローラで圧延加工して製造される。上記伸線途中あるいは圧延加工前に真鍮や銅等のメッキを施してもよい。

上記製造方法では、上下一対のローラでの圧延加工としたが、これに限るものではなく、所望の孔形状を有するダイスを使用する伸線加工でも製造することができる。

本発明のソーワイヤ１によるワークの切断は、図２に示すように長径側Ｒ部２とワーク４との間に切削液５を介在させながら紙面に直角方向にソーワイヤ１を走行させてワーク４を切断するものである。

（実施例１）炭素含有量が０．８重量％で、線径５・５ｍｍのピアノ線材にパテンチング処理と冷間伸線加工を施して線径０．７０ｍｍまで減径し、これに真鍮メッキを電気メッキにて施した後、冷間伸線加工して０．１６０ｍｍの線材を得た。そして、この線材を上下一対のロールにれ圧延加工して、厚み寸法Ｔ＝０．１０ｍｍ、幅寸法Ｈ＝０．２２ｍｍ平坦部幅ｈ＝０．１５ｍｍである本発明のソーワイヤを得た。幅Ｈと厚さＴとの比（Ｈ／Ｔ）＝２．２０であり、平坦部幅ｈと幅Ｈとの比（ｈ／Ｈ）＝０．６８である。

（実施例２）実施例１と同様に冷間伸線にて、断面寸法が０．２０２ｍｍの丸線を製造したのち、ロール圧延を施すことにより、厚みＴ＝０．１６ｍｍ、幅Ｈ＝０．２０ｍｍ、平坦部幅ｈ＝０．０４ｍｍの本発明品を得た。幅Ｈと厚さＴとの比（Ｈ／Ｔ）＝１．２５で、平坦部幅ｈと幅Ｈとの比（ｈ／Ｈ）＝０．２０である。

上記本発明のソーワイヤに加えて、従来の断面丸形状のソーワイヤ、および本発明の特定範囲から外れるソーワイヤを比較例として製造し、これらのソーワイヤで以って、実際にシリコンインゴットを切断して、切断後のワークの平坦度（ＴＴＶ）と、断線までの使用回数を比較した。切断したワークの枚数は５００枚である。

ワークの平坦度とは厚さの最大値と最小値の差を意味し、ボウ・ワープ測定装置で測定した。数値が大きいほうが平坦度が悪いことを意味する。

上記比較実験を行った結果を表１に示す。

本発明のソーワイヤで切断したワークの平坦度は従来例、比較例と比較して優れていることが確認できた。また繰り返し使用回数も増やすことが可能であることも確認できた。

本発明のソーワイヤの概略断面図 本発明のソーワイヤによるワーク切断状態を示す概略説明図

符号の説明

１ ソーワイヤ
２ 長径側Ｒ部
３ 平坦部
４ ワーク
５ 切断液

Claims (2)

1. 断面形状がトラック形状であって、厚さＴが０．０８〜０．１６ｍｍで、幅Ｈと前記厚さＴとの比が、１．２≦Ｈ／Ｔ≦３．０であることを特徴とするワイヤソー用ワイヤ。
2. 幅Ｈに対する平坦部幅ｈの割合が０．２≦ｈ／Ｈ≦０．７である請求項１に記載のワイヤソー用ワイヤ。