JP2007276028A - Glove roller for wire saw - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はワイヤソー用グルーブローラ、詳しくは台金と、台金の両端部にボルトにより連結される1対の連結端材とに3分割可能なワイヤソー用グルーブローラに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire saw groove roller, and more particularly to a wire saw groove roller which can be divided into a base metal and a pair of connecting end members connected to both ends of the base metal by bolts.
ワイヤソーは、繰出し装置のワイヤ繰出し用のリール(またはボビン)から導出されたインゴット切断用のワイヤを、複数本のワイヤソー用グルーブローラに対してコイル状に巻き架け、その後、巻取り装置のワイヤ巻取り用のリール(またはボビン)に巻き取る装置構成となっている。各ワイヤソー用グルーブローラは、対向する1対のスピンドルの突出端に徐々に先細り状態で形成されたテーパ凸部間に支持されている。 In the wire saw, an ingot cutting wire led out from a wire feeding reel (or bobbin) of a feeding device is wound around a plurality of wire saw groove rollers in a coil shape, and then the wire winding of the winding device is performed. The device configuration is such that it is wound on a take-up reel (or bobbin). Each wire saw groove roller is supported between tapered protrusions formed in a gradually tapered manner at the protruding ends of a pair of opposed spindles.
従来のワイヤソー用グルーブローラの基本構造は、以下の通りである(例えば、特許文献1)。すなわち、円筒形状の台金の外周面に所定厚さのライニング材(ウレタンゴム)が被覆され、このライニング材の外周面には多数本のワイヤ溝が刻設されている。また、台金の両端部には、1対の厚肉な円板形状を有した連結端材が溶接されている。連結端材の溶接された側とは反対側の端(端面)には、前記テーパ凸部に嵌合可能なテーパ凹部が形成されている。
ワイヤソーによる単結晶シリコンインゴットの切断時には、ラッピングオイルに遊離砥粒を含むスラリー状の砥液を供給しながら、各ワイヤソー用グルーブローラ間で往復走行中のワイヤ列に対してインゴットを相対的に押し付ける。これにより、砥粒の研削作用でインゴットが多数枚のウェーハに切断される。
When a single crystal silicon ingot is cut by a wire saw, a slurry-like abrasive liquid containing loose abrasive grains is supplied to the wrapping oil, and the ingot is relatively pressed against the wire row being reciprocated between the groove rollers for each wire saw. . Thereby, an ingot is cut | disconnected to many wafers with the grinding effect | action of an abrasive grain.
しかしながら、特許文献1のワイヤソー用グルーブローラにあっては、次の課題があった。
(1) 台金と連結端材とが溶接されていたので、ライニング材が被覆された台金は使用可能でも、端部材はテーパ面の摩耗により幾度となく研削して使用する中で、テーパ部の摩耗が発生し使用できなくなっていた。よって、ワイヤソー用グルーブローラ全体を廃棄する必要があった。
(2) また、このように台金と連結端材との連結に溶接法を採用したため、溶接熱の作用により溶接部分にクラックが発生していた。
(3) さらに、使用によりテーパ凹部に磨耗が生じた際には、テーパ面を研削する補修が行われているが、従来における研削回数は3、4回に留まっていた。そのため、ワイヤソー用グルーブローラの寿命が短くなっていた。これは、連結端材の焼き入れ処理が、台金との溶接後で、かつ焼き入れが浅くなる侵炭焼き入れ法(厚さ0.3mm程度)により行われていたためである。侵炭焼き入れとは、鋼材を各種の侵炭剤(木炭、コークスなどの固体侵炭剤、青化カリ、青化ソーダなどの液体侵炭剤、一酸化炭素、炭化水素を含む石炭ガスなどのガス侵炭剤の中に入れて、850〜900℃で8〜10時間加熱する焼き入れ方法である。加熱後は水などの冷媒により急冷される。
However, the wire saw groove roller of Patent Document 1 has the following problems.
(1) Since the base metal and the connecting end material are welded, the base material covered with the lining material can be used, but the end member is used by grinding it several times due to wear of the taper surface. Some parts were worn out and could not be used. Therefore, it is necessary to discard the entire wire saw groove roller.
(2) Further, since the welding method is employed for the connection between the base metal and the connecting end material in this way, cracks occurred in the welded part due to the action of the welding heat.
(3) Further, when wear occurs in the tapered recess due to use, repair is performed by grinding the tapered surface, but the conventional number of times of grinding has been limited to 3 or 4 times. Therefore, the lifetime of the wire saw groove roller has been shortened. This is because the quenching treatment of the connecting end material was performed by a carburizing quenching method (thickness of about 0.3 mm) after welding with the base metal and the quenching becomes shallow. Carburizing and quenching refers to steel materials such as various carburizing agents (solid carburizing agents such as charcoal and coke, liquid carburizing agents such as potassium cyanide and sodium cyanide, coal gas containing carbon monoxide and hydrocarbons, etc. It is a quenching method in which it is put in a gas carburizing agent and heated for 8 to 10 hours at 850 to 900 ° C. After heating, it is quenched with a refrigerant such as water.
そこで、この発明は、ライニング材が被覆された台金は半永久的に使用し、連結端材のみを廃棄することができ、しかも台金と連結端材との連結部分における溶接を原因としたクラックの発生を無くすことができるワイヤソー用グルーブローラを提供することを目的としている。
また、この発明は、テーパ凹部の研削回数を増やし、ワイヤソー用グルーブローラ全体の寿命を長くすることが可能なワイヤソー用グルーブローラを提供することを目的としている。
Therefore, the present invention uses the base metal coated with the lining material semi-permanently, can discard only the connection end material, and cracks caused by welding at the connection portion of the base metal and the connection end material An object of the present invention is to provide a wire saw groove roller capable of eliminating the occurrence of the above.
Another object of the present invention is to provide a wire saw groove roller capable of increasing the number of times of grinding of the tapered recess and extending the life of the entire wire saw groove roller.
請求項1に記載の発明は、対向する1対のスピンドルの突出端に徐々に先細り状態でそれぞれ形成された一対のテーパ凸部間に支持され、かつ外周面にワイヤが架けられる多数本のワイヤ溝が形成されたワイヤソー用グルーブローラにおいて、円筒形状の台金と、該台金の外周面に被覆され、前記各ワイヤ溝を有したライニング材と、前記台金の両端部に一端を突き合わせてそれぞれボルトにより連結され、かつ該ボルトにより連結された側とは反対側の端に、前記テーパ凸部に嵌合可能なテーパ凹部がそれぞれ形成された1対の連結端材とを備えたワイヤソー用グルーブローラである。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of wires are supported between a pair of taper convex portions that are gradually tapered at the protruding ends of a pair of opposed spindles, and the wires are laid on the outer peripheral surface. In a grooved roller for a wire saw in which a groove is formed, a cylindrical base metal, an outer peripheral surface of the base metal, a lining material having each of the wire grooves, and one end abutted against both ends of the base metal For a wire saw comprising a pair of connecting end members each connected by a bolt and having a tapered recess that can be fitted to the tapered protrusion at an end opposite to the side connected by the bolt Groove roller.
請求項1に記載の発明によれば、台金の両端部に連結端材をボルトによりそれぞれ連結するように構成したので、ワイヤソー用グルーブローラを台金と1対の連結端材とに3分割することができる。その結果、テーパ部の摩耗が発生した際は、連結端材のみの廃棄を行い、ライニング材により被覆された台金は再使用することができる。
しかも、従来では台金と両連結端材とを溶接していたが、この発明では溶接に代えてボルトによる連結を採用したので、溶接に起因した台金や連結端材に対するクラックの発生を無くすことができる。
According to the first aspect of the present invention, since the connecting end members are connected to the both ends of the base metal by the bolts, the wire saw groove roller is divided into the base metal and the pair of connecting end members. can do. As a result, when wear of the tapered portion occurs, only the connecting end material is discarded, and the base metal covered with the lining material can be reused.
Moreover, in the past, the base metal and both connecting end materials were welded, but in this invention, since the connection by bolts was adopted instead of welding, the occurrence of cracks in the base metal and the connecting end material due to welding was eliminated. be able to.
この発明のワイヤソー用グルーブローラが利用されるワイヤソーの種類は任意である。例えば、インゴットをワイヤ方向へ動かし、これをワイヤ列に押圧、接触させることで切断するものでもよい。反対にワイヤ列を動かしてインゴットに押圧、接触させて切断するものでもよい。また、ワイヤ列の上部にインゴット下面が当接するものでもよい。さらに、ワイヤ列の下部にインゴット上面が押し当てられるものでもよい。
インゴットの素材は任意であり、例えばシリコン単結晶、化合物半導体単結晶、磁性材料、石英、セラミックスなどを採用することができる。
ワイヤソー用グルーブローラの使用本数は、例えば2本でもよいし、3本以上でもよい。
The kind of wire saw in which the wire saw groove roller of the present invention is used is arbitrary. For example, you may cut | disconnect by moving an ingot to a wire direction and pressing and contacting this to a wire row | line | column. On the contrary, the wire row may be moved to press and contact the ingot and cut. Further, the lower surface of the ingot may be in contact with the upper part of the wire row. Further, the upper surface of the ingot may be pressed against the lower part of the wire row.
The material of the ingot is arbitrary, and for example, a silicon single crystal, a compound semiconductor single crystal, a magnetic material, quartz, ceramics, or the like can be employed.
The number of wire saw groove rollers used may be two, for example, or three or more.
スピンドルの突出端にはテーパ凸部が形成されている。テーパ凸部は、徐々に先細り化した円錐台形状のものである。テーパ凸部の素材としては、例えば機械構造用炭素鋼・合金鋼などを採用することができる。テーパ凸部はスピンドルと分離不能に設けてもよいし、分離可能に設けてもよい。
連結端材の素材としては、例えば機械構造用炭素鋼・合金鋼などを採用することができる。
連結端材には、テーパ凸部を嵌合可能な円錐台形状のテーパ凹部が形成されている。傾斜角度は、テーパ凸部の外周面の傾斜角度に応じて任意に変更される。
ライニング材としては、例えばウレタン(ポリウレタン)、ナイロンなどの合成樹脂を採用することができる。
ライニング材は、台金の外周面に分離不能な状態で形成されている。
A taper convex portion is formed at the protruding end of the spindle. The tapered convex portion has a truncated cone shape that is gradually tapered. As a material for the tapered convex portion, for example, carbon steel for mechanical structure or alloy steel can be employed. The tapered convex portion may be provided so as not to be separable from the spindle, or may be provided so as to be separable.
As the material of the connecting end material, for example, carbon steel or alloy steel for machine structure can be employed.
The connecting end member is formed with a truncated cone-shaped tapered concave portion into which the tapered convex portion can be fitted. The inclination angle is arbitrarily changed according to the inclination angle of the outer peripheral surface of the taper convex portion.
As the lining material, for example, a synthetic resin such as urethane (polyurethane) or nylon can be employed.
The lining material is formed in an inseparable state on the outer peripheral surface of the base metal.
請求項2に記載の発明は、前記連結端材は、真空焼き入れが施された部材である請求項1に記載のワイヤソー用グルーブローラである。 The invention according to claim 2 is the wire roller for a wire saw according to claim 1, wherein the connecting end material is a member that has been subjected to vacuum quenching.
請求項2に記載の発明によれば、連結端材の焼き入れ処理方法として真空焼き入れ法を採用したので、従来の侵炭焼き入れ法に比べて、安定して高強度化処理された部分の厚さを増す(5mm程度)ことができる。その結果、テーパ凹部の研削回数(補修回数)を増やし、ワイヤソー用グルーブローラの寿命を長くすることができる。
連結端材には、真空状態での焼き入れが施されている。真空焼き入れは、例えば1×10−3〜1×10−7Torrで825〜850℃、90分間以上加熱することで行われる。加熱後は水などの冷媒により急冷される。
According to the second aspect of the present invention, since the vacuum quenching method is adopted as the quenching method of the connecting end material, compared with the conventional carburizing quenching method, the portion that has been stably strengthened is strengthened. The thickness can be increased (about 5 mm). As a result, the number of times of grinding (the number of repairs) of the tapered recess can be increased, and the life of the wire saw groove roller can be extended.
The connecting end material is quenched in a vacuum state. The vacuum quenching is performed, for example, by heating at 825 to 850 ° C. for 90 minutes or more at 1 × 10 −3 to 1 × 10 −7 Torr. After heating, it is quenched with a coolant such as water.
この発明の請求項1に記載の発明によれば、台金の両端部に連結端材をボルトを使用してそれぞれ連結したので、ワイヤソー用グルーブローラを、台金と1対の連結端材との3つの部品に分割することができる。その結果、テーパ部の摩耗が発生した際には、連結端材のみの廃棄を行い、ライニング材により被覆された台金は再使用することができる。しかも、従来のように台金と連結端材とを溶接しないので、溶接部分に溶接熱を原因としたクラックが発生しない。 According to the first aspect of the present invention, since the connecting end members are respectively connected to both ends of the base metal using bolts, the wire saw groove roller is connected to the base metal and the pair of connecting end materials. Can be divided into three parts. As a result, when wear of the tapered portion occurs, only the connecting end material is discarded, and the base metal covered with the lining material can be reused. Moreover, since the base metal and the connecting end material are not welded as in the prior art, cracks due to welding heat do not occur in the welded portion.
特に、請求項2の発明によれば、連結端材の焼き入れ処理方法として真空焼き入れ法を採用したので、従来の侵炭焼き入れ法に比べて、連結端材の高強度化処理された部分の厚さを増すことができる。その結果、テーパ凹部の研削回数を増やし、ワイヤソー用グルーブローラの寿命を長くすることができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, since the vacuum quenching method is adopted as the method for quenching the connection end material, the strength of the connection end material is increased compared to the conventional carburizing quenching method. Can be increased in thickness. As a result, the number of times of grinding the tapered recess can be increased, and the life of the wire saw groove roller can be extended.
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。 Examples of the present invention will be specifically described below.
図1において、10はこの発明の実施例1に係るワイヤソー用グルーブローラが組み込まれたワイヤソーで、このワイヤソー10は、CZ法により引き上げられた単結晶シリコン製のインゴットIを多数枚のウェーハにワイヤ切断する装置である。ワイヤソー10は、正面視して逆三角形状に配置された3本のワイヤソー用グルーブローラ(以下、グルーブローラ)12A〜12Cを有している。これらのグルーブローラ12A〜12C間には、1本のワイヤWが互いに平行になるように一定のピッチで巻き掛けられている。これにより、グルーブローラ12A〜12C間にワイヤ列11が現出する。
In FIG. 1,
ワイヤ列11は、3本のグルーブローラ12A〜12C間でメインモータMにより往復走行される。上側に配置された2本のグルーブローラ12A,12Bの中間が、インゴットIの切断位置aとなっている。この切断位置aの両側部の上方には、砥液をワイヤ列11上に連続供給する図外の砥液供給部が、例えば一対配設されている。
ワイヤWは、繰出し装置23のボビン30から導出され、供給側のガイドローラ(図示せず)を介して、各グルーブローラ12A〜12Cに架け渡された後、導出側のガイドローラ(図示せず)を介して、巻取り装置25のボビン31に巻き取られる。
The
The wire W is led out from the
繰出し装置23および巻取り装置25の回転軸は、駆動モータ16,17の出力軸にそれぞれ連結されている。各駆動モータ16,17を周期的に駆動すると、それぞれ一対の軸受18に軸支された各ボビン30,31が、それぞれの軸線を中心として図1における時計回り方向または反時計回り方向に回転し、ワイヤWが往復走行する。
なお、図1において、19はインゴットIの昇降台、19aはインゴットIを昇降台19に固定するカーボンベッドである。
The rotation shafts of the
In FIG. 1,
次に、図2〜図4を参照しながら、この発明の実施例1に係るグルーブローラ12A〜12Cを詳細に説明する。3本のグルーブローラ12A〜12Cは同一構造であるため、ここでは、下方に配置されたグルーブローラ(駆動側のグルーブローラ)12Cを例にとる。
図2に示すように、グルーブローラ12Cは、所定間隔をあけて配置された一対の軸受(軸受ユニット)40,41間にそれぞれ軸支されている。各軸受40,41は、連結プレートを介して外部部材に固定された円筒ケーシング42を有している。円筒ケーシング42の内部には、2個(セット)のベアリング44を介して、機械構造用炭素鋼・合金鋼製(ロックウェルC硬度30〜72HRC)のスピンドル45,46が軸線を中心にして回転自在に装着されている。両スピンドル45,46の突出端には、スピンドル45,46と同じ素材で、かつ徐々に先細り化したテーパ凸部45a,46aがそれぞれ形成されている。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
グルーブローラ12Cは、機械構造用炭素鋼・合金鋼製で厚肉な円筒状の台金50を有している。台金50の外周面は、厚さ5〜20mmのウレタンゴム製のライニング材51で被覆されている。また、ライニング材51の外周面には、ピッチの短い平行溝である多数本のワイヤ溝51aが刻設されている。
台金50の両端部には、同じく機械構造用炭素鋼・合金鋼製(ロックウェルC硬度30〜70HRC)の連結端材52,53が、それぞれ一端を突き合わせた状態で、対応する連結端材52,53の軸線を中心とした周方向に60°間隔で配置された6本ずつ、合計12本のボルト54…によりそれぞれ連結(締結)されている。すなわち、台金50の両端面には、台金50の軸線を中心として60°ピッチで、6つのねじ孔50a…がそれぞれ配設されている。一方、両連結端材52,53には、各ねじ孔50a…に対応する6つのねじ孔52a…,53a…が、その表裏面を貫通して配設されている。これらの6対のねじ孔50a…,52a…には、前記ボルト54…がそれぞれ一連に螺着される。両連結端材52,53は、1×10−3〜1×10−7Torrで825〜850℃、加熱時間90〜分間の条件で、真空焼き入れされた部材である。
The
At both ends of the
また、両連結端材52,53には、ボルト54…により連結された側とは反対側の端(端面)に、テーパ凸部45a,46aに嵌合可能なテーパ凹部52b,53bが形成されている。ただし、ここでは、テーパ凹部52b,53bが連結端材52,53のボルト54…により連結された側の端(端面)まで貫通している。スピンドル45,46のテーパ凸部45a,46aは、対応する連結端材52,53のテーパ凹部52b,53bに嵌合される。これにより、左右のスピンドル45,46と中央のグルーブローラ12Cとは一体的に回転可能となる。
図2において、60は両スピンドル45,46と台金50とに一括して挿入され、これらを互いに締め付けて結合状態を高める締め付けボルト、Bは一方のスピンド45の元部に架けられてメインモータMからの回転力をグルーブローラ12Cに伝達する無端ベルトである。
In addition, tapered
In FIG. 2, 60 is inserted into both
次に、実施例1のワイヤソー10によるインゴットIの切断方法を説明する。
図1に示すように、ワイヤソー10は、砥液を砥液供給部より供給しながら、メインモータMおよび無端ベルトBによりグルーブローラ12Cを回転させ、しかも駆動モータ16により繰出し装置23のボビン30を回転させ、ワイヤWを供給側のガイドローラを経てグルーブローラ12A〜12Cに供給する一方、駆動モータ17により巻取リール25のボビン31を回転させ、グルーブローラ12A〜12C、導出側のガイドローラを経てワイヤWを巻き取る。そして、適宜、メインモータMの回転方向を変えることで、ワイヤWは往復走行する。
Next, a method for cutting the ingot I using the wire saw 10 according to the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the wire saw 10 rotates the
このように、メインモータMによって駆動側のグルーブローラ12Cを回転させ、ワイヤ列11を往復動させると、他の2本の従動側のグルーブローラ12A,12Bが軸受40,41間で回転するとともに、両ガイドローラも回転する。
ワイヤ列11の往復走行時に、上方からインゴットIをワイヤ列11へ押し付けていく。これにより、インゴットIが何枚ものウェーハに切断される。すなわち、ワイヤ列11の往復走行時に、砥液中の遊離砥粒がワイヤ列11のワイヤWにより切断溝の底部に擦りつけられる。その結果、各切断溝の底部が徐々に削り取られ、最終的に多数枚の薄いウェーハに切断される。
As described above, when the drive
During reciprocating travel of the
以上説明したように、実施例1では、3本のグルーブローラ12A〜12Cとして、ボルト54…により、台金50の両端部に連結端材52,53をそれぞれ連結したものを採用している。そのため、ワイヤソー用グルーブローラ12A〜12Cを台金50と1対の連結端材52,53とにそれぞれ3分割することができる。その結果、連結端材摩耗時は、連結端材52、53のみを廃棄し、ライニング材51により被覆された台金50は再使用することができる。
しかも、従来では台金と両連結端材との連結方法として溶接を採用していたが、ここではボルト54…による連結を採用しているので、台金50や連結端材52,53に対して、溶接熱によるクラックの発生を無くすことができる。
As described above, in the first embodiment, as the three
Moreover, in the past, welding was used as a method of connecting the base metal and both connecting end members. However, since
また、連結端材52,53の焼き入れ処理方法として真空焼き入れ法を採用したので、従来の侵炭焼き入れ法に比べて、連結単板52,53の高強度化された部分の厚さが増加する(5mm程度)。その結果、テーパ凹部52b,53bの研削回数(補修回数)を増やし、グルーブローラ12A〜12Cの寿命を長くすることができる。
Further, since the vacuum quenching method is adopted as the quenching method of the connecting
10 ワイヤソー用グルーブローラ、
45,46 スピンドル、
45a,46a テーパ凸部、
50 台金、
51 ライニング材、
51aワイヤ溝、
52b,53b テーパ凹部、
52,53 連結端材、
54 ボルト、
W ワイヤ。
10 Groove roller for wire saw,
45,46 spindle,
45a, 46a taper convex part,
50 deposits,
51 lining materials,
51a wire groove,
52b, 53b taper recess,
52, 53 connecting end material,
54 volts,
W wire.
Claims (2)
円筒形状の台金と、
該台金の外周面に被覆され、前記各ワイヤ溝を有したライニング材と、
前記台金の両端部に一端を突き合わせてそれぞれボルトにより連結され、かつ該ボルトにより連結された側とは反対側の端に、前記テーパ凸部に嵌合可能なテーパ凹部がそれぞれ形成された1対の連結端材とを備えたワイヤソー用グルーブローラ。 A groove roller for a wire saw that is supported between a pair of tapered protrusions formed in a taper state on the protruding ends of a pair of opposed spindles and that has a plurality of wire grooves on which the wire is laid on the outer peripheral surface. In
A cylindrical base metal,
A lining material coated on the outer peripheral surface of the base metal and having the wire grooves;
Tapered recesses that can be fitted to the taper protrusions are formed at the ends opposite to the ends that are connected to each other by bolts, with one end abutted against both ends of the base metal 1 A grooved roller for a wire saw provided with a pair of connecting end members.
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