JP2010120116A - 固定砥粒ワイヤーソー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高強度で導電性を有する芯線2の外周面に対し、ダイヤモンド砥粒4を、電着により生成された金属メッキ層3で単粒固着させた固定砥粒ワイヤーソー1において、上記ダイヤモンド砥粒を、その砥粒本体4aの表面に対し導電性粒子4bを点状に多数分散させて被着させることにより形成し、それにより、上記金属メッキ層を、上記芯線の外周面及び上記ダイヤモンド砥粒の基部4cを被覆すると共に、該砥粒の刃先部4dを露出させるように生成させた。
【選択図】図2
Description
当該電着ワイヤーソーは、砥粒の保持力が大きく脱粒しにくいという利点を有するが、砥粒の保持力を確保するためにメッキ層を厚くする必要性があり、その結果、メッキ層表面からの砥粒突出し量が小さくなることから、スライシング加工の際にワークがメッキ層表面に当ってメッキが剥離し易く寿命が短いという問題点があった。また、上述のようにメッキ層を厚くする必要性があるため、製造工程でのメッキ処理に長時間を要し生産性に劣るという問題点もあった。
しかしながら、このような被覆砥粒を用いたワイヤーソーにおいては、全ての被覆砥粒について、それらの表面全体が、芯線の外周面上と同程度の厚さのメッキ層で覆われることから、スライシング加工の際、このメッキ層が削り取られて砥粒の表面が露出するまでに時間を要する。そのため、その間にワイヤーソーとワークとの間で滑りが発生して十分な切れ味を確保することがでず、結果として、加工精度(厚み精度、そり精度等)のバラツキが多くなり、後工程の研磨加工等での処理時間が長くなるという問題点がある。
しかしながら、このような製造方法においては、メッキ層の一部を除去して被覆砥粒の一部を露出させる後工程を必要するため、生産性が低下してしまう。また、特許文献2においては、当該後工程でメッキ層の一部を除去する方法として、ドレッシングストーンを用いた機械的方法と薬液を用いた化学的方法が示されているが、当該機械的方法では、各砥粒のメッキ層の一部をそれぞれ均一に除去することが非常に困難であるばかりでなく、ドレッシングストーンも頻繁に交換する必要性があるためコスト高になる。さらに、当該化学的方法では、芯線の外周面に生成されたメッキ層までもが薄くなってしまうため、砥粒保持力の低下に至るという問題点がある。
具体的には、上記金属メッキ層が、上記芯線の外周面上においては、略均一な厚さに形成されていて、上記砥粒の周囲においては、該砥粒の表面に沿って盛り上がる隆起部を形成しており、該隆起部によって、該砥粒の基部が被覆されている。
そして、当該固定砥粒ワイヤーソーにおいては、上記砥粒本体の全表面積に占める上記導電性粒子の被着面積の割合が、1%以上50%以下であることが望ましい。また、上記砥粒本体の平均粒径が上記導電性粒子の平均粒子径の3倍以上であることが望ましく、具体的には、上記芯線の径が0.08mm以上0.20mm以下であって、上記砥粒本体の平均粒径が50μm以下で、かつ上記導電性粒子の平均粒子径が10μm以下であることが望ましい。さらに、上記金属メッキ層の厚さが、上記砥粒本体の平均粒径の30%以上50%以下であることが望ましい。
したがって、砥粒の保持力を十分に確保しながらも、加工開始直後からワイヤーソーとワークとの間で発生する滑りを抑制して十分な切れ味を確保することができ、結果として、ワークの安定的かつ良好な加工精度を実現することができる。しかも、砥粒の刃先部を露出させるにあたり、別途の工程を必要としないため、生産性にも優れている。
本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー1は、主として、大口径のシリコン、サファイア、炭化珪素、セラミックス材料、磁性材料等の硬脆材料から成るワークをスライシング加工するのに使用されるもので、図1及び図2に示すように、高強度で導電性を有する芯線2と、電着によるメッキ処理により該芯線2の外周面全体を被覆するように生成された金属メッキ層3と、該金属メッキ層3を結合材として上記芯線2の外周面上に固着された多数のダイヤモンド砥粒4とにより構成されている。
なお、図2中の5は、上記砥粒4を芯線2の外周面に対し仮固着させるための接着材であって、該芯線2の外周面上に、略均一に分布させて多数の点状に塗着されている。すなわち、上記砥粒4は、芯線2の外周面に対し、当該接着材5により仮固着された上で、上記金属メッキ層3により本固着されている。
なお、当該金属メッキ層3の厚さtは、好ましくは砥粒本体4aの平均粒径の30%以上50%以下の範囲であり、より好ましくは40%である。当該厚さtが、30%よりも薄いと砥粒4の保持力を十分に確保することができず、50%よりも厚いと砥粒4の金属メッキ層3表面からの突出し量hを十分に確保することができなくなる。
そうすることにより、電着によるメッキ処理を施す際に、上記芯線2の外周面と比較して砥粒4の表面には金属メッキ層3が生成され難く、当該メッキ層3は、砥粒4の周囲においては上記隆起部3cのように、砥粒4の基部4c側から徐々に砥粒4の刃先部4dに向けて生成されていく。そのため、メッキ処理において、砥粒4の保持力を十分に確保することができる厚さtに金属メッキ層3を生成させても、砥粒4の刃先部4dには金属メッキ層3が生成されず、該刃先部4dを露出させた状態とすることができる。
また、上記砥粒本体4aの全表面積に占める上記導電性粒子4bの被着面積の割合は、好ましくは1%以上50%以下である。当該割合が、1%よりも小さいと砥粒4の保持力を確保するために金属メッキ層3を厚くする必要性があり、砥粒4の金属メッキ層3表面からの突出し量hを十分に確保することができなくなる。一方、当該割合が、50%よりも大きいと、メッキ処理をした際に、全砥粒数のうち90%を超える数の砥粒について、それらの表面全体に金属メッキ層が生成される虞があり、しかも、その厚さも厚くなってしまう虞がある。
そこで、導電性粒子4bである金属粒子としてNi粒子を使用した場合を例にとって、当該砥粒4の製造方法を概略的に説明すると、まず、気相法によりNiの超微粒子が含まれる気体流を生成させる。そして、該気体流の中に裸のダイヤモンド砥粒すなわち上記砥粒本体4aを供給し、該砥粒と上記Ni粒子とを流動状態において互いに接触させることにより、Ni粒子を、該砥粒の表面に対し、略均一に分布する多数の点状に付着させると共に固着させる。その結果、上記ダイヤモンド砥粒4を得ることができる。
さらに、上記ワイヤーソー1においては、その構成上の特徴を利用して、芯線2の外周面に金属メッキ層3を生成する工程にて、砥粒4の刃先部4dを露出させた状態とすることができるため、従来のように、刃先部4dを露出させるための後工程を設ける必要性が無く、生産性にも優れている。
まず、図中左方向から供給された芯線2は、図示しない酸洗浄、アルカリ洗浄、水洗浄工程を通過して、陰極mに接続した金属製陰極電極に接触給電させ、接着材塗布装置6により該芯線2の外周面上に多数の点状接着材をほぼ均等に付着させて上記接着部5を形成する。続いて、砥粒吹付装置7において、上記点状の接着部5に対し、砥粒本体4aの表面に多数の導電性粒子4bが被着されて成る上記ダイヤモンド砥粒4を、単粒状態で付着させて仮固着させる。そのとき、該砥粒4は接着部5に単粒にしか付着しないため余分な砥粒が芯線2に付着することがない。
なお、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー、及びその製造方法は、上記の実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加えることが可能である。
ここで、破断強度とは、ワイヤーソーをチャック間距離100mmでチャックに固定し、20mm/sの一定速度でワイヤーソーを引張り破断した時の最大点荷重のことであり、捻回クラック数とは、ワイヤーソーをチャック間距離100mmをチャックで固定し、500gfの荷重をワイヤーソーに強制的に与え、10回捻った後、20倍の光学顕微鏡で当該ワイヤーソーの金属メッキ層表面に現れたクラックの数を測定したものである。
この結果は以下の理由によるものである。すなわち、比較例に係るワイヤーソーについては、全ての砥粒の刃先部において砥粒本体の表面全体が導電性材料と結合材としての金属メッキ層とにより覆われているため、ワークの加工開始部においてワークとワイヤーソーとの間で滑りが発生して切れ味が悪く、それにより、ワイヤーソーのぶれや加工方向のずれが発生し易い。そしてその結果、加工開始部におけるワークの厚さが薄くなって厚みのバラツキTTV5が大きくなると同時に、ワークの面のそりWCMも大きくなる。それに対して、本実施例に係るワイヤーソーについては、全砥粒のうち約30%の砥粒の刃先部において、砥粒本体の表面が導電性材料や金属メッキ層で覆われておらず露出しているため、ワークの加工開始部からワークとワイヤーソーとの間での滑りが抑制されて十分な切れ味が確保され、それにより、ワイヤーソーのぶれや加工方向のずれが抑制される。そしてその結果、加工開始部におけるワークの厚さが薄くならず、ワークの面のそりも抑制されるからである。
2 芯線
3 金属メッキ層
4 ダイヤモンド砥粒
4a 砥粒本体
4b 導電性粒子
4c 基部
4d 刃先部
Claims (9)
- 高強度で導電性を有する芯線の外周面に対し、ダイヤモンド砥粒を金属メッキ層で単粒固着させた固定砥粒ワイヤーソーであって、
上記ダイヤモンド砥粒が、その砥粒本体の表面に対し、導電性粒子を多数の点状に分散させて被着させて成るもので、
上記金属メッキ層が、電着により、上記芯線の外周面及び上記ダイヤモンド砥粒の基部を被覆すると共に該ダイヤモンド砥粒の刃先部を露出させた状態で生成されている、
ことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー。 - 上記金属メッキ層が、上記芯線の外周面上においては、略均一な厚さに形成されていて、上記砥粒の周囲においては、該砥粒の表面に沿って盛り上がる隆起部を形成しており、該隆起部によって、該砥粒の基部が被覆されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の固定砥粒ワイヤーソー - 全ダイヤモンド砥粒数に占める刃先部が露出したダイヤモンド砥粒数の割合が10%以上である、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の固定砥粒ワイヤーソー。 - 上記砥粒本体の全表面積に占める上記導電性粒子の被着面積の割合が、1%以上50%以下である、
ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。 - 上記砥粒本体の平均粒径が、上記導電性粒子の平均粒子径の3倍以上である、
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。 - 上記芯線の径が0.08mm以上0.20mm以下であって、
上記砥粒本体の平均粒径が50μm以下で、かつ上記導電性粒子の平均粒子径が10μm以下である、
ことを特徴とする請求項5に記載の固定砥粒ワイヤーソー。 - 上記金属メッキ層の厚さが、上記砥粒本体の平均粒径の30%以上50%以下である、
ことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。 - 上記導電性粒子が、周期律表における1B、4A、5A、6A及び8族の遷移金属、並びに、それらの炭化物、窒化物及び合金の中から選択される一種又は複数種を含んで成るものである、
ことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。 - 上記金属メッキ層と上記導電性粒子とが共に同じ金属材料を含んで成る、
ことを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
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