JP2011240449A - Wire saw - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一対のガイドローラ間に掛け渡された1本のワイヤで加工物を切断するワイヤソーに関する。さらに詳しくは、ワイヤソーにおける切断ワイヤの揺動機構、前記一対のガイドローラの軸間距離の変位機構並びに1本切り(シングル)と多数枚切り(マルチ)の切り替えが可能なワイヤソー関する。 The present invention relates to a wire saw that cuts a workpiece with a single wire stretched between a pair of guide rollers. More specifically, the present invention relates to a swing mechanism of a cutting wire in a wire saw, a displacement mechanism of an inter-axis distance between the pair of guide rollers, and a wire saw capable of switching between single cutting (single) and multiple cutting (multi).
従来より、1対のガイドローラ間にダイヤモンド等の砥粒がワイヤ表面に固定された固定砥粒ワイヤを掛け渡し、形成された1列のワイヤを走行させながら加工物(例えばシリコン、シリコンカーバイド、サファイア、セラミック材料等)を該ワイヤに押し付けて切断するシングルワイヤソーが知られている(例えば特許文献1)。 Conventionally, a fixed abrasive wire in which abrasive grains such as diamond are fixed on a wire surface is placed between a pair of guide rollers, and a workpiece (for example, silicon, silicon carbide, A single wire saw is known that presses and cuts sapphire, a ceramic material, or the like) against the wire (for example, Patent Document 1).
上記シングルワイヤソーにおいては、垂直に立設した基板(本体フレームに相当、以後本体フレームと呼ぶ)の中央に窓(開口に相当、以後開口と呼ぶ)が設けられ、この開口部に加工テーブルが昇降可能に設けられている。 In the single wire saw, a window (corresponding to an opening, hereinafter referred to as an opening) is provided in the center of a vertically erected substrate (corresponding to a body frame, hereinafter referred to as a body frame), and a processing table is moved up and down in the opening. It is provided as possible.
また、上記本体フレームの開口周囲には、1対のガイドローラと、ワイヤを案内すると共に該ワイヤにテンションを付与する1対のテンションローラが設けられ、本体フレーム上方に設けられたリールから供給されるワイヤが1列となるように該ガイドローラ及びテンションローラに巻き掛けられている。 A pair of guide rollers and a pair of tension rollers for guiding the wire and applying tension to the wire are provided around the opening of the main body frame, and are supplied from a reel provided above the main body frame. The wire is wound around the guide roller and the tension roller so as to form a line.
そして、上記ワイヤを走行させながら、加工テーブル上に固定された加工物を加工テーブルの上昇によって該ワイヤに押し付けて切断するようになっている。 And while making the said wire drive | work, the workpiece fixed on the process table is pressed and cut | disconnected to this wire by the raise of a process table.
ところで、上記特許文献1のワイヤソーは、1対のガイドプーリ間に巻き掛けられたワイヤを加工物に対して平坦に押し付けるものであり、ワイヤと加工物の接触が線接触となってワイヤに大きな負荷がかかるため、加工時間が長くなったり、加工精度が悪くなる問題がある。
By the way, the wire saw of the said
そこで、ワイヤを揺動させて、加工物とワイヤとの接触を点接触に近づけるようにするために、前記本体フレームを揺動させることを考えた場合、本体フレームは、リールやテンション機構等を含め重量物となるため、揺動機構が大型化する問題がある。 Therefore, when considering that the main body frame is swung in order to make the contact between the workpiece and the wire approach point contact by swinging the wire, the main body frame has a reel, a tension mechanism, etc. Since the weight is heavy, the swing mechanism has a problem of increasing the size.
また、特許文献1のワイヤソーは、開口部に加工テーブルが設けられており、この開口部には、切断された加工物が進入するため、開口部には、揺動軸芯を設置することができない。従って、開口部上方(1対のガイドプーリ間の中心よりも上方)に揺動軸芯を設置する必要がある。
Further, the wire saw of
また、加工物自体を揺動させるにも、重量がある加工物を加工する場合に合わせて、揺動機構の剛性を保つ必要があり、揺動機構が大型化する問題や、揺動軸芯をより加工点に近づけることが困難となる問題があった。 Also, in order to oscillate the workpiece itself, it is necessary to maintain the rigidity of the oscillating mechanism in accordance with the processing of heavy workpieces. There is a problem that it becomes difficult to bring the material closer to the processing point.
しかしながら、上記のように揺動機構が大型化すると、簡素によりコンパクトに加工物を加工したいという要請に反し、さらにコストも高くなる問題がある。さらに、揺動軸芯が1対のガイドローラ間の中心から離れるに従って、揺動時にワイヤが加工点から離れる問題があり、加工精度にばらつきが出易くなる問題がある。 However, when the swing mechanism is enlarged as described above, there is a problem that the cost is further increased, contrary to the demand for processing a workpiece more simply and more compactly. Furthermore, there is a problem that as the swing axis moves away from the center between the pair of guide rollers, the wire moves away from the processing point when swinging, and the processing accuracy tends to vary.
また、上記の特許文献1のワイヤソーは、ガイドローラ軸が本体フレームに固定されており、幅が広い加工物を加工する際に対応できない問題や、幅が狭い加工物を加工する際に、ガイドローラ間が広過ぎるためワイヤが安定に走行せず、加工精度が悪くなる問題がある。
Further, the wire saw disclosed in
さらに、1本切りではなく、数枚程度のウエハに切断を行ないたい要請もあるが、多数枚のウエハを切断するマルチワイヤソーは大掛かりであり、一方、シングルワイヤソーでは、複数回の切断を行なう必要があることから、無駄が多い問題がある。 In addition, there is a demand to cut several wafers instead of one, but a multi-wire saw that cuts a large number of wafers is large, whereas a single wire saw needs to be cut multiple times. Because there is a problem that is wasteful.
また、上記特許文献1のワイヤソーのガイドローラに複数本の溝を設けることが考えられるが、1対のガイドローラに複数本の溝を設けた場合、1対のガイドローラ間にワイヤを複数回巻き付けてワイヤ列を形成する必要があるが、この場合、ガイドローラの径に依存した大きさ(高さ方向)の加工物しか加工できない問題がある。
In addition, it is conceivable to provide a plurality of grooves on the guide roller of the wire saw disclosed in
ここで、ガイドローラ径を大径化するとワイヤソーが大型化する問題や、揺動軸芯がワイヤの加工点より、遠ざかることになり、揺動時に加工点よりもワイヤが離れることになるので加工物の加工精度が悪くなる問題がある。 Here, when the guide roller diameter is increased, the wire saw becomes larger and the swing axis is moved away from the processing point of the wire, and the wire is separated from the processing point when swinging. There is a problem that the processing accuracy of an object deteriorates.
そこで、本発明の目的は、シングルワイヤソーにおいて、ワイヤを揺動させる機構を設け、より揺動軸芯を加工点に近付けると共に、1対のガイドローラの軸間を調整自在にすることにより、幅が広い加工物と幅が狭い加工物を精度良く加工できるワイヤソーを提供することにある。さらに、シングル加工と数枚程度のマルチ加工を容易に切り替え可能で簡素な機構のワイヤソーを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a mechanism for swinging a wire in a single wire saw, and by making the swing shaft core closer to the processing point and making the distance between the shafts of a pair of guide rollers adjustable. An object of the present invention is to provide a wire saw that can accurately process a wide workpiece and a narrow workpiece. It is another object of the present invention to provide a wire saw having a simple mechanism that can easily switch between single processing and multi-processing of several sheets.
そこで請求項1の発明は、1本のワイヤを複数のガイドローラ間に掛け渡し、該ワイヤを走行させて前記ガイドローラ間に掛け渡されたワイヤに加工物を押し付けることによって該加工物を切断するようにしたワイヤソーにおいて、立設された本体プレート前面に所定の軸芯を中心に揺動する揺動プレートを軸支し、前記揺動プレートに前記軸芯と対称となるよう左右にガイドローラを設けて構成し、前記軸芯を中心に揺動プレートを揺動させることで前記両ガイドローラ間に掛け渡されたワイヤを揺動させながら該ワイヤで加工物を切断するようにした構成を採用したワイヤソーである。
Therefore, the invention according to
また、請求項2の発明は、前記揺動プレートに設けられた両ガイドローラを左右に移動自在に設け、加工物の大きさに応じて両ガイドローラを接近離反動させるようにした構成を採用した請求項1記載のワイヤソーである。
The invention according to
また、請求項3の発明は、前記揺動プレートは、前記軸芯の上方に前記両ガイドローラとは別にガイドローラを取り付けるローラ軸固定部と、前記両ガイドローラ及び該ガイドローラのそれぞれに取り付けられた複数溝のガイドローラとが設けられ、前記3つのガイドローラにワイヤを巻き付けて複数本のワイヤ列を形成し、該ワイヤ列で加工物を複数枚のウエハに切断するようにした構成を採用した請求項1または2記載のワイヤソーである。
According to a third aspect of the present invention, the swing plate is attached to each of the guide roller and the guide roller, a roller shaft fixing portion for attaching a guide roller separately from the guide rollers above the shaft core. A plurality of grooved guide rollers, and a wire is wound around the three guide rollers to form a plurality of wire rows, and the workpiece is cut into a plurality of wafers by the wire rows. The wire saw according to
本発明によれば、揺動軸芯が1対のガイドローラ間に設けられているので加工点とワイヤが点接触に近付き、また、加工点とワイヤが離れないため加工精度が向上する。 According to the present invention, since the oscillating shaft core is provided between the pair of guide rollers, the machining point and the wire approach point contact, and the machining point and the wire are not separated from each other, so that the machining accuracy is improved.
また、本発明によれば、1対のガイドローラの軸間距離を変位可能にしたので、幅が広い加工物と幅が狭い加工物のいずれにおいても加工部でのワイヤのテンションが安定し、精度の良い加工が行なえる。 In addition, according to the present invention, the distance between the shafts of the pair of guide rollers is made displaceable, so that the tension of the wire in the processed portion is stable in both the wide workpiece and the narrow workpiece, Accurate machining can be performed.
また、揺動フレーム上の中心上方に複数溝を有するガイドローラを脱着可能に軸支できるようにし、さらに1対のガイドローラも複数溝を有するガイドローラに脱着可能にしたので、高さが高い加工物であっても、ガイドローラ径に依存せずに加工スペースを確保でき、複数枚のマルチ加工を容易で簡素な機構で行なえる。また、上記は加工部のガイドローラ径を一定にして行なえるので、制御機構が複雑化することもない。 In addition, a guide roller having a plurality of grooves on the upper center of the swing frame can be detachably supported, and a pair of guide rollers can also be attached to and detached from the guide rollers having a plurality of grooves. Even for a workpiece, a machining space can be secured without depending on the diameter of the guide roller, and a multi-processing of a plurality of sheets can be performed with an easy and simple mechanism. Further, since the above can be performed with the guide roller diameter of the processing portion being constant, the control mechanism is not complicated.
本発明の第1の実施形態について図1乃至図4に基づいて以下に説明する。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は本発明の第1実施形態に係るワイヤソーの正面図であり、図2は同ワイヤソーの正面側の一部切欠き斜視図である。 FIG. 1 is a front view of a wire saw according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the front side of the wire saw.
図1のようにワイヤソー1は、垂直に立設された本体フレーム2の上方左側にダイヤモンド等が固定された固定砥粒ワイヤ5を供給する供給リール3が設けられ、該供給リール3と左右対称にワイヤ5を巻き取る回収リール4が設けられている。前記供給リール3及び回収リール4は、それぞれ図示しない適宜の駆動モータに接続されて正逆回転可能になっている。
As shown in FIG. 1, the
前記供給リール3から繰出されたワイヤ5は、張力を付与する供給側のテンションローラ12を経て、前記本体フレーム2の下方に設けられたガイドローラ7a、7aに掛け渡されることでこれらガイドローラ7a、7a間に加工物18を切断加工するワイヤ5を形成している。また、前記ガイドローラ7aを経由したワイヤ5は、回収側のテンションローラ12を経て、回収リール4に巻き取られるようになっている。
The
また、前記ガイドローラ7aの中央下方には、図示しない適宜な機構で昇降する加工テーブル15が設けられ、その上方に貼付け台16が着脱可能に固定されるようになっている。この貼付け台16上にカーボンやセラミックス等のダミー部材17が接着剤等で貼り付けられ、このダミー部材17にサファィアやシリコン等の加工物18が接着剤等で貼り付けられている。
A processing table 15 that moves up and down by an appropriate mechanism (not shown) is provided below the center of the
前記加工テーブル17を上昇させてガイドローラ7a、7a間に形成された1列のワイヤ5に加工物18を押し付けながら、ワイヤ5を一方向走行または往復走行させ、適宜加工液(図示しない)を供給することで加工物18を切断するようになっている。
While the work table 17 is raised and the
図2及び図3のように本体フレーム2の前面には、本体フレーム2に対して回動可能に軸支された凸型形状の揺動フレーム6が設けられており、この揺動フレーム6の前面には、左右2個のガイドローラ7a、7aがそれぞれスライド板21を介してガイドローラ支持板20に回転可能に軸支されている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the front surface of the
前記揺動フレーム6は、本体フレーム2を貫通して設けられた揺動軸8の前端に固定されており、前記揺動軸8を左右に所定角度回動させることで該揺動フレーム6は、揺動軸8を軸芯として左右に揺動するようになっている。前記揺動軸8は、前記ガイドローラ7a、7a間の中心に位置するように設けられており、前記揺動フレーム6の揺動は、これらガイドローラ7a、7a間の揺動軸8を軸芯として左右に揺動するようになっている。
The
前記揺動軸8の本体フレーム2の後端には従動プーリ28が固定され、この従動プーリ28の側方には、該従動プーリ28を駆動回転させるモータ25が設けられている。このモータ25は、本体フレーム2の後方に延設されたモータ固定枠26に固定されている。また、このモータ25のモータ軸には駆動プーリ27が接続され、該駆動プーリ27と従動プーリ28間にタイミングベルト29が張設されることでモータ軸の回転を前記揺動軸8に伝えるようになっている。
A driven
また、揺動フレーム6の左右にはそれぞれ上下2段に長穴10が、左右端から中央に向けて形成されると共に上下の長穴10間で揺動フレーム6の前面にはレール11が設けられている。前記スライド板21は、前記レール11と嵌合し、レール11に沿って左右に移動可能になっており、該スライド板21の裏面には長穴10内を左右に移動可能な軸が該長穴10を貫通するように設けられ(図示しない)、その軸の後端にスライド板21を長穴10の所定位置で固定する固定部材22が設けられている。この固定部材22にネジ等を螺合させて、揺動フレーム6に押し付けることでスライド板21が所定位置に固定される。
In addition, a
また、揺動フレーム6の凸部の頂点付近には雌ネジが形成されたローラ軸固定穴9が設けられ、後述する第2の実施形態で使用する第3のガイドローラ7bを取り付けるようになっている。
Further, a roller
以上が、本発明の第1の実施形態に係るワイヤソー1の構成であり、次に本発明の揺動動作について、図4に基づいて説明する。 The above is the configuration of the wire saw 1 according to the first embodiment of the present invention. Next, the swinging operation of the present invention will be described with reference to FIG.
図4のように、ワイヤ5を走行させながらモータ25を左右に回転駆動させることで、揺動フレーム6が揺動円弧運動し、これに伴ってガイドローラ7a、7aが揺動することで、ガイドローラ7a、7a間に掛け渡されたワイヤ5が揺動軸8を中心に揺動する。
As shown in FIG. 4, by rotating the
従って、揺動軸芯を加工部のワイヤ5の中心に近接させることが可能となり、揺動したワイヤ5が加工物18の加工部から離間することが少なくなり、加工物18の加工がより点接触に近く行なえるので、加工精度が向上する。なお、揺動軸芯はガイドローラ7a、7a間の中心と、このガイドローラ7a、7a間に張設されたワイヤ5のガイドローラ7a、7a間の中心との間であれば揺動時にワイヤ5の加工物18の加工部からの離間を少なくできる。
Accordingly, the swing axis can be brought close to the center of the
次に、本発明のワイヤソーにおける軸間変位の動作を図5(a)、(b)に基づいて以下に説明する。 Next, the operation of the inter-axis displacement in the wire saw of the present invention will be described below based on FIGS. 5 (a) and 5 (b).
図5(a)は、幅の狭い加工物18aを加工する場合の軸間変位の動作を表す。このように幅の小さい加工物18aを加工する場合には、左右の両ガイドローラ7a、7aを図示矢印のように内側方向に移動させて加工するようにする。このガイドローラ7aの内側方向への移動は、ガイドローラ7aを支持するスライド板21の固定部材22を緩めることにより、該スライド板21を長穴10及びレール11に沿って内側方向に移動させた後、該固定部材22を締め付けることで行なう。なお、ガイドローラ7a同士の間隔は、加工物18aが切断に伴って通過できる幅に設定する。
FIG. 5A shows the operation of the inter-axis displacement when machining the
このように左右のガイドローラ7aの軸間距離を小さくすることで、加工物18aの幅が小さくてもガイドローラ7a間でワイヤ5の撓みを少なくでき、ワイヤ5の張力を維持できるので加工物18aの加工精度が向上する。
By reducing the distance between the left and
図5(b)は、幅が広い加工物18bを加工する場合の軸間変位の動作を表す。このように幅の広い加工物18bを加工する場合には、左右の両ガイドローラ7a、7aを図示矢印のように外側方向に移動させて加工するようにする。このガイドローラ7aの外側方向への移動は、上記と同様に、スライド板21を長穴10及びレール11に沿って外側方向に移動させ、固定部材22で所定位置に固定することで行なう。ここで、ガイドローラ7a同士の間隔は、加工物18bが切断に伴って通過できる幅に設定する。
FIG. 5B shows the operation of the inter-axis displacement when the
次に本発明の第2の実施形態について図6及び図7に基づいて説明する。なお、第1の実施形態と同一の部材については同一の符号を施している。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is given about the member same as 1st Embodiment.
図6及び図7のように第2の実施形態においては、第1の実施形態で使用した1本溝の刻まれたガイドローラ7aに代えて、2本以上の溝が刻まれたガイドローラ7bを使用する。また、揺動プレート6の凸状上部に設けられたローラ軸固定穴9に雄ネジが形成されたローラ軸23を螺合させ、ガイドローラ7bを3個設けた構成になっている。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the second embodiment, instead of the
供給リール3から供給されたワイヤ5は、供給側のテンションローラ12に掛けられ、3個のガイドローラ7bに巻き回されてワイヤ列を形成した後、回収側のテンションローラ12を経由して回収リール4に巻き取られるようになっている。なお、ガイドローラ7bのそれぞれは、数本程度のワイヤ5が巻き回されているのみであるので、駆動源を設けなくとも、ワイヤ5の走行に伴って、回転する。
The
従って、ガイドローラ7aを複数溝のガイドローラ7bに交換し、さらに元々用意されたローラ軸固定穴9に複数溝の第3のガイドローラ7bを設けるだけで、簡単にマルチワイヤソー化できる。なお、第3のガイドローラ7bを設けることで、加工物18の高さ方向の大きさが制限されることがない。即ち、左右のガイドローラ7bのみでは、複数枚の切断を行なうマルチワイヤソー化した際に、ガイドローラ7bの外径に依存した大きさの加工物18しか切断できなくなるからである。
Therefore, a multi-wire saw can be easily obtained simply by replacing the
上記のような構成とすることで、単体の切り落としが主となるシングルワイヤソーを簡単にマルチワイヤソー化でき、従来、大型のマルチワイヤソーで行なっていた大規模な切断テストを小規模で行うことができる。 With the configuration as described above, a single wire saw mainly for cutting off a single piece can be easily converted into a multi-wire saw, and a large-scale cutting test that has been conventionally performed with a large-sized multi-wire saw can be performed on a small scale. .
以上が、本発明の実施形態であるが、上記に限定されず、適宜発明の範囲内で変更を行うことができる。 The above is the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above, and modifications can be made as appropriate within the scope of the invention.
1 ワイヤソー
2 本体フレーム
3 供給リール
4 回収リール
5 ワイヤ
6 揺動フレーム
7a ガイドローラ
7b ガイドローラ
8 揺動軸
9 ローラ軸固定穴
10 長穴
11 レール
12 テンションローラ
13 テンションアーム
15 加工テーブル
16 貼付け台
17 ダミー部材
18 加工物
18a 加工物(小)
18b 加工物(大)
20 ガイドローラ支持板
21 スライド板
22 固定部材
23 ローラ軸
25 揺動モータ
26 モータ固定枠
27 駆動プーリ
28 従動プーリ
29 タイミングベルト
DESCRIPTION OF
18b Workpiece (Large)
20 Guide
Claims (3)
立設された本体プレート前面に所定の軸芯を中心に揺動する揺動プレートを軸支し、
前記揺動プレートに前記軸芯と対称となるよう左右にガイドローラを設けて構成し、
前記軸芯を中心に揺動プレートを揺動させることで前記両ガイドローラ間に掛け渡されたワイヤを揺動させながら該ワイヤで加工物を切断するようにしたことを特徴とするワイヤソー。 In a wire saw in which one wire is stretched between a plurality of guide rollers, the workpiece is cut by running the wire and pressing the workpiece against the wire spanned between the guide rollers,
A swing plate that swings around a predetermined axis is pivotally supported on the front of the main body plate,
The swing plate is configured by providing guide rollers on the left and right so as to be symmetrical with the shaft core,
A wire saw characterized in that a workpiece is cut with a wire while swinging a wire spanned between the two guide rollers by swinging a swing plate about the shaft core.
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