JP2013154411A - Fixed abrasive grain type saw wire and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンインゴットをはじめとする半導体インゴット、水晶、サファイアなどの硬脆材料をスライス切断しウェハ状の板を作製することに適した固定砥粒式ソーワイヤとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a fixed abrasive saw wire suitable for manufacturing a wafer-like plate by slicing a hard and brittle material such as a semiconductor ingot including a silicon ingot, crystal, and sapphire, and a method for manufacturing the same.
従来から、ソーワイヤによる切断作業は、シリコンインゴットをはじめとする半導体インゴット、水晶、サファイアなどの硬脆材料をスライス切断しウェハ状の板を作製することに用いられている。 Conventionally, a saw wire cutting operation has been used to produce a wafer-like plate by slicing a hard and brittle material such as a semiconductor ingot such as a silicon ingot, crystal, and sapphire.
固定砥粒式ソーワイヤは、金属線の表面にダイヤモンド等の硬質砥粒をメッキ等により固着したものであり、シリコンインゴット等を切断加工する機械であるワイヤソーマシンのメインローラに所定の間隔で掛け、高速で走行させることにより、シリコンインゴット等の被切断物を切断するものである。 The fixed abrasive type saw wire is obtained by fixing hard abrasive grains such as diamond on the surface of a metal wire by plating or the like, and is hung at a predetermined interval on a main roller of a wire saw machine which is a machine for cutting a silicon ingot etc. The object to be cut such as a silicon ingot is cut by running at high speed.
このような固定砥粒式ソーワイヤは、予めワイヤ素線に砥粒が固着されているため、切断中に砥粒の回転は起こらず、ワイヤの走行により砥粒が被切断物を効果的に研削し続けて被切断物は切断されていくため切断性能が高く、さらに操作性に優れるため、従来の砥粒と専用の油性剤あるいは水性剤とを混合したスラリーを吹き付ける遊離砥粒式ソーワイヤに代わって主流になりつつある。 In such a fixed-abrasive type saw wire, since the abrasive grains are fixed to the wire strand in advance, the abrasive grains do not rotate during cutting, and the abrasive grains effectively grind the workpiece by running the wire. Since the material to be cut continues to be cut, the cutting performance is high and the operability is excellent. Therefore, it replaces the conventional abrasive saw wire that sprays slurry that is a mixture of conventional abrasive and special oil or aqueous agent. Is becoming mainstream.
図1にワイヤソーマシンの概略図を示す。ワイヤソーマシンでは、供給リール2から供給されたソーワイヤ1は、メインローラ3に幾重にも巻きかけて高速走行する。
このとき、ソーワイヤ1はメインローラ3間で高張力負荷状態となっており、被切断物5を上から押し付けると、表面に固着された砥粒によって被切断物5が研削され、薄くスライスされる。
なお、使用済みのソーワイヤ1は、排出リール4へと巻き取られる。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a wire saw machine. In the wire saw machine, the saw wire 1 supplied from the supply reel 2 is wound around the main roller 3 several times and travels at a high speed.
At this time, the saw wire 1 is in a high tension load state between the main rollers 3, and when the workpiece 5 is pressed from above, the workpiece 5 is ground and thinly sliced by the abrasive grains fixed to the surface. .
The used saw wire 1 is wound up on the discharge reel 4.
ソーワイヤは、切断時は高張力負荷状態となっているため、弾性領域内で金属線方向に伸びる。
そのため、砥粒とメッキの間に微小な隙間ができて切断作業中に砥粒が脱落し、砥粒の付着が不均一になるから、切削効率が大きく低下するだけでなく、被切断物の表面精度も低下してしまう。
Since the saw wire is in a high tension load state at the time of cutting, the saw wire extends in the metal wire direction within the elastic region.
Therefore, a minute gap is formed between the abrasive grains and the plating, and the abrasive grains fall off during the cutting operation, and the adhesion of the abrasive grains becomes non-uniform. The surface accuracy is also reduced.
表面精度が低下すると、その修復研磨に長時間を要し、修復できないときは被切断物を破棄することになる。
したがって、ソーワイヤに高張力をかけても、砥粒の脱落を抑制できるソーワイヤが求められている。
When the surface accuracy is lowered, the restoration polishing takes a long time, and when the surface cannot be repaired, the object to be cut is discarded.
Therefore, there is a demand for a saw wire that can suppress the falling of abrasive grains even when high tension is applied to the saw wire.
この問題を解決するために、砥粒の脱落を防止するものが特開2002−326151号公報に記載されている。このものは、砥粒を加圧ローラにより押圧することによって軟質メッキ層に砥粒の一部を埋設させて固着力を上げたものである。
しかしながら、切断時にこのワイヤソーが伸びた状態では、砥粒が脱落する可能性がある。
In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-326151 discloses a technique for preventing abrasive grains from falling off. This is one in which a part of the abrasive grains is embedded in the soft plating layer by pressing the abrasive grains with a pressure roller to increase the fixing force.
However, if this wire saw is stretched during cutting, the abrasive grains may fall off.
固定砥粒式ソーワイヤは、切断時は高張力負荷状態となっているため、弾性変形し、砥粒とメッキの間に微小な隙間ができて切断作業中に砥粒が脱落し、砥粒の付着が不均一になり、そのため切削効率が大きく低下するだけでなく、被切断物の表面精度も低下する、という問題点があった。 Since fixed abrasive saw wires are in a high tension load state during cutting, they are elastically deformed, creating a minute gap between the abrasive grains and the plating, and the abrasive grains fall off during the cutting operation, and the abrasive grains There is a problem in that the adhesion becomes non-uniform, so that not only the cutting efficiency is greatly reduced, but also the surface accuracy of the workpiece is reduced.
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、切断時に砥粒の脱落を抑制し、切削効率を維持した固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide a fixed abrasive saw wire that suppresses the falling of abrasive grains during cutting and maintains cutting efficiency, and a method for manufacturing the same.
すなわち、金属線に砥粒を付着させ、その砥粒を金属線に固着させるための金属メッキを施す際、金属線に張力をかけながら金属メッキを施されたことを特徴とし、その張力が金属線の破断荷重の5乃至50%である固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法である。 That is, when metal plating is performed to attach abrasive grains to a metal wire and to fix the abrasive grains to the metal wire, the metal plating is performed while applying tension to the metal wire, and the tension is applied to the metal wire. A fixed-abrasive saw wire that is 5 to 50% of the breaking load of the wire and a method for manufacturing the same.
好ましくは、前記張力が金属線の破断荷重の25乃至50%である。 Preferably, the tension is 25 to 50% of the breaking load of the metal wire.
好ましくは、前記金属線が鋼線であること、前記金属メッキの金属がニッケルである前記固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法である。 Preferably, the metal wire is a steel wire, and the fixed abrasive saw wire in which the metal of the metal plating is nickel and the manufacturing method thereof.
本発明の方法によれば、固定砥粒式ソーワイヤを用いて被切断物を切断する際、高張力をかけても、砥粒の脱落を抑制し、切削効率を維持したまま、被切断物の表面精度を低下させることのない固定砥粒式ソーワイヤを製造することができる。 According to the method of the present invention, when a workpiece is cut using a fixed-abrasive saw wire, even if a high tension is applied, dropping of the abrasive is suppressed and cutting efficiency is maintained while maintaining cutting efficiency. A fixed-abrasive saw wire that does not degrade the surface accuracy can be manufactured.
以下、適宜図面が参照されつつ、本発明の固定砥粒式ソーワイヤの好ましい一形態をその製造方法とともに説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the fixed abrasive saw wire of the present invention will be described together with its manufacturing method while referring to the drawings as appropriate.
本発明は、固定砥粒式ソーワイヤおよびその製造方法において、金属線に砥粒を付着させ、その砥粒を金属線に固着させるための金属メッキを施す際、金属線に張力をかけながら金属メッキを施すことを特徴とするものである。 The present invention relates to a fixed-abrasive saw wire and a method of manufacturing the same, and in the metal plating for applying the metal particles for attaching the abrasive particles to the metal wire and fixing the abrasive particles to the metal wire, applying the tension to the metal wire. It is characterized by giving.
図2に、本発明の固定砥粒式ソーワイヤの製造工程の一例を示す。
繰出しリール6から繰出した金属線7を、洗浄槽8にて洗浄し、砥粒仮付着メッキ槽9で、
図3に示されるように、金属線7に砥粒15を仮付着する。仮付着方法は、メッキ、接着材等方法は問わない。
次に、固着メッキ槽10で砥粒を固着する。固着時の張力のかけ方は問わなく、繰出し時にかけてもよいし、図4に示すように、固着メッキ層出口側に設けたダンサーローラ11により、メッキ層中の金属線7に張力をかけながら金属メッキを施してもよい。
その後、金属線を洗浄し、巻取りリール13に巻取る。
In FIG. 2, an example of the manufacturing process of the fixed abrasive type saw wire of this invention is shown.
The metal wire 7 fed out from the feeding reel 6 is washed in the washing tank 8, and in the abrasive grain temporary adhesion plating tank 9,
As shown in FIG. 3, abrasive grains 15 are temporarily attached to the metal wire 7. The temporary adhesion method may be any method such as plating or adhesive.
Next, the abrasive grains are fixed in the fixed plating tank 10. Any tension may be applied at the time of fixing, and it may be applied at the time of feeding. As shown in FIG. 4, the dancer roller 11 provided on the outlet side of the fixed plating layer applies tension to the metal wire 7 in the plating layer. Metal plating may be applied.
Thereafter, the metal wire is washed and wound on the take-up reel 13.
金属線に用いる金属は、好ましくは高強度金属線であり、より好ましくは産業的によく用いられている鋼線である。
金属線は、伸線加工を容易にするために、表面にブラスメッキ等を施したものでもよい。
The metal used for the metal wire is preferably a high-strength metal wire, and more preferably a steel wire that is often used industrially.
The metal wire may have a surface plated with brass in order to facilitate drawing.
砥粒は、ダイヤモンド、超硬合金、炭化ケイ素等の硬質砥粒であれば砥粒の材質は問わない。 The material of the abrasive grains is not limited as long as the abrasive grains are hard abrasive grains such as diamond, cemented carbide, silicon carbide and the like.
従来、固着メッキ時にかけられる張力は金属線の破断荷重の約3%である。
金属線にかける張力は、金属線の破断荷重の5乃至50%であることが好ましい。張力が破断荷重の5%未満であると、従来の製造方法と同様、金属線の弾性変形による伸びが期待できなく、また、50%を超えると弾性領域を超えて塑性領域に達するおそれがあることと、作製物の縮小でメッキが剥がれるおそれがある。
好ましくは、張力は破断荷重の25乃至50%である。
より好ましくは、張力は固定砥粒式ソーワイヤを製造時に巻取りリール13に巻取る際の張力と、切断時にかける張力の和を2で割った値である。例えば、サファイア切断用固定砥粒式ソーワイヤを製造する場合、巻取り時の張力約2Nと、サファイア切断時のワイヤ張力約42Nの和は44Nとなり、これを2で割ると22Nとなる。したがって、固着メッキ時にかける張力は、22Nとなる。
Conventionally, the tension applied during fixed plating is about 3% of the breaking load of the metal wire.
The tension applied to the metal wire is preferably 5 to 50% of the breaking load of the metal wire. If the tension is less than 5% of the breaking load, the elongation due to elastic deformation of the metal wire cannot be expected as in the conventional manufacturing method, and if it exceeds 50%, the elastic region may be exceeded and the plastic region may be reached. In addition, there is a possibility that the plating may be peeled off due to the reduction of the product.
Preferably, the tension is 25 to 50% of the breaking load.
More preferably, the tension is a value obtained by dividing by 2 the sum of the tension when winding the fixed abrasive saw wire on the take-up reel 13 during manufacture and the tension applied when cutting. For example, when manufacturing a fixed abrasive saw wire for cutting sapphire, the sum of the tension of about 2N during winding and the wire tension of about 42N during cutting of sapphire is 44N, and dividing this by 2 gives 22N. Therefore, the tension applied at the time of fixed plating is 22N.
固着メッキ16に用いる金属は、好ましくは硬質金属であり、より好ましくはコストが安価で産業的に良く用いられているニッケルである。 The metal used for the fixed plating 16 is preferably a hard metal, and more preferably nickel that is inexpensive and inexpensively used industrially.
以上説明のように、本発明に係る固定砥粒式ソーワイヤの製造方法によれば、固着メッキの際に金属線が弾性領域内で金属線方向に伸びた状態で固着メッキが施される。
固着メッキ後、金属線にかかっていた張力は解放され、金属線は固着メッキ前の長さに戻り、それに対し固着メッキは縮んだ状態になる。
実際に固着メッキ時にかける張力は、固定砥粒式ソーワイヤを製造時に巻取りリール13に巻取る際の張力と、切断時にかける張力の和を2で割った値とすることが好ましい。このような値に設定すると、固着メッキ時の応力が、巻取り時と切断時に均等に振り分けられるため、本発明の固定砥粒式ソーワイヤを使用してスライス切断を行うと、切断時に高張力をかけてワイヤが弾性変形しても、砥粒とメッキの間に隙間ができない。
そのため、砥粒が脱落することなく、砥粒の付着が不均一になることもなく、切削効率が大きく低下することもなく、被切断物の表面精度も低下することもないから、シリコンインゴット、水晶、サファイアなどの硬脆材料を短時間でスライス切断を行うことができる。
As described above, according to the method for manufacturing a fixed abrasive saw wire according to the present invention, during the fixed plating, the fixed plating is performed in a state where the metal wire extends in the metal line direction within the elastic region.
After the fixed plating, the tension applied to the metal wire is released, the metal wire returns to the length before the fixed plating, and the fixed plating is contracted.
The tension actually applied at the time of fixed plating is preferably a value obtained by dividing by 2 the sum of the tension applied when winding the fixed abrasive saw wire on the take-up reel 13 and the tension applied during cutting. When set to such a value, the stress at the time of fixed plating is equally distributed at the time of winding and cutting, so when performing slice cutting using the fixed abrasive saw wire of the present invention, high tension is applied at the time of cutting. Even if the wire is elastically deformed, there is no gap between the abrasive grains and the plating.
Therefore, the abrasive grains do not fall off, the adhesion of the abrasive grains does not become non-uniform, the cutting efficiency does not greatly decrease, and the surface accuracy of the workpiece is not reduced. It is possible to slice and cut hard and brittle materials such as quartz and sapphire in a short time.
以下、実施例に従って本発明を更に詳細に説明するが、本発明を以下の実施例に限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail according to an Example, this invention is not limited to a following example.
この実施例は、ブラスメッキされた鋼線を伸線加工して得られた線径0.18mmの素線(破断荷重86N)に、砥粒径30乃至40μmのダイヤモンド砥粒を電気メッキにてニッケルメッキし、砥粒を仮付着させる。 In this example, a diamond wire having an abrasive grain size of 30 to 40 μm is electroplated onto a strand (breaking load 86 N) having a wire diameter of 0.18 mm obtained by drawing a steel wire that has been subjected to brass plating. Nickel plating and temporary attachment of abrasive grains.
この鋼線にダンサーローラを用いて張力をかけながら電気メッキにてニッケルメッキし、砥粒を固着させる。なお、ニッケルメッキ厚は、5μmである。
この固着メッキでは、破断荷重の5乃至50%の張力をかけながらメッキを施した。
The steel wire is nickel-plated by electroplating while applying tension using a dancer roller to fix the abrasive grains. The nickel plating thickness is 5 μm.
In this fixed plating, plating was performed while applying a tension of 5 to 50% of the breaking load.
本発明の効果を確認するために、前記実施例の固定砥粒式ソーワイヤおよび従来品の各固定砥粒式ソーワイヤを使用して、切断試験を行った。
切断装置はワイヤソーマシンを用い、被切断物はサファイアである。
In order to confirm the effect of the present invention, a cutting test was performed using the fixed abrasive saw wire of the above example and the conventional fixed abrasive saw wires.
The cutting device uses a wire saw machine, and the object to be cut is sapphire.
表1に、切断試験を行った結果を示す。なお、表中の固着メッキ張力[%]とは、固着メッキ時にかけた張力が鋼線の破断荷重の何%であるかを示しており、砥粒脱落率[%]とは顕微鏡による固着砥粒と脱落痕により計測した切断試験後の砥粒の脱落率を示してある。
表1からわかるように、発明品は、従来品に比して砥粒脱落率が大幅に減少している。特に、破断荷重の25乃至50%の張力をかけたとき、脱落率は0%と、極めて低いことが確認された。
なお、60%の張力をかけたときは、固着メッキの縮小により、メッキ剥がれが生じた。
As can be seen from Table 1, the inventive product has a greatly reduced abrasive dropout rate compared to the conventional product. In particular, when a tension of 25 to 50% of the breaking load was applied, it was confirmed that the drop-off rate was as extremely low as 0%.
When a tension of 60% was applied, plating peeling occurred due to the reduction of fixed plating.
今回開示された発明を実施するための形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内ですべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the forms and examples for carrying out the invention disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 ソーワイヤ
2 供給リール
3 メインローラ
4 排出リール
5 被切断物
6 繰出しリール
7 金属線
8 洗浄槽
9 砥粒仮付着メッキ槽
10 固着メッキ槽
11 ダンサーローラ
12 洗浄槽
13 巻取りリール
14 仮付着メッキ
15 砥粒
16 固着メッキ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Saw wire 2 Supply reel 3 Main roller 4 Discharge reel 5 Cut object 6 Feeding reel 7 Metal wire 8 Cleaning tank 9 Abrasive grain temporary adhesion plating tank 10 Adhesion plating tank 11 Dancer roller 12 Cleaning tank 13 Take-up reel 14 Temporary adhesion plating 15 Abrasive grain 16 Fixed plating
Claims (4)
前記金属メッキ時に金属線に張力をかけながらメッキを施すことを特徴とし、その張力が金属線の破断荷重の5乃至50%である固定砥粒式ソーワイヤの製造方法。 A method of manufacturing a fixed abrasive saw wire in which abrasive grains are attached to a strand made of a metal wire, metal plating is performed on the metal wire, and the abrasive grains are fixed.
A method for producing a fixed abrasive saw wire, wherein the metal wire is plated while applying tension to the metal wire, and the tension is 5 to 50% of the breaking load of the metal wire.
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Cited By (1)
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CN105014805A (en) * | 2015-07-06 | 2015-11-04 | 南京工程学院 | Manufacturing device of diamond wire saw and manufacturing method thereof |
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