JP2014042983A

JP2014042983A - 被覆ソーワイヤ

Info

Publication number: JP2014042983A
Application number: JP2013231867A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yaguchi; 浩家口; Kazuo Yoshikawa; 一男吉川; Yasuhiro Oki; 保博隠岐; Takashi Kohori; 隆古保里; Mamoru Murahashi; 守村橋; Akinori Urazuka; 昭典浦塚
Original assignee: Kobelco Research Institute Inc
Current assignee: Kobelco Research Institute Inc
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-03-13
Also published as: JP2011005624A; TWI471207B; CN101898263B; BE1019645A5; TW201109143A; KR101166636B1; CN101898263A; JP5412320B2; KR20100127712A

Abstract

【課題】ベースワイヤの表面に有機皮膜または無機皮膜が被覆されており、砥粒を吹きつけながら切断するときに用いる被覆ソーワイヤとして、耐摩耗性に優れた被覆ソーワイヤを提供する。また、ワーク切断面の精度を良好にできる被覆ソーワイヤを提供する。
【解決手段】ベースワイヤの表面に有機皮膜または無機皮膜を被覆したソーワイヤであり、ナノインデンテーション法で測定したときに、皮膜表面のヤング率（ＧＰａ）と皮膜表面の硬さ（ＧＰａ）の比（ヤング率／硬さ）が６〜２５である被覆ソーワイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、ソーマシンで用いられるソーワイヤに関するものであり、詳細には、金属やセラミックスなどのワークを切断する際に、ワークとソーワイヤの接触部位に砥粒を吹きつけながら使用するソーワイヤに関するものである。

金属やセラミックスなどのワークは、ソーワイヤが取り付けられたソーマシンで切断される。ソーワイヤは、一方向または双方向（往復方向）に走行しており、このソーワイヤにワークを接触させることでワークを任意の幅でスライスできる。

ワークの切断面は、通常、平滑であることが求められる。ワークの切断面精度を向上させるために、ワークとソーワイヤの接触部位に砥粒を含む溶液を吹き付けながらワークを切断する。吹き付けた溶液に含まれる砥粒が、ワークとソーワイヤの間に引き込まれ、ワークの摩耗が促進されることでワークの切断面精度が良好となる。

ワークの切断面精度を改善する技術として、砥粒の吹き付け以外に、ソーワイヤ自体の形態を改良する技術が知られている。例えば、特許文献１には、表面に亜鉛めっきまたは黄銅めっきを施すと共に、扁径差と表面粗さを最適化したソーワイヤが提案されている。また、特許文献２には、ワイヤの横断面における硬度分布を規定することで切断面の凹凸を低減したソーワイヤ用ピアノ線が提案されている。

ところで特許文献３には、外周面を砥粒キャリア樹脂皮膜で被覆したワイヤが開示されている。このワイヤを使用すれば、砥粒（遊離砥粒）がキャリア樹脂皮膜に食い込むため、安定して砥粒（遊離砥粒）をワイヤとワークが接触している部分に引き込むことができるとされている。

特開２００５−１１１６５３号公報特開平１０−３０９６２７号公報特開２００６−１７９６７７号公報

上述したように、砥粒を吹き付けながらワークを切断すると、ソーワイヤ自体も摩耗するため、ソーワイヤの表面に凹凸が形成される。この凹凸がワークの切断面精度を悪化させ、またソーワイヤの断線を引き起こす。しかし上記特許文献１〜３では、ソーワイヤの耐摩耗性について考慮されておらず、本発明者らの検討によれば、いずれも耐摩耗性が劣っていた。

本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、その目的は、ベースワイヤの表面に有機皮膜または無機皮膜が被覆されており、砥粒を吹きつけながら切断するときに用いる被覆ソーワイヤであって、耐摩耗性に優れた被覆ソーワイヤを提供することにある。また、本発明の他の目的は、ワーク切断面の精度を良好にできる被覆ソーワイヤを提供することにある。

上記課題を達成することのできた本発明に係る被覆ソーワイヤは、ベースワイヤの表面に有機皮膜または無機皮膜が被覆されており、ナノインデンテーション法で測定したときに、皮膜表面のヤング率（ＧＰａ）と皮膜表面の硬さ（ＧＰａ）の比（ヤング率／硬さ）が６〜２５である点に要旨を有する。

前記皮膜表面の硬さは、０．１〜１ＧＰａであることが好ましい。前記有機皮膜または無機皮膜の膜厚は、０．０５〜１５μｍであればよい。前記ベースワイヤとしては、ナノインデンテーション法で測定した硬さが３ＧＰａ以上のワイヤを用いることが推奨される。

本発明には、上記被覆ソーワイヤとワークの接触部位に砥粒を吹き付けながら、前記ワークを前記被覆ソーワイヤで切断する切断体の製造方法も含まれる。

本発明によれば、ソーワイヤ表面のヤング率と硬さの比（ヤング率／硬さ。以下、塑性指数と呼ぶことがある。）を６〜２５の範囲に制御しているため、ソーワイヤの耐摩耗性を改善できる。また、ソーワイヤ表面の塑性指数を上記範囲としたうえで、表面の硬さを特に０．１〜１ＧＰａの範囲に制御すれば、ワークの切断面精度も改善できる。

図１は、実施例の表１に示したＮｏ．１について、押込深さと皮膜表面硬さの関係を示すグラフである。図２は、実施例の表１に示したＮｏ．１について、押込深さと皮膜表面のヤング率の関係を示すグラフである。図３は、実施例の表１に示したＮｏ．２について、押込深さと皮膜表面硬さの関係を示すグラフである。図４は、実施例の表１に示したＮｏ．２について、押込深さと皮膜表面のヤング率の関係を示すグラフである。

本発明者らは、ソーマシンで砥粒を吹きつけながらワークを切断するときに用いるソーワイヤの耐摩耗性を改善するために鋭意検討を重ねてきた。その結果、ベースワイヤの表面に有機皮膜または無機皮膜を被覆したソーワイヤについて、ソーワイヤ表面のヤング率と硬さのバランスを適切に制御して、ヤング率と硬さの比（塑性指数）を６〜２５の範囲とすれば、被覆ソーワイヤの摩耗量を低減できることを見出し、本発明を完成した。また、ソーワイヤ表面の塑性指数を上記範囲としたうえで、ソーワイヤの表面硬さを特に０．１〜１ＧＰａの範囲とすれば、切断後のワーク表面を平滑にでき、表面精度が良好なワークが得られることも明らかとなった。

まず、本発明を完成するに至った経緯について説明する。

砥粒を吹き付けながらワークを切断するときに用いるソーワイヤの摩耗は、主に、アブレシブ摩耗が原因である。アブレシブ摩耗とは、ソーワイヤとワークの界面に遊離砥粒が食込むことで、ソーワイヤが削り取られ、摩耗する現象である。このアブレシブ摩耗を低減するには、ソーワイヤ表面を硬くすることが有効と考えられる。しかし本発明者らが検討したところ、ソーワイヤの表面を硬くし過ぎると、表面に欠けが生じ、耐摩耗性が却って劣化することが分かった。そこで本発明者らは、ソーワイヤ表面の材質に注目し、硬さに加えてヤング率を併せて制御すれば、ソーワイヤの耐摩耗性を改善できることを見出したのである。

即ち、本発明のソーワイヤは、ベースワイヤの表面に、有機皮膜または無機皮膜を被覆したもの（被覆ソーワイヤ）であり、皮膜表面のヤング率と硬さの比（塑性指数）が６〜２５である。塑性指数を６〜２５とすることで、皮膜表面のヤング率と硬さのバランスが良好となる。このバランスを良好にすると、切断時に応力が加わって歪が導入されても被覆ソーワイヤの変形は弾性変形に留まり、塑性変形を殆んど起こさないため、ワークの切断面精度も良好となる。塑性指数が小さ過ぎる場合は、ヤング率に対して硬さが大きくなり過ぎる。そのため、応力が加わると、被覆ソーワイヤに脆性破壊が発生し、被覆ソーワイヤの表面の一部が剥離して摩耗量が多くなる。また、被覆ソーワイヤの表面に剥離が生じると表面が荒れるため、ワークの切断面精度が悪くなる。従って塑性指数は６以上、好ましくは９以上、より好ましくは１０以上とする。しかし塑性指数が大き過ぎると、硬さに対してヤング率が大きくなり過ぎる。そのため、応力を受けると被覆ソーワイヤが塑性変形してしまい、摩耗し易くなる。従って塑性指数は２５以下、好ましくは２３以下、より好ましくは２０以下とする。

上記被覆ソーワイヤの皮膜表面硬さは、０．１〜１ＧＰａであることが好ましい。被覆ソーワイヤの皮膜表面が硬過ぎると、切断時に被覆ソーワイヤのブレが発生し易くなり、精密な切断ができず、ワークの切断面精度が悪くなる傾向がある。従って被覆ソーワイヤの皮膜表面硬さは、例えば、１ＧＰａ以下、好ましくは０．９ＧＰａ以下、より好ましくは０．６ＧＰａ以下とする。ワークの切断面精度を改善する観点からすると、被覆ソーワイヤの皮膜表面硬さはできるだけ低いことが推奨される。しかし、被覆ソーワイヤの皮膜表面が軟らかくなり過ぎると、被覆ソーワイヤの耐摩耗性が劣化する傾向がある。また、被覆ソーワイヤが摩耗すると被覆ソーワイヤの表面性状が悪くなり、表面に凹凸が形成される結果、ワークの切断面にも凹凸が形成され、ワークの表面精度が悪くなる。更に、被覆ソーワイヤの皮膜表面が柔らか過ぎると、ワイヤ強度も低下するため、切断時のワイヤ線速を大きくできず、生産性が低下する。従って被覆ソーワイヤの皮膜表面硬さは、例えば、０．１ＧＰａ以上、好ましくは０．１５ＧＰａ以上、より好ましくは０．２ＧＰａ以上とする。

上記被覆ソーワイヤの皮膜表面におけるヤング率は特に限定されず、皮膜表面硬さとのバランスで塑性指数が６〜２５となるように調整すればよい。皮膜表面のヤング率は、例えば、０．６〜２５ＧＰａ、好ましくは１〜２０ＧＰａ、より好ましくは２〜１５ＧＰａである。

本発明は、被覆ソーワイヤの摩耗を防止するために、被覆ソーワイヤの表層部における特性に注目したものである。具体的には、皮膜最表面からの深さが０．０５〜５．０μｍの領域（特に、０．０５〜１．５μｍの領域）で、皮膜表面のヤング率と硬さの深さ方向プロフィルを測定した後、それぞれの代表値を決定し、この代表値から定まる塑性指数（および好ましくは硬さ）を上記範囲に制御している。詳細には、上記ヤング率と硬さは、ナノインデンテーション法で測定する。ナノインデンテーション（微小部硬さ試験）によれば、超低荷重の押し込みによって少ない押込み量で対象材の硬さとヤング率を測定できるため、表層より下側の材質の影響を受け難く、表面の特性や性能を正確に評価できる。

皮膜表面のヤング率と硬さは、被覆ソーワイヤの皮膜表面を複数回測定したときに、測定結果にバラツキが少なく、安定した結果が得られる位置で測定した結果を代表値として用いればよい。例えば、皮膜表面のヤング率は、被覆ソーワイヤの皮膜表面から中心軸に向かうに連れて大きくなる傾向がある。そのため、皮膜表面のヤング率は、被覆ソーワイヤの皮膜表面近傍で測定した結果を代表値として用いればよい。一方、皮膜表面の硬さは、ヤング率とは逆で、皮膜の最表面に近いほど測定結果にバラツキが生じる。そのため、皮膜表面の硬さは、被覆ソーワイヤの中心軸側で測定した結果を代表値として用いればよい。例えば、後述する実施例では、図１および図３に示すような皮膜表面硬さプロファイ
ルと、図２および図４に示すような皮膜表面のヤング率プロファイルを測定し、押込深さ４００〜４５０ｎｍの範囲で測定された硬さを「被覆ソーワイヤの皮膜表面硬さ」とし、押込深さ６０〜９０ｎｍの範囲で測定されたヤング率を「被覆ソーワイヤの皮膜表面ヤング率」にしている。

即ち、図１および図３は、下記実施例において、被覆ソーワイヤの皮膜表面における硬さプロファイルを測定した結果を示している。これらの図から明らかなように、皮膜表面硬さの測定結果は、皮膜の最表面から押込深さ１５０ｎｍまでの範囲でバラツキがあるが、押込深さ４００〜４５０ｎｍの範囲ではバラツキは殆んどなく、測定誤差が小さいことが分かる。一方、図２および図４は、被覆ソーワイヤの皮膜表面におけるヤング率プロファイルを測定した結果を示している。これらの図から明らかなように、皮膜表面のヤング率の測定結果は、皮膜の表面近傍ではバラツキが少ないが、押込深さが２００ｎｍ以上の領域では、押込深さが増大するに連れてヤング率が大きくなる傾向が認められる。なお、皮膜表面のヤング率と硬さを皮膜の最表面で測定すると、測定毎に結果が大きくバラつき、信頼性の高い結果が得られないため、最表面での測定は避けることとする。

皮膜表面におけるヤング率と硬さは、少なくとも１５箇所で測定し、測定結果で異常値（例えば、平均値に対して３倍以上または１／３以下の値）があった場合はこれを除外し、新たに測定を行なって少なくとも１５箇所の測定結果を平均して算出する。ナノインデンテーションでは、非常に微小な領域における硬さとヤング率を測定しているため、測定誤差が生じやすいためである。

上記皮膜を形成するベースワイヤとしては、例えば、チタンワイヤ、銅ワイヤ、鋼線などを用いることができる。

鋼線としては、例えば、ステンレス鋼線や高炭素鋼線などを用いることができる。ステンレス鋼線としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７などのオーステナイト系ステンレス鋼線、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４３０などのフェライト系ステンレス鋼線、ＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０などのマルテンサイト系ステンレス鋼線、ＳＵＳ３２９Ｊ１などの２相ステンレス鋼線（オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼線）、ＳＵＳ６３０などの析出硬化系ステンレス鋼線、などを用いることができる。高炭素鋼線としては、例えば、Ｃを０．５〜１．２％含有する高炭素鋼線を用いることができる。この高炭素鋼線としては、例えば、ＪＩＳＧ３５０２に規定されるピアノ線材を用いることができる。

本発明では、特に、ナノインデンテーション法で測定した硬さが３ＧＰａ以上のベースワイヤを用いることが好ましい。ベースワイヤの硬さを３ＧＰａ以上とすることで、被覆ソーワイヤ全体の引張強度を高めることができるため、ワークを切断するときのワイヤの線速を大きくしても断線を発生しないため、生産性を向上させることができる。

ベースワイヤの表面に被覆する有機皮膜としては、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のうち、塑性指数が６〜２５となるように調整された合成樹脂を用いることができる。こうした合成樹脂のなかでもフェノール樹脂、アミド系樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ホルマール、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル、イミド系樹脂、ポリエステル、などを好適に用いることができる。塑性指数は、熱可塑性樹脂の場合は重合度、熱硬化性樹脂の場合は架橋密度を制御することで調整できる。また、異なる２種以上のモノマーを共重合させたり、添加剤（例えば、リン酸エステルなどの可塑剤、金属石鹸などの熱安定剤など）を配合することによって、塑性指数を調整できる。

上記有機皮膜は、上記ベースワイヤの表面に、市販されているワニスを塗布し、これを
加熱することにより形成できる。このとき有機皮膜の硬さを適宜調整することで、上記塑性指数やヤング率を制御できる。有機皮膜の硬さは、用いるワニスの種類や加熱温度で調節できる。

ワニスとしては、東特塗料株式会社から市販されているエナメル線用ワニスや京セラケミカル株式会社から市販されている電線用ワニスなどを使用できる。

上記エナメル線用ワニスとしては、例えば次のものを使用できる。
ポリウレタンワニス（「ＴＰＵＦ１」、「ＴＰＵＦ２−ＮＣ」、「ＴＰＵＦ２−ＮＣＡ」、「ＴＰＵ６２００」、「ＴＰＵ５１００」、「ＴＰＵ５２００」、「ＴＰＵ５７００」、「ＴＰＵＫ５１３２」、「ＴＰＵ３０００Ｋ」、「ＴＰＵ３０００ＥＡ」など；東特塗料株式会社製の商品。）
ポリエステルワニス（「ＬＩＴＯＮ２１００Ｓ」、「ＬＩＴＯＮ２１００Ｐ」、「ＬＩＴＯＮ３１００Ｆ」、「ＬＩＴＯＮ３２００ＢＦ」、「ＬＩＴＯＮ３３００」、「ＬＩＴＯＮ３３００ＫＦ」、「ＬＩＴＯＮ３５００ＳＬＤ」、「Ｎｅｏｈｅａｔ
８２００Ｋ２」など；東特塗料株式会社製の商品。）
ポリエステルイミドワニス（「Ｎｅｏｈｅａｔ８６００Ａ」、「Ｎｅｏｈｅａｔ８６００ＡＹ」、「Ｎｅｏｈｅａｔ８６００」、「Ｎｅａｈｅａｔ８６００Ｈ３」、「Ｎｅｏｈｅａｔ８６２５」、「Ｎｅｏｈｅａｔ８６００Ｅ２」など；東特塗料株式会社製の商品。）

上記電線用ワニスとしては、例えば、耐熱ウレタン銅線用ワニス（「ＴＶＥ５１６０−２７」など、エポキシ変性ホルマール樹脂）、ホルマール銅線用ワニス（「ＴＶＥ５２２５Ａ」など、ポリビニルホルマール樹脂）、耐熱ホルマール銅線用ワニス（「ＴＶＥ５２３０−２７」など、エポキシ変性ホルマール樹脂）、ポリエステル銅線用ワニス（「ＴＶＥ５３５０シリーズ」、ポリエステル樹脂）など（いずれも京セラケミカル株式会社製の商品。）を使用できる。

ベースワイヤの表面に被覆する無機皮膜としては、例えば、ＳｉＯ₂皮膜、ガラス（ソ
ーダガラス）皮膜、ＣｒＮ皮膜などのうち、皮膜表面の塑性指数が６〜２５となるように調整された皮膜を用いることができる。ＳｉＯ₂皮膜は、ベースワイヤの表面に、ＳｉＯ₂粉末を含んだ溶液を塗布した後、乾燥させれば形成できる。また、更に温度を上げて焼結させれば緻密な皮膜を形成できる。ガラス皮膜は、ベースワイヤの表面に、ガラス粉末と溶剤を混合したものを塗布した後、乾燥させれば形成できる。ＣｒＮ皮膜は、ＡＩＰ装置を用い、ベースワイヤの表面に、Ｃｒターゲット材を用いて窒素雰囲気中でアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）すれば形成できる。

上記皮膜の膜厚は０．０５〜１５μｍとすることが好ましい。皮膜が薄過ぎると、切断時の初期の段階で皮膜が摩耗して消失するか、あるいはベースワイヤから剥離してベースワイヤ自体が露出してしまい、皮膜を設けることによる耐摩耗性向上効果が充分に発揮されない。従って皮膜の膜厚は、好ましくは０．０５μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、特に好ましくは２μｍ以上とする。しかし皮膜が厚過ぎると、被覆ソーワイヤ全体に占める皮膜の割合が大きくなり過ぎるため、被覆ソーワイヤ全体の強度が低下する。そのため、生産性を上げようとワイヤの線速を大きくすると断線し易くなる傾向がある。従って皮膜の膜厚は好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１３μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下とする。

被覆ソーワイヤ全体の線径は、特に限定されないが、通常、１００〜３００μｍ程度（好ましくは１００〜１５０μｍ）である。

本発明の被覆ソーワイヤは、例えば、金属やセラミックス、シリコン、水晶、半導体部材、磁性体材料等のワークを切断（スライシング加工）して切断体を製造するときに用いられる。

ソーマシンで切断を行なう際は、被覆ソーワイヤとワークが接触している部分に砥粒を含む溶液を吹きつけながら行なう。吹きつけられた溶液に含まれる遊離砥粒が、被覆ソーワイヤとワークの間に引き込まれ、ワークを摩耗させながら切断するのに寄与するからである。

砥粒を含む溶液は、公知のものを用いればよい。砥粒としては、例えば、炭化珪素砥粒（ＳｉＣ粉）やダイヤモンド砥粒などが用いられる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

被覆ソーワイヤを用い、砥粒を吹き付けながら単結晶シリコンを切断し、切断前後におけるソーワイヤの摩耗量を測定してソーワイヤの耐摩耗性を評価した。また、単結晶シリコンの切断面の表面粗さを測定して表面精度を評価した。また、切断時のソーワイヤの線速を変化させて生産性を評価した。

被覆ソーワイヤとして、下記表１に示す素材のベースワイヤに、下記表１に示す素材の皮膜を下記表１に示す厚みで被覆し、線径（皮膜を含む）が１４０μｍの被覆ソーワイヤを作製した。

《ベースワイヤ》
Ｎｏ．１〜４、１３、１４では、ＪＩＳＧ３５０２に規定されるＣ：０．７２質量％、Ｓｉ：０．２１質量％、Ｍｎ：０．５２質量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなるピアノ線（Ａ種）を所定の線径まで線引きしたものをベースワイヤとして用いた。

Ｎｏ．５〜９では、ＪＩＳＧ３５０２に規定されるＣ：０．８２質量％、Ｓｉ：０．１９質量％、Ｍｎ：０．４９質量％を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなるピアノ線（Ａ種）を所定の線径まで線引きしたものをベースワイヤとして用いた。

Ｎｏ．１０では純銅、Ｎｏ．１１では純チタンを、所定の線径まで線引きしたものをベースワイヤとして用いた。

Ｎｏ．１２では、ＪＩＳＧ４３１４に規定されるばね用ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を所定の線径まで線引きしたものをベースワイヤとして用いた。

《皮膜》
有機皮膜（Ｎｏ．１〜４、１０〜１４）の形成手順は次の通りである。
Ｎｏ．１、１０〜１２では、ＪＩＳＣ２３５１に規定されるポリウレタン線用ワニス「Ｗ１４３」（東特塗料株式会社製、エナメル線用ワニス「ＴＰＵＦ１（商品名）」、焼付け後の塗膜組成はポリウレタン）を用いた。

Ｎｏ．２〜４では、ＪＩＳＣ２３５１に規定されるポリエステル線用ワニス「Ｗ１４
１」（東特塗料株式会社製、エナメル線用ワニス「ＬＩＴＯＮ２１００Ｓ（商品名）」、焼付け後の塗膜組成はテレフタル酸系ポリエステル）を用いた。

Ｎｏ．１３では、ＪＩＳＣ２３５１に規定されるポリエステルイミド線用ワニス「Ｗ１４４」（東特塗料株式会社製、エナメル線用ワニス「Ｎｅｏｈｅａｔ８６００（商品名）」、焼付け後の塗膜組成はポリエステルイミド）を用いた。

Ｎｏ．１４では、ＪＩＳＣ２３５１に規定されるホルマール線用ワニス「Ｗ１４２」（京セラケミカル株式会社製、電線用ワニス「ＴＶＥ５２２５Ａ（商品名）」、焼付け後の塗膜組成はポリビニルホルマール）を用いた。

上記ベースワイヤの表面に上記ワニスを塗布し、加熱温度および加熱時間を適宜制御してヤング率と硬さ（即ち、塑性指数）を調整した皮膜を形成した。具体的には、皮膜形成に先立って、ベースワイヤに脱脂処理を行った後、塗布回数を４〜１０回に分けてワニスをコーティングし、更に２５０〜２７０℃で揮発成分を揮発させて硬化させ、被覆ソーワイヤを作製した。

無機皮膜（Ｎｏ．５〜９）の形成手順は次の通りである。Ｎｏ．５では、Ｃｒターゲット材を用いて窒素雰囲気中でアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）して、ベースワイヤの表面にＣｒＮ皮膜を形成した。Ｎｏ．６では、ベースワイヤの表面に、粉末ガラスと溶剤を混合したものを塗布し、これを乾燥させてガラス皮膜を形成した。Ｎｏ．７では、ベースワイヤの表面に、シリカ粉末を含んだ溶液を塗布し、これを乾燥させてＳｉＯ₂皮膜
を形成した。Ｎｏ．８は、ベースワイヤの表面に、成分組成がＣｕ：６３質量％、Ｚｎ：３７質量％のメッキ膜を電解メッキしてブラスメッキ皮膜を形成した。Ｎｏ．９は、ベースワイヤの表面に、エポキシ樹脂（１００質量％）に対して平均粒子径が３μｍのシリカを１０質量％配合したものを塗布し、シリカ含有エポキシ皮膜を形成した。

作製した被覆ソーワイヤについて、ナノインデンテーション法で、皮膜表面のヤング率と硬さを測定した。具体的な測定条件は次の通りである。

《測定条件》
測定装置：Agilent Technologies製「Nano Indenter XP/DCM」
解析ソフト：Agilent Technologies製「Test Works 4」
Ｔｉｐ：ＸＰ
測定モード：ＣＳＭ（連続剛性測定）
励起振動周波数：４５Ｈｚ
励起振動振幅：２ｎｍ
歪速度：０．０５／秒
押込深さ：５００ｎｍまで
測定点：１５点
測定点間隔：３０μｍ
測定環境：空調装置内で室温２３度
標準試料：フューズドシリカ

なお、皮膜表面のヤング率は、皮膜の最表面からの押込深さが６０〜９０ｎｍの範囲における結果を採用し、皮膜表面の硬さは、皮膜の最表面からの押込深さが４００〜４５０ｎｍの範囲における結果を採用した。測定点は１５点とし、１５回の測定結果に異常値があった場合にはこれを除外し、新たに測定を行なって１５点分の結果を平均して表面のヤング率と硬さを求めた。表面のヤング率と硬さを下記表１に示す。また、ヤング率と硬さの比（ヤング率／硬さ。塑性指数。）を算出し、下記表１に併せて示す。下記表１には、
同様の条件で測定したベースワイヤの硬さも示した。

また、作製した被覆ソーワイヤの引張強度（ＴＳ）を引張試験により測定した。測定結果を下記表１に示す。

次に、作製した被覆ソーワイヤを用いて、単結晶シリコンを切断（スライシング加工）した。スライシング加工は、被覆ソーワイヤと単結晶シリコンの間に、平均粒径が５．６μｍのダイヤモンド砥粒をエチレングリコール系水溶液に懸濁させたスラリーを吹き付けながら行なった。砥粒（ダイヤモンド）の濃度は５質量％とした。被覆ソーワイヤの線速は１００〜５００ｍ/分、新線供給速度は５ｍ/分、被覆ソーワイヤの張力は１５Ｎに設定した。

上記条件でスライシング加工を行い、トータル切断時間が７時間経過した時点で、ソーマシンから被覆ソーワイヤを外し、被覆ソーワイヤの線径を測定し、算出した切断前後における線径の減少量に基づいて、下記基準で被覆ソーワイヤの耐摩耗性を評価した。評価結果を下記表１に示す。なお、切断時の被覆ソーワイヤの線速は、Ｎｏ．１〜３、５〜８、１２〜１４については５００ｍ／分とした。Ｎｏ．４、９〜１１については、低速（１００〜３００ｍ／分）で行い、別途Ｎｏ．４ａ、９ａ〜１１ａとして高速（５００ｍ／分）で行った。
《耐摩耗性》
３点（合格）：線径の減少量が３μｍ未満
２点（合格）：線径の減少量が３〜５μｍ
１点（不合格）：線径の減少量が５μｍを超えている

また、７時間経過後に切断された単結晶シリコンの表面粗さを測定し、切断面における表面精度を評価した。表面精度は、ＪＩＳＢ０６０１（２００１年、附属書１）で規定される十点平均粗さＲｚを測定した結果に基づいて、下記基準で評価した。評価結果を下記表１に示す。
《表面精度》
３点（合格）：Ｒｚが３μｍ以下
２点（合格）：Ｒｚが３μｍを超え、６μｍ以下
１点（不合格）：Ｒｚが６μｍを超えている

表１に示したＮｏ．１について、押込深さと皮膜表面硬さの関係を示すグラフを図１に示す。また、押込深さと皮膜表面のヤング率の関係を示すグラフを図２に示す。表１に示したＮｏ．２について、押込深さと皮膜表面硬さの関係を示すグラフを図３に示す。また、押込深さと皮膜表面のヤング率の関係を示すグラフを図４に示す。

図１および図３から明らかなように、皮膜最表面からの押込深さが４００〜４５０ｎｍの範囲では、皮膜表面硬さの測定結果にバラツキが小さいことが分かる。図２および図４から明らかなように、皮膜表面からの押込深さが６０〜９０ｎｍの範囲では、皮膜表面のヤング率の測定結果にバラツキが小さいことが分かる。また、ベースワイヤに近づくほど（具体的には、押込深さが２００ｎｍ以上となる範囲）ベースワイヤの影響を受け、ヤング率は大きくなる傾向が認められる。

次に、表１から次のように考察できる。

Ｎｏ．１、２、４〜７、１０〜１４の被覆ソーワイヤは、本発明で規定する要件を満足している例である。

特に、Ｎｏ．１、２、７、１２〜１４の被覆ソーワイヤは、塑性指数が適切に調整されているため、耐摩耗性に優れている。また、表面硬さも適切に調整されているため、この被覆ソーワイヤを用いて切断した単結晶シリコンの切断面は精度が良好になっている。また、ベースワイヤの硬さも適切に調整されているため、ワイヤ線速を５００ｍ／分としても断線を起こさず、生産性を向上させることができる。

Ｎｏ．４の被覆ソーワイヤは、塑性指数が適切に調整されているため、耐摩耗性に優れている。また、表面の硬さも適切に調整されているため、この被覆ソーワイヤを用いて切断した単結晶シリコンの切断面は精度が良好になっている。しかし皮膜が厚過ぎるため、ワイヤ線速が１００ｍ／分の低速では問題ないが、Ｎｏ．４ａに示すように、ワイヤの線速を５００ｍ／分に大きくすると断線が発生し、生産性を向上させることができなかった。

Ｎｏ．５と６の被覆ソーワイヤは、塑性指数が適切に調整されているため、耐摩耗性に優れている。しかし表面硬さが適切に調整されていないため、この被覆ソーワイヤを用いて切断した単結晶シリコンの切断面精度は悪かった。

Ｎｏ．１０と１１の被覆ソーワイヤは、塑性指数が適切に調整されているため、耐摩耗性に優れている。また、表面硬さも適切に調整されているため、この被覆ソーワイヤを用いて切断した単結晶シリコンの切断面は精度が良好になっている。しかし、ベースワイヤの硬さが適切に調整されていないため、ワイヤ線速が２００ｍ／分や３００ｍ／分の低速では問題がないが、Ｎｏ．１０ａ、１１ａに示すように、ワイヤの線速を５００ｍ／分に大きくすると断線が発生し、生産性を向上させることができなかった。

一方、Ｎｏ．８と９は、本発明で規定する要件を満足しない例であり、塑性指数が適切に調整されていないため、耐摩耗性に劣っている。特に、Ｎｏ．９ａの被覆ソーワイヤについては、ワイヤの線速を５００ｍ／分に高めると、断線も発生した。

なお、Ｎｏ．３のソーワイヤは、ベースワイヤの表面に被覆した皮膜が薄すぎる参考例であり、皮膜を被覆することによる効果が充分に発揮されなかった。

Claims

ベースワイヤの表面に有機皮膜または無機皮膜を被覆したソーワイヤであり、ナノインデンテーション法で測定したときに、皮膜表面のヤング率（ＧＰａ）と皮膜表面の硬さ（ＧＰａ）の比（ヤング率／硬さ）が６〜２５であることを特徴とする被覆ソーワイヤ。
前記皮膜表面の硬さが０．１〜１ＧＰａである請求項１に記載の被覆ソーワイヤ。
前記有機皮膜または無機皮膜の膜厚が０．０５〜１５μｍである請求項１または２に記載の被覆ソーワイヤ。
前記ベースワイヤとして、ナノインデンテーション法で測定した硬さが３ＧＰａ以上のワイヤを用いる請求項１〜３のいずれかに記載の被覆ソーワイヤ。
請求項１〜４のいずれかに記載の被覆ソーワイヤとワークの接触部位に砥粒を吹き付けながら、前記ワークを前記被覆ソーワイヤで切断する切断体の製造方法。