JP2014205211A - ワイヤソー及びワイヤソーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤソーの強度を低下させることなく，芯線に電着した砥粒の一部分をめっき金属より露出させる。
【解決手段】芯線２に，平均粒子径８〜３５μmの砥粒３１を電着させて形成した砥粒電着層３を備える。この砥粒電着層３は，電着により芯線２上に砥粒３１を分散した状態で成膜されたニッケルめっき層に対し，硬度がHV５００〜１０００，比重２．０〜３．０，平均粒子径１０〜６２μmのセラミック系（ガラスを含む）の球状ショットを噴射圧力０．１５〜０．３０MPaで噴射すると共に衝突させる表面処理を行うことにより露出させた前記砥粒３１の一部分によって形成された切り刃３１ａと，前記球状ショットの衝突により硬化した，前記砥粒３１の基部を前記芯線２上に固定させる厚さ４〜１０μmのニッケル層３２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明はシリコン，水晶，サファイア等の硬質脆性材料のインゴット等から，シリコンウェハーや水晶振動子，基板等の製品を切り出す際に使用するワイヤソー，及び前記ワイヤソーの製造方法に関し，より詳細には，ピアノ線や硬鋼線等の芯線にダイヤモンド等の砥粒を電着によって付着させた固定砥粒型のワイヤソー，及びその製造方法に関する。

シリコン，水晶，サファイアのインゴット等の硬質脆性材料からシリコンウェハー，水晶振動子，基板等の製品を切り出す際，従来より「ワイヤソー」が使用されている。

このワイヤソーを使用した切断方法としては，表面に砥粒を備えていないピアノ線等から成るワイヤソーを使用し，このワイヤソーに砥粒と水や油の懸濁液であるスラリーをかけながら高速でワークに接触させることでワイヤソーとワーク間で転動する砥粒によってワークの切断を行う「遊離砥粒方式」と，芯線に予めダイヤモンド等の砥粒を表面に付着させておいたワイヤソーを使用し，このワイヤソーに潤滑及び冷却を行うための水や油等の冷却媒体をかけながらワークに高速で接触させることにより切断を行う「固定砥粒方式」がある。

また，このような固定砥粒方式で使用するワイヤソーに対する砥粒の付着方法として，樹脂製ボンド等による砥粒の接着，電気めっきによる砥粒の電着，ボンドによる接着と電着との組み合わせ等が提案されている。

一例として，ボンドによる接着と電着を組み合わせたものとして，導電性を有する芯線の外周面に有機接着剤により螺旋状に接着剤層を形成し，この接着剤層に砥粒を付着させて砥粒を芯線の表面に一次固定すると共に，その上から更に電着により形成した金属めっき層で砥粒を二次固定するものがある（特許文献１）。

特開２０１１−２３０２５８号公報

ワイヤソーで切断する半導体，水晶，サファイア等の硬質脆性材料は，多くが高価な材料であり，切断に際し，可能な限り多くの製品を切り出せるようにすることが求められる。

ここで，図６（Ａ）に示すようにワイヤソー１によってシリコン単結晶インゴット等のワークＷから製品を切り出す場合，図６（Ｂ）に拡大図で示すようにワイヤソー１が通過する部分のインゴットは切削されて無くなることから，この切断時に生じる損耗分を切断代δとして確保する必要がある。

また，ワイヤソーで切り出した製品は表面が粗くなっているため，切断後，表面を研磨する必要があるため，この研磨による損耗分を，研磨代ｔとして確保しておく必要がある。

そのため，ワークＷの切断に使用されるワイヤソー１の間隔ｄは，最終製品の厚さＸに，切断代δと研磨代ｔを加えた間隔で設定されていることから，同じサイズのワークからより多くの製品を切り出そうとした場合，使用するワイヤソー１の線径を細くして切断代δを小さくし，及び／又は，切断後の製品の表面粗れを小さなものとして研磨代ｔを小さくすれば，ワイヤソーの間隔ｄが狭まり，同じ大きさのワークＷより切り出すことのできる製品数が増える。

しかし，線径の小さなワイヤソー１は強度が低く短寿命であると共に，断線等も生じ易いため，材質や構造の見直し等によってワイヤソーの強度改善を図ることなく単純にワイヤソーの線径のみを細くしたとすれば，ワイヤソーの頻繁な交換が必要となり，その度に作業が中断されて作業性が低下するだけでなく，高価なワイヤソーの交換に伴い製品の製造コストが嵩むこととなる。

また，仮にワイヤソーの線径を細くして切断代δを減少することに成功したとしても，切断後に得られる断面の粗さが増加する場合には，前述した研磨代ｔを多く取ることが必要となり，切り出せる製品数の増加が望めないだけでなく，研磨作業に要する時間と労力を増大させることとなり，生産性が低下する。特に切断時にチッピング等の不良が生じれば，折角製品として切り出したとしても不良品として出荷することができなくなり，更に歩留まりが悪くなる。

ここで，電着によって砥粒を付着させた後，未使用状態にあるワイヤソーでは，芯線２上に形成された砥粒電着層３は，図７に示すように砥粒３１がめっき金属３２’中に埋もれた状態となっており，この状態で使用を開始すると，砥粒３１を覆う部分のめっき金属３２’がワークＷ表面との接触により除去されてやがて砥粒３１が表面に露出して切り刃が形成されることで大きな切削力が発揮されることとなるから，このような切り刃が形成される前の使用開始時点において，ワイヤソー１による切削力は比較的低いものとなっている。

そのため，砥粒３１がめっき金属３２’で覆われた状態で行われる切断と，その後，砥粒３１が露出して本来の切削力が発揮された状態で行われる切断では，切削量に大きな差が生じるために，切断方向に対するワークＷの送り込み速度を一定として切断を行うと，ワイヤソー１の交換直後にあっては，ワークＷがワイヤソー１に対し必要以上の力で押し付けられることとなり，ワイヤソー１の断線や，ワークＷに必要以上のダメージを与えて断面が粗くなる等の初期不良が生じ易い。

このような初期不良の発生を回避する方法としては，めっきにより砥粒電着層３を形成した後，切断に使用する前に，予め砥粒３１の表面を覆うめっき金属３２’を除去しておくことも考えられ，このような方法として，例えば，Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＣ砥石を使用したワイヤソーの表面研磨，Ａｌ₂Ｏ₃砥粒を使用したサンドブラストによるエッチング，酸等の薬品に浸漬して行うエッチングが考えられる。

しかし，上記の方法で砥粒３１を露出させた場合，砥石による研磨やサンドブラストによるエッチングでは，砥粒電着層３に大きな外力を加えて砥粒を覆う部分のめっき金属３２’を削り落とすことによって砥粒３１を露出させることとなるため，この方法で処理を行うと，砥粒３１を覆う部分のめっき金属３２’だけでなく，砥粒電着層３自体を剥離させてしまったり，あるいは砥粒３１を脱落させてしまうことになり，処理後のワイヤソー１の性能を低下させる。

また，処理後に芯線２上に残るめっき金属３２’の表面が梨地となる等，無数の傷を残すこととなるために，ワイヤソー１の使用中，この傷を起点として砥粒電着層３が破壊されて剥離したり，ワイヤソー１の断線等が生じ易くなる。

これに対し，酸等の薬品を使用したエッチングでは，砥粒電着層３に対し機械的な力は加わらないが，薬品による蝕刻によって表面が粗くなる（無数の傷が付く）ため，砥粒電着層３の強度の低下やワイヤソー１の寿命低下が生じる点は，前述した砥石による研磨やサンドブラストによるエッチングの場合と同様である。

しかも，薬品によるエッチングでは，金属部分が略均一に蝕刻されることから，砥粒３１上を覆うめっき金属３２’だけでなく，砥粒３１を固定するための土台として残すべき部分のめっき金属３２’にも蝕刻が及び，砥粒の保持力が低下してエッチング中及びワイヤソーとしての使用中に砥粒が脱落し易くなる点でも，ワイヤソーの寿命を短くすることとなる。

このように，砥粒３１を露出させるためにワイヤソー１に対して行うことが想定される前述の処理は，いずれもワイヤソー１の強度低下に繋がる処理であり，上記処理後のワイヤソー１を，処理前のワイヤソー１と同程度の強度に維持しようとすれば，ワイヤソー１の線径を太くする必要がある。

従って，ワイヤソー１に電着した砥粒３１を予め露出させておくための処理として上記で想定した処理と，ワイヤソー１の細径化は，相反する要求であって両立させることはできず，従って，歩留まりの向上という要求に対しても対応し得ない。

そこで本発明は，芯線に電着した砥粒が，その一部分を露出させた構造を有するものでありながら，ワイヤソーの強度や寿命が向上されたワイヤソー，及び前記ワイヤソーの製造方法を提供することを目的とする。

以下に課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。

上記課題を達成するために，本発明のワイヤソー１は，線径０．０５〜０．２mmの芯線２に，平均粒子径８〜３５μmの砥粒３１を電着させて形成した砥粒電着層３を備え，
前記砥粒電着層３が，
電着により前記芯線２上に前記砥粒３１を分散した状態で成膜されたニッケルめっき層に対し，硬度がHV５００〜１０００，比重２．０〜３．０，平均粒子径１０〜６２μmの，実施形態ではセラミックないしガラスの球状ショットを噴射圧力０．１５〜０．３０MPaで噴射すると共に衝突させる表面処理を行うことにより露出させた前記砥粒３１の一部分によって形成された切り刃３１ａと，
前記球状ショットの衝突により硬化した，前記砥粒３１の基部を前記芯線２上に固定させる厚さ４〜１０μmのニッケル層３２を有することを特徴とする（請求項１：図１参照）。

また，本発明のワイヤソー１の製造方法は，電着によって芯線２に平均粒子径８〜３５μmの砥粒３１が分散されたニッケルめっき層である砥粒電着層３を形成する工程と，
前記砥粒電着層３が形成された前記芯線２に，硬度がHV５００〜１０００，比重２．０〜３．０，平均粒子径１０〜６２μmのセラミック系の球状ショットを噴射圧力０．１５〜０．３０MPaで噴射すると共に衝突させる表面処理工程を含み，
前記表面処理工程において，前記球状ショットとの衝突によって前記砥粒３１の一部分をニッケルの表面に露出させて前記砥粒電着層３に切り刃３１ａを形成すると共に，
前記砥粒３１の基部を前記芯線２上に固定する，前記ショットとの衝突により硬化が上昇した厚さ４〜１０μmのニッケル層３２を形成したことを特徴とする（請求項２）。

なお，上記製造方法において，前述した砥粒電着層３の電着はスルファミン酸浴により行うことが好ましい（請求項３）。

以上説明した本発明の構成により，本発明のワイヤソー１によれば，以下の顕著な効果を得ることができた。

所定の硬度，比重，粒径，材質の球状ショットを噴射して表面処理を行うことにより，ニッケルより露出させた砥粒３１の一部分によって切り刃３１ａを形成すると共に，球状ショットとの衝突により前記砥粒３１の基部を芯線２上に固定するニッケル層３２の硬度が向上することにより，本発明のワイヤソー１にあっては使用開始当初から高い切削性が発揮され，初期不良の発生が抑制されると共に，ニッケル層３２の強化によって砥粒電着層３の剥離や，砥粒３１の脱落を生じ難くすることができただけでなく，ワイヤソー１全体の強度の向上を図ることができた。

その結果，本発明のワイヤソー１にあっては，同一線径の従来のワイヤソーに比較して強度が高く，その結果，従来のものよりも線径の細いものを使用してワークＷの切断を行うことができるため，図６（Ｂ）を参照して説明した切断代δを狭くして，同じ大きさのインゴットからより沢山の製品を切り出すことが可能となった。

また，同一径の既知のワイヤソーと比較した場合，寿命を１．５倍に伸ばすことができ，また，インゴットに対するワイヤソーの接触速度を上昇させることが可能であることから，切断に要する時間の短縮も可能であった。

しかも，本発明のワイヤソー１では，使用開始から切り刃３１ａが露出しており，初期不良が原因となる切断面の粗れが生じず，切断後の断面が綺麗でチッピング等の発生も少なく，真っ直ぐに切断できることから，切断後，研磨により除去する研磨代ｔ〔図６（Ｂ）参照〕についても小さく設定することができ，この点でも歩留まりの向上と，研磨処理の時間及び労力の低減が可能となった。

なお，砥粒電着層３の形成を，スルファミン酸浴により行った場合，このようにして形成したニッケルめっき層は高硬度であると共に，内部応力が低く，内部応力が原因で生じる砥粒電着層３の剥離も防止でき，ワイヤソー１の一層の長寿命化を図ることができた。

本発明のワイヤソーの軸線方向における要部断面図。 球状ショットの噴射方法の説明図。 球状ショットの噴射に使用する加工装置の斜視図。 加工装置内における球状ショットの噴射方法の説明図。 加工装置内における球状ショットの噴射方法の説明図。 （Ａ）はワイヤソーによるワークの切断方法の説明図，（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図。 砥粒を電着した状態のままのワイヤソーの軸線方向における要部断面図。 実施例１のワイヤソー表面の顕微鏡写真（使用前）。 実施例１のワイヤソーで切断したシリコンインゴット切断部の顕微鏡写真。 実施例１のワイヤソー表面の顕微鏡写真（使用後）。 砥粒電着層をスパイラル状に設けた実施形態におけるワイヤソーの軸線方向における要部断面図。 比較例２のワイヤソー（砥粒電着後，表面処理を行っていないもの）の表面顕微鏡写真（使用前）。 比較例２のワイヤソーで切断したシリコンインゴット切断部の顕微鏡写真。 比較例２のワイヤソーの表面顕微鏡写真（使用後）。

次に，本発明の実施形態につき添付図面を参照しながら以下説明する。

図１において，符号１は本発明のワイヤソーである。

このワイヤソー１は，母材となる芯線２と，この芯線２の表面にニッケルめっきによって砥粒３１を電着することにより形成された砥粒電着層３を備えている。

前述の芯線２としては，砥粒電着型のワイヤソーに一般的に使用されているピアノ線の他，硬鋼線等の鋼線を使用することが可能である。また，従来の一般的なワイヤソーにあっては，必要な強度を確保するために線径０．２mmを越える太さの芯線２が使用されていたが，本発明のワイヤソー１にあっては，後述するように，砥粒電着層３に対する表面処理によってニッケル層３２が強化され，その結果，ワイヤソー１の強度についても向上させることができることから，芯線として０．２mm以下，好ましくは０．０５〜０．２mmのものを使用することができ，このように使用する芯線の線径を細くすることで，インゴットの切断代δ〔図６（Ｂ）参照〕を少なくし，同一サイズのインゴットからより多数の製品の切り出しを行うことができるようにした。

この芯線２上に形成される砥粒電着層３は，図１に示すように平均粒径８〜３５μmの砥粒３１と，前記砥粒３１の基部を芯線上に固着する，厚さ４〜１０μmのニッケル層３２によって構成されている。

この砥粒電着層３に設ける砥粒としては，ダイヤモンド砥粒，ｃＢＮ（立方晶窒化硼素）砥粒等の超硬質砥粒の他，切断対象とするワークの材質に対応し，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＣ等のセラミック系砥粒を使用することも可能であり，本実施形態にあっては，ダイヤモンド砥粒を使用している。

砥粒が分散されたニッケルめっき層の電着は，既知の電気めっき法により行うことが可能である。ニッケルめっきは，めっき浴の種類に応じて得られるニッケルめっき膜の硬さに違いが生じるが，得られるニッケルめっき膜は硬質である程好ましい。

また，形成されためっき層の内部応力が大きいと，形成されためっき層が芯線２より剥離し易くなることから，本実施形態にあっては，形成されるめっき層の硬度が高く，しかも，内部応力の小さいめっき層を形成することが可能なスルファミン酸浴中で成膜を行い，硬度がHV４００〜５００程度のニッケルめっき層を形成している。

砥粒電着層３は，後述する表面処理を行う前の状態にあっては，図７に示すようにめっき金属３２’であるニッケル中に砥粒３１が埋もれた状態で分散されている。

このように，めっき金属３２’であるニッケルと，分散粒子である砥粒３１とを複合化させて芯線２に付着させる方法としては，連続的に成長するめっきの表面に懸濁させた分散粒子を吸着させ，析出した金属によって連続的にめっき膜中に取り込む「懸濁共析」と，水平に配置しためっき面に分散粒子を沈降させて芯線表面に粒子を強制的に接触させておき複合させる「沈降共析」が考えられるが，本願では，断面が円形を成す線材である芯線２の全周に砥粒電着層３を形成する必要があることから，懸濁共析によって砥粒電着層３の形成を行っている。

前述した砥粒電着層３は，図１及び図７に示す実施形態では，芯線２の表面全体を完全に覆うように形成するものとしているが，図１１に示すように，芯線２の表面にスパイラル状に形成することもできる。

このように，砥粒電着層３をスパイラル状に形成すれば（図１１参照），潤滑，冷却媒体としてワイヤソー１に注がれる水や油等が砥粒電着層３の非形成部に保持され易く，また，切断時に生じた切削屑等が砥粒電着層３の非形成部を介して排出され易くなることから，更なる切削能力の向上と寿命の向上が得られ，特に，砥粒電着層３の非形成部分にフッ素樹脂等の低摩擦材料層４を設けた構成にあっては，摩擦の低減とも相俟ってより一層の高速切削とワイヤソーの長寿命化を図ることができる。

更に，芯線２の表面に下地ニッケルめっき層５を形成しておくことで，低摩擦材料層４の形成時に焼き付け等を行い，また，低摩擦材料をスパイラル状に切削剥離等する際に砥石が芯線２に対し与えるダメージを低減させることができる。

このようにスパイラル状に砥粒電着層３を形成するために，この実施形態にあっては，絶縁性を有し，且つ，摩擦係数の低い材料，例えばフッ素樹脂から成る低摩擦材料層４を，芯線の表面にスパイラル状に付着させ，この低摩擦材料層４の非形成部分に対し，前述した砥粒電着層３を電着によって形成することができる。

一例として，本実施形態にあっては前述の低摩擦材料層４の形成に先立ち，芯線２の表面に一様に２０μm程度の下地ニッケルめっき層５を形成し，この下地ニッケルめっき層５の表面全体に，フッ素樹脂を焼き付けコーティングした後，砥粒電着層３を形成する部分のフッ素樹脂膜を砥石車によってスパイラル状に削り落とし，削り落とされずに残ったフッ素樹脂膜を前述の低摩擦材料層４とすることができる。

低摩擦材料のコーティング前に形成された下地ニッケルめっき層５は，フッ素樹脂を焼き付けコーティングする際の熱から芯線２を保護すると共に，フッ素樹脂膜の一部分を切削除去する際に，芯線２に対し切削が及ぶことを防止する効果を有する。

このようにして表面に露出させた部分の下地ニッケルめっき層５上に，本実施形態では，表面凹凸を無くすためのニッケルめっきを行った後，前述した砥粒電着層３を電着によって形成することで，スパイラル状に砥粒電着層３を形成することもできる。

電着によって形成した直後の砥粒電着層３は，図７に模式的に示すようにめっき金属３２’であるニッケルが砥粒３１を覆った状態となっており，切断時にワークＷを切削する作用を有するダイヤモンド砥粒３１が表面に露出していない状態にある。

そこで，電着によって砥粒電着層３を形成した後，ワイヤソー１の表面に対して球状ショットを噴射，衝突させる表面処理を行うことにより，図１又は図１１に示すように，ダイヤモンド砥粒３１の一部分を露出させて切り刃３１ａを形成すると共に，球状ショットとの衝突によって硬化された４〜１０μmのニッケル層３２によってダイヤモンド砥粒３１の基部を芯線２上に固定している。

使用する球状ショットとしては，硬度がHV５００〜１０００，比重が２．０〜３．０，平均粒子径が１０〜６２μmの範囲のものが使用可能であり，上記硬度及び比重に該当する材質として，セラミック系（ガラスを含む）ビーズが使用可能である。

また，球状ショットの噴射圧力は，０．１５MPa未満では砥粒３１の露出とニッケル層３２の硬度上昇が得られず，一方，０．３０MPaを越えると砥粒電着層３に対し与えるダメージが大きく，砥粒３１の脱落量が多くなると共にニッケル層３２の剥離が生じることから，０．１５〜０．３０MPaとする。

この噴射圧力は，使用する球状ショットとの関係において０．１５MPa〜０．３０MPaの範囲より最適となる噴射圧力を選択することが好ましく，この最適な噴射圧力は，使用する球状ショットの比重，硬度が大きくなる程，低圧側にシフトし，球状ショットの比重，硬度が低くなる程，高圧側にシフトする傾向にある。

線材であるワイヤソー１の表面全体に均一に球状ショットを噴射，衝突させることができるようにするためには，球状ショットの噴射は，ワイヤソー１の全方向から行うことが必要で，本実施形態にあっては，図２に示すように，ワイヤソー１を中心に約１２０°毎の等角度で３本の噴射ノズル６を配置し，各噴射ノズル６よりそれぞれ圧縮気体，例えば圧縮空気と共に球状ショットを噴射，衝突させることで，ワイヤソーの周面全体に球状ショットを噴射，衝突させることができるようにした。

なお，図２に示した例では３本の噴射ノズル６を使用した加工例を示しているが，更に多数の噴射ノズル６を設けて処理を行うものとしても良く，また，ワイヤソー１を，軸線を中心に回転させながら噴射ノズル６の中心を通過させることにより，ワイヤソー１の表面全周に亘り，より一層均一な処理を行うことができるようにしても良い。

図３中の符号７は，このようなワイヤソー１に対する球状ショットの噴射，衝突を行うための加工装置であり，内部に作業空間を備えたキャビネット７１内には，図４に示すように，ワイヤソー１を載置するＴ字状の載置台７２を，キャビネット７１の側面に形成されたワイヤ導入孔７３からワイヤ引き出し孔（図示せず）間に所定間隔で配置すると共に，この載置台７２上に，ワイヤソー１を誘導するための円筒管７４を取り付けている。

この円筒管７４は一部途切れており，この途切れた部分に向かって噴射ノズル６を配置することで，キャビネット７１内に導入されたワイヤソー１に対し球体ショットを衝突させることができるようになっている。

なお，図４に示す実施形態にあっては，載置台７２上に単一の円筒管７４を取り付けて，１本のワイヤソー１のみが加工されるように構成されているが，この載置台７２に対する前記円筒管７４の取り付けは，図５に示すように複数本平行に行うものとしても良く，このように構成することで複数本のワイヤソー１を平行して同時に給送すると共に加工することで，生産性を大幅に向上させることができる。

このようにして，砥粒電着層３に対し球状ショットを噴射することで，図７に示すようにめっき金属３２’であるニッケル中に埋もれていたダイヤモンド砥粒３１は，図１に示すようにその一部分が露出して切り刃３１ａを形成すると共に，前記ダイヤモンド砥粒３１の基部を固定するニッケル層３２の硬度が上昇し，これにより，ダイヤモンド砥粒３１の脱落が防止されるだけでなく，ワイヤソー１全体が強化される。

以下に，本発明のワイヤソーの製造実施例を説明する。

〔実施例１〕
砥粒電着層の形成
直径０．１２mmの硬鋼線を芯線とし，その表面全体に平均粒子径３０μmのダイヤモンド砥粒を分散させた砥粒電着層を，スルファミン酸浴による電着によって形成して，直径０．１２mmのダイヤモンド電着ワイヤソーを得た。

なお，砥粒の未付着部分における芯線表面に形成されたニッケルめっきの厚さは約５μmであり，後述する表面処理前における砥粒電着層の母層金属であるニッケル層の硬度は，HVで４５０であった。

表面処理条件
上記の砥粒電着層が形成されたダイヤモンド電着ワイヤに対し，球状ショットを噴射して，表面処理を行った。

球状ショットの投射は，市販のショットピーニング装置（不二製作所製「SC-4S-303（微粉用）」）を使用し，ノズル孔の直径が７mmのノズル３本を，ワイヤソーを中心として１２０°の等角度で配置すると共に位置固定し，ノズル距離１３０mmとして球状ショットの噴射を行った。ワイヤソーの給送速度は１５m/minである。

球状ショットとして，セラミック系の硬質ビーズ（不二機販製「ＦＨＢ」シリーズ）♯４００（粒子径５３〜３８μm）を使用し，噴射圧力を０．１５MPa，０．２０MPa，０．２５MPaで処理した場合のそれぞれについて，処理後の砥粒電着層の表面状態を評価した。

なお，実施例１で使用した球状ショットの組成及び物性を表１に示す。

試験結果
上記で説明した実施例１の製造条件に従い得られた砥粒電着層の状態を確認した結果を，表２に示す。

以上の結果，変化させた噴射圧力０．１５〜０．２５MPaの全範囲において，砥粒の一部分が露出したことによる切り刃の形成と，ニッケル層の硬度上昇が確認された。

もっとも，噴射圧力０．１５MPaで表面処理を行った場合，砥粒の露出は行われているものの，露出状態に若干の不足が見られると共に，ニッケル層の硬度の上昇も，０．２０MPaで噴射を行った場合に比較して低いものであり，表面処理を行っていないワイヤソーに比較して性能の向上が得られるものの，噴射圧力を０．２０MPaとして表面処理を行った場合に比較して，効果の向上が低いものであった。

一方，噴射圧力を０．２５MPaとした例でも，砥粒の露出による切り刃の形成と，ニッケル層の硬度の向上が確認されており，未処理のワイヤソーに比較して性能の向上が見られるものの，僅かに脱落した砥粒の発生と，砥粒電着層に僅かではあるが剥離が確認されており，表面処理が幾分過剰に行われていることが確認された。

よって，実施例１で使用した球状ショットとの関係では，噴射圧力を０．２０MPaとした場合に，砥粒電着層が最適な状態に処理できることが確認された。

〔実施例２〕
試験条件
表面処理において使用した球状ショットとして，ガラスビーズ（不二製作所製「ＦＧＢ」）♯４００を使用した点，噴射圧力を，０．２０MPa，０．２５MPa，０．３０MPaの３パターンで行った点を除き，実施例１と同様である。

なお，実施例２で使用した球状ショットの組成及び物性は表３に示す通りである。

試験結果
上記で説明した実施例２の製造条件に従い得られたワイヤソーの砥粒電着層の状態を確認した結果を，表４に示す。

以上の結果，噴射圧力０．２０〜０．３０MPaの全範囲において，砥粒の露出による切り刃の形成と，ニッケル層の硬度上昇という効果が得られることが確認された。

また，実施例２で使用した球状ショットとの関係では，噴射圧力を０．２５MPaとした場合に，砥粒電着層が最適な状態に処理できることが確認された。

なお，上記実施例１との比較において，実施例１で使用した球状ショットに対し低密度で，低硬度の球状ショットを使用した実施例２では，実施例１の場合に比較して最適な噴射圧力が高圧側にシフトしていることが確認された。

〔実施例３〕
試験条件
表面処理において使用した球状ショットとして，セラミック系の硬質ビーズ（不二機販製「ＦＨＢ」）♯６００（粒径３８〜１０μm）を使用した点を除き，実施例１と同様である。

なお，実施例３で使用した球状ショットの組成及び物性は，粒径を除き表１に示した通りである。

試験結果
上記で説明した実施例３の製造条件に従い得られたワイヤソーの砥粒電着層の状態を確認した結果を，表５に示す。

以上の結果，実施例１と同様，噴射圧力０．１５〜０．２５MPaの全範囲において，砥粒の露出による切り刃の形成と，ニッケル層の硬度上昇という効果が得られることが確認された。

なお実施例３で使用したショットは，粒径が小さい点を除き実施例１で使用した球状ショットと同一のものであるが，この球状ショットにおける噴射圧力の最適値は，実施例１の場合と同様，０．２０MPaであった。

この実施例１と実施例３の比較結果より，使用する球状ショットの粒径変化は，噴射圧力の最適値の変化に対する影響が少ないことが判る。

〔比較例１〕
試験条件
実施例１における表面処理に代え，アルミナ製のグリッド（不二製作所製「ホワイトアランダム」）♯４００（粒径４４〜３７μm），硬度HV２０００を使用して，噴射圧力０．１０MPa，０．１５MPaでサンドブラストによるエッチングを行った。その他の条件は実施例１と同様である。

試験結果
上記で説明した比較例１の製造条件に従いサンドブラストによるエッチングを行った後の，砥粒電着層の状態を観察した結果を，表６に示す。

以上の結果，アルミナ製のグリッドを使用したサンドブラストによるエッチングでは，砥粒の好適な露出も，ニッケル層の硬度上昇も得られないことが確認された。

しかも，比較例１の方法で処理された砥粒電着層では，ニッケル層の表面が梨地状に粗れており，破壊の起点となる傷が全体に亘って形成されていることから，これによりニッケル層の強度の低下，更にはワイヤソー自身の強度低下が生じているものと考えられる。

シリコンインゴットの切断試験
〔比較例２〕
前述した実施例１に記載の方法で製造した本発明のワイヤソー（実施例１）と，実施例１と同様の方法で砥粒電着層を形成した後，表面処理を行っていない状態のワイヤソー（比較例２）をそれぞれ使用し，シリコンインゴットの切断を行った。

実施例１のワイヤソーを使用して切断したシリコンインゴットの切断面（図９参照）は，比較例２のワイヤソーを使用して切断したシリコンインゴットの切断面（図１３参照）に比較して，明らかに切削幅が小さく，切断面の粗れも少なく，凹凸が小さくきれいであり，しかも，真っ直ぐに切断できていた。

このことから，本発明のワイヤソーを使用することで，図６（Ｂ）を参照して説明した切断代δ，研磨代ｔのいずれ共に減少させることができ，その結果，同一長さのインゴットからより多くの製品を切り出すことができると共に，切り出し後の研磨時間を短縮できることが判る。

しかも，比較例２のワイヤソーでは，表面に多数の凸部が存在していた使用前の状態（図１２参照）に対し，使用後では表面の凸部が殆ど無くなっており（図１４参照），シリコンインゴットを切断することで，電着によって表面に付着されていた砥粒が殆ど脱落してしまっており，再使用することはできない状態となっていた。

これに対し実施例１のワイヤソーにあっては，切断に使用した後（図１０参照）であっても，使用前（図８参照）と略同様の状態に凸部が残っていることが確認でき，本発明によれば，粗れの無いきれいな切断面が得られるだけでなく，砥粒の脱落が生じ難く長寿命のワイヤソーを提供できた。

１ ワイヤソー
２ 芯線
３ 砥粒電着層
３１ 砥粒（ダイヤモンド砥粒）
３１ａ 切り刃
３２ ニッケル層
３２’ めっき金属
４ 低摩擦材料層
５ 下地ニッケルめっき層
６ 噴射ノズル
７ 加工装置
７１ キャビネット
７２ 載置台
７３ ワイヤ導入孔
７４ 円筒管
δ 切断代
ｄ ワイヤソーの間隔
ｔ 研磨代

Claims (4)

1. 線径０．０５〜０．２mmの芯線に，平均粒子径８〜３５μmの砥粒を電着させて形成した砥粒電着層を備え，
   前記砥粒電着層が，
   電着により前記芯線上に前記砥粒を分散した状態で成膜されたニッケルめっき層に対し，硬度がHV５００〜１０００，比重２．０〜３．０，平均粒子径１０〜６２μmの球状ショットを噴射圧力０．１５〜０．３０MPaで噴射すると共に衝突させる表面処理を行うことにより露出させた前記砥粒の一部分によって形成された切り刃と，
   前記球状ショットの衝突により硬化した，前記砥粒の基部を前記芯線上に固定させる厚さ４〜１０μmのニッケル層を有することを特徴とするワイヤソー。
2. 電着によって芯線に平均粒子径８〜３５μmの砥粒が分散されたニッケルめっき層である砥粒電着層を形成する工程と，
   前記砥粒電着層が形成された前記芯線に，硬度がHV５００〜１０００，比重２．０〜３．０，平均粒子径１０〜６２μmの球状ショットを噴射圧力０．１５〜０．３０MPaで噴射すると共に衝突させる表面処理工程を含み，
   前記表面処理工程において，前記球状ショットとの衝突によって前記砥粒の一部分をニッケルの表面に露出させて前記砥粒電着層に切り刃を形成すると共に，
   前記砥粒の基部を前記芯線上に固定する，前記ショットとの衝突により硬化が上昇した厚さ４〜１０μmのニッケル層を形成したことを特徴とするワイヤソーの製造方法。
3. 前記砥粒電着層の電着をスルファミン酸浴により行うことを特徴とする請求項２記載のワイヤソーの製造方法。
4. 前記球状ショットが，セラミックないしガラスから成ることを特徴とする請求項２記載のワイヤソーの製造方法。