JP2014231121A - Electrodeposited wire tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池用シリコン、半導体用シリコン、磁性体、サファイア、SiCなどのインゴットをスライス加工する際に使用される電着ワイヤー工具に関する。 The present invention relates to an electrodeposition wire tool used when slicing ingots such as silicon for solar cells, silicon for semiconductors, magnetic materials, sapphire, and SiC.
太陽電池用シリコンや半導体用シリコンなどのインゴット、サファイアインゴットなどの硬脆材料のスライス加工に使用されるワイヤー工具については、芯線の外周に砥粒をレジンボンドで固着したレジンワイヤー工具(例えば、特許文献1,2参照。)と、砥粒を電着で固着した電着ワイヤー工具と、に大別される。
For wire tools used for slicing hard and brittle materials such as ingots for solar cells and silicon for semiconductors, sapphire ingots, etc., resin wire tools with abrasive grains fixed to the outer periphery of the core wire with resin bonds (for example, patents)
特許文献1,2などに記載されている電着ワイヤー工具は、砥粒保持力が高く、加工効率が高いなどの点において優れているが、柔軟性が低く、捻じれに対して弱いなどの欠点もある。
The electrodeposition wire tools described in
また、他の電着ワイヤー工具においては、砥粒の表面に金属などの導電性材料を被覆することによって芯線に対する砥粒の固着力を高めたもの(例えば、特許文献3参照)が提案されている。この電着ワイヤー工具は、砥粒を強固に固着できる反面、砥粒の表面に被覆された金属(鍍金層)により、砥粒と被研削物との接触が妨げられるので、加工初期の切れ味が悪く、加工精度も悪くなるという欠点がある。 In addition, in other electrodeposition wire tools, a tool in which the adhesive force of the abrasive grains to the core wire is enhanced by coating the surface of the abrasive grains with a conductive material such as metal has been proposed (for example, see Patent Document 3). Yes. Although this electrodeposition wire tool can firmly fix the abrasive grains, the metal (plating layer) coated on the surface of the abrasive grains prevents contact between the abrasive grains and the object to be ground. There is a disadvantage that the processing accuracy is also deteriorated.
そこで、電着ワイヤー工具の加工初期の切れ味を向上させるため、予め、砥粒先端部の鍍金層の一部を取り除いた状態にした電着ワイヤー工具が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 Therefore, in order to improve the sharpness of the electrodeposition wire tool at the initial stage of processing, an electrodeposition wire tool in which a part of the plating layer at the tip of the abrasive grain is removed in advance has been proposed (see, for example, Patent Document 4). ).
特許文献4記載の電着ワイヤー工具は、加工前に、砥粒先端の鍍金層の一部を除去して砥粒を露出させることにより、加工初期の切れ味を高めたものであるが、砥粒を被覆している電着金属を除去する作業に多大な手間を要している。また、砥粒を被覆している電着金属の一部を除去する作業中(所謂、ツルーイング作業中)に、芯線(ワイヤー)及び砥粒が損傷して、工具寿命が低下することがある。 The electrodeposition wire tool described in Patent Document 4 has a sharpness at the initial stage of processing by removing a part of the plating layer at the tip of the abrasive grain and exposing the abrasive grain before processing. The work of removing the electrodeposited metal covering the metal requires a great deal of labor. Further, during the work of removing a part of the electrodeposited metal covering the abrasive grains (so-called truing work), the core wire (wire) and the abrasive grains may be damaged, and the tool life may be reduced.
一方、砥粒の表面に金属などの導電性材料を被膜せず、そのまま電着によって芯線の外周に砥粒を埋め込む方法もあるが、導電性材料で被覆されていない砥粒は芯線に対する固着力が弱く、加工作業中に脱粒し易いという問題がある。 On the other hand, there is a method in which the surface of the abrasive grains is not coated with a conductive material such as metal, and the abrasive grains are embedded in the outer periphery of the core wire by electrodeposition as it is, but the abrasive grains not coated with the conductive material adhere to the core wire. However, there is a problem that it is easy to shed during processing.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、予め砥粒先端部の電着金属を取り除く作業を施すことなく、加工初期から良好な切れ味と優れた加工精度を発揮し、工具寿命も長い電着ワイヤー工具を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to perform electrodeposition that exhibits a good sharpness and excellent machining accuracy from the beginning of machining, and has a long tool life without performing an operation for removing the electrodeposited metal at the tip of the abrasive grain in advance. To provide a wire tool.
本発明の電着ワイヤー工具は、芯線の外周に砥粒を電着金属で固着して形成された砥粒層を有する電着ワイヤー工具であって、前記電着金属の芯線外被面から突出した前記砥粒の先端部が電着金属で被覆されていない露出砥粒部と、前記砥粒の先端部が電着金属で被覆された被覆砥粒部と、を備えたことを特徴とする。 The electrodeposition wire tool of the present invention is an electrodeposition wire tool having an abrasive layer formed by adhering abrasive grains to the outer periphery of a core wire with an electrodeposited metal, and protrudes from the core wire jacket surface of the electrodeposited metal An exposed abrasive grain portion in which the tip of the abrasive grain is not coated with an electrodeposited metal, and a coated abrasive grain portion in which the tip of the abrasive grain is coated with an electrodeposited metal. .
ここで、前記電着金属の芯線外被面とは、砥粒層を形成する電着金属のうち砥粒が存在していない領域における電着金属の表面(芯線の外周面に沿って電着金属が直接、固着されている領域における電着金属の表面)をいう。 Here, the core wire jacket surface of the electrodeposited metal is the surface of the electrodeposited metal in the region where no abrasive grains exist in the electrodeposited metal forming the abrasive layer (electrodeposition along the outer peripheral surface of the core wire). The surface of the electrodeposited metal in the region where the metal is directly fixed.
このような構成とすれば、加工初期においては、砥粒の先端部が電着金属で被覆されていない露出砥粒部によって切削作用が生じるので良好な切れ味と優れた加工精度を発揮し、被覆砥粒部の砥粒は電着金属によって芯線に強固に固着されているので、加工中の脱粒が生じ難く、長い工具寿命を実現することができる。 With such a configuration, in the initial stage of machining, the cutting action is generated by the exposed abrasive grain part that is not coated with the electrodeposited metal at the tip of the abrasive grain. Since the abrasive grains of the abrasive grains are firmly fixed to the core wire by the electrodeposited metal, it is difficult for the grains to fall during processing, and a long tool life can be realized.
ここで、前記砥粒層に含まれる前記被覆砥粒部の割合が50個数%〜90個数%であり、前記露出砥粒部の割合が10個数%〜50個数%であることが望ましい。ここで、前記「割合」とは、前記砥粒層の所定領域中に存在する前記被覆砥粒部の個数と前記露出砥粒部の個数との和で、それぞれ前記被覆砥粒部の個数、前記露出砥粒部の個数を除して算出される数値を百分率(個数%)で表示したものである。 Here, it is preferable that the ratio of the coated abrasive grains contained in the abrasive layer is 50% to 90% and the ratio of the exposed abrasives is 10% to 50%. Here, the “ratio” is the sum of the number of the coated abrasive grains and the number of the exposed abrasive grains existing in a predetermined region of the abrasive layer, and the number of the coated abrasive grains, A numerical value calculated by dividing the number of the exposed abrasive grain parts is displayed as a percentage (number%).
また、前記露出砥粒部を形成する砥粒の平均粒子径の3/4〜1/3の領域が前記電着金属の芯線外被面から突出していることが望ましい。このことは、前記露出砥粒部を形成する砥粒の平均粒子径の1/4〜2/3の領域が電着金属に埋没していることを意味している。 Moreover, it is desirable that a region of 3/4 to 1/3 of the average particle diameter of the abrasive grains forming the exposed abrasive grain portion protrudes from the core coating surface of the electrodeposited metal. This means that a region of ¼ to 2/3 of the average particle diameter of the abrasive grains forming the exposed abrasive grains is buried in the electrodeposited metal.
さらに、前記電着金属がニッケルと、銅、亜鉛、リンのうちのいずれか1以上とを含むものとすることもできる。このような構成とした場合、前記露出砥粒部を形成する砥粒が電着金属で被覆され難く、良好である。 Furthermore, the electrodeposited metal may include nickel and one or more of copper, zinc, and phosphorus. In such a configuration, the abrasive grains forming the exposed abrasive grain portion are not easily covered with the electrodeposited metal, which is good.
本発明により、加工初期から良好な切れ味と優れた加工精度を発揮し、工具寿命も長い電着ワイヤー工具を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrodeposition wire tool that exhibits good sharpness and excellent machining accuracy from the beginning of machining and has a long tool life.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図1,図2に示すように、本実施形態の電着ワイヤー工具100は、芯線10の外周に超砥粒20X,20Yを電着金属30で固着して形成された砥粒層40を有するものであり、超砥粒20Yの先端部20Yaが電着金属30で被覆されていない露出砥粒部21Yと、電着金属30の芯線外被面30aから突出した超砥粒20Xの先端部20Xaが電着金属30で覆われた被覆砥粒部21Xと、とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the
即ち、被覆砥粒部21Xを形成する超砥粒20Xはその全体が電着金属30で被覆され、露出砥粒部21Yを形成する超砥粒20Yは電着金属30の芯線外被面30aから突出した砥粒20Yの先端部20Ya以外の領域(先端部20Yaより芯線10寄りの領域)が電着金属30で被覆されている。
That is, the
ここで、電着金属30の芯線外被面30aとは、砥粒層40を形成する電着金属30のうち超砥粒20X,20Yが存在していない領域における電着金属30の表面(芯線10の外周面10aに沿って電着金属30が直接、固着されている領域における電着金属30の表面)をいう。なお、本実施形態では、電着金属30はニッケルと、銅、亜鉛、リンを含んでいるが、これに限定するものではない。
Here, the core
砥粒層40に含まれる被覆砥粒部21Xの割合は50個数%〜90個数%の範囲内で調整可能であり、露出砥粒部21Yの割合は10個数%〜50個数%の範囲内で調整可能である。ここで、被覆砥粒部21Xの割合とは、砥粒層40の一定領域内において、
(被覆砥粒部21Xの個数)/(被覆砥粒部21Xの個数+露出砥粒部21Yの個数)によって算出される値を百分率(個数%)で表示したものであり、
露出砥粒部21Yの割合とは、砥粒層40の一定領域内において、
(露出砥粒部21Yの個数)/(被覆砥粒部21Xの個数+露出砥粒部21Yの個数)によって算出される値を百分率(個数%)で表示したものである。
The ratio of the coated
The value calculated by (number of coated
The ratio of the exposed abrasive grain portion 21 </ b> Y is within a certain area of the
The value calculated by (number of exposed
なお、被覆砥粒部21Xの割合が50個数%未満である場合、あるいは露出砥粒部21Yの割合が50個数%を超える場合は、電着金属30を形成するメッキ工程において、プーリ(図示せず)と芯線10の間に介在する露出砥粒部21Yに充分な電流が流れないので、必要なメッキを行うことができず、露出砥粒部21Yの超砥粒20Y、被覆砥粒部21Xの超砥粒20Xが共に脱粒することがある。従って、砥粒層40に含まれる被覆砥粒部21Xの割合は50個数%〜90個数%であって、露出砥粒部21Yの割合が10個数%〜50個数%であることが望ましい。
When the ratio of the coated
また、露出砥粒部21Yを形成する超砥粒20Yの先端部20Yaは、超砥粒20Yの平均粒子径の3/4〜1/3の領域であることが望ましいが、本実施形態では、露出砥粒部21Yを形成する超砥粒20Yの平均粒子径の約1/3程度が先端部20Yaとなるように設定されている。
Further, the tip 20Ya of the
次に、前述した電着ワイヤー工具100と、従来の電着ワイヤー工具(図示せず)について、DWT社(ダイヤモンドワイヤーテクノロジー社)の自動式ダイヤモンドワイヤーソー(CS−400型)を使用して、後述する被加工材の切断加工を行い、切れ味評価試験を行った。
Next, for the
なお、電着ワイヤー工具100の芯線10(図1参照)及び従来の電着ワイヤー工具の芯線(図示せず)の線径はφ180μmであり、電着ワイヤー工具100の超砥粒20X,20Y及び従来の電着ワイヤー工具の砥粒(図示せず)はいずれも粒度30/40のダイヤモンド砥粒である。また、電着ワイヤー工具100の砥粒層40は、図1,図2に示すように、被覆砥粒部21X及び露出砥粒部21Yで構成されているのに対し、従来の電着ワイヤー工具の砥粒はそれぞれの全体が電着金属で覆われた状態(図2中の被覆砥粒部21Xの状態)となっている。
The wire diameter of the core wire 10 (see FIG. 1) of the
試験に供した被加工材は75mm角のシリコンインゴットであり、切断ワイヤー線速350m/分、切断速度1.5mm/分、切断時間50分、ワイヤーテンション13Nという条件下で前記シリコンインゴットの切断加工を行った。そして、1cut〜5cutの各cutの切り込み量(mm)を測定したところ、図3に示すようなグラフが得られた。 The workpiece used for the test was a 75 mm square silicon ingot, and the silicon ingot was cut under the conditions of a cutting wire speed of 350 m / min, a cutting speed of 1.5 mm / min, a cutting time of 50 minutes, and a wire tension of 13 N. Went. Then, when the cut amount (mm) of each cut of 1 cut to 5 cut was measured, a graph as shown in FIG. 3 was obtained.
図3に示すグラフを見ると、1cutから5cutに至るまで、cut回数が増加するに伴って切り込み量(mm)が低下していく状況については、電着ワイヤー工具100及び従来の電着ワイヤー工具は互いに似た傾向を示しているが、1cutにおける従来の電着ワイヤー工具の切り込み量が67mmであるのに対し、電着ワイヤー工具100の切り込み量は72mmであり、従来の電着ワイヤー工具の切り込み量より電着ワイヤー工具100の切り込み量の方が5mm程度大であることが分かる。
As seen from the graph shown in FIG. 3, the
また、この後の2cutから5cutに至るまでの切断加工においても、電着ワイヤー工具100の切り込み量は、従来の電着ワイヤー工具の切り込み量より約4〜5mm程度大であり、この後も同様の傾向が続くことが予測される。
In the subsequent cutting process from 2 cut to 5 cut, the cutting amount of the
図3に示す結果を見ると、電着ワイヤー工具100の場合、露出砥粒部21Yを形成する超砥粒20Yの先端部20Yaが、電着金属30で被覆されず、露出した状態にあることよって切削作用が生じるので、加工初期の1cutから良好な切れ味を発揮していることが分かる。これに対し、従来の電着ワイヤーの砥粒は全て電着金属で覆われた状態(図2中の被覆砥粒部21Xの状態)であるため、加工初期から良好な切れ味を発揮することができないものと考えられる。
When the result shown in FIG. 3 is seen, in the case of the
また、図1,図2に示すように、電着ワイヤー工具100においては、被覆砥粒部21Xの超砥粒20Xは電着金属30によって芯線10に強固に固着されているので、切断加工中の脱粒が生じ難く、長い工具寿命を実現することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
なお、露出砥粒部21Y及び被覆砥粒部21Xを形成する超砥粒20Y,20Xの表面のニッケル原子の特性X線強度を、Scanning Electron Microscope(走査型電子顕微鏡)を用いて測定したところ、被覆砥粒部21Xを形成する超砥粒20Xの表面の特性X線強度は、露出砥粒部21Yを形成する超砥粒20Yの表面の特性X線強度の100倍以上となった。従って、露出砥粒部21Yを形成する超砥粒20Yの表面にはニッケル原子が実質的に付着していないことが分かる。
When the characteristic X-ray intensity of nickel atoms on the surfaces of the
次に、露出砥粒部21Yの割合が33個数%である電着ワイヤー工具100と、露出砥粒部の割合が10個数%,50個数%である電着ワイヤー工具101,102及び従来の電着ワイヤー工具99について、DWT社(ダイヤモンドワイヤーテクノロジー社)の自動式ダイヤモンドワイヤーソー(CS−400型)を使用して、前述と同じ条件で被加工材の切断加工を行い、初期切り込み量を測定する試験を行ったところ、表1に示すような結果が得られた。
Next, the
表1を見ると、露出砥粒部の割合が0個数%から10個数%,33個数%,50個数%と増加するにつれて、初期切り込み量が67mmから68mm,72mm,73mmと増加しているのが判る。このことは、電着ワイヤー工具の砥粒層を形成する露出砥粒部(図1,図2に示す露出砥粒部21Yに相当)の割合(個数%)が大きいほど、加工初期からの切れ味が良好であることを示している。
As shown in Table 1, as the ratio of the exposed abrasive grains increases from 0% to 10%, 33%, and 50%, the initial cutting depth increases from 67mm to 68mm, 72mm, and 73mm. I understand. This means that the larger the ratio (number%) of the exposed abrasive part (corresponding to the exposed
なお、図1〜図3に基づいて説明した実施形態に係る電着ワイヤー工具100は、本発明の一例を示すものであり、本発明の電着ワイヤー工具は前述した電着ワイヤー工具100に限定されない。
In addition, the
本発明のワイヤー工具は、太陽電池用シリコン、半導体用シリコン、磁性体、サファイア、SiCなどのインゴットをスライス加工する装置を使用する各種産業分野において広く使用することができる。 The wire tool of the present invention can be widely used in various industrial fields using an apparatus for slicing ingots such as silicon for solar cells, silicon for semiconductors, magnetic materials, sapphire, and SiC.
10 芯線
10a 外周面
20X,20Y 超砥粒
21X 被覆砥粒部
21Y 露出砥粒部
20Xa,20Ya 先端部
30 電着金属
30a 芯線外被面
40 砥粒層
100 電着ワイヤー工具
DESCRIPTION OF
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JP2013113250A JP2014231121A (en) | 2013-05-29 | 2013-05-29 | Electrodeposited wire tool |
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Family Applications (1)
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JP2013113250A Pending JP2014231121A (en) | 2013-05-29 | 2013-05-29 | Electrodeposited wire tool |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
2013
- 2013-05-29 JP JP2013113250A patent/JP2014231121A/en active Pending
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