JP2015107530A - Wire tool and wire tool manufacturing method - Google Patents

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彰広 川原
Akihiro Kawahara
彰広 川原
峠 直樹
Naoki Toge
直樹 峠
裕基 今崎
Yuki Imazaki
裕基 今崎
佳祐 細川
Keisuke Hosokawa
佳祐 細川
松尾 裕二
Yuji Matsuo
裕二 松尾
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Noritake Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire tool and its manufacturing method having excellent cutting sharpness and a long tool life.SOLUTION: In a wire tool 100, an abrasive grain layer 50 is provided to be formed by fixing abrasive grains 20 to an outer periphery 1a of a core wire 1 with electrodeposition metal 30, and recessed chip pockets 40 and 40x having openings 40a are provided on the surface 30a of the electrodeposition metal 30. The opening 40a of the chip pocket 40 has a circular shape, and the partial chip pockets 40x of the plurality of the chip pockets 40 existing on the surface 30a of the electrodeposition metal 30 are adjacent to the abrasive grains 20. An inner diameter of the opening 40a of the chip pocket 40 is 5 μm or more and is equal to or less than an average particle diameter of the abrasive grains 20. The number of the chip pockets 40 existing in the abrasive grain layer 50 is 50-90% of the number of the abrasive grains 20.

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、サファイヤ、SiCなどのインゴットなどをスライス加工する際に使用されるワイヤー工具及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a wire tool used when slicing ingots such as silicon for solar cells, silicon for semiconductors, magnetic materials, sapphire, and SiC, and a method for manufacturing the wire tool.

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、サファイヤ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、レジンボンドで砥粒を固着したレジンワイヤー工具と、電着で砥粒を固着した電着ワイヤー工具(例えば、特許文献1,2参照)と、に大別される。   For wire tools used for slicing hard and brittle materials such as silicon for solar cells and silicon for semiconductors and sapphire ingots, resin wire tools with abrasive grains fixed by resin bonds and abrasive grains by electrodeposition It is roughly classified into a fixed electrodeposition wire tool (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

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、加工効率も高いなどの点において優れているが、柔軟性が低く、捩れに対して弱いなどの点で劣っている。そこで、ワイヤー工具の加工効率及び捻り強度を高めるとともに、切断加工中の断線を防止するため、金属芯線の外周に施された多孔質のニッケルメッキ層と、ニッケルメッキ層の表面にレジンボンドで固着された超砥粒と、を備えたワイヤー工具が提案されている(例えば、特許文献3参照)。   The electrodeposition wire tools described in Patent Documents 1 and 2 are excellent in terms of high abrasive grain holding power and high processing efficiency, but are low in flexibility and weak against twisting. It is inferior. Therefore, in order to increase the processing efficiency and torsional strength of the wire tool, and to prevent disconnection during the cutting process, the porous nickel plating layer applied to the outer periphery of the metal core wire and the surface of the nickel plating layer are fixed with a resin bond A wire tool provided with the superabrasive grains made has been proposed (for example, see Patent Document 3).

近年、ワイヤー工具を用いて切断されるインゴットは大型化しており、切断作業中のワイヤー工具に伴ってクーラントをワーク(インゴット)の内部に持ち込むことが困難になってきている。そこで、クーラントをワーク内部に持ち込む機能を高める手段として、芯線の外周に砥粒をスパイラル状に配列してチップポケットを溝形状に形成すること(例えば、非特許文献1参照)や、複数の素線を縒り合わせて芯線を形成することにより素線の間隙をチップポケットとすることも提案されている(例えば、特許文献4参照)。   In recent years, ingots that are cut using a wire tool have become larger, and it has become difficult to bring coolant into the work (ingot) along with the wire tool that is being cut. Therefore, as means for improving the function of bringing the coolant into the workpiece, abrasive grains are arranged in a spiral shape on the outer periphery of the core wire to form a chip pocket in a groove shape (for example, see Non-Patent Document 1), or a plurality of elements It has also been proposed to form a core wire by twisting the wires so that the gap between the strands becomes a chip pocket (see, for example, Patent Document 4).

一方、難削材の研削において良好な切削性を得るとともに切削後の砥粒層の形状崩れを抑制するため、特許文献5には、超砥粒を樹脂結合相中に分散させてなる砥粒層を有するレジンボンド砥石において、前記樹脂結合相を、熱硬化性樹脂を主組成物とする母相中に、金属被覆を形成した中空粒子と、金属粉末とをそれぞれフィラーとして分散させたものが記載されている(例えば、特許文献5参照)。   On the other hand, in order to obtain good machinability in grinding difficult-to-cut materials and to suppress the deformation of the shape of the abrasive grain layer after cutting, Patent Document 5 discloses abrasive grains in which superabrasive grains are dispersed in a resin binder phase. In the resin-bonded whetstone having a layer, the resin-bonded phase is obtained by dispersing hollow particles having a metal coating and metal powder as fillers in a matrix having a thermosetting resin as a main composition. (For example, refer to Patent Document 5).

また、クリープフィード研削の分野では、研削熱を確実かつ効果的に発散し、研削比を向上させるとともに、研削精度を高めるため、樹脂をバインダーとするボンド相に超砥粒が分散された砥粒層を有するレジンボンド砥石において、ボンド相が、カーボンと、Ag粒子及びCu粒子と、バインダーとを含有するものが記載されている(例えば、特許文献6参照)。   In addition, in the field of creep feed grinding, abrasive grains in which superabrasive grains are dispersed in a bond phase containing a resin as a binder in order to dissipate grinding heat reliably and effectively, improve the grinding ratio, and increase grinding accuracy. In a resin bond grindstone having a layer, a bond phase containing carbon, Ag particles and Cu particles, and a binder is described (for example, see Patent Document 6).

さらに、電着砥石の分野においては、電着砥石に自生発刃作用を生じさせ、難削材の研削を良好に行うようにするため、砥粒と中空粒子とが混在してメッキ層によって固定された砥石部を有する電着砥石が提案されている(例えば、特許文献7参照)。   Furthermore, in the field of electrodeposition grinding stones, in order to generate a self-generated blade action on the electrodeposition grinding stone and to grind difficult-to-cut materials satisfactorily, abrasive grains and hollow particles are mixed and fixed by a plating layer. An electrodeposited grindstone having a grindstone portion has been proposed (see, for example, Patent Document 7).

特開昭53−14489号公報JP-A-53-14489 特許第4157724号公報Japanese Patent No. 4157724 特開2011−218492号公報JP 2011-218492 A 特開平11−277398号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-277398 特許第3424540号公報Japanese Patent No. 3424540 特開2011−104750号公報JP 2011-104750 A 特開2005−329488号公報JP 2005-329488 A

精密工学会誌62(2),p242−p246Journal of Japan Society for Precision Engineering 62 (2), p242-p246

前述したように、近年、ワイヤー工具を用いて切断されるインゴットは大型化し、切断作業中のワイヤー工具に伴ってクーラントをワーク(インゴット)の内部に持ち込むことが困難になってきているため、クーラントをワーク内部に持ち込む機能を有するワイヤー工具が要請されているが、特許文献1,2に記載されたワイヤー工具では十分に対応することができないのが実状である。   As described above, ingots that are cut using wire tools have become larger in recent years, and it has become difficult to bring coolant into the work (ingot) along with the wire tool being cut. However, the wire tool described in Patent Documents 1 and 2 cannot sufficiently cope with the wire tool.

これに対し、特許文献3記載のワイヤー工具は、多孔質のニッケルメッキ層を備えているが、この多孔質部分は、ニッケルメッキ層の表面に固着されるレジンボンドを浸透させてアンカー効果を生じさせ、金属芯線とレジンボンドとの固着力を高めるためのものであって、切断作業中にクーラントをワーク内に持ち込む機能は有していない。   On the other hand, the wire tool described in Patent Document 3 includes a porous nickel plating layer, but this porous portion penetrates a resin bond fixed to the surface of the nickel plating layer to produce an anchor effect. In order to increase the adhesion between the metal core wire and the resin bond, it does not have a function of bringing the coolant into the workpiece during the cutting operation.

また、非特許文献1記載のワイヤー工具あるいは特許文献4記載のワイヤー工具は、インゴットを加工するときに発生する捻回により、芯線が破断し易く、同じ太さの芯線において、引張破断強度も弱くなってしまう。   In addition, the wire tool described in Non-Patent Document 1 or the wire tool described in Patent Document 4 has a core wire that is easily broken by twisting that occurs when an ingot is processed, and the tensile strength at break is weak in a core wire of the same thickness. turn into.

一方、特許文献5,6記載のレジンボンド砥石は、本発明に係るワイヤー工具と、ボンドの種類、工具形状及び利用分野が実質的に大きく異なっているので、採用することが不可能である。また、中空粒子が導電性を有すると、中空粒子の表面にメッキが乗ってしまい、チップポケットを形成する上で妨げとなる。さらに、砥粒表面に導電性金属が被覆され、砥粒の平均粒子径が中空粒子の平均粒子径より大きいものでないと、メッキ工程において、芯線とプーリとの導通がとれず、砥粒及び中空粒子を十分に固着することができないなどの問題もある。   On the other hand, the resin bond grindstones described in Patent Documents 5 and 6 are substantially different from the wire tool according to the present invention in terms of bond type, tool shape, and application field, and thus cannot be employed. In addition, if the hollow particles have conductivity, plating is placed on the surfaces of the hollow particles, which hinders the formation of a chip pocket. Further, if the abrasive grain surface is coated with a conductive metal and the average grain diameter of the abrasive grains is not larger than the average grain diameter of the hollow grains, the conductive wire cannot be connected to the pulley in the plating step, and the abrasive grains and hollow There is also a problem that the particles cannot be sufficiently fixed.

さらに、特許文献7記載の電着砥石は、砥粒と中空粒子とを混在させることにより、研削作業中の砥粒脱落による自生発刃作用を促進させるものであるが、クーラントをワーク内部に持ち込む機能はなく、ワイヤー工具の分野に応用することもできない。   Furthermore, the electrodeposition grindstone described in Patent Document 7 promotes the self-generated blade action due to the abrasive grains falling during the grinding operation by mixing abrasive grains and hollow particles, but brings the coolant into the workpiece. It has no function and cannot be applied to the field of wire tools.

本発明が解決しようとする課題は、切れ味が良好で、工具寿命の長いワイヤー工具及びその製造方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a wire tool having a good sharpness and a long tool life and a method for manufacturing the same.

本発明のワイヤー工具は、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ワイヤー工具であって、前記電着金属の表面に開口部を有する凹状のチップポケットを備えたことを特徴とする。   The wire tool of the present invention is a wire tool having an abrasive grain layer formed by adhering abrasive grains to the outer periphery of a core wire with an electrodeposited metal, and a concave chip pocket having an opening on the surface of the electrodeposited metal It is provided with.

このような構成とすれば、ワークの切断加工中、電着金属の表面に開口部を有するチップポケットにより、クーラントをワーク内部に持ち込む機能が高まるので、ワークの発熱が抑制され、研削屑の速やかな排出が促進されるので、切れ味が向上する。また、前述した発熱抑制作用により、砥粒の過度の摩擦摩耗を防止することができるので、工具寿命も延長する。   With this configuration, the chip pocket having the opening on the surface of the electrodeposited metal increases the function of bringing the coolant into the workpiece during cutting of the workpiece, so that the heat generation of the workpiece is suppressed, and the grinding debris can be quickly removed. Since the effective discharge is promoted, the sharpness is improved. In addition, the excessive heat and friction of the abrasive grains can be prevented by the heat generation suppressing action described above, so that the tool life is extended.

ここで、前記チップポケットの開口部は円形状であることが望ましい。   Here, the opening of the chip pocket is preferably circular.

また、前記電着金属の表面に存在する前記チップポケットのうちの少なくとも一部の前記チップポケットが前記砥粒に隣接していることが望ましい。   Moreover, it is desirable that at least a part of the chip pockets on the surface of the electrodeposited metal is adjacent to the abrasive grains.

さらに、前記チップポケットの開口部の内径が5μm以上で前記砥粒の平均粒子径以下であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the inner diameter of the opening of the chip pocket is 5 μm or more and not more than the average particle diameter of the abrasive grains.

一方、前記チップポケットの個数が前記砥粒の個数の50%〜90%であることが望ましい。   Meanwhile, it is desirable that the number of the chip pockets is 50% to 90% of the number of the abrasive grains.

次に、本発明のワイヤー工具製造方法は、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ワイヤー工具の製造方法であって、芯線の外周面に砥粒及び球状の中空粒子を仮固着する工程と、前記砥粒及び前記中空粒子を電着金属で固着する工程と、前記電着金属の表面から露出している前記中空粒子を破壊若しくは脱落させる工程と、を備えたことを特徴とする。   Next, the wire tool manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a wire tool having an abrasive layer formed by fixing abrasive grains to the outer periphery of a core wire with an electrodeposited metal, and the abrasive grains on the outer peripheral surface of the core wire. And temporarily fixing the spherical hollow particles, fixing the abrasive grains and the hollow particles with an electrodeposited metal, and destroying or dropping the hollow particles exposed from the surface of the electrodeposited metal; , Provided.

このような構成とすれば、電着金属の表面に開口部を有する凹状のチップポケットを備えたワイヤー工具を効率的に製造することができる。   With such a configuration, it is possible to efficiently manufacture a wire tool including a concave chip pocket having an opening on the surface of the electrodeposited metal.

ここで、前記砥粒の表面が導電性物質で被覆され、前記中空粒子の表面が非導電性であることが望ましい。   Here, it is desirable that the surface of the abrasive grains be coated with a conductive material and the surface of the hollow particles be non-conductive.

また、前記中空粒子は酸化ケイ素(シリカ)若しくは酸化アルミニウム(アルミナ)で形成され、前記中空粒子の平均粒子径が5μm以上で前記砥粒の平均粒子径以下であることが望ましい。   The hollow particles are preferably made of silicon oxide (silica) or aluminum oxide (alumina), and the average particle diameter of the hollow particles is preferably 5 μm or more and less than the average particle diameter of the abrasive grains.

本発明により、切れ味が良好であり、工具寿命も長い、ワイヤー工具及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a wire tool having a good sharpness and a long tool life and a manufacturing method thereof.

本発明の実施形態であるワイヤー工具の外周の一部拡大斜視図である。It is a partially expanded perspective view of the outer periphery of the wire tool which is embodiment of this invention. 図1に示すワイヤー工具の外周の他の部分の一部拡大斜視図である。It is a partially expanded perspective view of the other part of the outer periphery of the wire tool shown in FIG. 図1に示すワイヤー工具の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the wire tool shown in FIG. 従来のワイヤー工具の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the conventional wire tool. 図1に示すワイヤー工具の製造工程の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of manufacturing process of the wire tool shown in FIG. 図1に示すワイヤー工具による切断加工作業を示す一部省略図である。It is a partial abbreviation figure which shows the cutting process operation | work with the wire tool shown in FIG.

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。図1,図2及び図5(c)に示すように、本実施形態のワイヤー工具100は、芯線1の外周1aに砥粒20を電着金属30で固着して形成された砥粒層50を有し、電着金属30の表面30aに開口部40aを有する凹状のチップポケット40,40xを備えている。図1に示すように、チップポケット40の開口部40aは円形状であり、図2,図5(c)に示すように、電着金属30の表面30aに存在する複数のチップポケット40のうちの一部のチップポケット40xが砥粒20に隣接している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1, 2, and 5 (c), the wire tool 100 of the present embodiment has an abrasive grain layer 50 formed by fixing abrasive grains 20 to an outer periphery 1 a of a core wire 1 with an electrodeposited metal 30. And has recessed chip pockets 40, 40x having openings 40a on the surface 30a of the electrodeposited metal 30. As shown in FIG. 1, the opening 40 a of the chip pocket 40 is circular, and as shown in FIGS. 2 and 5 (c), among the plurality of chip pockets 40 existing on the surface 30 a of the electrodeposited metal 30. A part of the chip pockets 40 x are adjacent to the abrasive grains 20.

チップポケット40の開口部40aの内径は、5μm以上であって、且つ砥粒20の平均粒子径以下である。砥粒層50に存在するチップポケット40の個数は、砥粒20の個数の50%〜90%である。   The inner diameter of the opening 40 a of the chip pocket 40 is not less than 5 μm and not more than the average particle diameter of the abrasive grains 20. The number of chip pockets 40 present in the abrasive grain layer 50 is 50% to 90% of the number of abrasive grains 20.

このような構成とすれば、後述する図6に示すように、ワイヤー工具100を用いてワーク65(シリコンインゴット)を切断加工しているとき、電着金属30の表面30aに開口部40aを有するチップポケット40により、クーラント66をワーク65内部に持ち込む機能が高まるので、ワーク65の発熱が抑制され、研削屑の速やかな排出が促進されるので、切れ味が向上する。また、前述した発熱抑制作用により、砥粒20の過度の摩擦摩耗を防止することができるので、工具寿命も延長する。   With such a configuration, as shown in FIG. 6 described later, when the workpiece 65 (silicon ingot) is cut using the wire tool 100, the surface 30a of the electrodeposited metal 30 has an opening 40a. Since the function of bringing the coolant 66 into the workpiece 65 is enhanced by the chip pocket 40, the heat generation of the workpiece 65 is suppressed, and the quick discharge of the grinding waste is promoted, so that the sharpness is improved. In addition, the excessive heat and friction of the abrasive grains 20 can be prevented by the heat generation suppressing action described above, so that the tool life is extended.

ここで、図3に基づいて、本実施形態のワイヤー工具100の製造方法について説明する。図3に示すように、芯線1であるピアノ線(線径φ180μm)を、線速30m/minにて連続的に供給し、脱脂槽2、酸洗浄槽3にて、順次、芯線1の外周を洗浄し、芯線1の外周の汚れや油脂などを除去する。酸洗浄槽3を出た芯線1は溶液塗布槽4に送られ、ここで、芯線1の外周に溶液(図示せず)が塗布され、溶液塗布槽4の後に配置されたダイス5において余分な溶液が除去される。なお、前記溶液は、ペンタエリスリトールトリアクリレート樹脂1質量%をアルコールに溶解したものを用いたが、これに限定するものではない。   Here, based on FIG. 3, the manufacturing method of the wire tool 100 of this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 3, a piano wire (wire diameter φ180 μm), which is the core wire 1, is continuously supplied at a wire speed of 30 m / min, and the outer circumference of the core wire 1 sequentially in the degreasing tank 2 and the acid cleaning tank 3. Is cleaned to remove dirt, oil, and the like on the outer periphery of the core wire 1. The core wire 1 exiting the acid cleaning tank 3 is sent to a solution application tank 4 where a solution (not shown) is applied to the outer periphery of the core wire 1 and is extra in a die 5 disposed after the solution application tank 4. The solution is removed. In addition, although the said solution used what melt | dissolved 1 mass% of pentaerythritol triacrylate resins in alcohol, it does not limit to this.

この後、ダイヤ吹付槽6において、吹き付け法により、ダイヤモンド砥粒20(平均粒子径35μm)及び球状の中空粒子25が仮固着され、図5(a)に示すような状態となる。ダイヤ吹付槽6においては、ダイヤモンド砥粒20中に球状の中空粒子25(中空状シリカフィラー:平均粒子径20μm)が添加された状態で吹き付けられるので、ダイヤモンド砥粒20及び中空粒子25を同時に吹き付け、仮固着することができる。ここで、ダイヤモンド砥粒20の表面は導電性物質で被覆されているが、中空粒子25の表面は非導電性である。なお、本実施形態の中空粒子25は酸化ケイ素で形成されているが、酸化アルミニウムで形成することもできる。   Thereafter, in the diamond spraying tank 6, the diamond abrasive grains 20 (average particle diameter 35 μm) and the spherical hollow particles 25 are temporarily fixed by a spraying method, resulting in a state as shown in FIG. In the diamond spray tank 6, since the spherical hollow particles 25 (hollow silica filler: average particle diameter 20 μm) are sprayed in the diamond abrasive grains 20, the diamond abrasive grains 20 and the hollow particles 25 are sprayed simultaneously. Can be temporarily fixed. Here, the surface of the diamond abrasive grain 20 is coated with a conductive material, but the surface of the hollow particle 25 is non-conductive. In addition, although the hollow particle 25 of this embodiment is formed with silicon oxide, it can also be formed with aluminum oxide.

この後、メッキ槽7において、電流密度50.7A/dm2にて、ニッケルメッキを施した後、脱脂槽8及び洗浄槽9を通過させると、図5(b)に示すように、ダイヤモンド砥粒20及び中空粒子25が電着金属30で固着された状態のワイヤー工具10が形成される。 Then, after nickel plating is performed at a current density of 50.7 A / dm 2 in the plating tank 7 and then passed through the degreasing tank 8 and the cleaning tank 9, as shown in FIG. The wire tool 10 in a state where the grains 20 and the hollow particles 25 are fixed by the electrodeposited metal 30 is formed.

図3に示す製造工程を経て形成されたワイヤー工具10に対し、ツルーイング若しくはドレッシングなどの目立て処理を施すと、図5(b)中に示す中空粒子25が破壊されたり、脱落したりして、図5(c)に示すように、電着金属30の表面30aの中空粒子25の痕跡がチップポケット40となったワイヤー工具100が形成される。ワイヤー工具100において、単位面積当たりの砥粒20の個数は25個であり、チップポケット40の個数は15個であり、また、チップポケット40の個数は、砥粒20の個数の60%であるが、これらに限定するものではない。   When the wire tool 10 formed through the manufacturing process shown in FIG. 3 is subjected to a sharpening process such as truing or dressing, the hollow particles 25 shown in FIG. 5B are broken or dropped off, As shown in FIG. 5C, the wire tool 100 is formed in which the traces of the hollow particles 25 on the surface 30 a of the electrodeposited metal 30 become the chip pockets 40. In the wire tool 100, the number of abrasive grains 20 per unit area is 25, the number of chip pockets 40 is 15, and the number of chip pockets 40 is 60% of the number of abrasive grains 20. However, it is not limited to these.

なお、前記単位面積とは、ワイヤー工具10の外周面(電着金属30の表面30a)において、周方向160μm×長さ方向1000μmの範囲内の面積であり、前記単位面積当たりの砥粒20(チップポケット40)の個数は、20カ所の前記単位面積部分について、砥粒20(チップポケット40)の個数をカウントし、得られた値を平均したものである。   The unit area is an area within the range of 160 μm in the circumferential direction × 1000 μm in the length direction on the outer peripheral surface of the wire tool 10 (the surface 30a of the electrodeposited metal 30), and the abrasive grains 20 per unit area ( The number of chip pockets 40) is the average of the values obtained by counting the number of abrasive grains 20 (chip pockets 40) for the 20 unit area portions.

ここで、図4に基づいて、従来のワイヤー工具13の製造方法について説明する。図4に示すように、芯線1であるピアノ線(線径φ180μm)を、線速30m/minにて連続的に供給し、脱脂槽2、酸洗浄槽3にて、順次、芯線1の外周を洗浄し、芯線1の外周の汚れや油脂などを除去した後、下地メッキ槽11にて下地メッキを行った後、電気泳動槽12において、ダイヤモンド砥粒(粒度30/40)が電気泳動法によって仮固着される。この後、メッキ槽7においてニッケルメッキ(電流密度50.7A/dm2)を行うことによってダイヤモンド砥粒を固着した後、脱脂槽8及び洗浄槽9を通過するとワイヤー工具13が完成する。 Here, the manufacturing method of the conventional wire tool 13 is demonstrated based on FIG. As shown in FIG. 4, a piano wire (wire diameter φ180 μm), which is the core wire 1, is continuously supplied at a wire speed of 30 m / min. After removing dirt and oil on the outer periphery of the core wire 1 and performing base plating in the base plating tank 11, diamond abrasive grains (particle size 30/40) are electrophoresed in the electrophoresis tank 12. Is temporarily fixed. Thereafter, after the diamond abrasive grains are fixed by performing nickel plating (current density 50.7 A / dm 2 ) in the plating tank 7, the wire tool 13 is completed when passing through the degreasing tank 8 and the cleaning tank 9.

次に、図3に示す工程を経て製造されたワイヤー工具10にツルーイング(若しくはドレッシング)などの目立て処理を施して形成されたワイヤー工具100(図5(c)参照)、及び、図4に示す工程を経て製造された従来のワイヤー工具13について、図6に示すワイヤーソー60を用いてワーク65(シリコンインゴット)の切断加工を行い、冷却性の評価を行った。   Next, a wire tool 100 (see FIG. 5C) formed by applying a sharpening process such as truing (or dressing) to the wire tool 10 manufactured through the steps shown in FIG. 3, and shown in FIG. About the conventional wire tool 13 manufactured through the process, the workpiece | work 65 (silicon ingot) was cut using the wire saw 60 shown in FIG. 6, and the cooling property was evaluated.

ワイヤーソー60は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)であり、これにワイヤー工具100,13をセットして、ワーク65(単結晶シリコンインゴット)の切断加工を行った。図6に示すように、ワイヤーソー60において、複数のプーリ64a,64bの間隔は300mmであり、切断加工中は、供給ガイド62からそれぞれプーリ64a,64bに対して、直接、クーラント66(ノリタケクール)が各0.4L/minで供給される。ワイヤー工具100,13の線速は350m/minであり、ワイヤーテンションは13Nである。ワーク65は、高さ70mmの単結晶シリコンインゴットである。   The wire saw 60 is an automatic diamond wire saw (CS-400 type) manufactured by DWT (Diamond Wire Technology). The wire tools 100 and 13 are set on the wire saw 60 and the workpiece 65 (single crystal silicon ingot) is cut. Went. As shown in FIG. 6, in the wire saw 60, the intervals between the plurality of pulleys 64a and 64b are 300 mm, and during the cutting process, the coolant 66 (Noritake Cool) directly from the supply guide 62 to the pulleys 64a and 64b, respectively. ) At a rate of 0.4 L / min. The wire tools 100 and 13 have a linear velocity of 350 m / min and a wire tension of 13N. The workpiece 65 is a single crystal silicon ingot having a height of 70 mm.

図6に示すように、ワーク65の切断加工を行いながら、ワーク65内部の切断領域63(ワイヤー工具100,13がワーク65に当接している領域)の温度を、切断加工開始後から10分、20分、30分、40分及び50分経過する度に測定したところ、表1に示すような結果が得られた。なお、切断領域63の温度測定は、エー・アンド・デイ社のレーザーマーカー付き赤外線放射温度計(AD−5611A)を用いて行った。10分ごとに温度を測定することにより、切断作業中のワイヤー工具100,13に伴うクーラント持ち込みによる冷却性を評価した。   As shown in FIG. 6, while cutting the workpiece 65, the temperature of the cutting area 63 inside the workpiece 65 (the area where the wire tools 100 and 13 are in contact with the workpiece 65) is set to 10 minutes after the start of the cutting process. When measured every 20 minutes, 30 minutes, 40 minutes and 50 minutes, the results shown in Table 1 were obtained. In addition, the temperature measurement of the cutting | disconnection area | region 63 was performed using the infrared radiation thermometer with a laser marker (AD-5611A) of A & D company. By measuring the temperature every 10 minutes, the cooling performance by bringing in the coolant accompanying the wire tools 100 and 13 during the cutting operation was evaluated.

(表1)ワイヤー工具の冷却性の評価結果
(Table 1) Evaluation results of cooling performance of wire tools

表1を見ると、ワイヤー工具100を用いてワーク65を切断した場合、切断領域63の温度は、10分経過した時点で22.3℃であり、40分経過後は最大28.0℃まで上昇しているが、50分経過後は26.1℃まで低下しているので、概ね、22.3〜28.0℃の範囲内に保たれているのが分かる。   Referring to Table 1, when the workpiece 65 is cut using the wire tool 100, the temperature of the cutting region 63 is 22.3 ° C. when 10 minutes have elapsed, and up to 28.0 ° C. after 40 minutes have elapsed. Although it has risen, it has been lowered to 26.1 ° C. after 50 minutes, so that it can be seen that the temperature is generally kept within the range of 22.3 to 28.0 ° C.

一方、ワイヤー工具13を用いてワーク65を切断した場合、切断領域63の温度は、10分経過した時点で21.7℃であるが、20分経過後は31.4℃まで急上昇し、40分経過後は最大35.4℃まで上昇し、50分経過後も32.3℃となっているので、切断作業中は、32.3℃を超えているのが分かる。   On the other hand, when the workpiece 65 is cut using the wire tool 13, the temperature of the cutting region 63 is 21.7 ° C. when 10 minutes have elapsed, but rapidly rises to 31.4 ° C. after 20 minutes, After the elapse of minutes, the temperature rises to a maximum of 35.4 ° C., and is 32.3 ° C. even after the elapse of 50 minutes.

以上のことより、図5(c)に示すワイヤー工具100の外周には、図1,図2に示すように、砥粒20の近傍や電着金属30の表面30aに開口部40aを有するチップポケット40が存在するので、切断作業中、クーラント66がワイヤー工具100に伴ってワーク65内に絶え間なく供給されるので、ワーク65の発熱が抑制され、切削屑が速やかに排出され、優れた切れ味を発揮する。また、ワーク65の発熱が抑制されることより、砥粒20の過大な摩擦摩耗が抑制されるので、工具寿命も向上する。   From the above, on the outer periphery of the wire tool 100 shown in FIG. 5 (c), as shown in FIGS. 1 and 2, a chip having an opening 40a in the vicinity of the abrasive grains 20 or on the surface 30a of the electrodeposited metal 30. Since the pocket 40 is present, the coolant 66 is continuously supplied into the work 65 along with the wire tool 100 during the cutting operation, so that the heat generation of the work 65 is suppressed, the cutting waste is quickly discharged, and the sharpness is excellent. Demonstrate. Further, since the heat generation of the workpiece 65 is suppressed, excessive frictional wear of the abrasive grains 20 is suppressed, so that the tool life is improved.

なお、図1〜図6に基づいて説明したワイヤー工具10,100及びその製造方法などの実施形態は本発明を例示するものであり、本発明のワイヤー工具及びワイヤー工具製造法は前述した実施形態に限定されない。   The embodiments of the wire tools 10 and 100 and the manufacturing method thereof described with reference to FIGS. 1 to 6 exemplify the present invention, and the wire tool and the wire tool manufacturing method of the present invention are described above. It is not limited to.

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、サファイヤ、SiCなどのインゴットなどをスライス加工する各種産業分野において広く利用することができる。   The wire tool of the present invention can be widely used in various industrial fields for slicing ingots such as silicon for solar cells, silicon for semiconductors, magnetic materials, sapphire, and SiC.

1 芯線
1a 外周
2,8 脱脂槽
3 酸洗浄槽
4 溶液塗布槽
5 ダイス
6 ダイヤ吹付槽
7 メッキ槽
9 洗浄槽
10,13,100 ワイヤー工具
11 下地メッキ槽
12 電気泳動槽
20 砥粒
25 中空粒子
30 電着金属
30a 表面
40,40x チップポケット
40a 開口部
50 砥粒層
60 ワイヤーソー
62a,62b 供給ガイド
63 切断領域
64a,64b プーリ
65 ワーク
66 クーラント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core wire 1a Outer periphery 2,8 Degreasing tank 3 Acid cleaning tank 4 Solution application tank 5 Dies 6 Diamond spraying tank 7 Plating tank 9 Cleaning tank 10, 13, 100 Wire tool 11 Base plating tank 12 Electrophoresis tank 20 Abrasive grain 25 Hollow particle 30 Electrodeposited metal 30a Surface 40, 40x Chip pocket 40a Opening 50 Abrasive layer 60 Wire saw 62a, 62b Supply guide 63 Cutting region 64a, 64b Pulley 65 Work 66 Coolant

Claims (8)

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ワイヤー工具であって、前記電着金属の表面に開口部を有する凹状のチップポケットを備えたことを特徴とするワイヤー工具。   A wire tool having an abrasive grain layer formed by adhering abrasive grains to an outer periphery of a core wire with an electrodeposited metal, comprising a concave chip pocket having an opening on the surface of the electrodeposited metal Wire tool to play. 前記チップポケットの開口部が円形状である請求項1記載のワイヤー工具。   The wire tool according to claim 1, wherein the opening of the chip pocket is circular. 前記電着金属の表面に存在する前記チップポケットのうちの少なくとも一部の前記チップポケットが前記砥粒に隣接している請求項1または2記載のワイヤー工具。   The wire tool according to claim 1 or 2, wherein at least a part of the chip pockets on the surface of the electrodeposited metal is adjacent to the abrasive grains. 前記チップポケットの開口部の内径が5μm以上で前記砥粒の平均粒子径以下である請求項1〜3のいずれかに記載のワイヤー工具。   The wire tool according to any one of claims 1 to 3, wherein an inner diameter of the opening of the chip pocket is not less than 5 µm and not more than an average particle diameter of the abrasive grains. 前記チップポケットの個数が前記砥粒の個数の50%〜90%である請求項1〜4のいずれかに記載のワイヤー工具。   The wire tool according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of the chip pockets is 50% to 90% of the number of the abrasive grains. 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ワイヤー工具の製造方法であって、芯線の外周に砥粒及び球状の中空粒子を仮固着する工程と、前記砥粒及び前記中空粒子を電着金属で固着する工程と、前記電着金属の表面から露出している前記中空粒子を破壊若しくは脱落させる工程と、を備えたことを特徴とするワイヤー工具製造方法。   A method of manufacturing a wire tool having an abrasive layer formed by fixing abrasive grains to the outer periphery of a core wire with an electrodeposited metal, the step of temporarily fixing abrasive grains and spherical hollow particles to the outer periphery of the core wire, and A method of manufacturing a wire tool, comprising: a step of fixing abrasive grains and the hollow particles with an electrodeposited metal; and a step of breaking or dropping the hollow particles exposed from the surface of the electrodeposited metal. . 前記砥粒の表面が導電性物質で被覆され、前記中空粒子の表面が非導電性である請求項6記載のワイヤー工具製造方法。   The wire tool manufacturing method according to claim 6, wherein a surface of the abrasive grains is coated with a conductive substance, and a surface of the hollow particles is non-conductive. 前記中空粒子が酸化ケイ素若しくは酸化アルミニウムで形成され、前記中空粒子の平均粒子径が5μm以上で前記砥粒の平均粒子径以下である請求項6または7記載のワイヤー工具製造方法。   The wire tool manufacturing method according to claim 6 or 7, wherein the hollow particles are formed of silicon oxide or aluminum oxide, and the average particle size of the hollow particles is 5 µm or more and less than the average particle size of the abrasive grains.
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