JP2015136745A - Wire rod for wire saw, and wire saw - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire saw having high durability.SOLUTION: A wire rod for a wire saw includes: a core wire comprising quartz fiber; a resin layer formed on the outer periphery of the core wire, and protecting the core wire; a conductive layer formed on the outer periphery of the resin layer; and an abrasive grain holding layer formed on the outer periphery of the conductive layer by plating and having a coating thickness thicker than that of the conductive layer. An elongation value of resin of the resin layer is 5% or more, a coefficient of elasticity of resin of the resin layer is 800 MPa or more, a ratio of an elongation of resin of the resin layer to an elongation of the metal of the abrasive grain holding layer is 1.0 or more, and an adhesion strength to glass of the resin layer, for evaluating a peeling force required when applying resin to be used in the resin layer to a glass plate surface and peeling the resin in a peeling testing is 2.0 N/mm or more.

Description

本発明は、シリコンインゴットなどの難削材からウェハの切り出し等を行うことが可能なワイヤソー等に関するものである。   The present invention relates to a wire saw or the like capable of cutting a wafer from a difficult-to-cut material such as a silicon ingot.

従来、例えばシリコンインゴットをスライス加工してシリコンウェハを得るためには、ワイヤが用いられてきた。例えば、鋼線ワイヤを用いて、砥粒を含むスラリを供給しながら、加工対象をスライスする方法があった。   Conventionally, for example, in order to obtain a silicon wafer by slicing a silicon ingot, a wire has been used. For example, there has been a method of slicing an object to be processed while supplying a slurry containing abrasive grains using a steel wire.

しかし、このような方法では、砥粒や被加工物の切断屑を多量に含んだ研削廃液が発生する。したがって、この処理が必要になるとともに、環境負荷も大きいという問題がある。   However, in such a method, a grinding waste liquid containing a large amount of abrasive grains and workpiece cutting waste is generated. Therefore, there is a problem that this processing is necessary and the environmental load is large.

そこで、ピアノ線等の金属線の外周部に砥粒を樹脂で保持したワイヤソーを用いる方法がある。このような方法では多量の廃液が不要になる。   Therefore, there is a method of using a wire saw in which abrasive grains are held by a resin on the outer periphery of a metal wire such as a piano wire. Such a method eliminates the need for a large amount of waste liquid.

しかし、ピアノ線等の金属線を芯材にしたワイヤソーを用いた切断方法においては、通常、ワイヤに張力を付与した状態で、被加工物を切断する。このため、ワイヤの破断の問題がある。このため、耐久性を確保するためには、ワイヤ径を所定以上とする必要がある。しかしながら、ワイヤ径が大きくなると、切断代が多くなるため、歩留まりが低下するという問題がある。   However, in a cutting method using a wire saw having a metal wire such as a piano wire as a core, the workpiece is usually cut in a state where tension is applied to the wire. For this reason, there is a problem of wire breakage. For this reason, in order to ensure durability, it is necessary to make a wire diameter more than predetermined. However, when the wire diameter is increased, the cutting allowance is increased, so that there is a problem that the yield is lowered.

これに対し、芯材に石英ガラスを用いたワイヤソーを用いる方法がある(特許文献1)。   On the other hand, there is a method using a wire saw using quartz glass as a core material (Patent Document 1).

特開2012−228771号公報JP 2012-228771 A

特許文献1の方法は、芯材に抗張力の高い石英ガラスを用いているため、ワイヤ径が小さいワイヤソーを作ることができる。また、芯線外周に樹脂層を形成しているため、砥粒が芯材と接触することを防止できる。   Since the method of patent document 1 uses quartz glass with high tensile strength for a core material, it can make a wire saw with a small wire diameter. Moreover, since the resin layer is formed in the core wire outer periphery, it can prevent that an abrasive grain contacts a core material.

しかしながら、ワイヤソーに張力が付与された際、芯材は十分張力に耐えられるとしても、樹脂層等が破断する恐れがある。この場合、芯材が露出するため、芯材と被削体等とが接触し、芯材が破断する恐れがある。   However, when tension is applied to the wire saw, the resin layer or the like may be broken even if the core material can sufficiently withstand the tension. In this case, since the core material is exposed, the core material and the work body or the like may come into contact with each other, and the core material may be broken.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、高い耐久性を有するワイヤソー等を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the wire saw etc. which have high durability.

前述した目的を達するために第1の発明は、石英ファイバからなる芯線と、前記芯線の外周に形成され、前記芯線を保護する樹脂層と、前記樹脂層の外周に形成される導電層と、前記導電層の外周にめっきにより形成される前記導電層よりも被覆厚さが厚い砥粒保持層を具備し、前記樹脂層の樹脂の伸び値は、5%以上であり、前記樹脂層の樹脂の弾性率が800MPa以上であり、さらに、前記芯線を被覆する前記樹脂層の樹脂の伸び/前記砥粒保持層の金属の伸びが1.0以上であり、前記樹脂層に用いる樹脂をガラス板面に塗布してピール試験にて樹脂を剥す際に必要な引き剥がし力を評価した前記樹脂層の対ガラス密着強度が2.0N/mm以上であることを特徴とするワイヤソー用線材である。   In order to achieve the above-described object, the first invention includes a core wire made of quartz fiber, a resin layer formed on the outer periphery of the core wire to protect the core wire, a conductive layer formed on the outer periphery of the resin layer, An abrasive grain holding layer having a coating thickness greater than that of the conductive layer formed by plating on the outer periphery of the conductive layer, and an elongation value of the resin of the resin layer is 5% or more; The elastic modulus of the resin layer is not less than 800 MPa, and the elongation of the resin of the resin layer covering the core wire / the elongation of the metal of the abrasive grain holding layer is not less than 1.0. The wire saw wire material is characterized in that the adhesion strength to glass of the resin layer, which has been evaluated for a peeling force required when the resin is applied to the surface and peeled off by a peel test, is 2.0 N / mm or more.

前記樹脂層の厚さは、10〜30μmで、最外層の前記めっき層がニッケル、銅、スズのいずれかの金属から成ることが好ましい。   The resin layer preferably has a thickness of 10 to 30 μm, and the outermost plating layer is made of any metal of nickel, copper, and tin.

前記導電層を形成する微粒子は導電性粒子であり、前記導電層の厚さが2〜10μmであり、前記導電層の体積抵抗率が10-3〜10-6の範囲であることが望ましい。 The fine particles forming the conductive layer are conductive particles, the thickness of the conductive layer is preferably 2 to 10 μm, and the volume resistivity of the conductive layer is preferably in the range of 10 −3 to 10 −6 .

前記芯線は、外径が60〜300μmで、抗張力が5000MPa以上であることが望ましい。   The core wire preferably has an outer diameter of 60 to 300 μm and a tensile strength of 5000 MPa or more.

第1の発明によれば、芯線が石英ファイバで構成されるため、従来使用されてきたピアノ線に比べ大きな抗張力を有する。したがって、ピアノ線を用いたワイヤソーの芯線より、芯線径を細くすることができる。したがって、ワイヤの耐久性に優れ、切断時の被削材の歩留まりが高いワイヤソーを得ることができる。   According to the first invention, since the core wire is made of quartz fiber, it has a higher tensile strength than the conventionally used piano wire. Therefore, the core wire diameter can be made thinner than the core wire of a wire saw using a piano wire. Therefore, it is possible to obtain a wire saw that is excellent in wire durability and has a high yield of work material during cutting.

また、樹脂層の伸びが5%以上であるため、芯線に張力が付与された際に樹脂層が破断することを抑制することができる。特に、樹脂層の樹脂の伸び/めっき層の金属の伸びが1.0以上であるため、より確実に、樹脂層が破断することを抑制することができる。また、樹脂層とガラスとの密着性が優れるため、樹脂層から芯線が抜けることを抑制することができる。さらに、樹脂層の弾性率が800MPa以上であるため、砥粒が樹脂層に埋め込まれることを抑制することができる。   Moreover, since the elongation of the resin layer is 5% or more, the resin layer can be prevented from breaking when tension is applied to the core wire. In particular, since the elongation of the resin in the resin layer / the elongation of the metal in the plating layer is 1.0 or more, the resin layer can be more reliably prevented from breaking. Moreover, since the adhesiveness of the resin layer and glass is excellent, it can suppress that a core wire falls out from a resin layer. Furthermore, since the elastic modulus of the resin layer is 800 MPa or more, it is possible to suppress the abrasive grains from being embedded in the resin layer.

また、樹脂層の厚さが、10〜30μmであれば、砥粒から芯線を効率よく保護することができる。また、めっき層がニッケル、銅、スズのいずれかの金属から成るため、めっきが容易であり、砥粒を確実に保持することができる。   Moreover, if the thickness of a resin layer is 10-30 micrometers, a core wire can be efficiently protected from an abrasive grain. Moreover, since the plating layer is made of any metal of nickel, copper, and tin, plating is easy and the abrasive grains can be reliably held.

また、導電層の厚さを2〜10μmとし、導電層の体積抵抗率が10-3〜10-6の範囲であれば、めっき層を形成するめっきが容易である。 Moreover, if the thickness of the conductive layer is 2 to 10 μm and the volume resistivity of the conductive layer is in the range of 10 −3 to 10 −6 , plating for forming the plating layer is easy.

また、芯線の外径が60〜300μmで、抗張力が5000MPa以上であれば、切断時のロスが少なく、芯線の破断も抑制することができる。芯線の外径は望ましくは、60〜300μmである。   Moreover, if the outer diameter of a core wire is 60-300 micrometers and a tensile strength is 5000 Mpa or more, the loss at the time of a cutting | disconnection will be few and the fracture | rupture of a core wire can also be suppressed. The outer diameter of the core wire is desirably 60 to 300 μm.

第2の発明は、ワイヤソー用線材を用い、前記導電層の外周に形成される前記めっき層と、前記めっき層に保持される砥粒と、を具備し、前記めっき層がめっきで形成されることを特徴とするワイヤソーである。   2nd invention uses the wire material for wire saws, comprises the said plating layer formed in the outer periphery of the said conductive layer, and the abrasive grain hold | maintained at the said plating layer, and the said plating layer is formed by plating. It is a wire saw characterized by this.

第2の発明によれば、ワイヤソーの破断等を防止するとともに、高い効率で確実に切断対象物のスライス加工を行うことができる。   According to the second aspect of the invention, it is possible to prevent the wire saw from being broken and to slice the cutting object with high efficiency and reliability.

本発明によれば、高い耐久性を有するワイヤソー等を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wire saw etc. which have high durability can be provided.

切断装置1を示す図。The figure which shows the cutting device 1. FIG. ワイヤソー7の断面図。Sectional drawing of the wire saw 7. FIG. ファイバ製造装置20を示す概略図。Schematic which shows the fiber manufacturing apparatus 20. FIG. ワイヤソー製造装置40を示す概略図。Schematic which shows the wire saw manufacturing apparatus 40. FIG. ワイヤソー線材破断強度測定装置60を示す図。The figure which shows the wire saw wire breaking strength measuring apparatus 60. FIG. ワイヤソー用線材の破断状態を示す図で、(a)は全体が破断した状態を示す図、(b)は樹脂層13等が破断した状態を示す図。It is a figure which shows the fracture | rupture state of the wire material for wire saws, (a) is a figure which shows the state which the whole fracture | ruptured, (b) is a figure which shows the state by which the resin layer 13 grade | etc., Was fractured | ruptured. ワイヤソー用線材35の耐破断性の評価方法を示す図。The figure which shows the evaluation method of the fracture resistance of the wire 35 for wire saws.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は、切断装置1を示す概略図である。切断装置1は、切断対象物であるインゴット3を保持する保持部5と、ワイヤソー7を移動させるための多溝を有するローラ9と、保持部5およびローラ9を駆動するための図示を省略したモータ等から構成される。なお、切断対象物はシリコンもしくはサファイア、SiC、化合物半導体やガラス、セラミックスなどの硬脆材料である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a cutting device 1. The cutting device 1 omits the illustration of the holding unit 5 that holds the ingot 3 that is the object to be cut, the roller 9 that has multiple grooves for moving the wire saw 7, and the driving unit 5 and the roller 9. Consists of a motor and the like. The object to be cut is a hard or brittle material such as silicon or sapphire, SiC, a compound semiconductor, glass, or ceramics.

切断装置1では、ローラ9の外周に、所定の張力が付与された状態でワイヤソー7が多数回巻回される。ワイヤソー7は一方の側から送られ(図中矢印A方向)、他方の側から巻き取られる(図中矢印B方向)。駆動モータによってローラ9を可逆回転することにより、ワイヤソー7をローラ9間で往復動させることができる。   In the cutting device 1, the wire saw 7 is wound many times around the outer periphery of the roller 9 with a predetermined tension applied. The wire saw 7 is fed from one side (in the direction of arrow A in the figure) and wound up from the other side (in the direction of arrow B in the figure). By rotating the roller 9 reversibly by the drive motor, the wire saw 7 can be reciprocated between the rollers 9.

半導体用シリコン等のインゴット3を保持部5で保持させた状態で、ワイヤソー7の移動方向に対して垂直に移動させる(図中矢印C方向)。保持部5に所定の荷重を付与し、インゴット3をワイヤソー7に接触させることで、ワイヤソー7によりインゴット3が切断される。すなわち、インゴット3を一度に多数枚の加工物にスライス切断することができる。なお、本発明の切断方法は、図示した例に限られず、本発明によるワイヤソーを用いて行う切断加工にはすべて適用可能である。ワイヤソー7での切断の際には、切断時のワイヤへの摩擦力による負荷を軽減するために、潤滑油を塗布しながら切断を行う。   In a state where the ingot 3 such as silicon for semiconductor is held by the holding portion 5, it is moved perpendicularly to the moving direction of the wire saw 7 (in the direction of arrow C in the figure). The ingot 3 is cut by the wire saw 7 by applying a predetermined load to the holding portion 5 and bringing the ingot 3 into contact with the wire saw 7. That is, the ingot 3 can be sliced into a large number of workpieces at a time. The cutting method of the present invention is not limited to the illustrated example, and can be applied to all cutting processes performed using the wire saw according to the present invention. When cutting with the wire saw 7, cutting is performed while applying lubricating oil in order to reduce the load caused by the frictional force on the wire during cutting.

次に、ワイヤソー7について説明する。図2は、ワイヤソー7の断面図である。ワイヤソー7は、主に芯線11、樹脂層13、導電層15、めっき層17、砥粒19等から構成される。   Next, the wire saw 7 will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view of the wire saw 7. The wire saw 7 is mainly composed of a core wire 11, a resin layer 13, a conductive layer 15, a plating layer 17, an abrasive grain 19, and the like.

(芯材)
芯線11は、外径が60〜300μmの石英ファイバである。芯線11の径を細くし過ぎると、使用時におけるワイヤソーの破断の恐れがある。また、芯線11の径を太くし過ぎると切断対象物の切断代が大きくなるため、歩留まりが低下し、多量の切粉が生じる恐れがある。例えば、高純度石英ファイバを用いる場合は、気相合成したガラスファイバが用いられ、不純物を含まず、高い抗張力を有する。芯線11としては、5000MPa以上の抗張力を有するものが望ましい。このような芯線11としては、例えば、従来光ファイバとして使用されるガラスファイバを用いることができる。このような高純度石英ファイバを用いれば、芯材の弾性係数は72000MPaとなる。
(Core material)
The core wire 11 is a quartz fiber having an outer diameter of 60 to 300 μm. If the diameter of the core wire 11 is too thin, the wire saw may be broken during use. Further, if the diameter of the core wire 11 is too large, the cutting allowance of the object to be cut increases, so that the yield decreases and a large amount of chips may be generated. For example, when a high-purity silica fiber is used, a glass fiber that is vapor-phase synthesized is used, does not contain impurities, and has a high tensile strength. The core wire 11 preferably has a tensile strength of 5000 MPa or more. As such a core wire 11, for example, a glass fiber conventionally used as an optical fiber can be used. If such a high purity silica fiber is used, the elastic modulus of the core material becomes 72000 MPa.

(樹脂層)
芯線11の外周には、樹脂層13が設けられる。樹脂層13は、芯線11を保護するためのものである。
(Resin layer)
A resin layer 13 is provided on the outer periphery of the core wire 11. The resin layer 13 is for protecting the core wire 11.

前述のように、石英ファイバは、極めて高い抗張力を有するが、石英ファイバの材料の不均一性や材料の内部や表面に少しでも欠陥が存在すると、曲げ変形に対して、折損の恐れがある。このため、芯線11の周囲を樹脂層13で被覆することで、ワイヤソー7を曲げた際の応力が、ワイヤソー7の一か所に集中することを防ぎ、芯線11の折損を防止することができる。このため、ワイヤソー7をボビン等に巻き付け、また、前述した切断装置1において、ローラ9間に巻き付けても、ワイヤソー7の折損を防止することができる。   As described above, the quartz fiber has a very high tensile strength. However, if the quartz fiber material is non-uniform or any defects are present in the inside or the surface of the material, there is a risk of breakage against bending deformation. For this reason, by covering the periphery of the core wire 11 with the resin layer 13, it is possible to prevent stress when the wire saw 7 is bent from being concentrated on one place of the wire saw 7, and to prevent breakage of the core wire 11. . For this reason, even if the wire saw 7 is wound around a bobbin or the like, and the winding apparatus 1 is wound between the rollers 9, the wire saw 7 can be prevented from being broken.

また、樹脂層13は、後述する砥粒19と芯線11との接触を防止する。すなわち、砥粒19との接触により芯線11が傷つくことを防止でき、これによる芯線11の破断を防止することができる。   Further, the resin layer 13 prevents contact between abrasive grains 19 and the core wire 11 described later. That is, the core wire 11 can be prevented from being damaged by contact with the abrasive grains 19, and the breakage of the core wire 11 due to this can be prevented.

ワイヤソー7に曲げ性を付与し、砥粒19の食い込みを防止するためには、樹脂層13の厚さは10〜30μmが好ましい。樹脂層13が10μm以下であると、ワイヤソー7を曲げた際の応力集中防止効果が不足するとともに、砥粒19の食い込み防止性が不十分になる。また、樹脂層13の厚みが30μmを超えると、ワイヤソー7の外径が大きくなり被削材の切削時の歩留りが悪くなるとともに、樹脂層13を形成する際に、樹脂の硬化に時間を要する。   In order to impart bendability to the wire saw 7 and prevent the abrasive grains 19 from biting in, the thickness of the resin layer 13 is preferably 10 to 30 μm. When the resin layer 13 is 10 μm or less, the effect of preventing stress concentration when the wire saw 7 is bent is insufficient, and the prevention of the biting of the abrasive grains 19 becomes insufficient. Further, if the thickness of the resin layer 13 exceeds 30 μm, the outer diameter of the wire saw 7 is increased, the yield at the time of cutting the work material is deteriorated, and it takes time to cure the resin when forming the resin layer 13. .

また、ワイヤソー7の曲げ性と、砥粒19の食い込み防止性を考慮すると、樹脂層13の弾性係数は、800MPa以上であることが望ましい。弾性率が800MPa未満であると、砥粒19の食い込み防止性が不十分になる。   In consideration of the bendability of the wire saw 7 and the prevention of the biting of the abrasive grains 19, the elastic modulus of the resin layer 13 is desirably 800 MPa or more. When the elastic modulus is less than 800 MPa, the ability of the abrasive grains 19 to bite becomes insufficient.

なお、ワイヤソー7の曲げ性を考慮すると、樹脂層13の弾性係数が大きくなりすぎると(例えば5000MPaを超えると)、ワイヤソー7の曲げ性が悪くなり、破断の原因になりうるため、弾性率は、使用条件等に応じて適宜設計するが、弾性率の上限は5000MPa以下が望ましい。なお、樹脂層13の弾性係数の調整は、原料ポリマーの分子量や重合度や架橋度、フィラーの粒径や添加量を調整することにより調整すればよい。   In consideration of the bendability of the wire saw 7, if the elastic modulus of the resin layer 13 becomes too large (for example, exceeding 5000 MPa), the bendability of the wire saw 7 is deteriorated and may cause breakage. The upper limit of the elastic modulus is preferably 5000 MPa or less, although it is designed appropriately according to the use conditions. The elastic modulus of the resin layer 13 may be adjusted by adjusting the molecular weight, the degree of polymerization, the degree of crosslinking, the particle size of the filler, and the amount added.

また、樹脂層13を構成する樹脂の伸びは、5.0%以上であることが望ましい。樹脂層13の伸びが5.0%未満では、樹脂層13が芯線11や他層の伸びに追従できず、樹脂層13が破断する恐れがある。芯線11が破断しなくても、樹脂層13が破断すると、芯線11の一部が樹脂層13から抜けて露出する。このため、芯線11の露出部に応力集中が生じて芯線11が折損する恐れがある。   The elongation of the resin constituting the resin layer 13 is desirably 5.0% or more. If the elongation of the resin layer 13 is less than 5.0%, the resin layer 13 cannot follow the elongation of the core wire 11 and other layers, and the resin layer 13 may be broken. Even if the core wire 11 is not broken, if the resin layer 13 is broken, a part of the core wire 11 comes out of the resin layer 13 and is exposed. For this reason, stress concentration may occur in the exposed portion of the core wire 11 and the core wire 11 may be broken.

なお、樹脂の伸びが大きくなると、一般的に樹脂の弾性係数が小さくなる傾向にある。このため、例えば樹脂層13の樹脂の伸びが大きすぎると(例えば100%を超えると)、切削時に、樹脂層13がせん断変形して、砥粒を保持するめっき層が変形したりして切削性が悪くなる恐れがある。このため、樹脂層13の伸びは、使用条件等に応じて適宜設計する。すなわち、樹脂層13を構成する樹脂としては、伸びが5.0%以上であり、かつ、弾性係数が800MPa以上の樹脂を選択することが望ましい。   Note that when the elongation of the resin increases, generally the elastic modulus of the resin tends to decrease. For this reason, for example, if the resin layer 13 is stretched too much (for example, exceeding 100%), the resin layer 13 is sheared during cutting, and the plating layer holding the abrasive grains is deformed and cut. May be worse. For this reason, the elongation of the resin layer 13 is appropriately designed according to usage conditions and the like. That is, as the resin constituting the resin layer 13, it is desirable to select a resin having an elongation of 5.0% or more and an elastic modulus of 800 MPa or more.

また、樹脂層13と芯線11との密着強度が、2.0N/mm以上であることが望ましい。樹脂層13と芯線11の密着強度は、樹脂層13に用いる樹脂をガラス板面に塗布して、ピール試験にて樹脂を剥す際に必要な引き剥がし力で評価される。樹脂とガラスとの密着強度が2.0N/mm未満では、芯線11が樹脂層13から容易に抜けてしまう恐れがあるが、密着強度が2.0N/mm以上では、芯線のガラスと樹脂層の密着性が保持されるため、芯線から樹脂層が抜けることがない。   Moreover, it is desirable that the adhesion strength between the resin layer 13 and the core wire 11 is 2.0 N / mm or more. The adhesion strength between the resin layer 13 and the core wire 11 is evaluated by a peeling force required when the resin used for the resin layer 13 is applied to the glass plate surface and the resin is peeled off in a peel test. When the adhesion strength between the resin and the glass is less than 2.0 N / mm, the core wire 11 may easily come off from the resin layer 13. However, when the adhesion strength is 2.0 N / mm or more, the glass and the resin layer of the core wire are likely to come out. Therefore, the resin layer does not come off from the core wire.

なお、このような樹脂層13としては、いずれの樹脂も適用可能である。例えば、ウレタンアクリレート系やエポキシアクリレート系といったラジカル硬化型紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂系のカチオン硬化型紫外線硬化樹脂、エポキシ系及びポリイミド系の熱硬化樹脂を適用することができる。なお、生産性の観点から紫外線硬化樹脂が好ましい。   In addition, as such a resin layer 13, any resin is applicable. For example, a radical curable ultraviolet curable resin such as urethane acrylate or epoxy acrylate, an epoxy resin cation curable ultraviolet curable resin, an epoxy or polyimide thermosetting resin can be applied. In addition, an ultraviolet curable resin is preferable from the viewpoint of productivity.

(導電層)
樹脂層13の外周には、導電層15が設けられる。導電層15は、後述するめっき層17を形成するための層で、樹脂被覆された芯線の外周に後述するめっき層17を形成するための層である。導電層15は、樹脂層13と砥粒保持層であるめっき層17の間に形成される。このため、導電層15が変形することで、切断時の応力を吸収して、めっき層17に担持された砥粒19が樹脂層13に食い込むことを防止する緩衝層としての役割も果たす。緩衝層としての役割は付随的なものであることから、十分な導電性を付与できる限りにおいては、導電層の厚さは薄い方が望ましい。
(Conductive layer)
A conductive layer 15 is provided on the outer periphery of the resin layer 13. The conductive layer 15 is a layer for forming a plating layer 17 to be described later, and is a layer for forming a plating layer 17 to be described later on the outer periphery of the core wire coated with resin. The conductive layer 15 is formed between the resin layer 13 and the plating layer 17 that is an abrasive grain holding layer. For this reason, when the conductive layer 15 is deformed, it also serves as a buffer layer that absorbs stress during cutting and prevents the abrasive grains 19 carried on the plating layer 17 from biting into the resin layer 13. Since the role as the buffer layer is incidental, it is desirable that the thickness of the conductive layer be as thin as possible as long as sufficient conductivity can be imparted.

導電層15は、紫外線硬化樹脂に銀や銅などの金属粒子16を添加したものである。導電性を考慮すると、金属粒子16は銀であることが望ましい。導電層15の体積抵抗率としては、たとえば、10−3〜2×10−6Ω・cm程度であればよいが、より低い方が好ましい。体積抵抗率が高すぎると、めっき層17の形成が困難であるためである。また、体積抵抗率を低下させるために、金属粒子16を過剰に添加すると、逆にその金属粒子が紫外線を遮断して、導電層15を構成する紫外線硬化樹脂に紫外線が全体に行き渡らず、樹脂を硬化させることが困難となるためである。 The conductive layer 15 is obtained by adding metal particles 16 such as silver or copper to an ultraviolet curable resin. In consideration of conductivity, the metal particles 16 are preferably silver. The volume resistivity of the conductive layer 15 may be, for example, about 10 −3 to 2 × 10 −6 Ω · cm, but is preferably lower. This is because if the volume resistivity is too high, it is difficult to form the plating layer 17. Further, if the metal particles 16 are added excessively in order to reduce the volume resistivity, the metal particles conversely block the ultraviolet rays so that the ultraviolet rays do not reach the entire ultraviolet curable resin constituting the conductive layer 15, and the resin It is because it becomes difficult to harden.

すなわち、上述の体積抵抗率となるように、金属粒子16の添加量が設定される。たとえば、銀の体積抵抗率1.6×10−6Ω・cmで、銀粒子を導電層に分散させることで、導電層の体積抵抗率を前記の範囲にすることが実現できるが、望ましくは、10−3〜2×10−6Ω・cmである。 That is, the addition amount of the metal particles 16 is set so as to have the above-described volume resistivity. For example, it is possible to achieve the volume resistivity of the conductive layer within the above range by dispersing silver particles in the conductive layer with a volume resistivity of 1.6 × 10 −6 Ω · cm. 10 −3 to 2 × 10 −6 Ω · cm.

めっき層17を安定的に形成するためには、導電層15の体積抵抗率を前述の範囲とする必要がある。従って、金属粒子の体積抵抗率は少ない方が導電層の抵抗を低下させることができるので望ましい。また、体積抵抗率が低い金属粒子を用いれば、導電層15は薄くすることができるので、導電層15に用いる金属粒子の体積抵抗率は低ければ、低いほど良い。   In order to form the plating layer 17 stably, the volume resistivity of the conductive layer 15 needs to be in the above range. Therefore, it is desirable that the metal particles have a smaller volume resistivity because the resistance of the conductive layer can be lowered. Further, if metal particles having a low volume resistivity are used, the conductive layer 15 can be made thin. Therefore, the volume resistivity of the metal particles used for the conductive layer 15 is preferably as low as possible.

なお、導電層15は、外表面に均一にめっき層17を形成できればよく、例えば、導電層の層厚は、2〜10μmであり、金属粒子の粒子径は、導電層の層厚に応じて決定すれば良い。例えば、導電層の層厚が10μmの場合に、金属粒子の粒子径が10μmを超えると、導電層の層厚を超えてしまうと同時にワイヤソー7の径が大きくなる。したがって、粒子径は、10μm以下であることが望ましく、導電層中への粒子の配置を考えると、現実的には、粒子径の最大値は8μm以下が望ましい。また、粒子径の下限値としては、コストなどの点で使用できる金属粒子の径が制限されるために、金属粒子の粒子径は0.1μm以上が望ましい。従って、導電層に使用する粒子は、0.1μm以上8μm以下が望ましく、さらに望ましくは0.1μm以上6μm以下である。   In addition, the conductive layer 15 should just be able to form the plating layer 17 uniformly on an outer surface, for example, the layer thickness of a conductive layer is 2-10 micrometers, and the particle diameter of a metal particle is according to the layer thickness of a conductive layer. Just decide. For example, when the layer thickness of the conductive layer is 10 μm, if the particle diameter of the metal particles exceeds 10 μm, the diameter of the wire saw 7 increases as well as exceeding the layer thickness of the conductive layer. Therefore, the particle diameter is desirably 10 μm or less, and considering the arrangement of the particles in the conductive layer, the maximum value of the particle diameter is desirably 8 μm or less in practice. Moreover, as a lower limit of the particle diameter, since the diameter of the metal particles that can be used is limited in terms of cost and the like, the particle diameter of the metal particles is preferably 0.1 μm or more. Therefore, the particles used for the conductive layer are preferably 0.1 μm or more and 8 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 6 μm or less.

(めっき層)
めっき層17は、金属めっきで砥粒19を固定する砥粒保持層である。めっき層17は、砥粒19を保持できればいずれの金属でも良いが、ニッケル、銅、スズ、銀、金のいずれかの金属で構成されることが望ましく、特には、銅、スズ、銀、金などのやわらかい金属で構成することが望ましい。
(Plating layer)
The plating layer 17 is an abrasive grain holding layer that fixes the abrasive grains 19 by metal plating. The plating layer 17 may be any metal as long as it can hold the abrasive grains 19, but is preferably composed of nickel, copper, tin, silver, or gold, and in particular, copper, tin, silver, gold It is desirable to use a soft metal such as

ここで、樹脂層13の樹脂の伸び/めっき層17の金属の伸びが1.0以上であることが望ましい。すなわち、めっき層17の金属よりも、樹脂層13の樹脂の方が伸びが大きいことが望ましい。樹脂層13の伸びが、めっき層17の伸びと比較して小さいと、樹脂層13が最初に破断してしまい、芯線11が樹脂層13から抜けてしまう恐れがある。これに対して、樹脂層13の伸びがめっき層17の伸びより大きければ、めっき層17の変形に樹脂層13の変形が追従することができる。   Here, it is desirable that the elongation of the resin in the resin layer 13 / the elongation of the metal in the plating layer 17 is 1.0 or more. That is, it is desirable that the resin of the resin layer 13 has a larger elongation than the metal of the plating layer 17. If the elongation of the resin layer 13 is smaller than the elongation of the plating layer 17, the resin layer 13 may be broken first, and the core wire 11 may come out of the resin layer 13. On the other hand, if the elongation of the resin layer 13 is larger than the elongation of the plating layer 17, the deformation of the resin layer 13 can follow the deformation of the plating layer 17.

(砥粒)
砥粒19の種類・平均粒径は被切削物の種類や硬度によって適宜変更されるが、砥粒19の種類はダイヤモンドが好ましい。密着性・生産性の観点からニッケル、チタン、パラジウムなどの金属被覆ダイヤモンドを用いても良い。この場合、砥粒19の平均粒径は5〜50μmであることが望ましい。砥粒19の径が小さすぎると、切削能力が劣る。また、粒径が大きすぎると、これを保持するためのめっき層17の厚みを厚くする必要があることから、ワイヤソー7の外径が大きくなり歩留まりが低下する。
(Abrasive grains)
The type and average particle size of the abrasive grains 19 are appropriately changed depending on the type and hardness of the workpiece, but the type of the abrasive grains 19 is preferably diamond. From the viewpoint of adhesion and productivity, metal-coated diamond such as nickel, titanium, palladium, etc. may be used. In this case, the average grain size of the abrasive grains 19 is desirably 5 to 50 μm. If the diameter of the abrasive grains 19 is too small, the cutting ability is inferior. On the other hand, if the particle size is too large, it is necessary to increase the thickness of the plating layer 17 for holding the particle size, so that the outer diameter of the wire saw 7 increases and the yield decreases.

(ワイヤソーの製造方法)
次に、ワイヤソー7の製造方法について説明する。図3は、ワイヤソー7を製造するための芯線製造装置20を示す概略図である。なお、本発明では、前述した抗張力を有する石英ファイバを製造可能であれば、その製造方法を限定するものではない。
(Wire saw manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the wire saw 7 will be described. FIG. 3 is a schematic view showing a core wire manufacturing apparatus 20 for manufacturing the wire saw 7. In the present invention, the production method is not limited as long as the above-described quartz fiber having the tensile strength can be produced.

まず、ファイバ母材21を製造する。ファイバ母材21であるガラス微粒子堆積体は、例えばOVD法(Outside Vapor Deposition method)等により製造すればよい。OVD法は、珪素を含むガラス原料を可燃性ガス、助燃性ガス等の燃焼ガスとともにバーナに導入し、火炎中でガラス原料を加水分解反応又は酸化反応させることにより、ガラス微粒子体及び微粒子体の集合体を生成させ、これを回転する堆積ターゲットとなる心棒の外周に堆積させてガラス微粒子堆積体を形成する方法である。ガラス微粒子堆積体を炉で透明化することでファイバ母材21を得ることができる。   First, the fiber preform 21 is manufactured. What is necessary is just to manufacture the glass fine particle deposit body which is the fiber preform | base_material 21 by the OVD method (Outside Vapor Deposition method) etc., for example. In the OVD method, a glass material containing silicon is introduced into a burner together with a combustion gas such as a flammable gas and an auxiliary combustible gas, and the glass material is hydrolyzed or oxidized in a flame. In this method, an aggregate is generated and is deposited on the outer periphery of a mandrel serving as a rotating deposition target to form a glass particulate deposit. The fiber preform 21 can be obtained by making the glass particulate deposits transparent in a furnace.

得られたファイバ母材21を芯線製造装置20で線引きする。芯線製造装置20は、ヒータ23、樹脂層被覆ダイス25、29、紫外線照射装置27、31、巻き取り装置37等からなる。   The obtained fiber preform 21 is drawn by the core wire manufacturing apparatus 20. The core wire manufacturing apparatus 20 includes a heater 23, resin layer coating dies 25 and 29, ultraviolet irradiation devices 27 and 31, a winding device 37, and the like.

まず、ファイバ母材21をヒータ23で加熱溶融して延伸し(図中矢印E方向)、所定の径を有するファイバ裸線33を得る。これにより、60〜300μmの芯線が得られる。次に、一定温度に加温された液状樹脂が供給された樹脂層被覆ダイス25にファイバ裸線33を通過させ、外周に液状樹脂を塗布する。ここで、樹脂層被覆ダイス25のクリアランスは、例えば、紫外線照射後の硬化収縮を考慮して、被覆厚さより大きめの被覆厚さの2倍程度に設定される。次いで、紫外線照射装置27によって塗布した液状樹脂を硬化させ、樹脂層13を形成させる。その後、金属粒子等が添加された紫外線硬化樹脂を用いて、樹脂層被覆ダイス29および紫外線照射装置31により、導電層15を形成させる。尚、熱硬化性樹脂を用いる場合は、紫外線照射装置27により、予備加熱を行った後に、さらに補助的な加熱装置として加熱用オーブンを通過させるか、所定温度に設定した紫外線照射装置27に変えて加熱用オーブンを使用することが必要である。   First, the fiber preform 21 is heated and melted by the heater 23 and drawn (in the direction of arrow E in the figure) to obtain a bare fiber 33 having a predetermined diameter. Thereby, a core wire of 60-300 micrometers is obtained. Next, the bare fiber wire 33 is passed through the resin layer coating die 25 to which the liquid resin heated to a certain temperature is supplied, and the liquid resin is applied to the outer periphery. Here, the clearance of the resin layer coating die 25 is set to about twice the coating thickness larger than the coating thickness in consideration of curing shrinkage after ultraviolet irradiation, for example. Next, the liquid resin applied by the ultraviolet irradiation device 27 is cured to form the resin layer 13. Thereafter, the conductive layer 15 is formed by the resin layer coating die 29 and the ultraviolet irradiation device 31 using the ultraviolet curable resin to which metal particles or the like are added. In addition, when using a thermosetting resin, after preheating with the ultraviolet irradiation device 27, it passes the heating oven as an auxiliary heating device, or changes to the ultraviolet irradiation device 27 set to predetermined temperature. It is necessary to use a heating oven.

得られたワイヤソー用線材35は巻き取り装置37で巻き取られる(図中矢印F方向)。   The obtained wire saw wire 35 is wound up by a winding device 37 (in the direction of arrow F in the figure).

(めっき層の形成方法)
次に、砥粒の電着工程を説明する。図4は、ワイヤソー製造装置40を示す概略図である。まず、ワイヤソー用線材35を脱脂槽41に送る(図中矢印G方向)。脱脂槽41は、例えば水酸化ナトリウム水溶液が蓄えられた槽であり、ワイヤソー用線材35の外表面に付着している油分等の汚れが除去される。水洗槽43では、表面に付着している脱脂槽41の薬液等が洗浄される。
(Plating layer formation method)
Next, the electrodeposition process of abrasive grains will be described. FIG. 4 is a schematic view showing the wire saw manufacturing apparatus 40. First, wire saw wire 35 is sent to degreasing tank 41 (in the direction of arrow G in the figure). The degreasing tank 41 is a tank in which, for example, an aqueous sodium hydroxide solution is stored, and dirt such as oil adhering to the outer surface of the wire saw wire 35 is removed. In the washing tank 43, the chemical solution or the like of the degreasing tank 41 attached to the surface is washed.

めっき槽45は、ワイヤソー用線材35に電解めっきを行い、ダイヤモンド砥粒を電着するための槽である。めっき槽45は、たとえばニッケルを溶解した溶液に砥粒を分散させたニッケル浴である。めっき槽45を通過するワイヤソー用線材35には、陰極49が接続される。また、めっき槽45には陽極51が浸漬される。陰極49と陽極51は、図示を省略した電源に接続される。以上により、所望の厚さのめっき層が形成される。   The plating tank 45 is a tank for electrolytically plating the wire saw wire 35 and electrodepositing diamond abrasive grains. The plating tank 45 is, for example, a nickel bath in which abrasive grains are dispersed in a solution in which nickel is dissolved. A cathode 49 is connected to the wire saw wire 35 that passes through the plating tank 45. Further, the anode 51 is immersed in the plating tank 45. The cathode 49 and the anode 51 are connected to a power source (not shown). Thus, a plating layer having a desired thickness is formed.

なお、砥粒には、予めカチオン系界面活性剤溶液中で処理したものが用いられる。このようにすることで、砥粒にプラスの電荷をおびさせることができる。したがって、陰極49に接続されたワイヤソー用線材35にクーロン力により砥粒を吸着させることができる。   In addition, what was previously processed in the cationic surfactant solution is used for the abrasive grains. By doing in this way, a positive electric charge can be given to an abrasive grain. Accordingly, the abrasive grains can be adsorbed to the wire saw wire 35 connected to the cathode 49 by the Coulomb force.

めっき層で砥粒が保持された状態で、水洗槽47で余分な薬剤等を洗浄し、巻き取り装置53で巻き取られて(図中矢印H方向)、ワイヤソーが製造される。   In a state where the abrasive grains are held by the plating layer, excess chemicals and the like are washed in the water washing tank 47 and wound up by the winding device 53 (in the direction of arrow H in the figure), whereby a wire saw is manufactured.

本発明によれば、芯線11が石英ファイバからなるため、例えば従来のピアノ線よりも高い抗張力を有する。このため、ワイヤソーの破断を抑制するとともに、ワイヤソーの外径を細くすることができる。   According to the present invention, since the core wire 11 is made of quartz fiber, it has a higher tensile strength than, for example, a conventional piano wire. For this reason, it is possible to suppress breakage of the wire saw and to reduce the outer diameter of the wire saw.

また、芯線11の折損を防止するため、芯線11の外周に樹脂層13が設けられる。樹脂層13の樹脂の伸びが5.0%以上であり、弾性率が800MPa以上であるため、樹脂層13の破断を抑制するとともに、砥粒19が押し込まれることを抑制することができる。   Further, in order to prevent breakage of the core wire 11, a resin layer 13 is provided on the outer periphery of the core wire 11. Since the elongation of the resin of the resin layer 13 is 5.0% or more and the elastic modulus is 800 MPa or more, the resin layer 13 can be prevented from being broken and the abrasive grains 19 can be prevented from being pushed in.

また、樹脂層13の樹脂の伸び/めっき層17の金属の伸びが1.0以上であるため、樹脂層13が最初に破断して、芯線11が抜けることを抑制することができる。   Moreover, since the elongation of the resin of the resin layer 13 / the elongation of the metal of the plating layer 17 is 1.0 or more, it is possible to prevent the resin layer 13 from breaking first and the core wire 11 from coming off.

また、樹脂層13の樹脂の対ガラス密着強度が2.0N/mm以上であるため、樹脂層13が芯線11から剥離することを抑制することができる。   In addition, since the resin layer 13 has a resin-to-glass adhesion strength of 2.0 N / mm or more, the resin layer 13 can be prevented from peeling from the core wire 11.

また、樹脂層13の厚さが10〜30μmであるため、砥粒19が埋め込まれて芯線11と接触することを抑制することができる。   Moreover, since the thickness of the resin layer 13 is 10-30 micrometers, it can suppress that the abrasive grain 19 is embedded and contacts the core wire 11. FIG.

また、芯線11の外径が60〜300μmで、抗張力が5000MPa以上であれば、切断時のロスが少なく、芯線11の破断も抑制することができる。   Moreover, if the outer diameter of the core wire 11 is 60 to 300 μm and the tensile strength is 5000 MPa or more, loss at the time of cutting is small, and breakage of the core wire 11 can be suppressed.

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, the technical scope of this invention is not influenced by embodiment mentioned above. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs.

以下、各種のワイヤソー用線材を用いて、破断特性等を評価した。まず、表1に、評価で使用した樹脂を示す。   Hereinafter, breaking characteristics and the like were evaluated using various wire saw wires. First, Table 1 shows the resins used in the evaluation.

Figure 2015136745
Figure 2015136745

ここで、UV硬化樹脂は、ウレタンアクリレート系オリゴマーの分子量や管能基数、モノマー添加の有無により、伸び値を5から200%の範囲で調整した。また、熱硬化樹脂は、エポキシ系のオリゴマーを用いて同様の調整を行い、伸び値が2%、15%の2材料を調整した。また、ガラス密着性はシランカップリング剤を添加することで調整した。   Here, the UV curable resin has an elongation value adjusted in the range of 5 to 200% depending on the molecular weight of the urethane acrylate oligomer, the number of functional groups, and the presence or absence of monomer addition. In addition, the thermosetting resin was adjusted in the same manner using an epoxy oligomer, and two materials having elongation values of 2% and 15% were prepared. Further, the glass adhesion was adjusted by adding a silane coupling agent.

各樹脂の伸びと、ヤング率(弾性係数)は、樹脂フィルムを作成して、引張破断伸びおよび2.5%モジュラスをJIS K7161に準拠して測定した。   The elongation and Young's modulus (elastic modulus) of each resin were measured by preparing a resin film and measuring the tensile elongation at break and 2.5% modulus according to JIS K7161.

硬化樹脂のガラス密着力は、以下の方法で測定した。まず、洗浄したガラス板上にスピンコーターまたはバーコーター等によって樹脂を50μmの厚みで塗布した。次に、1500mW、1000mJのUVランプによってサンプルを十分に硬化させた。得られたサンプルを10mm幅に切り、これを引張り試験機によって90度引き剥がし時の応力を測定することで硬化樹脂のガラス密着力を測定した。   The glass adhesion strength of the cured resin was measured by the following method. First, a resin was applied to a thickness of 50 μm on a cleaned glass plate by a spin coater or a bar coater. Next, the sample was sufficiently cured by a 1500 mW, 1000 mJ UV lamp. The obtained sample was cut into a width of 10 mm, and the glass adhesion of the cured resin was measured by measuring the stress at the time of peeling by 90 degrees with a tensile tester.

UV硬化樹脂A、Bは、ガラスとの密着力が2.0N/mm未満である。UV硬化樹脂G、Hは、ヤング率が800MPa未満である。熱硬化樹脂Aは、伸びが5.0%未満である。その他の樹脂は、伸び5.0%以上、ヤング率800MPa以上、ガラスとの密着力2.0N/mm以上を満たす。   The UV curable resins A and B have an adhesion force with glass of less than 2.0 N / mm. The UV curable resins G and H have a Young's modulus of less than 800 MPa. The thermosetting resin A has an elongation of less than 5.0%. Other resins satisfy an elongation of 5.0% or more, a Young's modulus of 800 MPa or more, and an adhesive strength of 2.0 N / mm or more with glass.

(実施例1)
次に、各樹脂を用いて樹脂層を形成し、めっき層として伸びが5%のニッケルめっきを行ったワイヤソー用線材を作成し、ワイヤソーの芯線の抜けの有無および耐側圧破断試験を行った。
Example 1
Next, a resin layer was formed using each resin, a wire saw wire material having a nickel plating of 5% elongation was prepared as a plating layer, and the presence or absence of a core wire of the wire saw was removed and a side pressure fracture test was performed.

具体的には、表1に示した樹脂を用いて、樹脂層等を形成した。なお、樹脂層の厚みは20μm、導電層の厚みは6μmとし、導電層の形成には、粒子径が4μm以下で、平均粒径1μmのAg粒子を用いた。   Specifically, a resin layer or the like was formed using the resin shown in Table 1. The resin layer had a thickness of 20 μm and the conductive layer had a thickness of 6 μm. For the formation of the conductive layer, Ag particles having a particle size of 4 μm or less and an average particle size of 1 μm were used.

図5は、ワイヤソー線材破断評価装置60を示す概略図である。まず外径125μmに線引きしたガラスファイバ芯線の外周に、所定厚さの樹脂層を形成し、その外周に所定厚さの導電層を形成した。このようにして得られたワイヤソー用線材に電解めっきを施し、所定厚みの砥粒保持層を形成し、ワイヤソー用線材35を得た。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a wire saw wire breakage evaluation device 60. First, a resin layer having a predetermined thickness was formed on the outer periphery of a glass fiber core wire drawn to an outer diameter of 125 μm, and a conductive layer having a predetermined thickness was formed on the outer periphery thereof. The wire saw wire thus obtained was subjected to electroplating to form an abrasive grain retaining layer having a predetermined thickness, whereby a wire saw wire 35 was obtained.

次に、ワイヤソー用線材35の両端を接着剤63で10mm長さにガラス板61に固定した。これにより、ワイヤソー用線材35の最外層とガラス板61が接着する。次に、図示を省略した引張り装置のチャック部で両端のガラス板61を固定する。固定時のガラス板61間(標線間)の距離は、25mmとした。   Next, both ends of the wire saw wire 35 were fixed to the glass plate 61 with an adhesive 63 to a length of 10 mm. Thereby, the outermost layer of the wire material 35 for wire saws and the glass plate 61 adhere | attach. Next, the glass plates 61 at both ends are fixed by a chuck portion of a pulling device (not shown). The distance between the glass plates 61 (between marked lines) when fixed was 25 mm.

図6(a)は、ワイヤソー用線材35に引張力(図中I)を付与した際の、破断状態を示す図である。図6(a)に示す例では、芯線11とともに、樹脂層13、導電層15、めっき層17が破断している。すなわち、このような破断状態では、芯線11が樹脂層13から抜けておらず、芯線11が破断する直前まで外部に露出することがない。   Fig.6 (a) is a figure which shows a fracture | rupture state at the time of providing the tensile force (I in the figure) to the wire material 35 for wire saws. In the example shown in FIG. 6A, the resin layer 13, the conductive layer 15, and the plating layer 17 are broken together with the core wire 11. That is, in such a ruptured state, the core wire 11 does not come off from the resin layer 13 and is not exposed to the outside until just before the core wire 11 is broken.

図6(b)は、ワイヤソー用線材35に引張力(図中J)を付与した際の、他の破断状態を示す図である。図6(b)に示す例では、芯線11が破断するよりも先に、樹脂層13等が破断する。したがって、樹脂層13から芯線11が抜けて外部に露出する。芯線11が露出すると、芯線11は曲げや被削体等との接触で容易に破断する。すなわち、芯線11の抗張力以下の状況でも破断する恐れがある。   FIG.6 (b) is a figure which shows the other fracture | rupture state at the time of providing the tensile force (J in a figure) to the wire 35 for wire saws. In the example shown in FIG. 6B, the resin layer 13 and the like are broken before the core wire 11 is broken. Therefore, the core wire 11 comes off from the resin layer 13 and is exposed outside. When the core wire 11 is exposed, the core wire 11 is easily broken by bending or contact with a workpiece. That is, there is a possibility of breaking even in a situation where the tensile strength of the core wire 11 or less.

このように、固定した試料の片端を垂直方向に引っ張ることで、せん断方向の荷重を付与し、ワイヤソー用線材35の破断形式が、全体で破断したか、樹脂層13等から芯線11の抜けが生じたかを目視により観察した。なお、芯線11の抜けが生じたものを×とし、抜けが生じなかったものを○とした。   In this way, by pulling one end of the fixed sample in the vertical direction, a load in the shear direction is applied, and the breaking type of the wire saw wire 35 is broken as a whole, or the core wire 11 is detached from the resin layer 13 or the like. The occurrence was observed visually. In addition, the thing with which the missing of the core wire 11 occurred was set as “X”, and the case where the missing did not occur was marked as “◯”.

図7(a)は、ワイヤソー用線材35の耐側圧破断強度の試験方法を示す図である。まず、一対の金属板55の間にワイヤソー用線材35を配置して、金属板55によってワイヤソー用線材35を挟み込むようにして荷重Kを付与した。なお、金属板55は8mm長さのものを用いた。   Fig.7 (a) is a figure which shows the test method of the side pressure breaking strength of the wire 35 for wire saws. First, the wire saw wire 35 was disposed between the pair of metal plates 55, and the load K was applied so that the wire saw wire 35 was sandwiched between the metal plates 55. The metal plate 55 was 8 mm long.

図7(b)に示すように、金属板55の表面には、あらかじめ接着剤によってダイヤモンド砥粒57を固定した。すなわち、ワイヤソー用線材35は、ダイヤモンド砥粒57によって上下から押圧される。この際、金属板55に付与する荷重を1kgずつ増加していき、ワイヤソー用線材35が破断した際の荷重を計測した。すなわち、耐側圧破断性の数値(kg)が大きいほど、耐破断性に優れ、破断しにくいワイヤソー用線材であることを示す。   As shown in FIG. 7B, diamond abrasive grains 57 were previously fixed to the surface of the metal plate 55 with an adhesive. That is, the wire saw wire 35 is pressed from above and below by the diamond abrasive grains 57. At this time, the load applied to the metal plate 55 was increased by 1 kg, and the load when the wire saw wire 35 was broken was measured. That is, it shows that it is a wire material for wire saws which is excellent in fracture resistance and is hard to fracture, so that the numerical value (kg) of side pressure fracture resistance is large.

なお、実機でかかりうる張力を参考にして耐側圧破断性の数値が3kg以上を○と判断し、3kg未満を×とした。なお、総合的な判定としは、芯線の抜けがなく、耐側圧破断試験で3.0kgを超えたものを○とし、前記評価項目のいずれかに×がある場合は、判定を×とした。結果を表2に示す。   The side pressure rupture resistance value of 3 kg or more was judged as ◯ with reference to the tension that could be applied in the actual machine, and less than 3 kg was marked as x. In addition, as a comprehensive determination, a case where there was no core wire missing and exceeded 3.0 kg in the side pressure rupture resistance test was evaluated as “good”, and when any of the evaluation items had “×”, the determination was “x”. The results are shown in Table 2.

Figure 2015136745
Figure 2015136745

表2に示すように、ガラスとの密着力の弱い樹脂を用いたNo.1、2は、芯線の抜けが見られたため、判定が×となった。また、ヤング率の低い樹脂を用いたNo.7、8は、耐側圧破断試験の結果が×となった。また、樹脂の伸びが小さく、めっき層の金属の伸び(5%)に対する比が1.0未満であるNo.9は、芯線の抜けが見られたため×となった。その他のサンプルは、伸び、ヤング率、ガラスとの密着力などが、本発明の範囲内であるため、評価が○となった。   As shown in Table 2, No. 1 using a resin having low adhesion to glass. As for Nos. 1 and 2, since the core wire was missing, the judgment was x. No. 1 using a resin with a low Young's modulus. 7 and 8, the result of the side pressure rupture resistance test was x. In addition, the elongation of the resin is small and the ratio of the plating layer to the elongation of the metal (5%) is less than 1.0. No. 9 was marked X because a core wire was missing. Other samples were evaluated as “good” because the elongation, Young's modulus, adhesion to glass, and the like were within the scope of the present invention.

(実施例2)
次に、実施例1と同様に、各樹脂を用いて樹脂層を形成し、めっき層として伸び量を変更したニッケルめっきを行ったワイヤソー用線材を作成し、ワイヤソーの芯線の抜けの有無および耐側圧破断試験を行った。ここで、ニッケルめっきはめっき液組成やめっき温度を変更し、めっき硬度を調整することで伸び値を5%及び15%に変更した。なお、樹脂層の厚みは24μmとし、導電層の厚みは4μmとし、導電層の形成には、粒子径が2μm以下で、平均粒径0.5μmのCu粒子を用いた。結果を表3に示す。
(Example 2)
Next, in the same manner as in Example 1, a resin layer was formed using each resin, and a nickel-plated wire saw wire having a different elongation was produced as a plating layer. A side pressure rupture test was performed. Here, in nickel plating, the elongation value was changed to 5% and 15% by changing the plating solution composition and the plating temperature and adjusting the plating hardness. The resin layer had a thickness of 24 μm, the conductive layer had a thickness of 4 μm, and Cu particles having a particle diameter of 2 μm or less and an average particle diameter of 0.5 μm were used for forming the conductive layer. The results are shown in Table 3.

Figure 2015136745
Figure 2015136745

No.11〜13ともに、伸び、ヤング率、ガラスとの密着力などが、本発明の範囲内であるため、評価がすべて○となった。   No. In each of 11 to 13, since the elongation, Young's modulus, adhesion to glass, and the like are within the scope of the present invention, all the evaluations were good.

(実施例3)
次に、実施例1と同様に、各樹脂を用いて樹脂層を形成し、めっき層として伸びが10%のCuめっきを行ったワイヤソー用線材を作成し、ワイヤソーの芯線の抜けの有無および耐側圧破断試験を行った。なお、樹脂層の厚みは20μmとし、導電層の厚みは5μmとし、導電層の形成には、粒子径が2μm以下で、平均粒径0.5μmのAg粒子を用いた。結果を表4に示す。
(Example 3)
Next, in the same manner as in Example 1, a resin layer was formed using each resin, and a wire saw wire material having Cu plating with an elongation of 10% was prepared as a plating layer. A side pressure rupture test was performed. The resin layer had a thickness of 20 μm, the conductive layer had a thickness of 5 μm, and the conductive layer was formed using Ag particles having a particle size of 2 μm or less and an average particle size of 0.5 μm. The results are shown in Table 4.

Figure 2015136745
Figure 2015136745

No.14は、伸びは5.0%以上であるが、めっき層の金属の伸びとの比(樹脂の伸び/金属の伸び)が、1.0未満であるため、芯線の抜けが見られた。これは、金属よりも先に樹脂が破断し、芯線と樹脂とが剥離したためである。また、ヤング率が800MPa未満であるNo.17、18は、耐側圧破断試験が×となった。その他のサンプルは、伸び、ヤング率、ガラスとの密着力などが、本発明の範囲内であるため、評価が○となった。   No. In No. 14, the elongation was 5.0% or more, but the ratio of the plating layer to the metal elongation (resin elongation / metal elongation) was less than 1.0, so that the core wire was missing. This is because the resin broke before the metal and the core wire and the resin were peeled off. No. whose Young's modulus is less than 800 MPa. Nos. 17 and 18 had x in the side pressure fracture test. Other samples were evaluated as “good” because the elongation, Young's modulus, adhesion to glass, and the like were within the scope of the present invention.

(実施例4)
次に、ワイヤソー用線材の樹脂層及び導電層の厚さとワイヤソーの生産性について評価した。結果を表5に示す。この際、導電層に加える金属粒子の粒子径1μm未満で、平均粒子径0.4μmの粒子を用いた。
Example 4
Next, the thickness of the resin layer and conductive layer of the wire saw wire and the productivity of the wire saw were evaluated. The results are shown in Table 5. At this time, particles having an average particle size of 0.4 μm and a particle size of less than 1 μm of metal particles added to the conductive layer were used.

Figure 2015136745
Figure 2015136745

No.19〜25で使用した樹脂はいずれも伸び、ガラス密着性、強度において本発明の範囲を満たしている。しかし、樹脂層が薄いNo.19では砥粒の食い込みを抑えられず、耐側圧破断性試験で破断した。したがって、生産性を×とした。また、導電層が薄いNo.21は電解めっきに必要な導電性が得られず、めっき層を形成することができなかった。したがって、生産性を×とした。   No. The resins used in 19 to 25 all extend and satisfy the scope of the present invention in terms of glass adhesion and strength. However, no. No. 19 was not able to suppress the biting of the abrasive grains, and was broken in the side pressure rupture resistance test. Therefore, productivity was set to x. In addition, the thin conductive layer is No. In No. 21, the conductivity required for electrolytic plating was not obtained, and a plating layer could not be formed. Therefore, productivity was set to x.

また、樹脂厚さが厚いNo.24は充分な強度があるもののワイヤ径が大きくなり、切断代が多くなるため、歩留まりが低下することから好ましくない。同様にコストの面から、導電層の厚みが厚いNo.25も導電層に用いる金属量が増加しコストアップにつながるため、好ましくない。これに対し、No.20、22、23は、樹脂層および導電層の厚みが最適であり、生産性は良好であった。   In addition, the thick resin No. Although 24 has sufficient strength, the wire diameter increases and the cutting margin increases, which is not preferable because the yield decreases. Similarly, from the viewpoint of cost, No. 2 where the conductive layer is thick. No. 25 is not preferable because the amount of metal used in the conductive layer is increased, leading to an increase in cost. In contrast, no. In 20, 22, and 23, the thicknesses of the resin layer and the conductive layer were optimum, and the productivity was good.

1………切断装置
3………インゴット
5………保持部
7………ワイヤソー
9………ローラ
11………芯線
13………樹脂層
15………導電層
17………めっき層
19………砥粒
20………ワイヤソー製造装置
21………ファイバ母材
23………ヒータ
25………樹脂層被覆ダイス
27………紫外線照射装置
29………樹脂層被覆ダイス
31………紫外線照射装置
33………ファイバ裸線
35………ワイヤソー用線材
37………巻き取り装置
40………ワイヤソー製造装置
41………脱脂槽
43………水洗槽
45………めっき槽
47………水洗槽
49………陰極
51………陽極
53………巻き取り装置
55………金属板
57………ダイヤモンド砥粒
60………ワイヤソー線材破断評価装置
61………ガラス板
63………接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Cutting device 3 ......... Ingot 5 ......... Holding part 7 ......... Wire saw 9 ......... Roller 11 ......... Core wire 13 ......... Resin layer 15 ...... Conductive layer 17 ......... Plating layer 19 ......... Abrasive grain 20 ......... Wire saw manufacturing device 21 ......... Fiber base material 23 ...... Heater 25 ......... Resin layer coating die 27 ...... UV irradiation device 29 ...... Resin layer coating die 31 ... …… Ultraviolet irradiation device 33 ............ Fiber bare wire 35 ............ Wire saw wire rod 37 ………… Winding device 40 ………… Wire saw manufacturing device 41 ………… Degreasing tank 43 ………… Washing tank 45 ………… Plating Tank 47... Washing tank 49... Cathode 51... Anode 53... Winding device 55... Metal plate 57 ... Diamond abrasive grain 60. Glass plate 63 ... …… Adhesive

Claims (5)

石英ファイバからなる芯線と、
前記芯線の外周に形成され、前記芯線を保護する樹脂層と、
前記樹脂層の外周に形成される導電層と、
前記導電層の外周にめっきにより形成される前記導電層よりも被覆厚さが厚い砥粒保持層を具備し、
前記樹脂層の樹脂の伸び値は5%以上であり、前記樹脂層の樹脂の弾性率が800MPa以上であり、
さらに、前記芯線を被覆する前記樹脂層の樹脂の伸び/前記砥粒保持層の金属の伸びが1.0以上であり、
前記樹脂層に用いる樹脂をガラス板面に塗布してピール試験にて樹脂を剥す際に必要な引き剥がし力を評価した前記樹脂層の対ガラス密着強度が2.0N/mm以上であることを特徴とするワイヤソー用線材。
A core wire made of quartz fiber;
A resin layer formed on an outer periphery of the core wire and protecting the core wire;
A conductive layer formed on the outer periphery of the resin layer;
Comprising an abrasive-holding layer having a coating thickness thicker than the conductive layer formed by plating on the outer periphery of the conductive layer;
The elongation value of the resin of the resin layer is 5% or more, and the elastic modulus of the resin of the resin layer is 800 MPa or more,
Furthermore, the elongation of the resin of the resin layer covering the core wire / the elongation of the metal of the abrasive grain holding layer is 1.0 or more,
When the resin used for the resin layer is applied to the glass plate surface and the peeling force required for peeling the resin in a peel test is evaluated, the resin layer has an adhesion strength to glass of 2.0 N / mm or more. A wire rod for wire saw.
前記樹脂層の厚さは、10〜30μmで、最外層の前記砥粒保持層がニッケル、銅、スズのいずれかの金属から成ることを特徴とする請求項1に記載のワイヤソー用線材。   2. The wire saw wire according to claim 1, wherein the resin layer has a thickness of 10 to 30 μm, and the outermost abrasive grain holding layer is made of any metal of nickel, copper, and tin. 前記導電層を形成する微粒子は導電性粒子であり、前記導電層の厚さが2〜10μmであり、前記導電層の体積抵抗率が10-3〜10-6の範囲であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワイヤソー用線材。 The fine particles forming the conductive layer are conductive particles, the thickness of the conductive layer is 2 to 10 μm, and the volume resistivity of the conductive layer is in the range of 10 −3 to 10 −6. The wire material for wire saws according to claim 1 or 2. 前記芯線は、外径が60〜300μmで、抗張力が5000MPa以上であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のワイヤソー用線材。   The wire material for a wire saw according to any one of claims 1 to 3, wherein the core wire has an outer diameter of 60 to 300 µm and a tensile strength of 5000 MPa or more. 請求項1から請求項4のいずれかに記載のワイヤソー用線材を用い、
前記導電層の外周に形成される前記砥粒保持層と、
前記砥粒保持層に保持される砥粒と、
を具備し、
前記砥粒保持層がめっきで形成されることを特徴とするワイヤソー。

Using the wire material for a wire saw according to any one of claims 1 to 4,
The abrasive grain holding layer formed on the outer periphery of the conductive layer;
Abrasive grains held in the abrasive grain holding layer;
Comprising
The wire saw, wherein the abrasive grain holding layer is formed by plating.

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