JP2016163925A - ワイヤソー装置 - Google Patents
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Abstract
Description
パワーデバイスのさらなる損失低減の要求に応えられる基板材料として、最近では、電気的に優れた特性を備える単結晶炭化ケイ素ウェハに高い期待が寄せられている。炭化ケイ素は、シリコンでは動作できないような高温下でも動作することが可能で、次世代の素材として高い期待が寄せられている。
しかしながら、炭化ケイ素ウェハは高価であり、省エネの推進すなわちシリコンから炭化ケイ素への置き換えには、炭化ケイ素ウェハの価格低下が必要とされている。炭化ケイ素ウェハの製造コストの中では、インゴットからウェハをスライスし平坦化・鏡面化する加工のコスト低減が重要な課題となっている。この理由の一つとして、炭化ケイ素はシリコンよりも硬度が高く24GPaに達することが挙げられる。このため、炭化ケイ素は代表的な難加工材料とされている。
まず、ワイヤを高速で往復走行させると、ワイヤの進行方向に沿ってクーラント液の激流が発生し、特許文献1のようにワイヤが被削材に切り込む切断部がクーラント液中に浸漬されていても、前記液流が液槽の壁面に沿って上昇して、クーラント液が液槽の壁を飛び越えて液槽外に過剰に流出してしまい、結果としてワイヤの液切れが発生する。また、出願人の経験では、特許文献2に記載されているように、クーラント液が液槽の解放上面から常時オーバーフローするようにしても、ワイヤと被削材の切断面が液槽の上端部近傍にあるような構成では、高速で走行するワイヤによって液切れが発生することが推量される。ここで、ワイヤの「液切れ」とは、ワイヤにクーラント液が十分に付着してない状態、あるいは、ワイヤがクーラント液に十分に浸漬されていない状態のことをいう。
まず、本発明の第一の実施の形態におけるワイヤソー装置について、図1を参照しながら説明する。
ここで、走行するワイヤに被削材を押し当てることにより前記被削材を切断するワイヤソー装置において、ワイヤが被削材に切り込む切断部が液槽内部でクーラント液に浸漬される技術思想は、上記の特許文献1に記載され、ワイヤが被削材に切り込む切断部が液槽の上端部近傍で常にクーラント液に浸漬される技術思想は上記の特許文献2及び特許文献3に記載され、被削材を液槽下方から上方に上昇させながら切断する技術思想は上記の特許文献1,4に記載され、被削材を液槽上方から下方に下降させながら切断する技術思想は上記の特許文献2,3に記載され、被削材切断時に、ワイヤを往復走行させると共に、該ワイヤを所定の角度で揺動させる技術思想は上記の特許文献4に記載されており、これらの技術思想は、当業者にとって周知のことである。
図1に示すように、液中切断用液槽1は、液槽本体2と、注液用アダプタ2a,2bと、内部液槽3と、ワイヤライン切込側板4a,4bと、側板5a,5bと、背板5cと、液圧緩衝部材6a,6b,6cと、液圧緩衝部材固定金網7a,7b,7cと、ワイヤライン直上整流板8a,8bとを備えている。
ここで、クーラント液の激流を、液槽本体2の内部に向かって整流することができれば、側板内壁面50a,50bの壁面全体を湾曲させなくても、一部分が湾曲するように形成してもよい。例えば、側板内壁面50a,50bの上部のみ湾曲させて形成してもよい。
図2は、本発明の第一の実施の形態におけるワイヤソー装置の側板の構成と作用を説明する図である。液中切断用液槽1の構成部品は、主に説明に必要な部品を記載し、その他の構成部品は、なるべく記載を省略している。以下に説明する図3〜図9においても同様である。
図2に示すように、被削材Wは、液中切断用液槽1内部でクーラント液Cに浸漬されて切断される。当然に、ワイヤが被削材に切り込む切断部は、液中切断用液槽1内部でクーラント液Cに浸漬されている。このとき、ローラ11aに巻回され、ワイヤライン切込側板4aの切込によって作られる空間を通り、高速に走行するワイヤ12によって、ワイヤ12の進行方向(図2では、ローラ11a側)から液中切断用液槽1の上方に向かって激しいクーラント液Cの液流T1が発生するが、この液流T1は、液中切断用液槽1の内部に向かって凹状に湾曲して形成された側板5aの側板内壁面50aの壁面に沿って、図中、T2で示すように、液中切断用液槽1の内部方向に整流される。この結果、クーラント液Cが過剰に液中切断用液槽1から流出し、ひいてはワイヤ12が液面から露呈してしまうことを防止することができる。つまりワイヤ12の液切れを防止することができる。なお、前述したように、ワイヤ12の液切れとは、ワイヤ12がクーラント液Cに十分に付着しない状態、あるいは、ワイヤ12がクーラント液に十分に浸漬されていない状態のことをいう。特にワイヤ表面に砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤの場合はワイヤ表面の凹凸が大きいことから、ワイヤ12の走行に伴って引きずられるクーラント液Cの量が大きくなり、ワイヤ12の移動速度も高速になることから激流になり易くなる。
被削材Wの切断加工中に注液用アダプタ2a,2bから大流量で注入されるクーラント液Cは、T4で示すように、激流となって液槽本体2の内壁(20a,20b,20c,20d)に沿って上昇するが、この激流T4は、T5で示すように、ワイヤライン直上整流板8a,8bによって遮られ整流される。
なお、被削材Wは、液槽本体2の端部で上方から下降しながら切断されてもよい。この場合、ワイヤライン直上整流板8a,8bは、切断に関与しないワイヤの走行ラインの直上位置に配設されるように、適宜、配設位置が調整される。
液中切断用液槽1の内部に向かって凹状に湾曲して形成された側板内壁面50a,50bに沿って、液圧緩衝部材6a,6bも湾曲して着設されている。なお、背板5c、前板9の内壁面も、必要に応じて、液中切断用液槽1の内部に向かって凹状に湾曲して形成されてもよい。
このように揺動パネル14を揺動させることで、高速走行するワイヤ12も連動して揺動するので、ワイヤ12と被削材Wとの接触部分が点接触に近くなり、炭化ケイ素のように非常に高い硬度を有する脆性材料でも切断が容易になる。さらに、本発明においては、液中切断用液槽1もワイヤ12に連動して揺動することで、液中切断用液槽1の傾きとワイヤ12の傾きとが同じ角度になるので、ワイヤライン切込側板4a,4bの切込の溝深さを浅くできる。ここで、構成部品の高さ、あるいは、深さは、液中切断用液槽1の傾きによるクーラント液Cの溢れ分を予め見込んで調整される。
本発明の第二の実施の形態におけるワイヤソー装置について、説明する。本発明の第二の実施の形態におけるワイヤソー装置は、特に図示しないが、本発明の第一の実施の形態におけるワイヤソー装置100において、液中切断用液槽1を揺動させずに、常時水平に維持されるようにしたものである。本発明の第一の実施の形態におけるワイヤソー装置100に比べて、ワイヤライン切込側板4a,4bの切込の溝深さを深くする必要があるが、液中切断用液槽1が傾かないので、本発明の第一の実施の形態にようにクーラント液Cの溢れ分を見込んだ構成部品の高さ(深さ)調整は不要である。
2 液槽本体
2a,2b 注液用アダプタ
2c,2d 注液用アダプタ挿着孔
3 内部液槽
4a,4b ワイヤライン切込側板
5a,5b 側板
5c 背板
6a,6b,6c 液圧緩衝部材
7a,7b,7c 液圧緩衝部材固定金網
8a,8b ワイヤライン直上整流板
9 前板
9a クーラント液受け部
10 昇降ベース
10a 被削材固定板
11a,11b ローラ
12,12a,12b ワイヤ
13 昇降ベース駆動部
14 揺動パネル
20a 液槽本体前壁
20b 液槽本体左側壁
20c 液槽本体右側壁
20d 液槽本体背壁
20e 液槽本体底壁
30a 内部液槽前壁
30b 内部液槽左側壁
30c 内部液槽右側壁
30d 内部液槽背壁
30e 内部液槽底壁
50a,50b 側板内壁面
50c 背板内壁面
100 ワイヤソー装置
C クーラント液
P 接着剤
T1,T2,T3,T4,T5 クーラント液流
W 被削材
Claims (10)
- 走行するワイヤに被削材を押し当てることにより前記被削材を切断するワイヤソー装置であって、
クーラント液が注入された液槽を備え、
前記ワイヤが前記被削材に切り込む切断部が、前記クーラント液に浸漬され、
前記液槽の側壁面が、前記液槽の内部に向かって凹状に湾曲して形成されている
ことを特徴とするワイヤソー装置。 - 前記液槽の側壁面に液圧緩衝部材が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載のワイヤソー装置。 - 前記液圧緩衝部材が、スポンジで形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載のワイヤソー装置。 - 前記液圧緩衝部材の固定用部材が、前記液圧緩衝部材に被装されて、前記液槽に取付けられている
ことを特徴とする請求項2または請求項3記載のワイヤソー装置。 - 前記液槽の内部に内部液槽が設けられている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のワイヤソー装置。 - 前記ワイヤの走行ラインの直上に、整流部材が設けられている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のワイヤソー装置。 - 前記ワイヤに固定砥粒が固着されている
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のワイヤソー装置。 - 前記ワイヤを揺動させながら前記被削材が切断される
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のワイヤソー装置。 - 前記液槽の側壁に、前記ワイヤが走行可能な複数の切込みが設けられている
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のワイヤソー装置。 - 前記ワイヤの揺動に連動して、前記液槽が揺動することを特徴とする請求項9に記載のワイヤソー装置。
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