JP2674223B2 - 高脆性材料の切断方法及びその装置 - Google Patents

高脆性材料の切断方法及びその装置

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    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はワイヤに砥粒を付着し、あるいは高硬度材を
コーティングし、このワイヤを走行させて焼結合金セラ
ミック,大理石等の高脆性材料を切断する切断方法及び
その装置に関する。
〔従来の技術〕
上記走行ワイヤによる高脆性材料に対する切断装置の
1例を第3図に示す。この切断装置100はワイヤを高速
走行させる方式で、切断用ワイヤSを巻き付ける供給リ
ール101と巻取リール102並びに被切断材料Wに対しワイ
ヤを張設するワイヤ張設機構103を備える。この張設機
構103は、例えば4個の溝ローラ105,106,107,108を所定
間隔に配し、そのうち1個の溝ローラ105を駆動ローラ
とし、駆動モータ109に連結する。各溝ローラ105〜108
はそれぞれ所定ピッチに溝105a,106a,107a,108aを刻設
し、ワイヤSをこの溝に沿って螺旋状に巻回する。110,
111はキャプスタン、112,113,114,115はダンサローラで
あり、これらキャプスタン及びダンサローラにより張設
機構103及び巻取リール102に対するワイヤ張力を規制す
るもので、その規制要領は周知であり、かつ本願の要旨
ではないから、説明を省略する。(特開昭61−100361を
参照) また116は被切断材料Wの昇降機構、116Mはその駆動
モータである。
これによりワイヤSを高速走行させつつ砥粒を含む砥
液を供給ノズル117から供給し、被切断材料Wを徐々に
押し上げてウエハー状に切断する。
なお、ワイヤSを巻取リール102に巻き取った後は、
ワイヤSを逆方向に走行させ、供給リール101に巻取り
同様に切断作業を行う。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記被切断材料は用途によっては角柱状に切断するこ
とが望まれる場合がある。この場合には上記要領により
ウエハー状に切断(ただし通常は被切断材料Wに一体的
に接合されるダミーDにおいて連結されている)した
後、昇降機構116から取り外し、再び昇降機構116に取付
方向を直角(または所定角度)に変更して取り付け前回
の切り込みに対し所定角度を付して切断し角柱とする方
法が採られている。
しかしこの方法ではきわめて手数を要し、かつ切断に
長時間を要する等の問題がある。
本発明はかかる点に鑑み、1回の切断操作にて角柱形
に切断することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するための第1の発明はその切断方法
に係り、砥粒を付着し、あるいは表面に高硬度材をコー
ティングしたワイヤを複数の溝ローラ間に所定ピッチを
以て螺旋状に巻き付けてワイヤ列を形成し、複数のワイ
ヤ列を所定角度に所定の隙間を設けて交叉してそれぞれ
の別のワイヤを走行させ、これに被切断材料を押し当て
被切断材料を角柱状に切断するようにしたものである。
なおこの場合、各ワイヤ列は共通の1本のワイヤを以
て構成するようにしてもよい。
また第2の発明は上記方法を実施する装置に係り、砥
粒を付着し、あるいは表面に高硬度材をコーティングし
たワイヤを複数の溝ローラ間に所定ピッチを以て螺旋状
に巻き付けてワイヤ列を形成するワイヤ張設機構を複数
備え、それぞれのワイヤ列を所定角度に所定の隙間を設
けて交叉してワイヤを走行させると共に、被切断材料を
上記交叉したワイヤ列へ昇降可能に支持する昇降機構を
備えたものである。
〔作 用〕
被切断材料に対し一方のワイヤ張設機構のワイヤ列に
て多数の溝を形成する。同時に他方のワイヤ張設機構の
ワイヤ列により上記溝に対し所定角度に溝を形成する。
即ち、所要角度を以て複数方向に溝を同時に形成する。
従って従来の如く一方の溝形成後の各ウエハー接合工程
及び昇降機構への着脱操作が省略できる 〔実施例〕 第1図は本発明の第1実施例を示す。切断装置1は第
1,第2のワイヤ張設機構2,3と、それぞれの張設機構2,3
に巻き付ける切断用ワイヤS1,S2を巻き付ける供給リー
ル4,5と巻取リール6,7並びにこれらを関連作動する作動
回路8を備える。
第1の張設機構2は複数例えば4個の溝ローラ10,11,
12,13を矩形状に配し、1個の溝ローラ10を駆動ローラ
とし、駆動モータ14に接続する。各溝ローラにはそれぞ
れ所定ピッチを以て溝10a,11a,12a,13aを刻設し、ワイ
ヤS1を各溝に嵌合して螺旋状に巻き付け、下方のワイヤ
列を切断用ワイヤ列A1とし、該ワイヤ列A1の適所に切断
用砥粒を含有する砥液供給ノズル15を対設する。
16は第1張設機構2に対するワイヤ供給側に設けた第
1のキャプスタン、また17は張設機構2から繰り出し側
に設ける第2キャプスタンであり、それぞれ張設機構2
側の第2,第3のダンサローラ19,20と協同して張設機構
2のワイヤ張力を規制すべき張力設定機構T1を構成す
る。また供給リール4と第1キャプスタン16間に配備さ
れる第1ダンサローラ18、巻取リール6と第2キャプス
タン17間に配備される第4ダンサローラ21はそれぞれ後
述する如くリールへの巻付張力を規制する張力設定機構
T2を構成したものである。
他方の第2ワイヤ張設機構3も同様に複数個例えば4
個の溝ローラ30,31,32,33を矩形状に配し、1個のロー
ラ30を駆動ローラとし、駆動モータ34に接続する。各溝
ローラには前記第1ワイヤ張設機構と同一要領をにてワ
イヤS2を螺旋状に巻き付け、下方のワイヤ列を切断用ワ
イヤ列A2とし、該ワイヤ列A2は前記ワイヤ列A1に対し所
定角度例えば直角に位置し、かつ可及的に近接して配備
する。35はこのワイヤ列A2の適所に対設した切断用砥粒
を含有する砥液供給ノズルである。
また36及び37はそれぞれ第2張設機構3に対するワイ
ヤS2の供給側及び繰出し側に設けた第1,第2のキャプス
タン、また38〜41は第1乃至第4のダンサローラであ
り、各ダンサローラは前述の第1張設機構2に対する第
1乃至第4ダンサローラ18〜21と同様の機能を持つもの
であり、説明を省略する。
なお被切断材料WはダミーD上に一体的に取り付けら
れ、ダミーDは昇降機構42上に着脱可能に取り付けられ
る。42Mは昇降駆動モータである。
前記作動回路8は全体制御回路CPU−1により第1ワ
イヤS1の送り速度制御回路SCA、第2ワイヤS2の送り速
度制御回路SCB及び昇降機構駆動モータ42Mに対する押上
速度制御回路Cを作動する。
なお、DA1,DA2及びDB1,DB2はそれぞれ第1,第2のワイ
ヤ張設機構2,3の両側に設けられたワイヤ速度制御回路
であり、図示の如くダンサローラ19,20及び39,40の位置
信号によりキャプスタン16,17及び36,37の回転数を制御
する。またEA1,EA2及びEB1,EB2はそれぞれリール4,6,5,
7におけるワイヤ巻取時の巻取り速度即ちリール回転数
の制御回路であり、ダンサローラ18,21,38,41の位置信
号によりそれぞれリール4,6,5,7の駆動モータ4M,6M,5M,
7Mの回転速度を制御する。
また、TA1,TA2,TB1,TB2はそれぞれトラバースピッチ
制御回路であり、リール駆動モータの回転数に応じトラ
バースローラ43,45,44,46の駆動モータ43M,45M,44M,46M
の回転数及び正逆回転を制御する。但し、いずれの場合
にも、ワイヤ繰り出し側におけるトラバースローラにワ
イヤを巻掛けする必要はなく、巻取り側のみ使用する。
以下上記作動回路8による切断作業の作動要領を説明
する。
先ず、ワイヤ送り速度制御回路SCA,SCBを作動し、そ
れぞれ一連のモータ群を駆動し、第1,第2ワイヤS1,S2
を図において右方向に移動する。この際、張力設定機構
T1,T2によりワイヤ張設機構2,3におけるワイヤ張力を所
定張力に維持すると共に、張力設定機構T1,T2,T3,T4に
より巻取リール6,7における巻付張力を一定に規制す
る。
次いで、昇降機構42を作動し、被切断材料Wを切断用
ワイヤ列A1,A2により同時に切断する。なお、両ワイヤ
列A1とA2との間隔はダミーDの高さ以内に可及的に近接
して設ける。
これにより被切断材料Wは一度の操作にて多数の角柱
状に切断することができる。
なお、ワイヤS1,S2をそれぞれ巻取リール6,7に巻き取
った後は走行方向を逆とし、供給リール4,5により巻取
りを行いつつ、上記要領にて切断作業を行う。この場合
の切断要領は前述と同様であり、説明を省略する。
次に第2図は第2実施例を示す。本実施例は1本のワ
イヤS3を交叉状に配して切断を行うようにしたもので、
切断装置50は前例と同様に互いに所定角度例えば直交す
る2個の第1,第2ワイヤ張設機構51,52とワイヤS3の供
給リール53、巻取リール54並びにこれらを作動する作動
回路55を備える。
それぞれの張設機構51,52は前例と同様に複数個例え
ば4個の溝ローラ60,61,62,63及び64,65,66,67を矩形状
に配し、それぞれ1個を駆動ローラ60,64とし駆動モー
タ68,69に接続する。各溝ローラには前例の要領にてワ
イヤS3を所定ピッチにて螺旋状に巻き付け、かつ両張設
機構51,52の下方のワイヤ列A3,A4を可及的に近接し、か
つ所定角度例えば直交して配置する。70,71はそれぞれ
ワイヤ列A3,A4に近接して設けた砥液供給ノズルであ
る。
上記一方の張設機構51に巻き付けられるワイヤの一方
はキャプスタン72及びその両側のダンサローラ73,74を
介して供給リール53に接続される。また他方の張設機構
52に巻き付けられるワイヤの一方は同様にキャプスタン
75及びその両側のダンサローラ76,77を介して巻取リー
ル54に接続される。ただしダンサローラのうち供給リー
ル53、巻取リール54にそれぞれ近接側のダンサローラ7
3,77(以下第1,第4ダンサローラという)はそれぞれリ
ールにワイヤを巻き付ける際の巻付張力を規制するもの
である。また他方の張設機構51,52への近接側のダンサ
ローラ74,76(以下第2,第3ダンサローラという)はそ
れぞれキャプスタン72,75と共同して張設機構51,52のワ
イヤ張力を規制する。
また両張設機構51,52に巻き付けられるワイヤは第5
のダンサローラ78を介して接続される。この第5ダンサ
ローラ78は一方の張設機構例えば52の駆動モータ69の回
動を制御し、両張設機構51,52を同一張力に保持するよ
うにしたものである。
前記作動回路55は全体制御回路CPU−2と、この制御
回路CPU−2により作動される第1張設機構51及びこれ
に連なる供給リール53側のワイヤ送り速度制御回路SCC
と第2張設機構52及びこれに連なる巻取リール54側のワ
イヤ送り速度制御回路SCD及び昇降機構42の駆動モータ4
2Mに対する押上速度制御回路Cとを備える。
ワイヤ送り速度制御回路SCCは第1張設機構51の駆動
モータ68の駆動と、この張設機構に対するワイヤ速度制
御回路DC1、供給リール53の前例にて説明した如く繰出
速度すなわちリール回転数制御回路EC1を作動する。ま
た他方のワイヤ送り速度制御回路SCDは第2張設機構52
の駆動モータ69に対するモータ回転数制御回路Fと、こ
の張設機構52に対するワイヤ速度制御回路DC2、巻取リ
ール54のリール回転数制御回路EC2を作動する。これら
ワイヤ速度制御回路DC1,DC2及びリール回転数制御回路E
C1,EC2はそれぞれ前例と同様であり、説明を省略する。
なお、モータ回転数制御回路Fは第5ダンサローラの位
置信号により駆動モータ69の回転数を制御し、両張設機
構51,52を同一周速度にて回転するようにしたものであ
る。
図中、TC1,TC2はトラバースピッチ制御回路であり、
前例のそれと同一であり、説明を省略する。
また、作動回路55による作動要領とこれに基づく切断
要領は前例に準ずるものであり、説明を省略する。
〔発明の効果〕
本発明によるときは、複数例えば2個のワイヤ張設機
構を備え、それぞれのワイヤ列を所定角度に交叉させ、
両ワイヤ列により被切断材料を同時に切断し、角柱状の
切断部材を形成するようにしたから、従来の角柱状切断
部材を形成するための一方向切断後の接合操作及び昇降
機構への取り替え等の手数を省略すると共に、切断能率
の向上を計ることができる。
この際、1本の切断用ワイヤを両張設機構に亘って巻
き付けるときは、ワイヤの巻付リールは1組とし、全体
の構成を簡単とすることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す切断装置全体の概略
説明図、第2図は第2実施例を示す切断装置の全体概略
説明図、第3図は従来例の切断装置の全体概略説明図で
ある。 1,50は切断装置、2,3,51,52はワイヤ張設機構、10〜13,
30〜33,60〜67は溝ローラ、42は被切断材料昇降機構、A
1,A2,A3,A4はワイヤ列、S1,S2,S3は切断用ワイヤであ
る。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】砥粒を付着し、あるいは表面に高硬度材を
    コーティングしたワイヤを複数の溝ローラ間に所定ピッ
    チを以て螺旋状に巻き付けてワイヤ列を形成し、複数の
    ワイヤ列を所定角度に所定の隙間を設けて交叉してそれ
    ぞれの列のワイヤを走行させ、これに被切断材料を押し
    当て被切断材料を角柱状に切断することを特徴とする高
    脆性材料の切断方法。
  2. 【請求項2】各ワイヤ列は共通の1本のワイヤを以て構
    成したことを特徴とする請求項1記載の高脆性材料の切
    断方法。
  3. 【請求項3】砥粒を付着し、あるいは表面に高硬度材を
    コーティングしたワイヤを複数の溝ローラ間に所定ピッ
    チを以て螺旋状に巻き付けてワイヤ列を形成するワイヤ
    張設機構を複数備え、それぞれのワイヤ列を所定角度に
    所定の隙間を設けて交叉してワイヤを走行させると共
    に、被切断材料を上記交叉したワイヤ列へ昇降可能に支
    持する昇降機構を備えたことを特徴とする高脆性材料の
    切断装置。
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