JP3169949U - ワイヤーソー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイドローラと切断用ローラとの間に巻装されて供給されるワイヤーが安定して供給され、ガイドローラの溝部を傷つけることのないワイヤーソー装置を提供する。【解決手段】ワイヤー送出用ローラと、ワイヤー送出用ローラーから送り出されたワイヤーを巻回してワイヤーの供給をガイドするガイドローラと、ガイドローラから供給されるワイヤーを軸方向に直交するように複数本巻回して、複数のワイヤーによりワークを切断する複数の切断用ローラと、切断用ローラにおいてワークを切断したワイヤーを巻き取るワイヤー巻き取り用ローラと、ワークを固定すると共に、ワークを複数の切断用ローラの間に巻装されて供給されているワイヤーに対して押圧して切断するワーク固定部とを備える。ワイヤー送出用ローラは軸方向に可動不能に固定され、ワイヤー巻き取り用ローラは軸方向に可動可能に形成され、ワイヤーの巻き取り用ローラへの巻き取り状態を制御する。【選択図】図１

Description

本考案は、ワイヤーソー装置の改良に関する。

従来より、例えば、化合物半導体インゴット等のワークから多数枚の薄片（例えば半導体ウェハー）を切削形成する場合にはワイヤーソー装置が用いられている。

このようなワイヤーソー装置は、ワイヤー送出用ローラから引き出された切断用のワイヤーが複数のガイドローラを介して切断用ローラへ供給され、その後、巻取用ローラに回収される。
各ローラ及びガイドローラの回転によって切断用ワイヤーが供給駆動された状態で、切断用ローラの間に巻装された複数本のワイヤーに対してこれと略直交する方向に前記半導体インゴット等からなるワークが押圧されることにより、ワークから多数枚の薄片が同時に切り出されるように構成されている。

このようなワイヤーソー装置にあっては、上記切断用ローラには複数の溝部が所定間隔を置いて軸方向に沿って形成されていると共に、ガイドローラには１本のみの溝部が形成され、ガイドローラの溝部から切断用ローラの複数の溝部へワイヤーが供給される

しかしながら、上記切断用ローラに形成された複数の溝部は、細かいピッチで短い間隔寸法を以ては設けられていないことから、ガイドローラから供給されるワイヤーが、場合によってはガイドローラの溝部と切断用ローラの溝部との間において上記溝部の円周方向において斜めに配置されることもある。
このような場合には、ワイヤーがガイドローラの溝部から外れてしまう事態や、外れないまでもガイドローラの溝部の内周端面部が損傷する可能性もあった。

なお、このような観点から従来技術の調査を行い、関連するワイヤーソー装置に関する公報を発見したが、上記の不具合を解決する従来技術に関する公報は発見されなかった（特許文献１、２）。
特開２０１０―８９１７３号 特開２０１０―５８１９９号

本考案はこのような従来からの不具合を解決するためのものであって、その課題は、ガイドローラと切断用ローラとの間に巻装されて供給されるワイヤーが安定して供給されると共に、ガイドローラの溝部を傷つけることのないワイヤーソーを提供することにある。

上記課題達成のため、請求項１記載の考案にあっては、ワイヤー送出用ローラと、上記ワイヤー送出用ローラーから送り出されたワイヤーを巻回してワイヤーの供給をガイドするガイドローラと、上記ガイドローラから供給されるワイヤーを軸方向に直交するように複数本巻回して、複数のワイヤーによりワークを切断する複数の切断用ローラと、上記切断用ローラにおいてワークを切断したワイヤーを巻き取るワイヤー巻き取り用ローラと、上記ワークを固定すると共に、上記ワークを上記複数の切断用ローラの間に巻装されて供給されているワイヤーに対して押圧して切断するワーク固定部とを備えたワイヤーソー装置であって、上記ワイヤー送出用ローラは軸方向に可動不能に固定されている一方、上記ワイヤー巻き取り用ローラは軸方向に可動可能に形成され、ワイヤーの巻き取り用ローラへの巻き取り状態を制御しうるように構成されていることを特徴とする。

従って、請求項１記載の考案にあっては、上記ワイヤー巻き取り用ローラは軸方向に可動可能に形成されていることから、上記ガイドローラと切断用ローラとの間のワイヤーの走行状態により、必要な場合には、ワイヤー巻き取り用ローラを軸方向に適宜移動させてワイヤーを巻き取り用ローラに巻き取らせることができる。

請求項２記載の考案にあっては、上記ガイドローラには軸方向に沿って、横断面方形状の複数の溝部が形成されていることを特徴とする。
従って、請求項２記載の考案にあっては、ガイドローラの溝部は横断面方形状に形成されていることから、内部に配置されるワイヤーが、ガイドローラと切断用ローラとの間で斜めに配置された場合であっても、溝部から外方へ出にくい。

請求項３記載の考案にあっては、上記ワーク固定部は、ワークを固定すると共に水平方向において回動可能に形成されたワーク固定用プレートと、上記ワーク固定用プレートを回動操作しうる回動操作部と、回動操作した上記ワーク固定用プレートを所定位置で固定できる固定部とを備えたことを特徴とする。

従って、請求項３記載の考案にあっては、ワークを上記ワーク固定部に固定した後に、上記ワーク固定用プレートを水平方向に回動させることによりワークのワイヤーに対する配置状態を水平方向において変更することができる。

請求項４記載の考案にあっては、上記ワーク固定部の回動角度は９０度であることを特徴とする。
従って、請求項４記載の考案にあっては、ワークをワーク固定部に固定した後、ワークのワイヤーに対する水平方向における配置状態を９０度変更することができる。

請求項５記載の考案にあっては、上記ワーク固定部は上記複数の切断用ローラの間に巻装されたワイヤーの上方に配置された可動アームに固定され、上記可動アームはアクチュエータにより上下動して上記ワイヤーへの押圧又は離間を行うことを特徴とする。

従って請求項５記載の考案にあっては、上記アクチュエータにより自動的にワークはワイヤーへ接近押圧されると共に離間される。

請求項１記載の考案にあっては、上記ワイヤー巻き取り用ローラは軸方向に可動可能に形成されていることから、上記ガイドローラと切断用ローラとの間のワイヤーの走行状態により、ワイヤーが各ローラにおいて軸方向に偏って巻かれたような場合には、ワイヤー巻き取り用ローラを軸方向に適宜移動させてワイヤーを巻き取り用ローラに巻き取らせることができるように構成されていることから、各ローラ間におけるワイヤーの走行状態により発生するワイヤーの絡まりの事態を有効に防止することが可能となる。

請求項２記載の考案にあっては、ガイドローラの溝部は横断面方形状に形成されていることから、内部に配置されるワイヤーが、ガイドローラと切断用ローラとの間で斜めに配置された場合であっても、溝部から外方へ出にくいように構成されていることから、装置稼働中におけるワイヤーの溝からの飛び出しの事態を有効に防止することができる。

請求項３記載の考案にあっては、ワークを上記ワーク固定部に固定した後に、上記ワーク固定用プレートを水平方向に回動させることによりワークのワイヤーに対する配置状態を水平方向において変更することができることから、ワークをワイヤーソーに対する水平角度を変更して複数回に亘り切削することができる。

請求項４記載の考案にあっては、ワークをワーク固定部に固定した後、ワークのワイヤーに対する水平方向における配置状態を９０度変更することができるように構成されていることから、一度、水平方向における所定の角度状態でワークを切削し、その後、水平方向において９０度配置方向を変更して再度切削することができる。その結果、請求項４記載の考案にあっては、ワークを平面方形状に切削することが可能となる。
従って、請求項４記載の考案にあっては、従来のワイヤーソー装置によっては切削形成することができなかった、平面方形状の半導体チップ等を作製することが可能となる。

請求項５記載の考案にあっては、請求項４記載の考案の効果に加えて、上記アクチュエータにより自動的にワークはワイヤーへ接近押圧されるように構成されていることから、容易かつ迅速にワークの切削作業を行うことができる。

本考案に係るワイヤーソー装置の一実施の形態を示す斜視図である。 本考案に係るワイヤーソー装置に使用されるワーク固定部にワークが装着された状態の一実施の形態を示す側面図である。 本考案に係るワイヤーソー装置に使用されるワーク固定部にワークが装着された状態を裏面側から示す斜視図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づき、本考案に係るワイヤーソー装置を詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０は、ワイヤー送出用ローラ１１と、上記ワイヤー送出用ローラ１１から送り出されたワイヤー１２を巻回してワイヤー１２の供給をガイドするガイドローラ１３と、上記ガイドローラ１３から供給されるワイヤー１２を軸方向に直交するように複数本巻回して、複数のワイヤー１２によりワークを切断する複数の切断用ローラ１５と、上記切断用ローラ１５においてワークを切断したワイヤー１２を巻き取るワイヤー巻き取り用ローラ１６と、上記ワークを固定すると共に、上記ワークを上記複数の切断用ローラ１６の間に巻装されて供給されているワイヤー１２に対して押圧して切断するワーク固定部１７とを備えている。

図１に示すように、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０にあっては、板状フレーム部材に構成部品が組みつけられており、ベースプレート１９の両端部に固定とをされた一対のサイドプレート２０、２１及び、上記一対のサイドプレート２０、２１間においてベースプレート１９上に固定立設されたメインプレート２２とを備えている。

上記メインプレート２２には、長さ方向一端部には上下方向に一対にワイヤー送出用ローラ１１及びワイヤー巻き取り用ローラ１６が配設され、中央部には、上下左右方向に対向して配置された４個のガイドローラ１３が配設され、ガイドローラ１３の隣には、同様に上下左右方向に対向して配置された４個の切断用ローラ１５が配設されワイヤー送出用ローラ１１から供給されるワイヤー１２がワイヤー巻き取り用ローラ１６との間に巻装されている。

なお、図中符号３４は、ワイヤー送出用ローラ１１及びワイヤー巻き取り用ローラ１６の駆動部であり、３５はワイヤーテンショナー、３６はクーラント、３７は後述のワーク固定部１７を上下動させて、ワイヤー１２へワーク１４を押圧させるアクチュエータである。また、本実施の形態にあっては、ワイヤーとしてダイヤモンドワイヤーが使用されている。

ワイヤー送出用ローラ１１から供給されたワイヤー１２は、４個のガイドローラ１３に夫々掛け回された後に、４個の切断用ローラ１５に巻装される。上記ガイドローラ１３には溝部２３が形成されており、本実施の形態にあっては、上記溝部２３は横断面形状方形に形成されている。

上記切断用ローラ１５には軸方向に沿って複数の溝部が開設されており、夫々の溝部内に、夫々、ワイヤー１２が巻装されている。

本実施の形態にあっては、上記ワイヤー送出用ローラ１１は軸方向に可動不能に固定されている一方、上記ワイヤー巻き取り用ローラ１６は軸方向に可動可能に形成され、ワイヤー１２の巻き取り用ローラ１６への巻き取り状態を制御しうるように構成されている。

即ち、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０にあっては、図示外の、いわゆるトラバース機構が内装されており、ワイヤー１２が偏り絡まりそうになった場合には、自動的に、ワイヤー巻き取り用ローラ１６を軸方向に移動させ、ワイヤー１２の各ローラにおける軸方向の走行位置を調整する。

図２に示すように、上記ワーク固定部１７は、上記一方のサイドプレート２１上に立設された図示外の垂直バーに固定されたアームプレート２４に固定されており、細長円柱状に形成された、例えば、半導体インゴットのワーク１４を軸方向に沿って固定すると共に水平方向において回動可能に形成されたワーク固定用プレート２５と、上記ワーク固定用プレート２５を回動操作しうる回動操作部２６と、回動操作した上記ワーク固定用プレート２５を所定位置で固定できる固定部２７とを備えている。

図３に示すように、上記ワーク固定用プレート２５は円盤状に形成されていると共に、上記回動操作部２６は上記ワーク固定用プレート２５よりも大径な円盤状基部及び円盤状基部２８の周縁部に突設された回動アーム２９とを備えている。

また、上記円盤状基部２８上には固定部２７が設けられている。上記固定部２７は、台座部３１と、台座部３１との間に所定間隔の空隙部をおいて上記アームプレート２４を挟持しうる略円柱状の挟持部３２と、上記挟持部から斜めに突設された固定アーム３３とを備えている。

本実施の形態にあっては、上記ワーク固定用プレート２５の最大回動角度は９０度に設定されている。従って、本実施の形態にあっては、上記回動アーム２９を操作することによりワーク固定用プレート２５を水平方向に最大９０度回動させ、ワイヤー１２に対するワーク１４の軸方向における配置方向を９０度変更することができるように構成されている。

以下、本実施の形態に係るワイヤーソー装置の作用について説明する。
本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０を使用して、ワークから例えば、半導体ウェハを製作する場合には、半導体インゴットである複数のワーク１４を上記ワーク固定部１７のワーク固定用プレート２５に軸方向に沿って配置し、端部を、例えば、接着剤等でワーク固定用プレート２５に固定する。

その後、固定アーム３３を操作して上記アームプレート２４に対して台座部３１及び挟持部３２により挟持固定することによりワーク固定部１７を固定し、上記アクチュエータ３７を作動させて、上方側の切断用ローラ１５、１５の間で走行する複数本のワイヤー１２に対して上方から押圧することにより切削して複数枚の半導体ウェハを作成する。

本実施の形態にあっては、上記ワーク固定部１７の回動操作部２６を操作することによりワーク固定用プレート２５を水平方向に回動させ、ワイヤー１２に対するワーク１４の軸方向における配置方向を変更して再度切削することができる。

即ち、本実施の形態にあっては、上記のように、上記ワーク固定部１７の最大回動角度は９０度に設定されていることから、上記回動アーム２９を操作することによりワーク固定用プレート２５を水平方向に９０度回動させ、ワイヤー１２に対するワーク１４の軸方向における配置方向を９０度変更することができる。

その結果、まず、ワーク１４をワイヤー１２によって軸方向に沿って切削した後、一度、アクチュエータ３７を反転動させてアームプレート２４を介してワーク固定部１７を上昇させ、その後、回動アーム２９を回動操作させてワーク固定用プレート２５を９０度水平方向に沿って回動させる。

これによりワーク１４のワイヤー１２に対する配置方向は９０度変更されることから、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０にあっては、平面方形状にワークを切削することができる。

また、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０にあっては、上記のように、トラバース機構により上記ワイヤー巻き取り用ローラ１６は軸方向に適宜可動可能に形成されていることから、上記ガイドローラと切断用ローラとの間のワイヤーの走行状態により、ワイヤー１２が軸方向において偏って巻かれたような場合には、ワイヤー巻き取り用ローラ１６を軸方向に適宜移動させることにより、ワイヤー１２を巻き取り用ローラ１６に巻き取らせることができるように構成されていることから、各ローラ間におけるワイヤー１２の走行状態により発生するワイヤー１２の絡まりの事態を有効に防止することが可能となる。

また、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０にあっては、上記のように、ガイドローラ１３の溝部２３は横断面方形状に形成されていることから、内部に配置されるワイヤー１４が、ガイドローラ１３と切断用ローラ１５との間で斜めに配置された場合であっても、溝部２３から外方へ出にくく、装置稼働中におけるワイヤー１４の溝部２３からの飛び出しを有効に防止することができる。

また、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０にあっては、切断用ローラ１５を軸部に装着する際に、ワッシャ状のライナー（図示せず）を軸部の基端部側に装着することにより、切断用ローラ１５の軸方向における位置を調整することができる。

その結果、切断用ローラ１５の複数の溝部の間隔とガイドローラ１３の溝部２３との配置関係により、ガイドローラ１３と切断用ローラ１５との間においてワイヤー１２が斜めに配置されることによる切断用ローラ１５の溝部の内方側端面部のワイヤー１２による損傷の事態を防止することができる。

本実施の形態に係るワイヤーソー装置１０にあっては、ワイヤー１２がダイヤモンドワイヤーにより形成されている場合を例に説明したが、本実施の形態に限定されない。
また、上記ワーク固定部の回動角度は９０度である場合を例に説明したが、回転角度は本実施の形態に限定されない。回転角度は適宜設定でき、９０度の場合には平面方形状の製品を切削加工することができるが、角度によっては、六角形、八角形等の製品を切削形成することもできる。

本考案は、広くワイヤーソー装置に適用することができる。

１０ ワイヤーソー装置
１１ ワイヤー送出用ローラ
１２ ワイヤー
１３ ガイドローラ
１４ ワーク
１５ 切断用ローラ
１６ ワイヤー巻取用ローラ
１７ ワーク固定部
１８ 板状フレーム部材
１９ ベースプレート
２０ サイドプレート
２１ サイドプレート
２２ メインプレート
２３ 溝部
２４ アームプレート
２５ ワーク固定用プレート
２６ 回動操作部
２７ 固定部
２８ 円盤部
２９ 回動アーム
３０ 固定部
３１ 台座部
３２ 挟持部
３３ 固定アーム
３４ 駆動部
３５ ワイヤーテンショナ―
３６ クーラント
３７ アクチュエータ

Claims (5)

1. ワイヤー送出用ローラと、上記ワイヤー送出用ローラーから送り出されたワイヤーを巻回してワイヤーの供給をガイドするガイドローラと、上記ガイドローラから供給されるワイヤーを軸方向に直交するように複数本巻回して、複数のワイヤーによりワークを切断する複数の切断用ローラと、上記切断用ローラにおいてワークを切断したワイヤーを巻き取るワイヤー巻き取り用ローラと、上記ワークを固定すると共に、上記ワークを上記複数の切断用ローラの間に巻装されて供給されているワイヤーに対して押圧して切断するワーク固定部とを備えたワイヤーソー装置であって、
   上記ワイヤー送出用ローラは軸方向に可動不能に固定されている一方、上記ワイヤー巻き取り用ローラは軸方向に可動可能に形成され、ワイヤーの巻き取り用ローラへの巻き取り状態を制御しうるように構成されていることを特徴とするワイヤーソー装置。
2. 上記ガイドローラには軸方向に沿って、横断面方形状の複数の溝部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のワイヤーソー装置。
3. 上記ワーク固定部は、ワークを固定すると共に水平方向において回動可能に形成されたワーク固定用プレートと、上記ワーク固定用プレートを回動操作しうる回動操作部と、回動操作した上記ワーク固定用プレートを所定位置で固定できる固定部とを備えたことを特徴とする請求項２記載のワイヤーソー装置。
4. 上記ワーク固定部の回動角度は９０度であることを特徴とする請求項３記載のワイヤーソー装置。
5. 上記ワーク固定部は上記複数の切断用ローラの間に巻装されたワイヤーの上方に配置された、可動アームに固定され、上記可動アームはアクチュエータにより上下動して上記ワイヤーへの押圧又は離間を行うことを特徴とする請求項 ４記載のワイヤーソー装置。