JP3362015B2

JP3362015B2 - ワイヤ工具およびその製造方法

Info

Publication number: JP3362015B2
Application number: JP20322099A
Authority: JP
Inventors: 俊之榎本; 泰弘谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2003-01-07
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001030177A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンイ
ンゴット、水晶、石英、等の硬脆材料や金属材料を切断
加工するための、樹脂を主な材料としたワイヤ工具に関
し、特に切断加工の高精度化・高効率化を行うことがで
きるワイヤ工具およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンインゴット、水晶、石
英、等の硬脆材料や金属材料の切断工具としてワイヤ工
具が用いられているが、特に近年のシリコンウェーハの
大口径化にともない、シリコンウェーハのインゴットか
らの切断手段として注目されている。

【０００３】シリコンインゴットの切断加工には、従来
は内周刃による切断方式が適用されてきた。そして近
年、半導体デバイスの生産コストの低減、適正化を図る
ために、シリコンウェーハは大口径化の一途をたどって
いるが、そうしたウェーハの大口径化に対しては、内周
刃の大径化で対応してきた。しかし、特に８インチ以上
のシリコンインゴットに対しては、スループットの向上
に限界がある、切断ロス（Kerf-loss）が大きい、切断
ジグへの内周刃のセッティングが困難である、等の理由
により、切断方法は内周刃切断方式からマルチワイヤ切
断方式に変わりつつある。

【０００４】ところで、従来行われてきたワイヤによる
シリコンインゴットの切断加工は、図５（「電子材料」
Vol.35，No.7，１９９６年７月号、第２９頁）に記載さ
れているように、ピアノ線等のワイヤ１の新線リール２
から巻き取りローラ５までの所定経路中に、ダンサロー
ラ３および複数のメインローラ４等を設けて、インゴッ
ト６に近接する所定のピッチのワイヤ列を形成するもの
で、スラリーノズル７から高粘度の研磨剤スラリーを供
給するとともに、インゴット６をそのワイヤ列に押し付
けることにより、インゴット６の切断を行う、という遊
離砥粒加工であった。しかしながら、遊離砥粒加工法ゆ
えに、多量の産業廃棄物（廃液）を生じる、ランニング
コストが高い、切断後のウェーハ洗浄が難しい、加工能
率の向上が望めない、さらには切断精度が悪い、等の欠
点があった。

【０００５】これらの問題を解決するものとして、最
近、樹脂を結合材に用いてワイヤに砥粒を固着させたワ
イヤ工具が開発されている。こうしたワイヤに砥粒を固
着する結合材に樹脂を用いたワイヤ工具およびその製造
方法としては、大阪ダイヤモンド工業が開発した固定砥
粒ダイヤモンドワイヤソー（１９９７年度砥粒加工学会
学術講演会講演論文集、ｐ．３６９−３７０）、特開平
８−１２６９５３号公報、特開平９−１５５６３１号公
報、特開平１０−１３８１１４号公報、特開平１０−１
５１５６０号公報、特開平１０−３１５０４９号公報、
特開平１０−３２８９３２号公報、特開平１０−３３７
６１２号公報に記載のものが知られている。これらのワ
イヤ工具では、樹脂の種類については特に限定していな
いが、発表内容、実施例、等からわかるように、実際に
は研削砥石において従来使用されてきたフェノール樹脂
等の熱硬化性樹脂が用いられている。

【０００６】しかし、このように改善されたワイヤ工具
においても、熱硬化性樹脂を結合材に用いることから、
溶媒を除去するための乾燥工程と硬化させるための焼成
工程を必要とし、また焼成に要する時間も全てのワイヤ
工具箇所において数分ずつ要してしまう。したがって、
ワイヤ工具の高速な製造、例えば毎分数百メートル〜数
キロメートルの速度での製造は難しく、マルチ切断方式
に必要な１０キロメートル以上の長尺なワイヤ工具を安
価に製造することは極めて困難である。さらに、熱硬化
性樹脂を結合材としたワイヤ工具は、金属を結合材とし
て用いたワイヤ工具に比較して、結合材の耐摩耗性、機
械的強度、耐熱性が低く、切断能率が劣るという問題が
ある。

【０００７】そこで、製造スピード向上という観点か
ら、光ファイバの被覆等に用いられる光硬化性樹脂を熱
硬化性樹脂に替えて結合材とし、さらに結合材の耐摩耗
性、機械的強度、耐熱性を向上させるために光硬化性樹
脂に金属粒子や金属ファイバ等を添加する技術（特願平
１１−０２７８５７号）が提案されている。

【０００８】しかしながら、一般的な光硬化性樹脂は、
フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂に比べ、金属との密着
強度が低く、そのため前述のように改善されたワイヤ工
具においても、その光硬化性樹脂層が単層である場合
は、金属であるワイヤと結合材との間で十分な密着強度
が得られないので、ワイヤと結合材の剥離が生じやす
く、耐摩耗性が低いという問題が生じる。

【０００９】そこで、結合材被膜のワイヤへの密着度お
よびワイヤ工具硬度をさらに高めるために、複数の光硬
化性樹脂層からなる結合材を用い、その結合材の第１層
目として、ワイヤとの密着強度の高い光硬化性接着剤
（あるいは光硬化性接着剤を主成分とする混合接着剤
液）をワイヤ表面に塗布し、第２層目以降に添加粉末や
砥粒を混入させた光硬化性樹脂を主成分とした結合材を
塗布することが提案されている（特願平１１−２０２２
２５号）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術で用い
られた光硬化性接着剤は、その目的からして、各種の官
能基を樹脂中に保有することにより、金属等との接着効
果を有している。このことによって、前述のように芯線
である金属ワイヤとの接着強度を高めることができる一
方、耐摩耗性等の向上を目的とし、その光硬化性接着剤
中に骨材として金属粉末を添加すると、光照射前にその
金属粉末との境界部より硬化反応が生じてしまう。つま
り、光硬化性接着剤中に金属粉末を添加すると、光照射
を行う以前に硬化してしまい、工具を製造することが困
難となる。

【００１１】本発明の目的は、この問題に着目してなさ
れたもので、ワイヤ上に砥粒を固定するための光硬化性
接着剤を主成分とする層を含む複数の光硬化性樹脂層か
らなる結合材を用い、高寿命で切断加工の高精度化・高
能率化が可能であって、かつ長尺で安価なワイヤ工具お
よびその製造方法を提供することにある。

【００１２】前記目的を達成するために、請求項１記載
の発明は、光硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる
結合材が工具半径方向に形成されており、該結合材でワ
イヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具であって、前記結合
材には、ワイヤ上に形成された光硬化性接着剤層と、骨
材として、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子およ
び平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末が５〜９０ｗ
ｔ％添加されるか、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属
粒子又は平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末が５〜
９０ｗｔ％添加された、光硬化性樹脂からなり、前記光
硬化性接着剤層上に形成された光硬化性樹脂層と、を含
むことに特徴がある。

【００１３】工具半径方向に形成された複数の光硬化性
樹脂層からなる結合材で砥粒を固着したワイヤ工具にお
いては、金属ワイヤとの密着強度を高めるために、カル
ボキシル基等の金属との密着性を高める官能基を導入し
た光硬化性接着剤（光硬化性樹脂）をワイヤ表面に塗布
することが有効である。また、耐摩耗性等の向上のため
には、光硬化性樹脂層に金属粉末等の骨材を添加するこ
とが有効である。一方、光硬化性接着剤に金属粉末を添
加すると、前記カルボキシル基等の特性により、光照射
以前にその金属粉末との境界部分から硬化反応が生じ
る。そこで、光硬化性接着剤に砥粒を添加した層をワイ
ヤに接する第１層目とし、その上の工具半径方向に、少
なくとも、通常の光硬化性樹脂に金属粉末等の骨材を添
加した第２層目を形成する。

【００１４】このように光硬化性接着剤には金属粉末等
を添加しないことで、光照射以前に硬化反応が生じるこ
とはなくなる。また、より芯線に近い部分で、密着力の
強い光硬化性接着剤により砥粒を固定することによっ
て、砥粒の保持強度を高めることができる。そして、第
２層目以降に通常の光硬化性樹脂を主成分とする層を設
けることにより、ワイヤ工具として必要な表面硬度を
得、その層内に金属粉末等を添加することによって、さ
らに表面硬度を高め、ワイヤ工具の耐摩耗性を向上させ
ることができる。このように、ワイヤ工具として十分な
表面硬度を得ることができ、砥粒についても十分な強度
で保持することができ、ワイヤ工具を高寿命化すること
が可能となる。

【００１５】請求項２記載の発明は、光硬化性樹脂を主
成分とし、複数層からなる結合材が工具半径方向に形成
されており、該結合材でワイヤ上に砥粒を固定したワイ
ヤ工具であって、前記結合材には、ワイヤ上に形成され
た光硬化性接着剤層と、骨材として、短径が０．１〜１
５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび短
径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの無機フ
ァイバが５〜９０ｗｔ％添加されるか、短径が０．１〜
１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバ又は短
径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの無機フ
ァイバが５〜９０ｗｔ％添加された、光硬化性樹脂から
なり、前記光硬化性接着剤層上に形成された光硬化性樹
脂層と、を含むことに特徴がある。

【００１６】ワイヤ工具において、光硬化性樹脂単体で
結合材を構成した場合、切断時に結合材被膜の摩耗・破
断、砥粒の脱落が考えられるが、金属粒子や無機粉末、
金属ファイバや無機ファイバを樹脂中に添加することに
より、工具の機械的強度、耐熱性、耐摩耗性を向上させ
ることができる。また、添加した粒子部、ファイバ部で
の光の透過、吸収、反射により、硬化速度が低下あるい
は未硬化状態に陥ることが考えられるが、添加粒子の種
類、大きさ、添加量を特定することで、これらの問題は
改善される。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
おいて、前記ワイヤ表面に化学的プライマ処理を施した
ことに特徴がある。

【００１８】このようにワイヤ表面に化学的プライマ処
理を行うことで、結合材被膜（第１層目の光硬化性接着
剤層）とワイヤ面との密着力を高めることができる。

【００１９】請求項４記載の発明は、ワイヤ上に光硬化
性樹脂を主成分とする結合材で砥粒を固定したワイヤ工
具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行さ
せながら、光硬化性接着剤および砥粒を含む混合接着剤
液をワイヤ表面に塗布して光硬化する接着剤液塗布工程
と、前記混合接着剤液が表面に塗布されたワイヤをその
軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化性樹脂お
よび添加粉末を含む混合溶液を塗布して光硬化する混合
溶液塗布工程とを有し、該混合溶液塗布工程では、ワイ
ヤ上に、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子および
平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末を５〜９０ｗｔ
％含有するか、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子
又は平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末を５〜９０
ｗｔ％含有する、光硬化性樹脂の混合溶液を塗布するこ
とに特徴がある。

【００２０】請求項５記載の発明は、ワイヤ上に光硬化
性樹脂を主成分とする結合材で砥粒を固定したワイヤ工
具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行さ
せながら、ワイヤ表面に化学的プライマ液を塗布するプ
ライマ処理工程と、化学的プライマ液が表面に塗布され
たワイヤをその軸線方向に走行させながら、光硬化性接
着剤および砥粒を含む混合接着剤液をワイヤ表面に塗布
して光硬化する接着剤液塗布工程と、前記混合接着剤液
が表面に塗布されたワイヤをその軸線方向に走行させな
がら、ワイヤ上に光硬化性樹脂および添加粉末を含む混
合溶液を塗布して光硬化する混合溶液塗布工程とを有
し、該混合溶液塗布工程では、ワイヤ上に、平均粒径が
０．１〜１５μｍの金属粒子および平均粒径が０．１〜
１５μｍの無機粉末を５〜９０ｗｔ％含有するか、平均
粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子又は平均粒径が０．
１〜１５μｍの無機粉末を５〜９０ｗｔ％含有する、光
硬化性樹脂の混合溶液を塗布することに特徴がある。

【００２１】請求項６記載の発明は、ワイヤ上に光硬化
性樹脂を主成分とする結合材で砥粒を固定したワイヤ工
具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行さ
せながら、光硬化性接着剤および砥粒を含む混合接着剤
液をワイヤ表面に塗布して光硬化する接着剤液塗布工程
と、前記混合接着剤液が表面に塗布されたワイヤをその
軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化性樹脂お
よび添加粉末を含む混合溶液を塗布して光硬化する混合
溶液塗布工程とを有し、該混合溶液塗布工程では、ワイ
ヤ上に、短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μ
ｍの金属ファイバおよび短径が０．１〜１５μｍ、長径
が１〜２００μｍの無機ファイバを５〜９０ｗｔ％含有
するか、短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μ
ｍの金属ファイバ又は短径が０．１〜１５μｍ、長径が
１〜２００μｍの無機ファイバを５〜９０ｗｔ％含有す
る、光硬化性樹脂の混合溶液を塗布することに特徴があ
る。

【００２２】請求項７記載の発明は、ワイヤ上に光硬化
性樹脂を主成分とする結合材で砥粒を固定したワイヤ工
具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行さ
せながら、ワイヤ表面に化学的プライマ液を塗布するプ
ライマ処理工程と、化学的プライマ液が表面に塗布され
たワイヤをその軸線方向に走行させながら、光硬化性接
着剤および砥粒を含む混合接着剤液をワイヤ表面に塗布
して光硬化する接着剤液塗布工程と、前記混合接着剤液
が表面に塗布されたワイヤをその軸線方向に走行させな
がら、ワイヤ上に光硬化性樹脂および添加粉末を含む混
合溶液を塗布して光硬化する混合溶液塗布工程とを有
し、該混合溶液塗布工程では、ワイヤ上に、短径が０．
１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバお
よび短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの
無機ファイバを５〜９０ｗｔ％含有するか、短径が０．
１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバ又
は短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの無
機ファイバを５〜９０ｗｔ％含有する、光硬化性樹脂の
混合溶液を塗布することに特徴がある。

【００２３】請求項８記載の発明は、請求項４乃至７に
のいずれかにおいて、前記混合接着剤液塗布工程および
混合溶液塗布工程で、該混合接着剤液および混合溶液の
塗布されたワイヤを所定の径にするか、あるいはワイヤ
上に塗布された該混合接着剤液および混合溶液を所定の
膜厚にして光硬化することに特徴がある。

【００２４】請求項９記載の発明は、請求項４乃至８の
いずれかにおいて、前記混合溶液塗布工程を複数回繰り
返すことに特徴がある。

【００２５】請求項１０記載の発明は、請求項４乃至９
のいずれかにおいて、前記接着剤液塗布工程では、ワイ
ヤ上に光硬化性接着剤とダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶
窒化ホウ素）、アルミナ、および炭化珪素を含む硬質砥
粒との混合接着剤液を塗布することに特徴がある。

【００２６】請求項１１記載の発明は、請求項４乃至１
０のいずれかに前記光硬化の後にワイヤの外径寸法を計
測する計測工程と、計測された外径寸法を基にして、ワ
イヤの外径寸法が所定の値になるように前記混合溶液塗
布工程を調節する調節工程と、を有することに特徴があ
る。

【００２７】

【００２８】このようにすると、線径のばらつきを最小
限に抑えることが可能となり、切断ロスや切断品のそり
が小さく、安定した切断面品位を有するシリコンウェー
ハの高精度切断が可能なワイヤ工具を製造することがで
きる。

【００２９】請求項１２記載の発明は、請求項４乃至１
１のいずれかにおいて、前記光硬化を、窒素雰囲気中で
行うことに特徴がある。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、光硬化性樹脂（接着剤）に砥粒を添加した光
硬化性接着剤層、接着剤以外の通常の光硬化性樹脂に種
々の金属粒子や無機粉末、金属ファイバ、無機ファイバ
を添加した光硬化性樹脂層、を含む結合材を用いて砥粒
をワイヤに固着するワイヤ工具とその製造方法の広範囲
な応用をも含むものである。

【００３１】図１に本発明の実施の一形態に係るワイヤ
工具の製造装置の概略構成を示し、図２には製造された
ワイヤ工具の横断面を示す。

【００３２】まず、図１において、送り出しロール１０
に巻かれたワイヤ１１は、複数の送りローラ１２、１
３、１４およびダンサローラ１５により搬送され、巻き
取りロール２０に引張られて巻き取られる構成になって
いる。ワイヤ１１の素材は特に限定されるものではな
く、ピアノ線、黄銅被覆ピアノ線、ステンレス鋼線とい
った金属線やガラス繊維といった無機化合物による線、
ナイロンといった有機化合物による線、またはそれらの
撚線、等が挙げられる。

【００３３】このワイヤ１１を巻き取る際、張力変動に
よる断線等を防止するために、張力制御機構としてダン
サローラ１５を設けているが、他にはシーソー方式やキ
ャプスタンプ方式による張力制御法が挙げられる。図１
に示す構成においては、制御系１６によって送り出しロ
ール１０の送り出しの速度と巻き取りロール２０の巻き
取り速度が制御されるとともに、ダンサローラ１５の位
置が制御され、ワイヤ１１の張力が所定値に制御され
る。

【００３４】また、送り出しロール１０から引き出され
たワイヤ１１は、混合被覆１１Ｄとの密着性を向上させ
るために溶剤蒸気脱脂槽で脱脂処理された後、金属との
密着性に優れる光硬化性樹脂（接着剤）に砥粒を添加し
た混合接着剤液を収容した接着剤塗布槽２１Ａに導か
れ、混合接着剤液の塗布処理が施される。これによっ
て、結合材の第１層目が形成される。

【００３５】なお、この混合接着剤液の塗布処理前に、
ワイヤ表面に化学的プライマ処理を施してもよい。この
化学的プライマ処理によってワイヤ表面での混合接着剤
液から形成された混合被覆の硬化を促進するとともに、
ワイヤ１１と光硬化性接着剤層１１Ｂとの密着性を高め
ることができる。この化学的プライマ処理としては、光
重合促進剤やカップリング剤（例えば、シランカップリ
ング剤）の表面塗布が挙げられる。

【００３６】カルボキシル基等の金属との密着性を高め
る官能基を導入した光硬化性樹脂（接着剤）は、ワイヤ
１１との密着性および光硬化性樹脂を主成分とする混合
被膜１１Ｄとの密着性に優れるため、その光硬化性接着
剤に砥粒を添加した混合接着剤液を塗布処理することに
より、結果として、ワイヤ１１と混合被膜１１Ｄとの密
着性を高めることができる。また、光硬化性接着剤に砥
粒を添加することによって、より芯線（ワイヤ）に近い
部分で砥粒を固定し、砥粒の保持強度を高めることがで
きる。さらに、光硬化性接着剤には金属粉末等を添加し
ないことで、光照射以前に硬化反応が生じることもなく
なる。

【００３７】なお、砥粒２２ｃは、特に限定されるもの
ではなく、ダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ
素）、アルミナ、炭化珪素、等の硬質砥粒等でもよい。
但し、その中でも加工能力に優れるダイヤモンド砥粒が
通常望ましい。

【００３８】この混合接着剤液の塗布処理の後、塗布膜
厚み制御および硬化処理を行う。この塗布膜厚み制御
は、接着剤塗布槽２１Ａの出口に移動可能に設けられた
線径ジグ２３ａにより、ワイヤ１１に付着している余分
な混合接着剤液を掻き落として未硬化の混合被覆を所定
の厚みに整えるか、あるいは、その混合被覆が形成され
たワイヤ外径を所定の直径に整えることによって行われ
る。また、前記硬化処理は、線径ジグ２３ａを通過した
ワイヤ１１に対して光照射装置２４ａより所定の光を照
射することによって行われる。これにより、砥粒２２ｃ
を添加した混合被覆１１Ｃが硬化した硬化層（光硬化性
接着剤層１１Ｂあるいは混合被膜１１Ｄ）が形成され
る。

【００３９】なお、特開平１０−３２８９３２号公報に
記載されているように、ワイヤ表面に微小な凹凸を設
け、ワイヤと混合被覆との密着性を高める方法も考案さ
れているが、この方法ではワイヤの機械的強度を損なう
恐れがある。

【００４０】ローラ１２を通過し、前述のような混合接
着剤液の塗布処理によって、ワイヤ本体１１ａの表面に
光硬化性接着剤層１１Ｂが形成されたワイヤ１１は、次
いで、ロート状の樹脂塗布槽２１ｂに収容された混合溶
液２２中を通過する。このとき、ワイヤ１１の光硬化性
接着剤層１１Ｂ上に混合液２２が層状に付着して未硬化
の混合被覆２２Ｅが形成される。

【００４１】ここで、樹脂塗布槽２１ｂに収容された混
合溶液２２は、光硬化性樹脂２２ａに所定の添加物２２
ｂを添加、混合した液状樹脂からなる流動性混合物であ
る。具体的には、混合溶液２２は、液状樹脂すなわち光
硬化性樹脂２２ａに、平均粒径が０．１〜１５μｍの金
属粒子および平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末を
５〜９０ｗｔ％か、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属
粒子または平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末を５
〜９０ｗｔ％、あるいは、短径が０．１〜１５μｍ、長
径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび短径が０．１
〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの無機ファイバを５
〜９０ｗｔ％か、短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜
２００μｍの金属ファイバまたは短径が０．１〜１５μ
ｍ、長径が１〜２００μｍの無機ファイバを５〜９０ｗ
ｔ％、添加物２２ｂとして添加、混合したものである。

【００４２】一方、樹脂塗布槽２１ｂの出口には、線径
ジグ２３ｂが移動可能に設けられており、ワイヤ１１に
付着している余分な混合液２２をこの線径ジグ２３ｂに
より掻き落として、未硬化の混合被覆２２Ｅを所定の厚
みに整え、あるいは、その混合被覆２２Ｅが形成された
ワイヤ外径を所定の直径に整えるように構成されてい
る。

【００４３】線径ジグ２３ｂを通過したワイヤ１１は、
次いで、光照射装置２４ｂによって所定の光を照射され
る。これにより、光硬化性樹脂２２ａと添加物２２ｂの
混合被覆２２Ｅが硬化した硬化層（混合被膜２２Ｆ）が
第２層目として形成される。

【００４４】なお、この混合被膜２２Ｆ上に第３層目の
混合被膜（図示せず）を形成する場合も第２層目の処理
と概ね同様であって、ワイヤ本体１１ａの外表面に混合
被膜２２Ｆが形成されたワイヤ１１は、ロート状の樹脂
塗布槽（図示せず、２１ｂに相当）に収容された、光硬
化性樹脂に所定の添加物を混合した混合溶液中を通過し
た後、その樹脂塗布槽の出口に設けられた線径ジグ（図
示せず、２３ｂに相当）によって塗布膜厚み制御が行わ
れ、さらに光照射装置（図示せず、２４ｂに相当）によ
って硬化処理が行われる。あるいは、第１層及び第２層
を形成した後、ワイヤ１１を一旦巻き取るとともに接着
剤塗布槽２１Ａを取り外し（あるいは、図示しないロー
ト状のプライマ処理槽および接着剤塗布槽２１Ａを取り
外し）、再度、巻き出して樹脂塗布槽２１ｂ内の混合溶
液中を通過させた後、その樹脂塗布槽の出口に設けられ
た線径ジグ２３ｂによって塗布膜厚み制御を行い、さら
に光照射装置２４ｂによって硬化処理を行うようにして
もよい。

【００４５】こうして、所望の複数層からなる結合材で
砥粒を固定したワイヤ工具１１Ｔが順次できあがる。

【００４６】線径測定器１７は、光照射装置２４ｂより
下流側でワイヤ工具１１Ｔの外径寸法を測定するもの
で、その測定情報を制御系１６にフィードバックするこ
とができる。この線径測定器１７は、例えばワイヤ搬送
方向の所定位置で、ワイヤ工具１１Ｔを取り囲んで等角
度間隔に離間する３個の非接触の変位センサを有してお
り、ワイヤ１１の線径測定のみならず、ワイヤ本体１１
ａに対する混合被膜１１Ｄ、２２Ｆの芯ずれ（周方向三
位置での混合被膜１１Ｄ、２２Ｆの膜厚のばらつき）を
も検出可能に構成されている。制御系１６は、その測定
情報を基にワイヤ１１と線径ジグ２３ａ、２３ｂとの芯
ずれを検出し、常にワイヤ１１が線径ジグ２３ａ、２３
ｂの中心を走行し、混合被膜１１Ｄ、２２Ｆがワイヤ１
１の長さ方向においても周方向においても一定の厚さと
なるように、ワイヤ１１と線径ジグ２３ａ、２３ｂの相
対位置の制御を行う。その位置制御は、線径ジグ２３
ａ、２３ｂを変位させることにより、あるいは、図示し
ないワイヤ位置調整用のローラを変位させることによ
り、可能である。

【００４７】そして、その外周面に混合被膜２２Ｆが形
成されたワイヤ工具１１は、ローラ１４、１５を通過し
た後、巻き取りロール２０に巻き取られる。

【００４８】本実施形態に係るワイヤ工具は、前述のよ
うに、ワイヤ本体１１ａ上に砥粒２２ｃを添加した光硬
化性樹脂（接着剤）を主成分とする第１層、および金属
粉末等の添加物２２ｂを添加した光硬化性樹脂を主成分
とする第２層からなる結合材で砥粒２２ｃを固定したも
のである。これらの光硬化性樹脂は、紫外線や可視光線
等の光が照射されると光化学反応を起こし、数秒単位あ
るいはそれ以下で重合硬化するため、十分な製造スピー
ドを保ちながら安価で長尺なワイヤ工具を提供すること
ができる。

【００４９】また、第２層目以降の光硬化性樹脂中に、
平均粒径０．１〜１５μｍを有する、金属粒子と無機粉
末のうち少なくとも一方を添加物として、あるいは、短
径が０．１〜１５μｍで、長径が１〜２００μｍであ
る、金属ファイバと無機ファイバのうち少なくとも一方
を添加物として、その添加物を５〜９０ｗｔ％添加して
いるので、ワイヤ工具の機械的強度および耐熱性を高め
ることができる。なお、添加物の粒子部やファイバ部で
の光の透過、吸収、反射により、光硬化性樹脂の硬化速
度が低下したり、未硬化状態に陥ったりすることが考え
られるが、添加物粒子の種類、大きさ、添加量を所定範
囲に特定することで、これらの問題を解決することがで
きる。

【００５０】さらに、本実施形態に係る製造方法は、ワ
イヤをその軸線方向に走行させながら、前述の添加物を
５〜９０ｗｔ％含有する光硬化性樹脂の混合溶液２２を
所定の径、あるいはワイヤ１１上に塗布された混合溶液
の被覆２２Ｅ等を所定の膜厚に整形して光硬化する工程
を含むので、均一な被覆層を複数形成して、高品質のワ
イヤ工具を連続的に製造することができる。

【００５１】また、光硬化後に混合被膜２２Ｆ等が形成
されたワイヤ工具１１Ｔの外径寸法を計測し、その計測
結果を基にワイヤ工具１１Ｔの外径寸法を所定の値にす
るように、線径ジグ２３ａ、２３ｂや前記調整用ローラ
を制御することにより、線径のばらつきを最小限に抑え
ることができる。その結果、切断時の切断ロスや切断品
の反りが小さく、安定した切断面品質を有するシリコン
ウェーハを得ることができる。

【００５２】また、混合溶液の塗布されたワイヤ１１を
所定の径に整形し、あるいはワイヤ１１上に塗布された
混合溶液の被覆層２２Ｅ等を所定の膜厚にして光硬化す
る工程を、窒素雰囲気中でワイヤ１１に光を照射するこ
とで、重合硬化反応を安定かつ確実に生じさせることが
できる。

【００５３】また、添加物混合樹脂の塗布工程の前工程
で、金属との密着性に優れる光硬化性樹脂（接着剤）に
砥粒２２ｃを添加した混合接着剤液を塗布処理すること
によって、結合材被膜とワイヤ面との密着力を高めるこ
とができ、結合材被膜の剥離による工具寿命の低下を抑
えることができる。しかも、光硬化性接着剤には金属粉
末等を添加しないことで、光照射以前に硬化反応が生じ
ることはなくなり、結合材中より芯線に近い第１層目
で、密着力の強い光硬化性接着剤により砥粒を固定する
ことによって、砥粒の保持強度を高めることができる。

【００５４】

【実施例】本実施例では、ワイヤ１１として直径０．２
０mmのピアノ線を用いる。前述のように、図示しないロ
ート状のプライマ処理槽にシランカップリング剤を入
れ、そのプライマ処理槽内にワイヤ１１を導き、開口部
を通過させる。こうしてワイヤ１１上にシランカップリ
ング剤を塗布し、プライマ処理を施す。

【００５５】一方、アクリレート系光硬化性樹脂（接着
剤）およびアセトフエノン誘導体系の光重合開始剤１ｗ
ｔ％からなるラジカル重合型光硬化性接着剤液を準備す
る。次いで、集中度２０に該当する３０／４０μmのダ
イヤモンド砥粒を微量のエチルアルコールで湿潤し、そ
の光硬化性接着剤液に入れ、ホモジェナイザにて約１０
分間混ぜ合わせる。そして、接着剤塗布槽２１Ａに光硬
化性接着剤とダイヤモンド砥粒との混合溶液（混合接着
剤液）を収容する。

【００５６】そして、前述のように、予めプライマ処理
が施されたワイヤ１１を接着剤塗布槽２１Ａ内に導き、
さらに、整形する開口直径が約０．２３mmの線径ジグ２
３ａを通過させ、波長３５４nm付近に大きなピークを有
する高圧水銀ランプを用いて紫外線硬化させる。こうし
て、砥粒を添加したアクリレート系光硬化性樹脂を主成
分とする混合接着剤液をワイヤ１１上に塗布し、結合材
の第１層目を形成する。

【００５７】一方、アクリレート系プレポリマ（オリゴ
マあるいはモノマ）およびアセトフエノン誘導体系の光
重合開始剤１ｗｔ％からなるラジカル重合型光硬化性樹
脂溶液中に、骨材として平均粒径２μmの銅微粒子を３
０ｗｔ％添加し、ホモジェナイザにて約１０分間混和す
る。そして、樹脂塗布槽２１ｂに銅微粒子と液状樹脂と
の混合溶液２２を収容する。

【００５８】この後、前述のように砥粒を添加したアク
リレート系光硬化性樹脂（接着剤）が塗布されたワイヤ
１１を、樹脂塗布槽２１ｂ内へ導き、整形する開口直径
が約０．２７mmの線径ジグ２３ｂを通過させ、波長３５
４nm付近に大きなピークを有する高圧水銀ランプを用い
て紫外線硬化させ、結合材の第２層目を形成する。これ
により、砥粒２２ｃを添加した光硬化性接着剤を主成分
とする第１層、および骨材を添加した通常の光硬化性樹
脂を主成分とする第２層、からなる結合材で砥粒２２ｃ
と固定された、直径０．２５〜０．２６mmのワイヤ工具
を得た。

【００５９】樹脂硬化に用いる光は、用いる樹脂の特性
に依存するが、例えば紫外線硬化樹脂の場合、波長２０
０〜４００nmの遠紫外から可視光域内に波長を有する紫
外線で、光照射装置２４の発光源としては高圧水銀ラン
プ、メタルハライドランプ、Ｈｅ−Ｃｄレーザあるいは
Ａｒレーザ等を用いる。また、可視光線硬化樹脂の場合
は、波長４００〜８００nm内にピークを有する光源を用
いる。

【００６０】本実施例で用いた光硬化性樹脂は、紫外線
照射により光重合開始剤がフリーラジカルを発生し、こ
れがオリゴマ、モノマのラジカル重合を誘発するラジカ
ル重合型の樹脂であったが、樹脂成分である、オリゴ
マ、モノマ、重合開始剤は本実施例記載の成分に限定さ
れるものではない。ラジカル重合型の樹脂成分として、
不飽和ポリエステル樹脂をオリゴマとし、スチレンをモ
ノマとすることもできる。

【００６１】この他に、オリゴマとしては、ポリエステ
ルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、アクリル
オリゴマ系アクリレート、エポキシアクリレート、ポリ
ブタジエンアクリレート、シリコンアクリレートを用い
てもよい。モノマとしては、Ｎ−ビニルピロリドン、酢
酸ビニル、および一官能アクリレート、二官能アクリレ
ート、三官能アクリレート類を用いてもよい。重合開始
剤としては、アセトフェノン、トリクロロアセトフェノ
ン、等のアセトフェノン誘電体以外にベンゾインエーテ
ル類、ベンゾフェノン類、キサントン類、等を用いても
よい。また、ラジカル重合型以外に、光不可重合型、光
カチオン重合型、酸硬化型の光硬化性樹脂を用いてもよ
い。

【００６２】本実施例では、樹脂中への添加剤として銅
微粒子を用いたが、添加剤はこれに限定されるものでは
ない。添加剤としては、所定の時間内に樹脂硬化を完了
し、光硬化後の結合材の機械的強度を向上でき、工具の
耐摩耗性等の特性を向上できるものであればよい。この
ような添加剤として、金属微粒子、金属酸化物、金属炭
化物、半導体材料に代表される非金属材料の酸化物、炭
化物等、あるいは粒子以外にファイバ状のものを用いて
もよい。

【００６３】なお、本実施例では２層からなる結合材を
用いたが、３層以上からなる結合材で砥粒と固定する場
合についても、第２層目と同様の工程を繰り返すことに
より所定の直径のワイヤ工具を得ることができる。この
際、第２層目以降の各層の成分構成を適宜変更して形成
してもよい。

【００６４】実施例で得られたワイヤ工具を用いて、３
インチのシリコンインゴットの切断加工（ワイヤ線速度
は３００ｍ／min）を行った。その結果、顕著な結合材
層摩耗は観察されず、また平均切断能率も３５mm²／min
程度以上と良好であった。これに対し、光硬化性樹脂
（接着剤）に砥粒を添加した混合接着剤液の塗布処理を
行わず、単層からなる光硬化性樹脂を主成分とする結合
材で砥粒をワイヤ上に固定したワイヤ工具を用いて、同
様に３インチのシリコンインゴットの切断加工（ワイヤ
線速度は３００ｍ／min）を行った場合は、２０分間程
度で結合材層が剥離してしまい、また平均切断能率も１
mm²／min程度と極めて低かった。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光硬化性樹脂を主成分とし、工具半径方向に複数層から
なる結合材を用い、ワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工
具において、ワイヤと接する部分には、金属であるワイ
ヤとの密着強度の高い層（光硬化性接着剤層）を設け、
その光硬化性接着剤には金属粉末等を添加せずに砥粒を
添加することにより、光照射以前に硬化反応が生じるこ
とはない。また、より芯線に近い部分（結合材の第１層
目）において、密着力の強い光硬化性接着剤により砥粒
を固定することによって、砥粒の保持強度を高めること
ができる。

【００６６】また、第２層目以降に骨材（金属粉末等）
を添加した通常の光硬化性樹脂を主成分とする層を設け
ることにより、ワイヤ工具の表面硬度を高め、ワイヤ工
具の耐摩耗性等を向上させることができる。

【００６７】このように、ワイヤ工具の製造時間を短縮
するとともに、結合材被膜とワイヤ面との密着力を高め
ることができ、そして十分なワイヤ工具硬度を得ること
ができ、砥粒についても十分な強度で保持することがで
き、長尺で安価かつ高寿命なワイヤ工具を提供すること
ができる。

【００６８】一方、ワイヤ工具の製造工程においても、
ワイヤを走行させながら、ワイヤと結合材被膜との密着
性を高め、砥粒を固定する光硬化性接着剤層を形成し、
次に、添加物混合液状樹脂と骨材との混合溶液中を通過
し、ワイヤに混合液を付着させて混合被覆を形成し、ワ
イヤに付着した余分な混合液を取り除くことにより、混
合被膜の均一なワイヤ工具を連続的に製造することがで
きるという効果がある。

【００６９】なお、結合材樹脂に、金属粒子や無機粉
末、金属ファイバや無機ファイバを添加することによっ
て、無添加の場合に比べ、ワイヤ工具の機械的強度、耐
熱性、耐摩耗性が向上する。

【００７０】また、製造工程中で混合被膜形成後のワイ
ヤ工具の線径を測定し、線径制御や芯ずれ抑制の制御を
行うことにより、線径ばらつきを最小限に抑えることが
可能となり、品質の安定したワイヤ工具を製造すること
ができる。

【００７１】また、光照射を窒素雰囲気中で行うことに
よって、重合硬化反応を安定かつ確実に実現することが
できる。

【００７２】このように本発明により、ワイヤ上に砥粒
を固定するための光硬化性接着剤を主成分とする層を含
む複数の光硬化性樹脂層からなる結合材を用い、高寿命
で切断加工の高精度化・高能率化が可能であって、かつ
長尺で安価なワイヤ工具およびその製造方法を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るワイヤ工具の製造
装置の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係るワイヤ工具の横断
面図である。

【図３】従来のシリコンインゴットの切断加工に用いら
れる遊離砥粒を用いたマルチワイヤ切断加工装置の概略
構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０送り出しローラ１１ワイヤ１１ａワイヤ本体１１Ｂ光硬化性接着剤層１１Ｃ、２２Ｅ未硬化の混合被覆１１Ｄ、２２Ｆ混合被膜（硬化膜）１１Ｔワイヤ工具１２〜１４送りローラ１５ダンサローラ１６制御系１７線径測定器２０巻き取りロール２１Ａ接着剤塗布槽２１ｂ樹脂塗布槽２２混合液（混合溶液）２２ａ光硬化性樹脂２２ｂ添加物２２ｃ砥粒２３ａ、２３ｂ線径ジグ２４ａ、２４ｂ光照射装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ２４Ｄ 3/28 Ｂ２４Ｄ 3/28 // Ｂ２８Ｄ 5/04 Ｂ２８Ｄ 5/04 Ｃ (56)参考文献特開昭63−22275（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−256368（ＪＰ，Ａ) 特開平５−23973（ＪＰ，Ａ) 特開平11−114833（ＪＰ，Ａ) 特開2001−79775（ＪＰ，Ａ) 特開2000−225613（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 11/00 B24B 27/06 B24D 3/02 310 B24D 3/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光硬化性樹脂を主成分とし、複数層からな
る結合材が工具半径方向に形成されており、該結合材で
ワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具であって、前記結合材には、ワイヤ上に形成された光硬化性接着剤
層と、骨材として、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属
粒子および平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉末が５
〜９０ｗｔ％添加されるか、平均粒径が０．１〜１５μ
ｍの金属粒子又は平均粒径が０．１〜１５μｍの無機粉
末が５〜９０ｗｔ％添加された、光硬化性樹脂からな
り、前記光硬化性接着剤層上に形成された光硬化性樹脂
層と、を含むことを特徴とするワイヤ工具。
【請求項２】光硬化性樹脂を主成分とし、複数層からな
る結合材が工具半径方向に形成されており、該結合材で
ワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具であって、前記結合材には、ワイヤ上に形成された光硬化性接着剤
層と、骨材として、短径が０．１〜１５μｍ、長径が１
〜２００μｍの金属ファイバおよび短径が０．１〜１５
μｍ、長径が１〜２００μｍの無機ファイバが５〜９０
ｗｔ％添加されるか、短径が０．１〜１５μｍ、長径が
１〜２００μｍの金属ファイバ又は短径が０．１〜１５
μｍ、長径が１〜２００μｍの無機ファイバが５〜９０
ｗｔ％添加された、光硬化性樹脂からなり、前記光硬化
性接着剤層上に形成された光硬化性樹脂層と、を含むこ
とを特徴とするワイヤ工具。
【請求項３】前記ワイヤ表面に化学的プライマ処理を施
したことを特徴とする請求項１又は２記載のワイヤ工
具。
【請求項４】ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とする結
合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行させながら、光硬化性接着
剤および砥粒を含む混合接着剤液をワイヤ表面に塗布し
て光硬化する接着剤液塗布工程と、前記混合接着剤液が表面に塗布されたワイヤをその軸線
方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化性樹脂および
添加粉末を含む混合溶液を塗布して光硬化する混合溶液
塗布工程とを有し、該混合溶液塗布工程では、ワイヤ上に、平均粒径が０．
１〜１５μｍの金属粒子および平均粒径が０．１〜１５
μｍの無機粉末を５〜９０ｗｔ％含有するか、平均粒径
が０．１〜１５μｍの金属粒子又は平均粒径が０．１〜
１５μｍの無機粉末を５〜９０ｗｔ％含有する、光硬化
性樹脂の混合溶液を塗布することを特徴とするワイヤ工
具の製造方法。
【請求項５】ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とする結
合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ表面に
化学的プライマ液を塗布するプライマ処理工程と、化学
的プライマ液が表面に塗布されたワイヤをその軸線方向
に走行させながら、光硬化性接着剤および砥粒を含む混
合接着剤液をワイヤ表面に塗布して光硬化する接着剤液
塗布工程と、前記混合接着剤液が表面に塗布されたワイ
ヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化
性樹脂および添加粉末を含む混合溶液を塗布して光硬化
する混合溶液塗布工程とを有し、該混合溶液塗布工程では、ワイヤ上に、平均粒径が０．
１〜１５μｍの金属粒子および平均粒径が０．１〜１５
μｍの無機粉末を５〜９０ｗｔ％含有するか、平均粒径
が０．１〜１５μｍの金属粒子又は平均粒径が０．１〜
１５μｍの無機粉末を５〜９０ｗｔ％含有する、光硬化
性樹脂の混合溶液を塗布することを特徴とするワイヤ工
具の製造方法。
【請求項６】ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とする結
合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行させながら、光硬化性接着
剤および砥粒を含む混合接着剤液をワイヤ表面に塗布し
て光硬化する接着剤液塗布工程と、前記混合接着剤液が表面に塗布されたワイヤをその軸線
方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化性樹脂および
添加粉末を含む混合溶液を塗布して光硬化する混合溶液
塗布工程とを有し、該混合溶液塗布工程では、ワイヤ上に、短径が０．１〜
１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび
短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの無機
ファイバを５〜９０ｗｔ％含有するか、短径が０．１〜
１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバ又は短
径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの無機フ
ァイバを５〜９０ｗｔ％含有する、光硬化性樹脂の混合
溶液を塗布することを特徴とするワイヤ工具の製造方
法。
【請求項７】ワイヤ上に光硬化性樹脂を主成分とする結
合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ表面に
化学的プライマ液を塗布するプライマ処理工程と、化学
的プライマ液が表面に塗布されたワイヤをその軸線方向
に走行させながら、光硬化性接着剤および砥粒を含む混
合接着剤液をワイヤ表面に塗布して光硬化する接着剤液
塗布工程と、前記混合接着剤液が表面に塗布されたワイ
ヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に光硬化
性樹脂および添加粉末を含む混合溶液を塗布して光硬化
する混合溶液塗布工程とを有し、該混合溶液塗布工程では、ワイヤ上に、短径が０．１〜
１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび
短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの無機
ファイバを５〜９０ｗｔ％含有するか、短径が０．１〜
１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバ又は短
径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの無機フ
ァイバを５〜９０ｗｔ％含有する、光硬化性樹脂の混合
溶液を塗布することを特徴とするワイヤ工具の製造方
法。
【請求項８】前記混合接着剤液塗布工程および混合溶液
塗布工程で、該混合接着剤液および混合溶液の塗布され
たワイヤを所定の径にするか、あるいはワイヤ上に塗布
された該混合接着剤液および混合溶液を所定の膜厚にし
て光硬化することを特徴とする請求項４乃至７にのいず
れかに記載のワイヤ工具の製造方法。
【請求項９】前記混合溶液塗布工程を複数回繰り返すこ
とを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載のワイ
ヤ工具の製造方法。
【請求項１０】前記接着剤液塗布工程では、ワイヤ上に
光硬化性接着剤とダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶窒化ホ
ウ素）、アルミナ、および炭化珪素を含む硬質砥粒との
混合接着剤液を塗布することを特徴とする請求項４乃至
９のいずれかに記載のワイヤ工具の製造方法。
【請求項１１】前記光硬化の後にワイヤの外径寸法を計
測する計測工程と、計測された外径寸法を基にして、ワイヤの外径寸法が所
定の値になるように前記混合溶液塗布工程を調節する調
節工程と、を有することを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか
に記載のワイヤ工具の製造方法。
【請求項１２】前記光硬化を、窒素雰囲気中で行うこと
を特徴とする請求項４乃至１１のいずれかに記載のワイ
ヤ工具の製造方法。