JP4049768B2

JP4049768B2 - ワイヤーソー用ガイドローラ

Info

Publication number: JP4049768B2
Application number: JP2004234689A
Authority: JP
Inventors: 勝行夏秋
Original assignee: 日本エラストマ−開発株式会社
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: JP2006051567A

Description

本発明は、半導体用とか太陽光発電用などに用いるシリコンチップを作製するシリコンウエハを得るためにシリコンインゴットを切断するワイヤーソーの移動案内用としてのワイヤーソー用ガイドローラに関し、詳しくは、ローラ本体の外周面にワイヤーソーを巻回する溝を形成したワイヤーソー用ガイドローラに関する。

ワイヤーソーでは、その切断に際して、研磨剤として砥粒スラリーを付着させている。このような研磨剤に起因して溝が摩耗しやすく、それに伴なってガイドローラの交換頻度が高くなり、シリコンインゴットの切断作業の中断時間が長くなってシリコンウエハの生産性が低下する問題があった。

そこで、従来、硬質ウレタン樹脂で構成したローラ本体の表面に対して低温酸素プラズマ処理し、寿命を向上できるようにしたガイドローラが提案されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２６２８５３号公報

しかしながら、従来例のものの場合、プラズマ発生装置や酸素ガスが必要で、ガイドローラのコストが高価になり、シリコンウエハの価格、ひいては、シリコンチップならびにそれを用いた製品の価格の高騰を招く欠点があった。

また、鉄やアルミなどの金属製の芯材の外周面に、アミン架橋されるとともに外周面に溝を形成したポリウレタン樹脂による円筒体を焼付け、円筒体が摩耗しても、円筒体を芯材から除去して新たな円筒体を焼付け、芯材を繰り返して使用することで、ガイドローラの可及的なコストを抑えるものも考えられている。ところが、前述したように、ワイヤーソーに付着させる研磨剤が芯材にも付着し、芯材の摩耗を生じ、繰り返しての使用回数をさほど多くできず、その摩損した芯材を処理するときに、金属製であるために産業廃棄物として処理しなければならず、その処理コストに起因してコスト低減に十分寄与できず、改善が望まれていた。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、安価でありながら寿命を長くできるワイヤーソー用ガイドローラを提供できるようにすることを目的とする。

請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
ローラ本体の外周面にワイヤーソーを巻回する溝を形成したワイヤーソー用ガイドローラであって、
前記ローラ本体を、アミン架橋されたポリウレタン樹脂を材料とした内層体と、前記内層体の材料よりも耐摩耗性に優れた、ナフタレンジイソシアネートを架橋剤として架橋されたポリウレタン樹脂を材料とする外層体とによる二層構造で構成し、前記外層体の外周面に前記溝を形成してあることを特徴としている。

請求項１に係る発明のワイヤーソー用ガイドローラの構成によれば、溝を形成する外層体の材料を、耐摩耗性に優れた、ナフタレンジイソシアネートを架橋剤として架橋されたポリウレタン樹脂とし、その外層体と、アミン架橋されたポリウレタン樹脂を材料とした内層体との二層構造によってワイヤーソー用ガイドローラを作製する。

したがって、架橋剤が安価なアミン架橋されたポリウレタン樹脂を材料とした内層体と組み合わせるから、ローラ本体全体を耐摩耗性に優れたポリウレタン樹脂を材料とする場合に比べて安価にできる。また、金属製の芯材を用いる場合に比べても、芯材の廃棄処理が不要で、総合的に安価にできる。

しかも、ワイヤーソーを巻回する溝を、耐摩耗性に優れる、ナフタレンジイソシアネートを架橋剤として架橋されたポリウレタン樹脂を材料とした外層体に形成するから、寿命を長くできて摩損による交換頻度を少なくでき、シリコンウエハの価格、ひいては、シリコンチップならびにそれを用いた製品の価格の高騰を回避できる。

次に、この発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係るワイヤーソー用ガイドローラを用いたワイヤーソー装置を示す概略側面図、図２はその概略斜視図であり、三箇所に配置されたメインローラ１にその回転軸芯に沿う方向に所定間隔（例えば、０．４〜０．５ｍｍ）を隔てるようにワイヤーソー２が巻回されるとともに、ワイヤーソー２の両端がワイヤーソー用ガイドローラ３に巻回され、メインローラ１の一部を正逆転駆動してシリコンインゴット４を切断し、肉薄のシリコンウエハを得るようにワイヤーソー装置が構成されている。

ワイヤーソー用ガイドローラ３は、図示しないが、例えば、ワイヤーソー２の両端それぞれに対して９個など複数個設けられ、一部のワイヤーソー用ガイドローラ３が、所定の張力を付与する状態で昇降可能に設けられ、ワイヤーソー２の往復移動時の弛みを吸収できるように構成されている。なお、図２において、ワイヤーソー用ガイドローラ３は、やや誇張して概略的に示している。

図３の(ａ)の正面図、および、図３の（ｂ）の断面図〔図３の(ａ)のＡ−Ａ線断面図〕に示すように、ワイヤーソー用ガイドローラ３のローラ本体５が、アミン架橋されたポリウレタン樹脂を材料とした内層体６と、ナフタレンジイソシアネートを架橋剤として架橋されたポリウレタン樹脂を材料とする外層体７とによる二層構造で構成されるとともに、外層体７の外周面にワイヤーソー２を巻回する２本の溝８を形成して構成されている。

上記ワイヤーソー用ガイドローラ３の製造は、次のようにして行う。

内層体６を成型し、その内層体６の外周面を研磨処理した後、外周面に接着剤を塗布し、その後に金型内に組み込む。

しかる後に、外層体７の材料を流し込み、加熱重合処理して円筒状に成型し、その後に外層体７の外周面に、筒軸芯方向に所定ピッチで溝を加工する。最終的に所定間隔でカットし、２本の溝８を有するワイヤーソー用ガイドローラ３を得る。

次に、実施例のワイヤーソー用ガイドローラと、全体をアミン架橋されたポリウレタン樹脂を材料として作製した比較例のワイヤーソー用ガイドローラとの物性値および摩耗減量の比較実験結果について説明する。

物性値としては、オートグラフ式引張試験機を用いて１００％モジュラス強度、３００％モジュラス強度、引張強度、破断伸び率、引裂強度それぞれを測定した。

また、摩耗減量としては、テーバー式摩耗試験機を用い、１０００ｇのキャリブレードＨ−２２で１０００回摩耗させた値を測定した。

その結果を表１に示す。

上記結果から、実施例１のものでは、比較例のものに比べて、摩耗減量が１／６と大幅に少なくなっていることが明らかであり、比較例のものに対して寿命を約２〜３倍長くできるようになった。

上記実施例では、外層体７の外周面にワイヤーソー２を巻回する２本の溝８を形成し、ひとつの溝８が摩損したときに、その固定位置を変えるとか、反転して取り付けるなどにより、別の溝８にワイヤーソー２を巻回して使用できるように構成しているが、溝８としては、１本備えるものでも３本以上備えるものでも良い。

本発明に係るワイヤーソー用ガイドローラを用いたワイヤーソー装置を示す概略側面図である。概略斜視図である。（ａ）は、本発明に係るガイドローラの正面図、（ｂ）は図３の(ａ)のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

２…ワイヤーソー
３…ワイヤーソー用ガイドローラ
５…ローラ本体
６…内層体
７…外層体
８…溝

Claims

ローラ本体の外周面にワイヤーソーを巻回する溝を形成したワイヤーソー用ガイドローラであって、
前記ローラ本体を、アミン架橋されたポリウレタン樹脂を材料とした内層体と、前記内層体の材料よりも耐摩耗性に優れた、ナフタレンジイソシアネートを架橋剤として架橋されたポリウレタン樹脂を材料とする外層体とによる二層構造で構成し、前記外層体の外周面に前記溝を形成してあることを特徴とするワイヤーソー用ガイドローラ。