JP5047835B2 - ワイヤソーのガイドローラ及びガイドローラの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤソーに回転可能に設けられるワイヤ案内用のガイドローラに関するものである。

半導体インゴットからウェハを切り出す手段等として、ワイヤソーが知られている。このワイヤソーでは、切断用ワイヤが多数本並んだ状態で張設され、かつその軸方向に高速駆動された状態で、この軸方向と直交する方向に上記半導体インゴット等からなるワークが切断送りされることにより、このワークから多数枚の薄片が同時に切り出される。

このワイヤソーには、ワイヤが嵌入される多数のガイド溝をもったガイドローラが設けられる。従来、このようなガイドローラとして、これを内側ローラと外側ローラとに分割し、さらに外側ローラを周方向に分割することにより、内側ローラをワイヤソーの支持装置に装着したまま外側ローラのみを交換できるようにしたものが開発されるに至っている（例えば特許文献１）。
特開平９−２１６２２２号公報

ガイドローラは、その表面に接着剤を介して樹脂コーティング（樹脂層）が施され、この樹脂層に対して前記ガイド溝が形成されている。分割構造を有するガイドローラについても基本的には同じ構成が採られている。

しかし、分割構造のものでは、外側ローラを構成する分割片各々の表面に樹脂層が形成されるため、ガイドローラの周方向全体に樹脂層が連続して形成される非分割構造のものとは異なり、次のような課題がある。すなわち、周方向への樹脂層の熱収縮に伴い、その収縮の程度によっては分割片の周方向末端部分において樹脂層が分割片から剥離することが考えられる。このような樹脂層の剥離は、ワイヤを安定的に案内する上での阻害要因となるため、未然に防止する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑み、分割構造を有するガイドローラにおいて、切断用ワイヤのガイド溝が形成される樹脂層の剥離を有効に防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、回転可能に支持される内側ローラと、ローラ回転周方向に分割される複数の分割片からなり、前記内側ローラの外周面上に固定される外側ローラとを備え、この外側ローラの外周面に切断用ワイヤを案内するガイド溝が設けられるワイヤソーのガイドローラにおいて、前記分割片の外周面上に樹脂層が形成されてこの樹脂層に前記ガイド溝が形成されると共に、前記分割片の外周面であって前記周方向における少なくとも両端近傍の位置に、分割片に対する前記樹脂層の周方向変位を規制する規制部が形成されているものである。

この構成では、外側ローラの各分割片の外周面に樹脂層が形成され、この樹脂層にガイド溝が形成される。この構成では、上記規制部が設けられている結果、分割片の周方向両端近傍における樹脂層の熱変位（周方向変位）が効果的に抑制される。従って、このような熱変位に起因した樹脂層の剥離が有効に防止される。

特に、分割片の外周面に接着剤が塗布され、この接着剤を介して前記樹脂層が前記外周面上に被着されている場合には、樹脂層の熱変位に伴う剥離が生じ易い。そのため、上記のようなガイドローラの構成は、このように接着剤を介して分割片に樹脂層を被着する構成において有用なものとなる。

なお、前記規制部は、前記分割片の外周面に形成される凸部でもよいし、また凹部でもよく、これら凸部又は凹部の表面に沿うように前記樹脂層が前記分割片の外周面に形成されていれば何れの構成でもよい。但し、ガイド溝を形成するのに必要な樹脂層の厚みを確保しつつその厚みを抑える上では、前記規制部は凹部であるのが望ましい。この場合には、前記樹脂層が凸部又は凹部の表面に沿うように前記分割片の外周面に形成される結果、分割片と樹脂層とが周方向に係合し、これにより分割片に対する前記樹脂層の周方向変位が規制される。

なお、前記凹部は、ローラ軸方向に延びる溝であるのが好適である。これによれば、ローラ軸方向に亘って樹脂層の剥離を良好に防止することが可能となる。

この場合、溝の断面形状は種々考えられるが、底部に向かうに伴って幅が縮小する断面形状を有するものであるのが好適である。これによれば、樹脂層を形成する段階で溝内に気泡が溜まり難くなり、より確実に溝の表面に沿って樹脂層を形成することができる。従って、樹脂層の剥離をより確実に防止する上で有効となる。

一方、本発明に係るガイドローラの製造方法は、回転可能に支持される内側ローラと、ローラ回転周方向に分割される複数の分割片からなり、前記内側ローラの外周面上に固定される外側ローラとを備え、この外側ローラの外周面に切断用ワイヤを案内するガイド溝が設けられるワイヤソーのガイドローラにおける前記外側ローラの製造方法であって、前記分割片の外周面のうち前記周方向における少なくとも両端近傍の位置に予め凹部又は凸部を形成しておき、当該凹部又は凸部の表面に沿うように前記分割片の外周面上に樹脂層を形成して硬化させた後、当該分割片の前記樹脂層に前記ガイド溝を形成するようにしたものである。

この方法では、外側ローラの各分割片の外周面に樹脂層を形成し、この樹脂層に対してガイド溝を形成するが、上記のように、分割片の外周面のうち前記周方向における少なくとも両端近傍の位置に予め凹部又は凸部を形成しておき、当該分割片の外周面に樹脂層を形成するので、樹脂層形成後の当該樹脂層の周方向への熱変位（熱収縮）が前記凹部又は凸部の部分においてに規制される。従って、熱変位に起因する分割片の周方向両端部分での樹脂層の剥離を効果的に防止することができる。

特に、分割片の外周面上に樹脂層を形成して硬化させる際に、前記分割片の外周面にまず接着剤を塗布し、この接着剤を介して前記外周面上に樹脂層を被着させるような場合には、樹脂層の熱変位による剥離が生じ易いため、上記の方法は、このように接着剤を介して分割片に樹脂層を被着する場合に有用なものとなる。

本発明によれば、外側ローラの各分割片の外周面に樹脂層が形成され、この樹脂層にガイド溝が形成されるが、分割片の外周面のうち少なくとも周方向両端近傍の位置にそれぞれ分割片に対する樹脂層の周方向変位を規制する規制部が形成されているため、規制部における同両端部の樹脂層の熱変位に起因した該樹脂層の剥離を効果的に防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明が適用されるワイヤソーの概略を示す全体構成図である。同図に示すワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂ、ガイドプーリ１２Ａ，１２Ｂ、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ、ガイドプーリ１６Ａ，１６Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８Ｂ、ガイドプーリ２２Ａ，２２Ｂ、及び４つのガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂを備えている。ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂは互いに同じ高さ位置に配され、ガイドローラ２６Ａ，２６Ｂはそれぞれガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの下方の位置に配されており、ガイドローラ２６Ａが駆動モータ２５によって回転駆動されるようになっている。

各ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂは、切断用のワイヤＷが巻かれるボビン９Ａ，９Ｂと、これを回転駆動するボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂと、を備えている。そして、一方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａのボビン９Ａから繰り出されたワイヤＷが、ガイドプーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、ワイヤ張力調節装置１８Ａのプーリ２０Ａ、及びガイドプーリ２２Ａの順に掛けられ、さらにガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａの外周面のガイド溝５６（図２参照）に嵌め込まれながらこれらガイドローラの外側に多数回巻回された後、ガイドプーリ２２Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ｂのプーリ２０Ｂ、ガイドプーリ１６Ｂ，１４Ｂ，１２Ｂの順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂに巻き取られており、両ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８ＢによってワイヤＷに適当な張力が与えられている。そして、駆動モータ２５によるガイドローラ２６Ａの回転駆動方向と、各ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン９Ａ，９Ｂの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤＷがボビン９Ａから繰り出されてボビン９Ｂに巻き取られる状態と、ワイヤＷがボビン９Ｂから繰り出されてボビン９Ａに巻き取られる状態とに切換えられるようになっている。

すなわち、このワイヤソーにおいては、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの間に多数本のワイヤＷが互いに平行な状態で張られながらその軸方向に往復駆動されるようになっている。

このガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方には、円柱状のワーク（例えば半導体インゴット）２８を移動させるワーク送り装置３０が設けられている。このワーク送り装置３０は、ワーク保持部３２と、ワーク送りモータ３４とを備えている。ワーク保持部３２は、上記ワーク２８をその軸方向とワイヤ並び方向とが合致する向きに保持するものであり、ワーク送りモータ３４は、図略のボールネジとの組み合わせにより、上記ワーク保持部３２とワーク２８とを一体に昇降させる（切断送りする）ものである。

ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方において、ワーク２８の左右両側の位置には、砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂが設けられている。これらの砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂは、高速駆動される各ワイヤＷに対し、加工用砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給し、ワイヤＷの表面に付着させるものである。

従って、このワイヤソーでは、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られた多数本のワイヤＷがその長手方向に同時に高速駆動され、かつこれらのワイヤＷに砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂからスラリーが供給されながら、上記ワイヤＷに対してワーク２８が下方に切断送りされることにより、このワーク２８から一度に多数枚のウェハが同時に切り出される。

次に、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂの構造を説明する。この実施の形態では、これらガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂの構造がすべて同等であるため、以下、ガイドローラ２４Ａを例にとって説明する。

ガイドローラ２４Ａは、図２に示すように、ローラ支持軸３５の周囲に図外の軸受を介して回転自在に支持される内側ローラ４０と、その外周面上に固定される外側ローラ５０とから構成されている。

外側ローラ５０は、周方向に分割される断面半円状の２つの分割片５１Ａ，５１Ｂから構成されており、これら分割片５１Ａ，５１Ｂがそれぞれ内側ローラ４０に対して着脱可能に固定されるようになっている。つまり、内側ローラ４０に対して外側ローラ５０を分割し、さらに外側ローラ５０を周方向（分割片５１Ａ，５１Ｂ）に分割することによって、内側ローラ４０をローラ支持軸３５に装着したままで外側ローラ５０のみを交換できるように構成されている。なお、内側ローラ４０の外周面には鍔部４２が、他方、外側ローラ５０（分割片５１Ａ，５１Ｂ）の内周面には周溝５２がそれぞれ形成されており、内側ローラ４０への外側ローラ５０の組付け時には、前記鍔部４２と周溝５２とを一致させて内側ローラ４４の周囲に分割片５１Ａ，５１Ｂを外嵌させることにより、内側ローラ４０と外側ローラ５０とを軸方向に位置決めするようになっている。

外側ローラ５０を構成する各分割片５１Ａ，５１Ｂは、金属等の比較的硬い材料、具体的には鋳鉄から形成されており、その外周面には、熱可塑性の合成樹脂、例えばポリウレタン等の樹脂層５４Ａ，５４Ｂが形成（被着）されている。これらの樹脂層５４Ａ，５４Ｂは、分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面に接着剤を塗布した後、当該分割片５１Ａ，５１Ｂを金型に収容し、分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面上に樹脂材料を流し込んで加熱、硬化させることによって形成されている。

各分割片５１Ａ，５１Ｂの樹脂層５４Ａ，５４Ｂの外周面には、周方向に伸びるガイド溝５６がローラ軸方向に等間隔で形成されている。このガイド溝５６は、樹脂層５４Ａ，５４Ｂの成型後、例えば工作機械を用いた切削加工により形成される。

なお、上記の各分割片５１Ａ，５１Ｂには、図３及び図４に示すように、それぞれ外周面であって周方向両端近傍の位置に、ローラ軸方向（図３では左右方向）に伸びる溝５５が形成されており、この溝５５を埋めるように（すなわち、溝５５の表面に沿うように）分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面上に前記樹脂層５４Ａ，５４Ｂが形成されている。つまり、これによって分割片５１Ａ，５１Ｂ（母材）と樹脂層５４Ａ，５４Ｂとが溝５５の部分で周方向に係合し、その結果、樹脂層５４Ａ，５４Ｂの周方向変位が規制されるようになっている。なお、溝５５は、当実施形態では、Ｖ溝（実施形態では、開き角θ；９０°、深さＤ；３ｍｍ）であり、ローラ軸方向両端近傍を除く分割片５１Ａ，５１Ｂの全域に亘って形成されている。また、図３中、符合５８は、外側ローラ５０（分割片５１Ａ，５１Ｂ）を内側ローラ４０に固定するためのボルト挿通孔である。

以上説明したガイドローラ２４Ａの構造によれば、内側ローラ４０に対して外側ローラ５０を各分割片５１Ａ，５１Ｂに分割することで、内側ローラ４０をローラ支持軸３５に装着したままで外側ローラ５０のみを交換等することができる。その上、各分割片５１Ａ，５１Ｂについては、上記の通り、周方向両端近傍の位置において樹脂層５４Ａ，５４Ｂの周方向変位が規制される構成となっているので、樹脂層５４Ａ，５４Ｂの周方向両端部分における熱変位が効果的に抑制され、その結果、当該熱変位に起因して樹脂層５４Ａ，５４Ｂが分割片５１Ａ，５１Ｂから剥離するといた事態の発生が未然に防止される。例えば、このガイドローラ２４Ａは、その製造過程で上記のように金型を使って分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面上に樹脂層５４Ａ，５４Ｂを形成するが、分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面に溝５５が形成されている結果、樹脂層５４Ａ，５４Ｂ形成後における当該層５４Ａ，５４Ｂの熱収縮（周方向への熱収縮）が抑制され、これによって周方向両端部における樹脂層５４Ａ，５４Ｂの剥離が防止されることとなる。

従って、上記ガイドローラ２４Ａの構造によれば、外側ローラ５０のみの交換等を可能として組立性やメンテナンス性を高める一方で、ガイド溝５６が形成される樹脂層５４Ａ，５４Ｂの剥離を防止して、切断用ワイヤＷを長期的に安定して案内することができる。

ところで、上記実施形態のガイドローラ２４Ａ（２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ）は本発明に係るガイドローラの好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更のである。

例えば、上記の通り、この発明では分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面に形成した溝５５によって樹脂層５４Ａ，５４Ｂの周方向変位を規制しているが、溝５５は、少なくとも分割片５１Ａ，５１Ｂにおける周方向両端近傍の位置に設けられていれば、具体的な形状（断面形状）及び形成位置等は、実施形態のものに限られるものではない。例えば、分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面全域に亘って実施形態のような溝５５を周方向に一定間隔で形成するようにしてもよい。また、実施形態のようにローラ軸方向に連続した線状の溝５５を形成する以外に、ローラ軸方向に断続的な溝を形成し、あるいは同方向に沿って波形やジグザグの溝を形成してもよい。また、溝形状もＶ溝に限らず半円溝、Ｕ字溝、矩形状溝等であってもよい。但し、溝形状は、底部に向かうに伴って幅が縮小する断面形状である方が、矩形状の溝に比べて樹脂層成型時に溝内の気泡が逃げ易くなる。従って、より確実に溝の表面に沿って隙間無く樹脂層樹脂層５４Ａ，５４Ｂを形成する上では、実施形態のようなＶ溝、あるいは半円溝等、底部に向かうに伴って幅が縮小する断面形状の溝を設けるのが望ましい。

また、実施形態では、樹脂層５４Ａ，５４Ｂの周方向変位を規制するために分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面に溝５５を形成しているが、勿論、分割片５１Ａ，５１Ｂの外周面に凸部を形成するようにしてもよい。この場合にも、実施形態と同様の作用効果を享受することができる。但し、溝５５によれば、ワイヤＷのガイド溝５６を形成するのに必要な樹脂層５４Ａ，５４Ｂの厚みを確保しつつその厚みを、前記凸部を設ける場合に比べて抑えることができるという利点がある。

本発明が適用されるワイヤソーの概略を示す全体構成図である。 ガイドローラの概略構成を示す分解斜視図である。 外側ローラを構成する分割片を示す側面図である。 分割片を示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

符号の説明

２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ ガイドローラ
５１Ａ，５１Ｂ 分割片
５４Ａ，５４Ｂ 樹脂層
５５ 溝
５６ ガイド溝
Ｗ ワイヤ

Claims (7)

1. 回転可能に支持される内側ローラと、ローラ回転周方向に分割される複数の分割片からなり、前記内側ローラの外周面上に固定される外側ローラとを備え、この外側ローラの外周面に切断用ワイヤを案内するガイド溝が設けられるワイヤソーのガイドローラにおいて、
   前記分割片の外周面上に樹脂層が形成されてこの樹脂層に前記ガイド溝が形成されると共に、前記分割片の外周面であって前記周方向における少なくとも両端近傍の位置に、分割片に対する前記樹脂層の周方向変位を規制する規制部が形成されていることを特徴とするワイヤソーのガイドローラ。
2. 請求項１に記載のワイヤソーのガイドローラにおいて、
   前記分割片の外周面に接着剤が塗布され、この接着剤を介して前記樹脂層が前記外周面上に被着されていることを特徴とするワイヤソーのガイドローラ。
3. 請求項１又は２に記載のワイヤソーのガイドローラにおいて、
   前記規制部は、前記分割片の外周面に形成される凹部からなり、当該凹部の表面に沿うように前記樹脂層が前記分割片の外周面に形成されていることを特徴とするワイヤソーのガイドローラ。
4. 請求項３に記載のワイヤソーのガイドローラにおいて、
   前記凹部は、ローラ軸方向に延びる溝であることを特徴とするワイヤソーのガイドローラ。
5. 請求項４に記載のワイヤソーのガイドローラにおいて、
   前記溝は、底部に向かうに伴って幅が縮小する断面形状を有することを特徴とするワイヤソーのガイドローラ。
6. 回転可能に支持される内側ローラと、ローラ回転周方向に分割される複数の分割片からなり、前記内側ローラの外周面上に固定される外側ローラとを備え、この外側ローラの外周面に切断用ワイヤを案内するガイド溝が設けられるワイヤソーのガイドローラにおける前記外側ローラの製造方法であって、
   前記分割片の外周面のうち前記周方向における少なくとも両端近傍の位置に予め凹部又は凸部を形成しておき、当該凹部又は凸部の表面に沿うように前記分割片の外周面上に樹脂層を形成して硬化させた後、当該分割片の前記樹脂層に前記ガイド溝を形成することを特徴とするガイドローラの製造方法。
7. 請求項６に記載のワイヤソーのガイドローラにおいて、
   前記分割片の外周面上に樹脂層を形成して硬化させる際には、前記分割片の外周面にまず接着剤を塗布し、この接着剤を介して前記外周面上に樹脂層を被着させるようにすることを特徴とするガイドローラの製造方法。

Images