JP5750737B2 - ワイヤソー用メインローラー、そのローラー本体及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤソーに用いられるメインローラーと、このメインローラーを構成するローラー本体と、メインローラーの製造方法に関するものである。

単結晶・多結晶などシリコンインゴット等の半導体の切断には、従来、内周刃切断機やバンドソーが使われていたが、切断ロスを少なくし、単位時間あたりの生産性を向上させるため、ワイヤソーが一般的に用いられるようになってきた。ワイヤソーの概略構成を第３図に示す。ワイヤソー１は、インゴット等の被削物２との管でワイヤ３を往復させながら、徐々に新しいワイヤを供給するよう構成されているおり、ワイヤ３は予めリール４に数キロメートル巻かれている。メインローラー５同士は、所定の間隔で配置されており、メインローラー５近傍には、切削液ノズル６が設けられている。メインローラー５の外周面には、被削物２の所望する厚みに応じて、溝が設けられている。２つのリール４の間で両端が巻き付けられたワイヤ３は、この溝にガイドされながら、メインローラー５の間を往復するよう張架されている。

ワイヤソー１を用いて被削物２を切断する場合、メインローラー５及びリール４をモータで回転させ、ワイヤ３を２つのリール４の間で往復運動させる。このワイヤ３に被削物２を押圧することにより、被削物２は多数枚の基板に加工される。この際、メインローラー５の外周面に形成された溝と被削物２の間には、ワイヤ３の走行方向に切削液ノズル６から、砥粒が液体に分散された、いわゆるスラリが供給され、ワイヤ３の走行方向に同伴され切削部へ到達する。

特開２００１−１３８２０４号公報に記載されているように、Ｓ４５Ｃ等の機械構造用炭素鋼と機械構造用軸受部を溶接施工によって接合し、メインローラーを構成する。その外周面に樹脂を巻きつけ、ワイヤガイド溝を作成するのが一般的である。

ワイヤソーは、生産性を向上させること、一度に多量の基板を切断加工することが求められている。そこで、切削面積を増加させるために、メインローラーは大型化される傾向にあり、これに伴いメインローラーの重量が大きなものとなっている。メインローラーを軸心と平行方向に長軸化すると、張架されるワイヤ数に比例して、ワイヤ張力が増加し、結果として大きな曲げ応力が発生する。このため、長軸化するだけでなく、メインローラーの大径化も合わせて行う必要があり、さらに重量は増加する。

メインローラー表面のワイヤガイド溝は、消耗すると形状の崩れた溝を旋盤などで切削し新しい溝を作成するため、メインローラーを取り外す。そのため、メインローラーの重量増加は作業性を悪化させ、好ましくない。さらに、機械構造用炭素鋼をメインローラーの材質として用いると、加工時に発生する熱によってメインローラーが熱膨張し、基板の面精度に悪影響を及ぼす。メインローラーに伝達される熱は、大きく分けて２つあると考えられる。１つ目は、ワイヤソー本体のスピンドルを円滑に回転させるための、ベアリングの摺動発熱である。この対策として、ワイヤソーのベアリング部とスピンドル内部を水などの液体によって、冷却する機構を備えた装置があるが、メインローラー内部構造やワイヤソー本体の機構が複雑となるため、好ましくない。２つ目は、ワイヤとワイヤをガイドしている溝との接触により発生する摩擦熱である。

特開２００１−１３８２０４号公報には、このメインローラーを、金属・セラミックス複合材料製支持部と、それに接着されたアルミナ製ローラーとで構成し、メインローラーの重量を軽減すると共に、摩擦熱を抑制し、被削物の加工精度を向上させることが記載されている。同公報の[０００９]段落には、ワイヤソーメインローラー支持部を金属−セラミックス複合体で製作することが記載されている。同公報の表１には、種々の金属−セラミックス複合材料の比重が記載されている。

特開平１１−２４５１５６号公報には、第４図のように、メインローラー１０を、スーパーインバーなどの低熱膨張性金属材よりなるメインローラー支持シャフト１１と、このシャフトの両端にそれぞれ摩擦圧接により取り付けられたＳ４５Ｃなどの機械構造用炭素鋼製軸受部１４と、シャフト外周に設けられた溝付きスリーブ１２とで構成することにより、切断面の精度を高めることが記載されている。符号１５はメインローラー１０を支持して回転駆動させるためのスピンドルを示す。同公報の［０００７］段落には、メインローラーの熱膨張係数を１×１０^−６／℃以下とすることが記載されている。

特開２００１−１３８２０４号公報 特開平１１−２４５１５６号公報

特許文献１（特開２００１−１３８２０４）のように、メインローラーの構成材をセラミックス又は金属・セラミックス複合体とすることで、鋼製メインローラーと比較して熱膨張係数および比重が小さくなるものの、比重はさらに十分小さいことが望まれる。特許文献２（特開平１１−２４５１５６）のスーパーインバーは、熱膨張係数は十分小さいが、比重は機械構造用炭素鋼よりも大きく、定期的に交換が必要なメインローラーの材質として使用するには不向きである。さらに重量の増加は、単位時間あたりの平均線速を向上させる、即ち高速回転による加工効率の向上のためには好ましくない。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、低熱膨張であると共に、軽量かつ高強度であり、高速回転させてインゴット等を精度よく、かつ効率よく切断することができるワイヤソー用メインローラーと、そのローラー本体及び製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意研究した結果、炭素繊維強化プラスチックス（以下、「ＣＦＲＰ」と略記する場合がある。）が、低熱膨張率であるとともに軽量で、しかも必要な強度及び剛性を満たすことから、ワイヤソーのメインローラー材料として、好適であることを見出した。本発明は、かかる知見に基づくものである。

請求項１のワイヤソー用メインローラーは、筒状のローラー本体と、該ローラー本体の外周を取り巻く筒状の外装体とを有し、該外装体の外周面にワイヤ溝が設けられたワイヤソー用メインローラーにおいて、該ローラー本体が炭素繊維強化プラスチックス製であって、該炭素繊維強化プラスチックスの炭素繊維が、前記ローラー本体の軸方向に対し０〜±２０°方向に延在する第１の炭素繊維と、該軸方向に対して±３０〜±６０°の方向に延在する第２の炭素繊維と、該軸方向に対して±８０〜±９０°の方向に延在する第３の炭素繊維とを含み、全炭素繊維に対する第１の炭素繊維の割合が２０％以上であり、第２の炭素繊維の割合が２０％以上であり、第３の炭素繊維の割合が６．７％以上であることを特徴とするものである。

請求項２のワイヤソー用メインローラーは、請求項１において、前記外装体が合成樹脂又はセラミックス製であることを特徴とするものである。

請求項３のワイヤソー用メインローラーは、請求項１又は２において、前記外装体とローラー本体との間に金属製スリーブが介在していることを特徴とするものである。

請求項４のワイヤソー用メインローラーは、請求項１ないし３のいずれか１項において、金属製のボス部が前記ローラー本体の両端部または一端部に固着されていることを特徴とするものである。

請求項５のワイヤソー用メインローラーは、請求項４において、前記ローラー本体の両端部の全面または、一端部の全面に前記金属製のボス部が固着されていることを特徴とするものである。

請求項６のワイヤソー用メインローラーは、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記ローラー本体の軸方向の熱膨張係数が−１．５×１０^−６〜＋１．５×１０^−６/℃であることを特徴とするものである。

請求項７のワイヤソー用メインローラーのローラー本体は、ワイヤソー用メインローラーのローラー本体において、炭素繊維強化プラスチックス製であって、該炭素繊維強化プラスチックスの炭素繊維が、前記ローラー本体の軸方向に対し０〜±２０°方向に延在する第１の炭素繊維と、該軸方向に対して±３０〜±６０°の方向に延在する第２の炭素繊維と、該軸方向に対して±８０〜±９０°の方向に延在する第３の炭素繊維とを含み、全炭素繊維に対する第１の炭素繊維の割合が２０％以上であり、第２の炭素繊維の割合が２０％以上であり、第３の炭素繊維の割合が６．７％以上であることを特徴とするものである。

請求項８のワイヤソー用メインローラーの製造方法は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のワイヤソー用メインローラーを製造する方法であって、前記炭素繊維強化プラスチックス製のローラー本体に対し筒状の外装体を嵌着した後、外装体の外周面にワイヤ溝を形成することを特徴とするものである。

請求項９のワイヤソー用メインローラーの製造方法は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のワイヤソー用メインローラーを製造する方法であって、前記炭素繊維強化プラスチックス製のローラー本体に対し筒状の金属製スリーブを嵌着し、該スリーブの外周側に筒状の外装体を嵌着後、外装体の外周面にワイヤ溝を形成することを特徴とするものである。

請求項１０のワイヤソー用メインローラーの製造方法は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のワイヤソー用メインローラーを製造する方法であって、前記炭素繊維強化プラスチックス製のローラー本体を金型内に配置し、ローラー本体の外周と金型内周面との間に樹脂材料を供給して硬化させて外装体を形成し、脱型後、外装体にワイヤ溝を形成することを特徴とするものである。

本発明では、ワイヤソー用メインローラーのローラー本体をＣＦＲＰにて構成している。このＣＦＲＰは、低比重かつ高強度であると共に、熱膨張係数が低い。そのため、ワイヤソー用メインローラーを高速回転させてインゴット等を効率よく切断することができると共に、ローラー本体の軸方向の熱膨張係数を−１．５×１０^−６〜＋１．５×１０^−６／℃程度の低熱膨張率とすることが可能であることから切断精度を向上させることができる。

本発明では、ローラー本体と外装体との間に金属製スリーブを介在させてもよい。このようにすれば、切削液の種類を選ぶことなく、ＣＦＲＰ製ローラー本体の使用が可能となる。また、切断中にワイヤが断線した場合でも、ＣＦＲＰ製ローラー本体部が直接傷つくことを防止できる。

本発明では、金属製のボス部をローラー本体の両端部または一端部に設けることにより、ワイヤソー用メインローラーをワイヤソー装置のメインローラー駆動部に強固に取り付けることが可能となる。

また、ローラー本体を構成するＣＦＲＰの炭素繊維を、軸方向（ローラー本体の軸心と平行方向。以下、同様）と、この軸方向に対して交差方向とに延在させることにより、ワイヤソー用メインローラーの必要とする強度・剛性を維持しながら低熱膨張率とすることが可能である。

本発明のワイヤソー用メインローラーを製造する場合、ＣＦＲＰ製ローラー本体に対し、必要に応じ金属製スリーブを嵌着した後、筒状外装体を嵌着し、次いで外装体にワイヤ溝を形成する。即ち、例えば予めＣＦＲＰ製ローラー本体の外径に適合するように樹脂を硬化させて円筒状の外装体を形成し、この外装体の中空部にローラー本体を圧入した後、ワイヤ溝を形成する。もしくは、ＣＦＲＰ製ローラー本体を金型内に配置し、ローラー本体と金型内周面との間に樹脂材料を注入して外装体を形成し、脱型後、ワイヤ溝を形成する。このようにワイヤ溝を後から形成することにより、ワイヤ溝を高精度にて設けることができる。

実施の形態に係るワイヤソー用メインローラーの断面図である。 別の実施の形態に係るワイヤソー用メインローラーの断面図である。 ワイヤソー装置の概略図である。 従来例に係るワイヤソー用メインローラーの断面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図は実施の形態に係るワイヤソー用メインローラーのメインローラー軸心線方向の断面図、第２図は別の実施の形態に係るワイヤソー用メインローラーのメインローラー軸心線方向の断面図である。

第１図の実施の形態に係るワイヤソー用メインローラー２０は、円筒状のＣＦＲＰ製のローラー本体２１と、該ローラー本体２１の外周に装着された外装体としての円筒状のアウタースリーブ２２と、ローラー本体２１の両端に装着されたボス部２４とを備えている。なお、ボス部２４は、ローラー本体２１の一端側にのみ装着されてもよい。

ＣＦＲＰ製ローラー本体２１は、通常は外径（直径）Ｄが１００〜５００ｍｍ、特に１５０〜４００ｍｍ程度であり、内径が２０〜５００ｍｍ、特に３０〜３００ｍｍ程度である。肉厚（外周半径と内周半径との差）はローラー本体２１の直径の２〜４９％、特に５〜４０％程度であることが好ましい。ローラー本体２１の軸心線方向長さＬは、通常５０〜２０００ｍｍ、特に３００〜１２００ｍｍ程度である。

ＣＦＲＰの炭素繊維としては、平均繊維径が５〜２０μｍ、好ましくは７〜１２μｍであり、引張弾性率が１００〜１０００ＧＰａ、特に２００〜８００ＧＰａ程度のものが好適である。ＣＦＲＰのマトリックスとしては、エポキシ、フェノール、ビスマレイミド等の熱硬化性樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ポリアミド、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂などが好適である。ＣＦＲＰ中に占める炭素繊維の体積％は４０〜８０％、特に５０〜７０％が好適である。

ただし、これらの寸法、材料等は好適な一例を示すものであって、本発明はこれらに限定されるものではない。

ＣＦＲＰ中の炭素繊維としては、ローラー本体２１の軸方向に配向したものと、軸方向に対し角度θにて交差方向に配向したものとを含むことが好ましい。また、角度θが異なる２以上の交差方向炭素繊維を含んでもよい。

好適な炭素繊維の配向例の一例を示すと次の通りである。
軸方向に対し０〜±２０°方向の炭素繊維：２０〜８０％（全炭素繊維に対する割合
。以下、同様。）
軸方向に対し±３０〜±６０°方向の炭素繊維：２０〜８０％
軸方向に対し±８０〜±９０°方向の炭素繊維： ０〜２０％

好適な一例にあっては、ローラー本体２１の最内層に軸方向に対し９０°方向の炭素繊維配向層を設け、その上に中間層として、０〜±２０°の配向層を設け、最外層に±３０〜±６０°の配向層を設ける。ただし、最内層、中間層、最外層の配置をこれとは逆としても良く、また当該積層を繰り返す等、他の構成としてもよい。

このＣＦＲＰ製ローラー本体の軸方向の熱膨張係数は−１．５×１０^−６〜＋１．５×１０^−６／℃であることが好ましい。

ローラー本体２１を製造するには、フィラメントワインディング法によるのが好適である。即ち、マンドレルの周囲に未硬化合成樹脂を付着させた炭素繊維を例えば、上記の配向例のように巻き付けた後、合成樹脂を硬化させ、次いでマンドレルを脱芯する。

ボス部２４は、Ｓ４５Ｃ等の機械構造用炭素鋼、アルミ合金、低熱膨張率金属材料などによって構成するのが好ましい。このボス部２４には、ワイヤソー装置のスピンドルと係合させるためのテーパ部２４ａが設けられている。ローラー本体２１とボス部２４とは、接着剤を用いて固着させる。

アウタースリーブ２２は、好ましくは合成樹脂又はセラミックスよりなる。アウタースリーブの合成樹脂としては、ポリウレタン、ポリエチレンなどが好適である。合成樹脂製アウタースリーブの場合、厚さは１〜３０ｍｍ、特に３〜２０ｍｍ程度が好適である。

セラミックスとしては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等が好適である。セラミックス製アウタースリーブの場合、厚さは０．２〜３０ｍｍ、特に０．５〜１０ｍｍ程度が好適である。

アウタースリーブ２２が熱硬化性合成樹脂よりなる場合は、ローラー本体２１を円筒形金型の軸心位置に配置した後、ローラー本体２１の外周面と金型の内周面との間に未硬化合成樹脂を流し込み、その後、加熱して合成樹脂を硬化させ、アウタースリーブ２２とローラー本体２１とを一体化させることができる。また、セラミックス製アウタースリーブなどは、予め成形された後、ローラー本体２１に外嵌めして、一体化することができる。さらに、セラミックス製アウタースリーブは、ローラー本体２１の最表面に溶射により直接形成させてもよい。

また、同様にアウタースリーブ２２は、予め成形された後、ローラー本体２１に外嵌めし、接着剤によって接着されても良い。接着剤としては、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤などを用いることができるが、これに限定されない。

アウタースリーブ２２とローラー本体２１とを一体化させた後、又はローラー本体２１に装着される前のアウタースリーブ２２に対し、溝２３を形成する。

溝２３のピッチは、スライスされたウェハ等の厚みに対応したものとなる。溝２３の断面形状は、Ｖ形が好適である。溝２３は、切削加工によってアウタースリーブ２２の外周面に設けるのが、簡便で好適であるが、アウタースリーブの成形用金型に凸部を設けておくことによって形成されてもよい。

第２図の実施の形態に係るワイヤソー用メインローラー２０Ａは、ローラー本体２１の外周面とアウタースリーブ２２の内周面との間に金属製スリーブ（以下、メタルスリーブという。）２５を設けたものである。この実施の形態では、メタルスリーブ２５はローラー本体２１とボス部２４の外周面の全体を覆っている。

このメタルスリーブ２５の材質としては、耐食性の良好なステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、低熱膨張率金属材料などが好適である。メタルスリーブ２５の厚みは０．１〜５ｍｍ、特に０．２〜２ｍｍ程度が好適である。このメタルスリーブ２５は予め円筒形に成形された後、ローラー本体２１に外嵌めされ、必要に応じ接着剤で接着されたものである。

このメタルスリーブ２５の外周面にメッキ層を設けてもよい。メッキ金属としては、耐食性の良好なニッケル、クロムなどが好適である。また、ローラー本体２１に、直接ダイヤモンドライクカーボン膜(以下、ＤＬＣ膜)などを成長させることも好適である。

このようなメタルスリーブ２５やメッキ層または、ＤＬＣ膜を設けることにより、切削液などによるＣＦＲＰ製ローラー本体２１の劣化が防止される。

第２図のその他の構成は第１図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。

このように構成されたメインローラー２０，２０Ａは、前記第３図のようにワイヤソー装置に組み込まれ、単結晶・多結晶シリコンインゴット、ＧａＡｓ、ＧａＮ，ＧａＰ，サファイア、ＳｉＣ、III族窒化物半導体等の切断に用いられる。

このメインローラー２０，２０Ａは、ローラー本体２１がＣＦＲＰ製であり、低比重であり、鋼製ローラー本体に比べて軽量である。そのため、メインローラー２０，２０Ａを高速回転させてインゴット等を効率よく切断することができる。また、ＣＦＲＰは低熱膨張であるので、インゴット等を高精度にて切断することができる。

なお、この実施の形態では、金属製ボス部２４をローラー本体２１に固着しているので、メインローラー２０，２０Ａをワイヤソーに確実に装着することができる。

第１図のメインローラー２０は、メタルスリーブを有しておらず、その分だけさらに軽量である。

第２図のメインローラー２０Ａでは、メタルスリーブ２５を設けたことにより、前述の通り、ＣＦＲＰに影響を与える切削液を使用した場合であっても、ＣＦＲＰ製ローラー本体２１の劣化が防止されるので、メインローラー２０Ａの耐久性が向上する。

なお、メインローラー２０，２０Ａを使用していると、アウタースリーブ２２が次第に磨耗してくるので、適宜アウタースリーブを交換する。第２図のようにメタルスリーブ２５を装着してあると、ローラー本体２１を傷つけることなくアウタースリーブ２２を容易に交換することができる。また、メタルスリーブを装着しない場合、ローラー本体２１の外装部に、０．１〜５ｍｍ、特に好ましくは、０．５〜１．５ｍｍ程度の厚さのＣＦＲＰ製保護層を設けてもよい。

ワイヤソーの運転条件の好適な一例を次に示す。
ワイヤ径：４０〜２５０μｍ
ワイヤ線速：３００〜１５００ｍ／ｍｉｎ
ワイヤ張力：ワイヤ線径に応じ、５〜５０Ｎ
ワイヤ往復サイクル：加減速０．２〜１０ｓ、一定速度１０〜６０ｓ
（サイクル不問、一方向送りでも可）
切断速度：５ｍｍ／ｈ〜１００ｍｍ／ｈ
新線供給量：１〜２０ｍ／ｍｉｎ
砥粒：ＧＣ＃４００〜＃３０００

なお、ワイヤソーは、ワイヤ自体にダイヤを固着しているいわゆる、固定砥粒ワイヤで被削物を加工するよう構成したものであってもよい。

以下に、本発明の具体的な実施態様について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施態様１］
直径１３０ｍｍのマンドレルを用いて、フィラメントワインディング法により、外径２５０ｍｍ、内径１６５ｍｍのＣＦＲＰ製ローラー本体を作製する。即ち、このマンドレルの外周に、未硬化エポキシ樹脂を付着させた、平均繊維径１０μｍ、引張弾性率６４０ＧＰａの炭素繊維（三菱樹脂（株）製「Ｋ６３７１２」）を巻きつける。積層構成および比率を表１に示す。炭素繊維角度は、軸方向を０°としている。

次いで、硬化炉でエポキシ樹脂を１５０℃にて硬化させた後に、マンドレルを脱芯して、ＣＦＲＰ製ローラー本体を製作する。このＣＦＲＰの炭素繊維含有割合は５５体積％である。また、このＣＦＲＰ製ローラー本体の重量は、２７ｋｇであり、軸方向の熱膨張係数は、−０．９×１０^−６／℃である。

このＣＦＲＰ製ローラー本体の長さを５５０ｍｍで切断し、Ｓ４５Ｃ製のボス部をエポキシ系接着剤にて固着する。

これとは別に、内径２５０ｍｍ、外径２８０ｍｍ、長さ５３０ｍｍのポリウレタン製のアウタースリーブを金型によって成形する。上記のＣＦＲＰ製ローラー本体の外周面にエポキシ系接着剤を付着させておき、このアウタースリーブを外嵌めし、アウタースリーブとローラー本体とを一体化させる。

その後、アウタースリーブの外周面に、Ｖ字形のワイヤ溝を３７２μｍ間隔で、１３５０本切削加工し、メインローラーを形成する。

［実施態様２］
軸方向に対して、±４５°の方向に炭素繊維として三菱樹脂（株）製「Ｋ６３Ａ１２」（平均繊維径１０μｍ、引張弾性率７９０ＧＰａ）を配向させ、±１５°及び９０°方向にそれぞれ東レ社製「Ｔ７００」（平均繊維径７μｍ、引張弾性率２３０ＧＰａ）を配向させる他は、実施態様１と同様にして、ＣＦＲＰ製メインローラー本体を製作し、同様にメインローラーを形成する。このＣＦＲＰ製ローラー本体の重量は、２７ｋｇであり、軸方向の熱膨張係数は−０．６×１０^-6/℃である。

[実施態様３]
使用する全ての炭素繊維に三菱樹脂（株）製「Ｋ６３７１２」（平均繊維径１２μｍ、引張弾性率６４０ＧＰａ）を使用し、積層する炭素繊維の角度を、±１５°、±４５°、９０°とし、積層比率をそれぞれ、４：２：３とする他は、実施態様１と同様にして、ＣＦＲＰ製メインローラー本体を製作し、同様にメインローラーを形成する。このＣＦＲＰ製ローラー本体の重量は、２７ｋｇであり、軸方向の熱膨張係数は、−０．３×１０^−６/℃である。

[実施態様４]
実施態様１と全く同様の外径２５０ｍｍ、内径１６５ｍｍのＣＦＲＰ製ローラー本体を製作する。その外周に肉厚１ｍｍのステンレスリーブを圧入により装着し、実施態様１と同様にＶ字形のワイヤ溝を形成し、最終的に外径２５２ｍｍのステンレス被覆ＣＦＲＰメインローラーを製造する。

［参考例１］
ローラー本体を外径（直径）２５０ｍｍ、内径２００ｍｍのＳ４５Ｃ製とすること以外は実施態様１と同様にしてメインローラーを製作する。このローラー本体の重量は７８ｋｇであり、軸方向の熱膨張係数は１１×１０^−６/℃である。

表２から明らかなように、ローラー本体材質をＣＦＲＰにすることで、メインローラーを低熱膨張とし、加工精度を大幅に向上させることができる。また、このように加工精度に優れることから、後工程にラッピング、ポリッシング工程を有する半導体基板の製造においても、工程を短縮可能である。また、ＣＦＲＰ化することによって、ローラー本体の重量も従来の３５％程度とすることができ、メインローラー交換の作業性向上、作業時間短縮を図ることができると共に、高速回転による加工効率の向上を図ることができる。

２０，２０Ａ メインローラー
２１ ローラー本体
２２ アウタースリーブ
２３ 溝
２４ ボス部
２５ メタルスリーブ

Claims (10)

1. 筒状のローラー本体と、該ローラー本体の外周を取り巻く筒状の外装体とを有し、該外装体の外周面にワイヤ溝が設けられたワイヤソー用メインローラーにおいて、
   該ローラー本体が炭素繊維強化プラスチックス製であって、
   該炭素繊維強化プラスチックスの炭素繊維が、前記ローラー本体の軸方向に対し０〜±２０°方向に延在する第１の炭素繊維と、該軸方向に対して±３０〜±６０°の方向に延在する第２の炭素繊維と、該軸方向に対して±８０〜±９０°の方向に延在する第３の炭素繊維とを含み、
   全炭素繊維に対する第１の炭素繊維の割合が２０％以上であり、第２の炭素繊維の割合が２０％以上であり、第３の炭素繊維の割合が６．７％以上であることを特徴とするワイヤソー用メインローラー。
2. 請求項１において、前記外装体は合成樹脂又はセラミックス製であることを特徴とするワイヤソー用メインローラー。
3. 請求項１又は２において、前記外装体とローラー本体との間に金属製スリーブが介在していることを特徴とするワイヤソー用メインローラー。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、金属製のボス部が前記ローラー本体の両端部または一端部に固着されていることを特徴とするワイヤソー用メインローラー。
5. 請求項４において、前記ローラー本体の両端部の全面または一端部の全面に金属製のボス部が固着されていることを特徴とするワイヤソー用メインローラー。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、前記ローラー本体の軸方向の熱膨張係数が−１．５×１０^−６〜＋１．５×１０^−６/℃であることを特徴とするワイヤソー用メインローラー。
7. ワイヤソー用メインローラーのローラー本体において、炭素繊維強化プラスチックス製であって、
   該炭素繊維強化プラスチックスの炭素繊維が、前記ローラー本体の軸方向に対し０〜±２０°方向に延在する第１の炭素繊維と、該軸方向に対して±３０〜±６０°の方向に延在する第２の炭素繊維と、該軸方向に対して±８０〜±９０°の方向に延在する第３の炭素繊維とを含み、
   全炭素繊維に対する第１の炭素繊維の割合が２０％以上であり、第２の炭素繊維の割合が２０％以上であり、第３の炭素繊維の割合が６．７％以上であることを特徴とするワイヤソー用メインローラーのローラー本体。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のワイヤソー用メインローラーを製造する方法であって、前記炭素繊維強化プラスチックス製のローラー本体に対し筒状の外装体を嵌着した後、外装体の外周面にワイヤ溝を形成することを特徴とするワイヤソー用メインローラーの製造方法。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のワイヤソー用メインローラーを製造する方法であって、前記炭素繊維強化プラスチックス製のローラー本体に対し筒状の金属製スリーブを嵌着し、該スリーブの外周側に筒状の外装体を嵌着し、その後外装体の外周面にワイヤ溝を形成することを特徴とするワイヤソー用メインローラーの製造方法。
10. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のワイヤソー用メインローラーを製造する方法であって、前記炭素繊維強化プラスチックス製のローラー本体を金型内に配置し、ローラー本体の外周と金型内周面との間に樹脂材料を供給して硬化させて外装体を形成し、脱型後、外装体にワイヤ溝を形成することを特徴とするワイヤソー用メインローラーの製造方法。

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