JPH0360964A - 脆性材料の切断加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は半導体材料、セラミックス、磁性材料等のい
わゆる脆性材料をワイヤにより切断する技術に係り、よ
り詳しくは高速走行するワイヤに被切断部材を押し当て
つつ当該部分に砥粒を含む加工液を供給して切断する方
式のワイヤ式切断装置による切断加工方法に関する。

従来の技術 ワイヤ式切断装置（一般にワイヤソーと呼んでいる〉は
、基本的には走行するワイヤに被切断部材を押し当て切
断する方式を採用したものであり、ワイヤを複数のガイ
ドローラ相互間にわたって任意設定間隔で平行に張設し
、このワイヤ列に被切断部材を押し当てながら当該部分
に砥粒を含む加工液を供給することにより、いわゆるラ
ッピング作用を行なわせて切断するものである。

このような方式のワイヤソーとしては、ワイヤを往復走
行させつつワイヤの繰り出し巻取りを一方向とする方式
（特公昭５２−１２９５４号公報、特開昭５２−９８２
９１号公報等）と、ワイヤを一方向に高速走行させる方
式（特開昭６１−１１７０６０号公報等）があり、主に
半導体材料、磁性材料等の脆性材料を同時に多数枚のウ
ェハに切断するのに採用されている。特に、ワイヤを一
方向に高速走行させて切断する方式のワイヤソーは、切
断能率および切断精度において往復走行式のワイヤソー
に比べて優れている。

しかしながら、往復走行式、一方向高速走行式のいずれ
もワイヤに砥粒を含む加工液を供給するため、ワイヤに
は切断粉と共に砥粒が付着するという問題がある。

このため、加工部出側のワイヤを灯油等の洗浄液を使用
してワイヤ表面の付着物を除去する装置が提案されてい
る（実開昭６１−９２５２８号公報〉。この装置は洗浄
液中をワイヤが通過して洗浄される仕組みとなしたもの
であるが、ワイヤの洗浄は加工部を離れた位置で行なわ
れるため、加工部を構成するガイドローラおよびベアリ
ングの砥粒による摩耗に対しては効果がなく、これら消
耗部品の取替えによるコストアップと保全作業による能
率低下を余儀なくされるという欠点と、被切断部材とワ
イヤの相互作用により発生する摩擦熱によりガイドロー
ラの溝表面の熱伝導で溝部が熱膨張し、被切断部材の切
断精度を悪化させるという欠点があった。

発明が解決しようとする課題 この発明は前に述べたような実情よりみて、砥粒の飛散
によるガイドローラやベアリング等消耗部品の取替によ
るコストアップ、保全作業による能率低下の問題、およ
び被切断部材とワイヤの相互作用により発生する摩擦熱
による溝部の熱変形による切断精度の悪化の問題を解決
し、溝ローラおよびベアリング等消耗材の寿命延長によ
る低コスト化および作業能率の向上と、切断精度の向上
をはかる脆性材料の切断加工方法を提案しようとするも
のである。

課題を解決するための手段 この発明はワイヤ式切断装置における前記問題、すなわ
ち砥粒の飛散によるガイドローラやベアリング等消耗部
品の摩耗、ガイドローラの溝部の熱変形を防止する手段
として、被切断部材とガイドローラとの間で、エアーの
吹付けによる砥粒の除去、洗浄液による洗浄と冷却、エ
アーの吹付けによる洗浄液の除去を連続的に行なう方法
を講じたもので、被切断部材を出たワイヤに付着してい
る砥粒を完全に除去することによって砥粒の飛故による
消耗部品の摩耗防止と、ワイヤの摩擦熱による熱変形の
防止をはかったものである。

すなわち、この発明の要旨は、中央に洗浄液噴射ノズル
室を、その両サイドにエアー噴射ノズル室を有し、各室
内をワイヤが通過する構造となした密閉型洗浄・冷却ボ
ックスを被切断部材とガイドローラ間に配設し、被切断
部材を通過したワイヤを前記洗浄・冷却ボックスを通過
させ、入側のエアー噴射ノズル室にてワイヤ付着砥粒を
除去し、ついで中央の洗浄液噴射ノズル室にてワイヤを
洗浄・冷却し、出側のエアー噴射ノズル室にて洗浄液を
除去することを特徴とするものである。

作　　　用 ワイヤ式切断装置による切断加工は、多数の案内溝を有
する溝ローラを三角形あるいは四角形の各頂点に平行配
置し、この溝ローラ相互間にわたって張設した走行する
ワイヤ群に、昇降式の材料固定台上に固定した被切断部
材を押し当てながら、加工液供給ノズルより砥粒を含む
加工液を切断部に供給して切断する方式であり、被切断
部材を通過したワイヤが被切断部材とガイドローラ間に
配設した洗浄・冷却ボックス内を通過することによって
、ワイヤに付着した砥粒が除去されると共に冷却される
。

したがって、被切断部材通過後のワイヤによって砥粒が
ガイドローラに持込まれることがなく、ガイドローラの
摩耗が防止される結果、ガイドローラの寿命が大幅に改
善されるとともに、ガイドローラ表面の温度上昇が小さ
くなることによりガイドローラの熱変形が防止され、切
断精度が向上する。

実　　施　　例 第１図はこの発明方法を実施する°ための装置構成例を
示す概略斜視図、第２図は同上装置の洗浄・冷却ボック
ス部を拡大して示す展開斜視図、第３図は同上装置にお
けるワイヤの洗浄・冷却ボックス通過中の状態を拡大し
て示す縦断正面図である。なお、ここでは一方向高速走
行式ワイヤソーを例にとり説明する。

第１図中、（１）は被切断部材、（２）被切断部材昇降
装置、（３）は周面に多数の溝が付設されている切断用
ワイヤのがイドローラ、（４）は図の右方から左方に高
速走行する切断用ワイヤ、（５）は切断用ワイヤ列への
ｈロエ液供給ノズル、（６）は加工液供給配管、（７）
は洗浄・冷却ボックスである。

洗浄・冷却ボックス（７）は第２図に拡大して示すごと
く、本体部（７−１）と蓋部（７−２）の２分割構造と
なっており、本体部（７−１）は内部が３つの槽に仕切
られており、中央が洗浄液噴射ノズル室（１７−１）、
両側がエアー噴射ノズル室（１７−２）　（１７−３＞
となっている。また蓋部（７−２）も同じく本体部の各
種石に仕切られており、この各種にワイヤ（４）の走行
と直角方向に洗浄液供給管（２７二１）　、エアー供給
管（２７−２＞　　（２７−３＞が配管されている。本
体部と蓋部の合せ部にはワイヤ（４）の通過口（３７）
が設けられている。

この洗浄・冷却ボックス（７）の他端には当該ボックス
内の貯溜液を回収するためのダクト（３８〉が接続され
ている。

なお、この洗浄・冷却ボックスを被切断部材の両側に設
けているのは、ワイヤの走行方向によって使い分けられ
るようにするためである。図はワイヤが右から左に走行
する場合を例示しているので、この場合ば左側の洗浄・
冷却ボックスを使用することになる。一方、加工液供給
ノズルは右側を使用することになる。

上記構成の一方向高速ワイヤ式切断装置において、被切
断部材（１）は昇降装置（２）により押し上げられて、
ガイドローラ（３）に掛けられている一方向く右から左
〉に高速走行するワイヤ（４）列に押し当てられて同時
多数切断が行なわれる。

切断中は切断用ワイヤ列に右側の加工液供給ノズル（５
）より砥粒を含む加工液が供給されるため、被切断部材
（１）を出たワイヤ（４）には砥粒および切り屑と油の
混合した流動性のある混合液が付着している。

この混合液が付着しているワイヤは、被切断部材（１）
を出た直後で洗浄・冷却ボックス（７）内に入り、まず
入側のエアー噴射ノズル室（１７−２）のエアー供給管
（２７−２）より噴射するエアーにて表面の砥粒が除去
される。続いて、中央の洗浄液噴射ノズル室（１７−１
＞の洗浄液供給管（２７−１）より噴射する洗浄液にて
ワイヤの洗浄・冷却が行なわれる。

そして、出側のエアー噴射ノズル室（１７−３＞のエア
ー供給管（２７−３）より噴射するエアーにてワイヤに
付着している洗浄液が除去される。

このように表面の付着物が完全に除去されたワイヤ（４
）は、出側のガイドローラ（３）を介してワイヤ巻取部
（図示せず）へ導かれる。

一方、洗浄・冷却ボックス（７）内で除去された砥粒や
切り屑等のワイヤ付着物は洗浄液によってダクト（３８
）へ導かれて回収され、洗浄液は図示しない洗浄液処理
系にて浄化されかつ所定の温度に冷却されて循環使用さ
れるようになっている。

上記構造の装置を実演の一方向高速走行式ワイヤソーに
設置し、下記条件にて切断した結果、ガイドローラの使
用回数としては従来７〜９回であったのが、１５〜１６
回と約２倍に向上した。

また、ガイドローラの表面温度は赤外線放射温度計によ
って測定したところ、その温度上昇は従来最大８℃であ
ったのが、最大３°Ｃまで低下し、切断精度は第１表に
示すごとく著しく向上した。

く使用条件〉 ワイヤ走行速度：　６００ｍ／ｍ！ｎ 被　切　断　部　材、シリコン単結晶φ８″切　　断　
　枚　　数：　　２００枚／回切　　断　時　　間：約
４時間／回 洗浄液使用量：３０ｉ／ｍｉｎ エアー使用量：　１．２ｍ３／ｍｉｎ エアー、洗浄液温度：３０’Ｃ 以下余白 第 １ 表 発明の詳細 な説明したごとく、この発明方法によれば、被切断部材
を通過したワイヤがこの側のガイドローラに至る間で、
当該ワイヤに付着した砥粒および切り屑と油の混合した
混合液が密閉型ボックス内で除去され、かつワイヤ自体
が洗浄液およびエアーにて冷却されるので、砥粒による
ガイドローラおよび軸受等の消耗部品の摩耗が大幅に軽
減され、部品のコストダウンと作業能率の向上がはから
れるとともに、作業環境がよくなり、かつガイドローラ
表面の温度上昇が軽減されることによりガイドローラの
熱変形が防止され、切断精度が大幅に向上するという大
なる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を一方向高速走行式ワイヤソーに
適用した場合の装置構成例を示す概略斜視図、第２図は
同上装置の洗浄・冷却ボックス部を拡大して示す展開斜
視図、第３図は同上装置におけるワイヤの洗浄・冷却ボ
ックス通過中の状態を拡大して示す縦断正面図である。 １・・・被切断部材　　　　３・・・ガイドローラ４・
・・切断用ワイヤ　　　５・・・加工液供給ノズル７・
・・洗浄・冷却ボックス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多数の案内溝を有するガイドローラを介して所定間隔
   に張架されたワイヤ列を高速走行させつつ、該ワイヤ列
   に被切断部材を押し当てながら当該部分に砥粒を含む加
   工液を供給して切断する方法において、中央に洗浄液噴
   射ノズル室を、両サイドにエアー噴射ノズル室を有し、
   各室内をワイヤが通過する構造となした密閉型洗浄・冷
   却ボックスを被切断部材とガイドローラ間に配設し、被
   切断部材を通過したワイヤを前記洗浄・冷却ボックスを
   通過させ、入側のエアー噴射ノズル室にてワイヤ付着砥
   粒を除去し、ついで中央の洗浄液噴射ノズル室にてワイ
   ヤを洗浄・冷却し、出側のエアー噴射ノズル室にて洗浄
   液を除去することを特徴とする脆性材料の切断加工方法
   。