JPH07116552B2 - ワイヤソー用ワイヤ及びその製造方法 - Google Patents

ワイヤソー用ワイヤ及びその製造方法

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JPH07116552B2
JPH07116552B2 JP2401314A JP40131490A JPH07116552B2 JP H07116552 B2 JPH07116552 B2 JP H07116552B2 JP 2401314 A JP2401314 A JP 2401314A JP 40131490 A JP40131490 A JP 40131490A JP H07116552 B2 JPH07116552 B2 JP H07116552B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/18Sawing tools of special type, e.g. wire saw strands, saw blades or saw wire equipped with diamonds or other abrasive particles in selected individual positions
    • B23D61/185Saw wires; Saw cables; Twisted saw strips

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高強度極細線に関し詳し
くは、シリコンウェハーなどの切断に用いられるワイヤ
ソー用ワイヤに関する。これらのワイヤは、ダイヤモン
ド粒子による遊離砥粒加工による切断を行なうためのワ
イヤである。
【0002】
【従来の技術】特開昭60−204865号公報には、Mn 含有
量を 0.3%未満に規制して鉛パテンティング後の過冷組
織の発生を抑え、C,Si ,Mn 等の元素量を規制する
ことによって、撚り線時の断線が少なく高強度および高
靭延性の極細線およびスチールコード用高炭素鋼線材が
開示されており、又、特開昭63-24046号公報には、Si
含有量を1.00%以上とすることによって鉛パテンティン
グ材(LP処理材)の引張強さを高くして伸線加工率を
小さくした高靭性高延性極細線用線材が開示されてい
る。
【0003】特開昭60−204865号公報に開示されている
のは、炭素含有量が0.90%以下の鋼を用いて伸線により
直径0.5mm以下であって、引張強さ250kgf/mm2 以上で
ある極細線を製造するための高炭素鋼線材である。又、
特開昭63-24046号公報のものはSi 含有量が1.00%以上
の鋼を用い引張強さ300kgf/mm2 以上、線径0.5mm以下
の極細線を製造するための高炭素鋼線材に関するもので
ある。
【0004】これらの成分の鋼がワイヤソー用ワイヤに
用いられているが、いずれも破断荷重が4.0kgf 以上の
場合には線径が 0.150mm以上のワイヤー用ワイヤしか得
られていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ワイヤソーを用いた切
断の場合、Si ウエハーなどの切断に用いられ、1本の
Si 単結晶からより多くのSi ウエハーを切り出すこと
を考えた場合より切りしろの少ないワイヤソー用ワイヤ
が必要となる。又従来のワイヤソー用ワイヤを用いて切
りしろが少なくなるようワイヤ径を細くして切断した場
合、十分な強度を持たないため切削速度を著しく低くす
る必要があった。そこで、切削速度が従来品と同様で切
りしろの少ないワイヤソー用ワイヤの開発が期待されて
いる。
【0006】本発明はこのようなワイヤソー用ワイヤ及
びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために下記構成を要旨とするものである。すなわ
ち、本発明のワイヤソー用ワイヤは重量割合でC:0.90
〜1.10%、Si :0.4%以下、Mn :0.4%以下、Cr
:0.10〜0.30%を主成分とし、不可避的不純物である
Al を 0.003%以下とした残部鉄及びその他の不可避的
不純物からなる鋼であって、且つ線径:0.08〜0.125 m
m、Cu 又は真鍮めっき厚:4.3〜4.7μm、破断荷重
4.0〜4.4kgf を有することを特徴とし、又、その製造
方法は前記鋼を線径4.5〜6.0mmの熱間圧延線材に熱間
圧延し、次に該熱間圧延線材を必要に応じ、1回以上の
LP処理と伸線加工を組合せることにより(この組合せ
を複数回行うことにより減面量が多い場合の伸線加工を
容易に行なうことができる)線径0.7〜0.9mmのワイヤ
にしたのち、該ワイヤに 900〜1100℃の温度範囲のγ化
処理と 550〜600 ℃の温度範囲の恒温変態処理とからな
る最終パテンティング処理を施して引張強さ 145〜160k
gf/mm2 を有するパーライト組織のワイヤとなし、さら
に該ワイヤを線径0.20〜0.30mmのワイヤに伸線加工した
のち、厚さ8〜12μmの銅めっきあるいは真鍮めっきを
施し、しかる後線径 0.080〜0.125 mmのワイヤに最終伸
線加工することを特徴とする。
【0008】以下本発明を詳細に説明する。
【0009】
【作用】本発明における極細線用ワイヤにおいては、パ
テンティング処理後の強度増加のためC量を増加し、こ
れによる所析セメンタイトの出現とパーライトラメラー
の形状悪化をCr を添加することで抑制し、パーライト
の微細化による強度増加を実現した。また、パーライト
が微細化されることによりセメンタイト層の延性が従来
鋼並となった。さらにCr ,Si ,Mn の添加量を低く
抑えることでフェライト相の延性を従来鋼と同程度に保
ち、材料の延性増加を実現した。このような組織微細化
のみによるパテンティング処理後の強度増加を実現する
成分設計により、パテンティング後の強度と延性を従来
鋼以上に高めることに成功した。従って、パテンティン
グ後の強度を高めているにもかかわらず、引き抜き加工
率を上げて製造した極細線の延性劣化が従来鋼並にとど
まり、高強度と高延性が可能となった。
【0010】この高強度高延性の材料を用いることで、
ワイヤ径を従来より小さくしたとき、最適めっき厚を確
保した状態で、最適の破断荷重を確保することが可能と
なった。以下、成分の限定理由について述べる。通常の
パテンティング処理においては0.8%近傍の共析成分に
おいても旧オーステナイト粒界に添って初析フェライト
が析出すること、またこの初析フェライトが伸線後の延
性低下の原因となることを本発明者らは見いだした。C
は経済的かつ有効な強化元素であるが、この初析セメン
タイトの析出量低下にも有効な元素である。従って最終
ワイヤでの破断強度を4.0kgf 以上の極細線とし延性を
高めるためには0.90%以上とすることが必要であるが、
高すぎると延性が低下し伸線性が劣化するのでその上限
は1.10%とする。
【0011】Si は鋼の脱酸のために必要な元素であ
り、従ってその含有量があまりに少ない時、脱酸効果が
不十分となる。またSi は熱処理後に形成されるパーラ
イト中のフェライト相に固溶しパテンティング後の強度
を上げるが、反面フェライトの延性を低下させ伸線後の
極細線の延性を低下させるため0.4%以下とする。Mn
は鋼の焼き入れ性を確保するために小量のMn を添加す
ることが望ましい。しかし、多量のMn の添加は偏析を
引き起こし、パテンティングの際にベイナイト、マルテ
ンサイトという過冷組織が発生し、その後の伸線性を害
するため0.5%以下とする。
【0012】本発明の様な過共析鋼の場合、パテンティ
ング後の組織においてセメンタイトのネットワークが発
生しやすくセメンタイトの厚みのあるものが析出しやす
い。この鋼において高強度高延性を実現するためには、
パーライトを微細にし、かつ先に述べた様なセメントタ
イトネットワークや厚いセメンタイトを無くす必要があ
る。Cr はこの様なセメンタイトの異常部の出現を抑制
し、さらにパーライトを微細にする効果を持っている。
しかし、多量の添加は熱処理後のフェライト中の転位密
度を上昇させるため引き抜き加工後の極細線の延性を著
しく害することになる。従ってCr 添加量はその効果が
期待できる0.10%以上とし、フェライト中の転位密度を
増加させ延性を害することの無い0.30%以下とする。
【0013】従来の極細鋼線と同様に延性を確保するた
めSの含有量を 0.020%以下とし、PもSと同様にワイ
ヤの延性を害するのでその含有量を 0.020%以下とする
のが望ましい。極細線の延性を低下させる原因として、
Al2O3, MgO-Al2O3等のAl2O3 を主成分とする非延性介在
物の存在がある。従って、本発明においては非延性介在
物による延性低下を避けるために、Al 含有量を 0.003
%以下とする。
【0014】また、ワイヤの構成要件の限定理由は以下
による。ワイヤの線径を 0.125mm以下とするのは、ワイ
ヤソー用ワイヤの場合、ワイヤ線径が小さい線ほど、切
断時の切りしろが減少し歩留まりが向上するからであ
る。しかし、ワイヤの線径が 0.080mm未満となる場合、
十分な延性を確保した状態で破断荷重を4.0kgf 以上を
確保できない。このため、線径を 0.080〜0.125 mmとす
る。
【0015】さらに、最終めっき厚を4.3μm以上にし
なければ、ダイヤモンド粒子の引き込みが悪くなり、4.
7μmを超えるとめっき部の強度が低いために素線の破
断荷重を4.0kgf 以上とすることが困難となる。破断荷
重を4.0kgf 以上とするのは、破断荷重が4.0kgf 以上
ないと切断時に十分なテンションをかけることが出来な
くなり、切断効率が著しく低下するためであり、また、
荷重を4.4kgf 以下にするのは荷重がこの値を超えると
ワイヤが脆化して使用に耐えられなくなるためである。
【0016】ワイヤの製造方法の限定理由は以下によ
る。最終パテンティングを行なう線径を0.7mmφ以上と
するのは、これ未満の線径では減面率が小さくなるため
に必要とする荷重が得られないためである。また、0.9
mmφ以下の線径とするのは、0.125 mmφ以下のワイヤに
伸線加工した場合に強度が高くなりすぎ脆化してしまう
ためである。
【0017】最終パテンティング処理はγ化処理温度を
900℃以上にしなければ炭化物の再固溶を促進するのに
十分でなく、1100℃以上とした場合にはγ粒径が大きく
なりすぎるため変態後のパーライト組織として健全な組
織が得にくくなる。また、恒温変態温度を 550℃未満と
した場合、引張強さが160kgf/mm2 以上となることに加
え最終パテンティング処理後の組織に多量にベイナイト
組織が出現し、伸線加工後のワイヤ特性を低下させる。
また、 600℃を超えて温度で恒温変態を行なった場合、
最終パテンティング処理後の強度を145kgf/mm2 以上す
ることが困難となってしまう。
【0018】伸線加工を0.20〜0.30mmφのワイヤとして
からめっき厚8μm以上の銅めっき、あるいは真鍮めっ
きを行なうのは、生産性を低下させることなく最終線径
においてめっき厚を4.3μm以上確保するためである。
【0019】
【実施例】線材圧延により作製した5.5mmφの線材を用
いてワイヤソー用ワイヤを製造した。表1にこの時の試
料の化学成分、製造条件、ワイヤスペック、切削状態を
示す。切削状態は安定して切削可能な切削速度を8イン
チのシリコンの切削速度が0.9mm/min 以上得られる場
合に○とし、これ以下の場合を×とした。また、切りし
ろは、切りしろが 250μm未満の場合を○とし、 250μ
m以上の場合を×とした。
【0020】試料番号1〜11は本発明に基づき製造した
ワイヤソー用ワイヤである。いずれのワイヤも切断速度
および切りしろを満足し、従来品より優れた特性を示
す。試料番号12〜15は比較のために製造したワイアであ
る。試料番号12は炭素含有量が鋼成分が本発明と異な
り、さらにワイヤ径が本発明より大きい物で切りしろを
比較するため用意した。
【0021】試料番号13は炭素含有量が鋼成分が本発明
と異なり、破断荷重が本発明より小さいもので、切削速
度を比較するため用意した。試料番号14は鋼成分が本発
明鋼と同じで、本発明に比べ製造条件中のめっき厚が小
さいもので、最終ワイヤでのめっき厚を本発明より小さ
くし、切削速度を比較するため用意した。
【0022】試料番号15は鋼成分が本発明鋼と同じで、
本発明にくらべて製造条件中の恒温変態温度が高い温度
で製造を行ない、最終ワイヤでの破断荷重を小さくし、
切削速度を比較するため用意した。
【0023】
【0024】表1に示されるように、本発明の場合は統
べての条件で良好な切削状態を示しているのに対し、比
較材の場合切削状況の切削速度、切りしろのいずれかが
不良となっている。
【0025】
【発明の効果】上述したように、本発明によるワイヤソ
ー用ワイヤは従来と同等の切断速度で、且つ切りしろを
少なくして切断を可能とするため、シリコンウェハーな
どの切断に特に効果を有する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量割合で C 0.90〜1.10% Si 0.4%以下 Mn 0.4%以下 Cr 0.10〜0.30% を主成分とし、不可避的不純物であるAl を 0.003%以
    下とした残部鉄およびその他の不可避的不純物からなり
    且つ、 線径 0.08〜0.125 mm Cu めっき厚 4.3〜4.7μm を有することを特徴とするワイヤソー用ワイヤ。
  2. 【請求項2】重量割合で C 0.90〜1.10% Si 0.4%以下 Mn 0.4%以下 Cr 0.10〜0.30% を主成分とし、不可避的不純物であるAl を 0.003%以
    下とした残部鉄およびその他の不可避的不純物からなり
    且つ、 線径 0.08〜0.125 mm 真鍮めっき厚 4.3〜4.7μm を有することを特徴とするワイヤソー用ワイヤ。
  3. 【請求項3】重量割合で C 0.90〜1.10% Si 0.4%以下 Mn 0.4%以下 Cr 0.10〜0.30% を主成分とし、不可避的不純物であるAl を 0.003%以
    下とした残部鉄及びその他の不可避的不純物からなる鋼
    を線径4.5〜6.0mmの熱間圧延線材に熱間圧延し、次に
    該熱間圧延線材を線径0.7〜0.9mmのワイヤに伸線加工
    したのち、該ワイヤに 900〜1100℃の温度範囲のγ化処
    理と 550〜600 ℃の温度範囲の恒温変態処理とからなる
    最終パテンティング処理を施して引張強さ 145〜160kgf
    /mm2 を有するパーライト組織のワイヤとなし、さらに
    該ワイヤを線径0.20〜0.30mmのワイヤに伸線加工したの
    ち、厚さ8〜12μmの銅めっきあるいは真鍮めっきを施
    し、しかる後線径 0.080〜0.125 mmのワイヤに最終伸線
    加工することを特徴とするワイヤソー用ワイヤの製造方
    法。
  4. 【請求項4】熱間圧延線材を1回以上のLP処理と伸線
    加工を組合せることにより線径 0.7〜0.9 mmのワイヤを
    形成する請求項3記載の製造方法。
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