JPH1034646A - ワイヤ並びにそれを用いたワークの加工方法及び加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワイヤにおいて、表面に対する遊離砥粒ののり
を良くして加工速度及び加工精度を向上させると共に、
加工運転に伴う断線を少なくして加工精度を一定に維持
する。 【解決手段】有機繊維よりなる線材を使用してワイヤ１
５を形成する。有機繊維よりなる線材は、強度が２００
ｋｇ／ｍｍ2 よりも大きく、弾性率が１０ｔｏｎ／ｍｍ
2 よりも大きく、伸度が５％よりも小さいものを用い
る。有機繊維としては、例えばポリパラフェニレンベン
ゾビスオキサゾール繊維を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤ並びにそ
れを用いたワークの加工方法及び加工装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークとしての半導体材料、磁性
材料、セラミック等の硬脆材料に切断等の加工を施す加
工装置においては、鉄系金属の線材よりなるワイヤが使
用されていた。そして、このワイヤを所定の張力付与状
態で走行させながら、その表面に遊離砥粒を含むスラリ
を供給し、この状態でワイヤにワークを接触させて、そ
の接触部分を線状に削り取り加工するようになってい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来構
成においては、ワイヤが鉄系金属の線材より形成されて
いたので、その表面に対する遊離砥粒ののりが悪く、加
工速度及び加工精度を上げることができないという問題
があった。

【０００４】また、この鉄系金属の線材よりなるワイヤ
では、加工運転に伴いワイヤが摩耗して細くなるととも
に、酸化や腐食が生じることもあって加工精度を一定に
維持することができないという問題もあった。

【０００５】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、表面に対する遊離砥粒ののりが良くて、
加工速度及び加工精度を向上させることができるととも
に、加工精度を一定に維持することができるワイヤ並び
にそれを用いたワークの加工方法及び加工装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明のワイヤ並びにそれを用いたワークの加
工方法及び加工装置は、特許請求の範囲の各請求項に記
載のように構成したものである。

【０００７】従って、有機繊維の線材よりなるワイヤを
用いて、ワークに対し切断等の加工を施す場合には、ワ
イヤの表面に遊離砥粒が十分に付着する。このため、ワ
ークを短時間に精度良く加工することができる。また、
有機繊維の線材よりなるワイヤは、鉄系金属の線材より
なるワイヤに比較して強度と弾性に富んでいるのでテン
ション変動による断線が少なくなり、装置としての安定
性がより向上する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の加工装置の一実
施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示す
ように、切断機構１１は、装置基台１２上に装設されて
いる。この切断機構１１は平行に延びる加工用駆動ロー
ラ１３及び加工用被動ローラ１４を備え、それらの外周
には環状溝１３ａ，１４ａが所定ピッチで形成されてい
る。なお、図面においては理解を容易にするために、環
状溝１３ａ，１４ａの数を実際よりも少なく描いてあ
る。

【０００９】１本の線材よりなるワイヤ１５は前記加工
用ローラ１３，１４の各環状溝１３ａ，１４ａに連続的
に巻回されている。ワイヤ走行用モータ１６は装置基台
１２上に配設され、このモータ１６により加工用駆動ロ
ーラ１３が直接回転されるとともに、巻回された加工用
被動ローラ１４が回転される。そして、これらの加工用
ローラ１３，１４の回転によってワイヤ１５が所定の走
行速度で走行される。ワイヤ１５の走行は、一定量前進
（例えば１０ｍ）、一定量後退（例えば９ｍ）を継続
し、全体として歩進的に前進することにより行われる。

【００１０】ワーク支持機構１９は前記切断機構１１の
上方において、装置基台１２上に立設されたコラム４０
に上下動可能に支持されている。ワーク支持機構１９の
下部には硬脆材料等のワーク２０が着脱自在にセットさ
れる。ワーク昇降用モータ２１は基台１２上のコラム４
０の上部に配設され、このモータ２１により図示しない
ボールスクリュー等を介してワーク支持機構１９が上下
動される。

【００１１】そして、この加工装置の運転時には、ワイ
ヤ１５が切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間で走
行されながら、ワーク支持機構１９が切断機構１１に向
かって下降される。このとき、図示しないスラリ供給機
構より、ワイヤ１５上へ遊離砥粒を含む水性または油性
のスラリが供給されるとともに、そのワイヤ１５に対し
ワーク２０が押し付け接触され、ラッピング作用によっ
てワーク２０がスライス加工される。

【００１２】リール機構２２は前記装置基台１２上に装
設され、ワイヤ１５を繰り出すための繰出しリール２３
と、ワイヤ１５を巻き取るための巻取りリール２４とを
備えている。回転方向及び回転速度を変更可能な一対の
サーボモータよりなるリール回転用モータ２５，２６は
基台１２に配設され、それらのモータ軸は駆動系（図示
せず）を介してリール２３，２４に連結されている。ト
ラバース機構２７はリール機構２２に隣接して基台１２
上に装設され、繰出しリール２３からのワイヤ１５の繰
出し及び巻取りリール２４へのワイヤ１５の巻取りを上
下にトラバースしながら案内する。そして、前記リール
機構２２の両リール２３，２４の回転により、繰出しリ
ール２３から切断機構１１へワイヤ１５が繰り出される
とともに、加工後のワイヤ１５が巻取りリール２４に巻
き取られる。

【００１３】張力付与機構２８及びガイド機構２９は、
前記リール機構２２と切断機構１１との間に配設されて
いる。そして、切断機構１１の加工用ローラ１３，１４
間に巻回されたワイヤ１５の両端が、ガイド機構２９の
各ガイドローラ３０を介して張力付与機構２８に掛装さ
れている。この状態で、張力付与機構２８により、加工
用ローラ１３，１４間のワイヤ１５に所定の張力が付与
されるようになっている。

【００１４】張力低減機構３１は前記リール機構２２と
張力付与機構２８との間に配設され、一対の回転ローラ
３２を備えている。そして、これらの回転ローラ３２に
はワイヤ１５が掛装され、両回転ローラ３２が回転され
ることによって、張力付与機構２８からリール機構２２
の各リール２３，２４側へ波及するワイヤ１５の張力が
低減されるようになっている。

【００１５】次に、前記ワイヤ１５について詳細に説明
する。このワイヤ１５には有機繊維よりなる線材が使用
されている。この有機繊維よりなる線材は、２００ｋｇ
／ｍｍ2 よりも大きい強度、好ましくは３００ｋｇ／ｍ
ｍ2 以上の強度を有している。また、この有機繊維より
なる線材は、１０ｔｏｎ／ｍｍ2 よりも大きい弾性率、
好ましくは２０ｔｏｎ／ｍｍ2 以上の弾性率を有してい
る。更に、この有機繊維よりなる線材は、５％よりも小
さい伸度、好ましくは４％以下の伸度を有している。

【００１６】これらの条件を満足する有機繊維として
は、ｐ−アラミド(p-Aramid)系繊維、ポリベンズアゾー
ル系繊維などがある。この内で特に、ポリパラフェニレ
ンベンゾビスオキサゾール繊維（以下、単にＰＢＯ繊維
という）は、図３及び図４に示すように、高強度及び高
弾性率の特性を有するとともに、耐熱性及び難燃性にも
優れている。

【００１７】また、この有機繊維よりなる線材は、モノ
フィラメントで形成され、あるいはマルチフィラメント
であって撚糸されている。その他に、有機繊維よりなる
線材としては、複数本のマルチフィラメントであってそ
れらが合撚された撚構造にしたり、ステープルファイバ
を使った紡績糸であってそれらが合撚された撚構造にす
ることもできる。

【００１８】この実施形態のワイヤ１５に使用する有機
繊維の線材は、線径が０．０５ｍｍから０．３ｍｍまで
の範囲内、好ましくは０．１ｍｍから０．２ｍｍまでの
範囲内で、任意の寸法に設定されている。

【００１９】さて、この加工装置においては、ワイヤ１
５がリール機構２２の繰出しリール２３から繰り出さ
れ、切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間において
一方向または双方向に走行された後、巻取りリール２４
に巻き取られる。そして、図示しないスラリ供給機構に
より、加工用ローラ１３，１４間のワイヤ１５上に遊離
砥粒を含むスラリが供給されながら、ワイヤ１５に対し
てワーク２０が押し付け接触される。これにより、ワー
ク２０が所定の厚さに切断加工される。

【００２０】この実施形態によって期待できる効果につ
いて以下に記載する。 （ａ）この実施形態においては、ワイヤ１５が有機繊維
よりなる線材を使用して構成されている。このため、硬
脆材料よりなるワーク２０に切断加工を施す際に、ワイ
ヤ１５の表面に遊離砥粒が十分に付着する。従って、硬
脆材料のワーク２０を短時間に精度良く加工することが
できる。

【００２１】また、有機繊維の線材よりなるワイヤ１５
は、鉄系金属の線材よりなるワイヤに比較して、強度と
弾性に富んでおりしかも腐食しない。このため、テンシ
ョン変動による断線が少なくなり、装置としての安定性
が増し、ワーク２０の切断加工を安定して行うことがで
きる。

【００２２】（ｂ）ワイヤ１５のための有機繊維の線材
として、強度が２００ｋｇ／ｍｍ2よりも大きいもの
で、弾性率が１０ｔｏｎ／ｍｍ2 よりも大きいもので、
伸度が５％よりも小さいものが使用される。このため、
硬脆材料よりなるワーク２０を一定の高精度を維持しな
がら能率良く切断加工することができる。

【００２３】（ｃ）線材の有機繊維としてｐ−アラミド
繊維、ポリベンズアゾール系繊維等が使用される。この
ため、前記の強度、弾性率及び伸度の特性条件に適合す
る線材を容易に形成することができる。特にポリパラフ
ェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維）を
使用した場合には高特性を発揮することができる。

【００２４】（ｄ）有機繊維の線材の線径が０．０５ｍ
ｍから０．３ｍｍの範囲内、好ましくは０．１ｍｍから
０．２ｍｍの範囲内で設定されている。線径が０．０５
ｍｍ未満になると強度が弱くなり加工中に有機繊維の線
材にかかる引っ張り力に耐えられない。また、線径が
０．３ｍｍを超えると切断加工によるワークの損失が多
くなり好ましくない。このため、細い線径のワイヤ１５
により細密な切断加工を行うことができる。

【００２５】尚、この発明は次のように変更して具体化
することも可能である。すなわち、前記実施形態では、
ワイヤを歩進的に走行させて切断加工を行うようにした
が、ワイヤを一方向に連続走行させて一方のリールに全
長分を巻き取り、次いで逆方向に全長分走行させる工程
を複数回繰り返すことにより切断加工を行うこと。この
ようにすれば、有機繊維の特質を有効に利用できる。即
ち、このような加工方法を金属線材のワイヤで採用した
場合、ワイヤはリール上で一定時間放置されることにな
り、水性スラリの使用時にはワイヤが酸化や腐食を起こ
すおそれがある。これに対し、有機繊維のワイヤではこ
のような不都合は生じない。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ため、次のような効果を奏する。請求項１〜請求項１２
に記載のワイヤの発明によれば、表面に対する遊離砥粒
ののりが良くなり加工速度及び加工精度を向上させるこ
とができる。また、加工運転に伴うワイヤの断線が少な
くなり加工精度を一定に維持すること、あるいは、装置
の安定性を増すことができる。

【００２７】請求項１３及び請求項１４に記載の発明に
よれば、有機繊維の線材よりなるワイヤを使用してワー
クを短時間に精度良く加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のワイヤを使用したワークの加工装置
の一実施形態を示す正面図。

【図２】 図１に示すワークの加工装置の平面図。

【図３】 各種材料の強度を比較して示すグラフ。

【図４】 各種材料の耐熱性を比較して示すグラフ。

【符号の説明】

１１…切断機構、１３…加工用駆動ローラ、１４…加工
用被動ローラ、１５…ワイヤ、１６…ワイヤ走行用モー
タ、１９…ワーク支持機構、２０…ワーク、２２…リー
ル機構、２３…繰出しリール、２４…巻取りリール、２
８…張力付与機構。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 引張強度が２００ｋｇ／ｍｍ2 よりも大
   きい有機繊維よりなる線材で構成したワイヤ。
2. 【請求項２】 前記有機繊維よりなる線材は、弾性率が
   １０ｔｏｎ／ｍｍ2よりも大きいものである請求項１に
   記載のワイヤ。
3. 【請求項３】 前記有機繊維よりなる線材は、伸度が５
   ％よりも小さいものである請求項１又は２に記載のワイ
   ヤ。
4. 【請求項４】 前記有機繊維がｐ−アラミド繊維である
   請求項１乃至３のいずれかに記載のワイヤ。
5. 【請求項５】 前記有機繊維がポリベンズアゾール系繊
   維である請求項１乃至３のいずれかに記載のワイヤ。
6. 【請求項６】 前記有機繊維がポリパラフェニレンベン
   ゾビスオキサゾール繊維である請求項１乃至３のいずれ
   かに記載のワイヤ。
7. 【請求項７】 前記有機繊維よりなる線材は、線径が
   ０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内に設定されている請
   求項１乃至６のいずれかに記載のワイヤ。
8. 【請求項８】 前記有機繊維よりなる線材は、線径が
   ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内に設定されている請求
   項１乃至６のいずれかに記載のワイヤ。
9. 【請求項９】 前記有機繊維よりなる線材はモノフィラ
   メントである請求項１乃至８のいずれかに記載のワイ
   ヤ。
10. 【請求項１０】 前記有機繊維よりなる線材はマルチフ
    ィラメントであって、撚糸されている請求項１乃至８の
    いずれかに記載のワイヤ。
11. 【請求項１１】 前記有機繊維よりなる線材は複数本の
    マルチフィラメントであって、それらが合撚された撚構
    造を有する請求項１乃至８のいずれかに記載のワイヤ。
12. 【請求項１２】 前記有機繊維よりなる線材はステープ
    ルファイバを使った紡績糸であって、それらが合撚され
    た撚構造を有する請求項１乃至８のいずれかに記載のワ
    イヤ。
13. 【請求項１３】 有機繊維の線材よりなるワイヤを用
    い、そのワイヤを所定の張力付与状態で走行させながら
    ワークに接触させ、ワイヤ上に供給される遊離砥粒によ
    りウェハ状にスライスするワークの加工方法。
14. 【請求項１４】 有機繊維の線材よりなるワイヤを所定
    の張力付与状態で走行させる手段と、そのワイヤにワー
    クを接触させる手段と、ワイヤ上に遊離砥粒を供給する
    手段とを備えたワークの加工装置。