JPH1158211A - 多溝ローラの溝加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細（狭幅かつ高密度）なワイヤ案内支持溝
を有するマルチワイヤソー用多溝ローラを製作可能にす
るマルチワイヤソー用多溝ローラの溝加工方法を提供す
る。 【解決手段】 高分子樹脂製多溝ローラ１６を回転軸１
７の同心に取り付けて外周面円周方向への回転運動を与
えながら、マスク１４で円形に成形した後に加工すべき
所定の溝幅と同寸法にレンズ１５で集光させたクリプト
ンフッ素エキシマレーザビーム１３を高分子樹脂製多溝
ローラ１６の外周面に照射し、アブレーション加工する
ことにより溝を形成する。さらには、クリプトンフッ素
エキシマレーザビーム１３の照射位置を高分子樹脂製多
溝ローラ１６の長さ方向において順次所定の間隔で複数
回繰り返し移動させることにより、複数の微細（狭幅か
つ高密度）な溝を加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品や光学部
品の製造工程において、半導体材料、磁性材料、セラミ
ックス、光学材料等の脆性材料をワイヤにより、ウエハ
状に切断加工したり、櫛歯状に溝入れ加工したりするワ
ルチワイヤソーに関する。さらに詳しくは、マルチワイ
ヤソーにおいて、ワイヤを案内支持する多溝ローラの溝
加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体材料等の脆性材料のインゴットを
ウエハ状に切断加工したり、櫛歯状に溝入れ加工するの
に用いられるマルチワイヤソーは、所定間隔で多条掛け
されたワイヤ列と被加工物（以下「ワーク」と称する）
の間に砥粒を含む研削液を供給しながら切断加工あるい
は溝入れ加工する装置である。

【０００３】図２は一般的なマルチワイヤソーの加工部
を示す説明図であり、回転自在に保持された３個の多溝
ローラ１、２、３の外周面に刻設された多数の溝に１本
のワイヤ４が巻き付けられており、所定間隔のワイヤ列
５が形成されている。このワイヤ列５を走行させるとと
もに、ノズル７よりワーク６に供給された砥液３０をワ
イヤ列５とワーク６との間に介在させ、ワーク押上台１
０を徐々に押上ながら研削作用によって切断加工あるい
は溝入れ加工を行う。

【０００４】切断加工の場合には、ワーク６をカーボン
やセラミックス、ガラス等のダミー板８に接着してお
き、ワイヤ４をダミー板８まで切り込ませて、ワーク６
を切断する。なお、ここで、ダミー板８はワーク押上台
１０にネジ１１によって着脱自在に保持される金属製の
ベース９に接着等の方法で固定されている。

【０００５】溝入れ加工の場合には、ダミー板８は不要
である。ワーク６をワーク押上台１０にネジ１１によっ
て脱自在に保持される金属製のベース９の上に直接接着
しておき、所定の溝深さだけワイヤ４をワーク６に切り
込ませる。

【０００６】ところで、マルチワイヤソーの多溝ローラ
１、２、３には、一般的に高分子樹脂製の物が多く使わ
れている。その理由は、加工時にはワーク６に対して研
削加工力が働くのと同様にワイヤ４が巻き付けられてい
る多溝ローラ１、２、３の溝にも研削加工力が働いて多
溝ローラ１、２、３の溝には摩耗が生じるてしまうが、
多溝ローラの材質に適度な弾性を有する高分子樹脂材を
採用すると、多溝ローラの溝部では研削加工力に対して
弾性変形が生じるため、研削加工作用から逃れることが
でき、溝の摩耗が生じ難くなり、多溝ローラの使用可能
な累積時間（寿命）が延びるからである。

【０００７】そして、それら一般的に多用されている高
分子樹脂製多溝ローラにおける溝部を形成する従来技術
としては、切削バイトを工具に用いた旋盤での切削加工
法があり、一般的である。

【０００８】一方、マルチワイヤソーによって切断ある
いは溝入れ等の加工処理を行うべき電子部品類において
は、それら電子部品類を実装する電子機器類の小型軽量
高機能化が近年ますます進展するに従って、従来よりも
微細でなおかつ高精度な加工（具体的には、狭幅の加工
取り代で高密度な切断あるいは溝入れ加工）が強く求め
られている。そして、求められている微細でなおかつ高
精度な切断加工や溝入れ加工を実現するためには、微細
（狭幅かつ高密度）でなおかつ高精度なワイヤ案内支持
溝を有する多溝ローラを製作することが必要不可欠とな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術の切削バイトを工具に用いた旋盤での切削加
工による多溝ローラの溝加工法では、工具となる切削バ
イトの刃先先端をより微細に形成する上で限界があっ
て、おのずと多溝ローラへ加工が可能なワイヤ案内支持
溝の微細化（狭幅化、高密度化）に限界があり、充分に
微細（狭幅かつ高密度）なワイヤ案内支持溝を有するマ
ルチワイヤソー用の多溝ローラは製作できないという課
題を有する。

【００１０】具体的には、例えば、溝開口部から溝底ま
での溝幅が数十μｍのストレート型のワイヤ案内支持溝
を加工する場合には、刃先幅を数十μｍに研ぎ上げた突
切り型バイトが必要になるが、突切り型バイトの刃先先
端を数十μｍ幅に研ぐことは不可能である。また、たと
え刃先幅が数十μｍの突切り型バイトが用意できたとし
ても、溝を切削加工する際の切削加工抵抗に充分耐え得
るような剛性の確保された信頼のおける工具には成り得
ない。

【００１１】また、溝形状をＶ型として、溝の開口部の
みを数十μｍ幅にしようとするのならば、刃先先端に適
度な角度を持たせた形のネジ切り型バイトを用いて、バ
イトの切り込み量を小さくし、溝を浅く加工するといっ
た手段も考えられない訳ではない。しかしながら、溝の
深さを浅くしてしまうと、ワイヤを案内支持する機能が
低下してしまうため、ワイヤ案内支持溝としては用をな
さなくなってしまう。かといって、ネジ切り型バイトで
溝を深く加工すれば、溝の開口幅が広がってしまうし、
溝の開口幅が広がれば高密度に溝を形成することもでき
なくなってしまう。結局、溝形状をＶ型として、ネジ切
り型バイトを用いたにしても、その場合には、溝開口幅
によっては溝深さに制限があり、溝深さによっては溝開
口幅が決定され形成可能な溝密度に限界がある。したが
って、狭幅でなおかつ高密度なワイヤ案内支持溝を形成
することは困難である。

【００１２】そこで、本発明の目的は、充分に微細（狭
幅かつ高密度）なワイヤ案内支持溝を有するマルチワイ
ヤソー用多溝ローラを、製作可能にするマルチワイヤソ
ー用多溝ローラの溝加工方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマルチワイヤソー用多溝ローラの溝加工方
法は、下記記載の構成を採用する。

【００１４】本発明のうちで請求項１に記載の発明は、
円筒状の高分子樹脂製ローラを回転する軸の同心に取り
付け、高分子樹脂製ローラに外周面円周方向への回転運
動を与えながら、高分子樹脂製ローラの外周面へエキシ
マレーザビームを照射し、高分子樹脂製ローラの外周面
をアブレーション加工することによって、高分子樹脂製
ローラの外周面に溝を形成することを特徴とする。

【００１５】本発明のうちで請求項２に記載の発明は、
前記エキシマレーザビームをマスクで円形に成形し、そ
の後、高分子樹脂製ローラの外周面に設けるべき所定溝
の幅寸法と同寸法にレンズで集光して、高分子樹脂製ロ
ーラの外周面へ照射し、その照射位置を高分子樹脂製ロ
ーラの長さ方向において順次所定の間隔で複数回繰り返
して移動させていくことによって、複数の溝を有するマ
ルチワイヤソー用多溝ローラを形成することを特徴とす
る。

【００１６】本発明のうちで請求項３に記載の発明は、
前記エキシマレーザビームは発振波長が２４８ｎｍのク
リプトンフッ素エキシマレーザとすることを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施例を、
図面を基に説明する。

【００１８】図１は、本発明によるマルチワイヤソー用
多溝ローラの溝加工方法を模式的に示す説明図である。

【００１９】クリプトンフッ素エキシマレーザ発振器１
２から連続的に出射させたクリプトンフッ素エキシマレ
ーザビーム１３を、まずは円形パターンを有したマスク
１４を通過させることにより円形パターンのビームに成
形し、その後、高分子樹脂製多溝ローラ１６の外周面に
形成すべき溝の幅と同じ寸法の径にレンズ１５によって
集光させ、高分子樹脂製多溝ローラ１６の外周面に照射
する。

【００２０】すると、クリプトンフッ素エキシマレーザ
ビーム１３の持つフォトンエネルギは、多溝ローラ１６
の材質である高分子樹脂材の持つ分子間結合エネルギよ
りも充分に大きいために、高分子樹脂材の分子間結合を
非熱的に直接的に解離させる光化学反応であるアブレー
ション現象が起こる。そして、このアブレーション現象
の加工（材料除去）作用によっては、レンズ１５より集
光されたビームパターンと合同な円形パターンの穴が、
高分子樹脂製多溝ローラ１６の外周面に形成されること
になる。

【００２１】しかし、ここで、高分子樹脂製多溝ローラ
１６は、クリプトンフッ素エキシマレーザビーム１３の
光軸とは直交する方向に回転中心を持つ回転軸１７の先
端に同心に取り付けてあり、回転運動を与えている。し
たがって、高分子樹脂製多溝ローラ１６の外周面には上
記の様に穴は形成されず、実際は外周面に沿った溝が形
成される訳である。なお、ここで、回転軸１７の回転運
動は、ベルト１８を介し、モータ１９により駆動させて
いる。

【００２２】そして、クリプトンフッ素エキシマレーザ
ビーム１３の照射位置を高分子樹脂製多溝ローラ１６の
長さ方向において順次所定の間隔で移動させ、複数の溝
を順次形成していくと、マルチワイヤソー用多溝ローラ
が得られるのである。なお、ここで、クリプトンフッ素
エキシマレーザビーム１３の照射位置を高分子樹脂製多
溝ローラ１６の長さ方向において順次所定の間隔で移動
させるための手段として本実施例においては、高分子樹
脂製多溝ローラ１６を取り付けている回転軸１７および
回転軸１７の駆動系を搭載している位置決め機能付きの
Ｘステージ２０を用いている。ただし、これは、本発明
の実施の形態において、クリプトンフッ素エキシマレー
ザビーム１３の照射位置を高分子樹脂製多溝ローラ１６
の長さ方向において順次所定の間隔で移動させるための
手段を限定するものではない。例えば、本実施例以外の
実施の形態としては、本実施例とは逆に、クリプトンフ
ッ素エキシマレーザ発振器１２とマスク１４とレンズ１
５とからなる光学系側を位置決め機能付きのステージに
搭載して、クリプトンフッ素エキシマレーザビーム１３
の照射位置を高分子樹脂製多溝ローラ１６の長さ方向に
おいて順次所定の間隔で移動させてもよい。あるいは、
位置決め機能付きのステージを使わない手段として、光
学系にガルバノミラーを組み込み、ガルバノミラーでク
リプトンフッ素エキシマレーザビーム１３の光路を制御
することにより、クリプトンフッ素エキシマレーザビー
ム１３の照射位置を高分子樹脂製多溝ローラ１６の長さ
方向において順次所定の間隔で移動させてもよい。

【００２３】なお、溝の加工深さについては、クリプト
ンフッ素エキシマレーザビーム１３の出力パワーと、ク
リプトンフッ素エキシマレーザビーム１３の照射量と
で、コントロールされる。

【００２４】

【発明の効果】本発明においては、円筒状の高分子樹脂
製ローラを回転する軸の同心に取り付け、高分子樹脂製
ローラに外周面の円周方向への回転運動を与えながら、
高分子樹脂製ローラの外周面へエキシマレーザビームを
照射し、高分子樹脂製ローラの外周面をアブレーション
加工することによって、高分子樹脂製多溝ローラの外周
面に溝を形成する。

【００２５】また、前記エキシマレーザビームをマスク
で円形に成形し、その後、高分子樹脂製ローラの外周面
に設けるべき所定の溝の幅寸法と同寸法の径にレンズで
集光して、高分子樹脂製ローラの外周面へ照射し、その
照射位置を高分子樹脂製ローラの長さ方向において順次
所定の間隔で複数回繰り返して移動させていくことによ
って、複数の溝を有するマルチワイヤソー用多溝ローラ
を形成する。

【００２６】さらには、前記エキシマレーザビームは発
振波長が２４８ｎｍのクリプトンフッ素エキシマレーザ
とする。

【００２７】以上の説明で明かなように、本発明におけ
るマルチワイヤソー用多溝ローラの溝加工方法では、高
分子樹脂製多溝ローラの外周面に溝を形成する工具とし
て、エキシマレーザビームを用いる。

【００２８】そして、このエキシマレーザビームを工具
とした加工によっては、エキシマレーザの波長が紫外域
の短波長であるが故に、１０μｍ以下の微細な加工が実
現される。ちなみに、一般的にレーザビーム加工での加
工限界最小寸法は使用するレーザ波長の１０倍程度であ
ると言われている。

【００２９】さらには、（発明の実施の形態の項で説明
したように）、エキシマレーザビームで高分子樹脂材を
加工するプロセスは、高分子樹脂材の分子間結合を直接
的に解離させる分子オーダーでの非熱的な光化学反応
（アブレーション現象）による加工作用であるが故に、
バリ等の発生が無く、極めて滑らかな加工面質が得ら
れ、微細な加工が実現される。

【００３０】したがって、本発明によるマルチワイヤソ
ー用多溝ローラの溝加工方法によっては、充分に微細
（狭幅かつ高密度）なワイヤ案内支持溝を有するマルチ
ワイヤソー用多溝ローラが製作可能になった。

【００３１】具体的には、従来技術の切削バイトを工具
に用いた旋盤による切削加工法では、製作することがで
きなかった数十μｍ幅のワイヤ案内支持溝を有するマル
チワイヤソー用多溝ローラを製作することが可能になっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマルチワイヤソー用多溝ローラの
溝加工方法を模式的に示す説明図である。

【図２】一般的なマルチワイヤソーの加工部を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ 多溝ローラ ２ 多溝ローラ ３ 多溝ローラ １３ クリプトンフッ素エキシマレーザビーム １４ マスク １５ レンズ １６ 高分子樹脂製多溝ローラ １７ 回転軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の高分子樹脂製ローラを回転する
   軸の同心に取り付け、高分子樹脂製ローラに外周面の円
   周方向への回転運動を与えながら、高分子樹脂製ローラ
   の外周面へエキシマレーザビームを照射し、高分子樹脂
   製ローラの外周面をアブレーション加工することによっ
   て、高分子樹脂製ローラの外周面に溝を形成することを
   特徴とするマルチワイヤソー用多溝ローラの溝加工方
   法。
2. 【請求項２】 前記エキシマレーザビームをマスクで円
   形に成形し、その後、高分子樹脂製ローラの外周面に設
   けるべき所定溝の幅寸法と同寸法にレンズで集光して、
   高分子樹脂製ローラの外周面へ照射し、その照射位置を
   高分子樹脂製ローラの長さ方向において順次所定の間隔
   で複数回繰り返して移動させていくことによって、複数
   の溝を有するマルチワイヤソー用多溝ローラを形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチワイヤソー用
   多溝ローラの溝加工方法。
3. 【請求項３】 前記エキシマレーザビームは発振波長が
   ２４８ｎｍのクリプトンフッ素エキシマレーザとするこ
   とを特徴とする請求項１に記載のマルチワイヤソー用多
   溝ローラの溝加工方法。