JP4024934B2

JP4024934B2 - Wire saw and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4024934B2
Application number: JP23954898A
Authority: JP
Inventors: 晃溝口; 潤菅原; 正明山中; 秀樹小川; 信夫浦川
Original assignee: ALMT Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: ALMT Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2018-08-10
Also published as: JP2000052226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として大口径シリコンインゴットからのシリコンウエハーのスライシングのような電子材料の加工や、ネオジウム系磁石、ガラスレンズの切断のような磁性材料や光学材料の加工などに使用されるワイヤーソー並びにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンインゴットからのシリコンウエハーのスライシング加工には、主としてダイヤモンド内周刃が使用されてきたが、シリコンインゴットの大口径化に伴い、収率、生産性、加工変質層、寸法的な制約などにより、最近は遊離砥粒とワイヤーソーによる加工が多く用いられるようになってきた。しかし、遊離砥粒を用いる加工は、砥粒の油状スラリーを使用するため、環境衛生上の問題があると共に、洗浄を要するなど作業工程が長くなり、加工能率、加工精度共不充分で、砥粒を固定させたワイヤーをつかったワイヤーソーによる加工が強く望まれている。
【０００３】
このような固定砥粒式ワイヤーソーとしては、特開昭５０−１０２９９３号公報に芯線材に砥粒を結合して、その外面にドレッシングを施したものが提案され、特開平８−１２６９５３号公報には、シリコンウエハーの切り出し加工におけるワイヤーソーの特徴が詳細に並べられ、この加工には芯線材としてポリエチレン、ナイロン等の素材を用いることが良いと提案されている。
また特開平９−１５５６３１号公報には、芯線材にダイヤモンド砥粒を電解メッキ又は合成樹脂バインダー溶液を用いて固着することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記それぞれは優れた提案である。しかしながら、これらを工業的に製造し充分な実用の域に達せしめるには、ＳｉＣ、Ａｌ₂ Ｏ₃ などの一般砥粒から超砥粒と称せられるダイヤモンドやＣＢＮを含む硬質砥粒を固着したワイヤーソー自体の構成を明らかにした上で、その製造方法について開発すべきと考える。
本発明者らはこの課題を解決するためさきに国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９８／００５３２を提案したが、本願発明はこの先の提案のうち、特定条件において顕著な効果のあることを確認し、その確認したものを限定して出願したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち先の提案における特徴の第１は、高強度の芯線の外周面にレジンボンド層によって固着される砥粒としては、レジンボンド層厚の２／３以上芯線径の１／２以下の粒径のものを用い、レジンボンドは弾性率が１００kg／mm ^２以上で軟化温度が２００℃以上の樹脂で、かつ該樹脂に粒径がレジンボンド層厚の２／３未満のフィラーを含有したものを用いることである。
上記砥粒径が層厚の２／３未満であると、レジンボンド層表面に少なくともその一部が存在すること、更には該表面より隆起突出することが難しくなるので、それ以上とする必要がある。そして、芯線径の１／２を超えるとレジンボンドによる砥粒の保持は困難となり、切断性が低下する。さらに切断加工精度を良好に保つためには芯線径の１／３程度までが好ましい。
【０００６】
フィラーは、レジンボンド層中に埋没されて該ボンドの補強効果を発揮するものであるから、レジンボンド層厚の２／３以下であればよい。
また、ボンドとして使用する樹脂としては、弾性率が１００kg／mm² 以上で軟化温度が２００℃以上である樹脂はいずれでも使用できるが、成形性や物性の見地からアルキッド樹脂、フェノール樹脂、ホルマリン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリエーテルイミド、ポリパラベン酸、芳香族ポリアミドなどが好ましい。
高強度の芯線としては、金属材料、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、有機材料、炭素材料からなる線状体を用いることができるが、容易に極細線に仕上げられ、均質で強度も高いピアノ線が最も好ましい。
【０００７】
特徴の第２は、砥粒の一部がレジンボンド層外表面より隆起していることにある。
レジンボンド層表面より砥粒の一部が隆起して突出していれば、その突出端が切断加工開始より切れ刃となり、チップポケットの効果も伴うので、披加工物を高速で切断できる。ただし、砥粒がレジンボンド層表面と略同一で、該表面から隆起していない場合でも、切断時は砥粒端が被加工物に当たり、切断加工を行うことができる。そして、そのまま加工を継続すれば、レジンボンド層は研削摩耗により次第に後退し砥粒が突出して来るので切れ味が良くなって来る。
【０００８】
特徴の第３は、高強度の芯線が表面処理を施したピアノ線であることにある。
ピアノ線はそのままでも使用できるが、レジンボンドとの密着性を高め、砥粒の保持強度を高めるため、表面処理を施したものを使用することが好ましい。
【０００９】
特徴の第４は、上記構成のワイヤーを製造する方法を提供するもので、前記樹脂を溶剤に溶かした溶液中に、上記砥粒とフィラーを混合した塗料を、上記芯線に塗布焼付けして行う方法が、砥粒も隆起、突出しやすく有利である。
塗布焼付は、該芯線を塗料槽中を通過させた後、乾燥部に導入して加熱固化することによって容易にできる。この乾燥部への導入部分も、乾燥部分も、砥粒の均一な分散と、レジンボンドの厚みの均一性を保持するためには堅型とすることが好ましい。また導入部には浮きダイスを使用して樹脂溶液の付着状態を制御することが好ましい。
【００１０】
なお、ボンドとして使用する樹脂を加熱溶融し、その溶融液中に砥粒とフィラーを混合し、この混合溶融液を押出機に充填し、芯線を通過させて該混合溶融液を芯線外周上に押出被覆することも可能である。この場合、砥粒の隆起、突出は少なくなり、第２図に示すような構成のワイヤーソーとなるが、前述のように加工を継続すれば、レジンボンド層は研削摩耗により次第に後退し砥粒が突出して来るのでワイヤーソーとして使用可能である。
【００１１】
特徴の第５は、塗料中の溶剤量が容量比で塗料全体の２５％乃至７５％であることにある。
塗布ならびに乾操固着による砥粒の隆起には２５％以上であることが必要であるが、７５％を超えると乾燥速度が遅くなるとか、乾燥時の溶剤揮発が急激に起こり、レジンボンド層に発泡が生じ、砥粒の保持強度、耐摩耗性を損なうという問題が発生する。粘度などによる作業性、及び砥粒隆起などの構成面から、４０％以上６０％以下が特に好ましい。
溶剤は前記樹脂を溶解できるものであればいかなるものでもよいが、使用する樹脂の種類によりキシレン、トルエン、ベンゼン、エチルベンゼン等のアルキルベンゼン類、クレゾール、フェノール、キシレノール等のクレゾール類、エタノール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ＮＭ₂Ｐ、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、ＤＭＳＯ等の非プロトン系溶剤などを使い分ける。
【００１２】
用いる砥粒としてはダイヤモンドのような超砥粒が切れ味、寿命の点で最も好ましい。砥粒は適当な粒度のものをそのまま使用すればよいが、ダイヤモンドなどの超砥粒においてはＮｉやＣｕを披覆したものを用いることができる。このようなコーティング砥粒を用いることで砥粒とレジンボンドとの結合力が向上して砥粒保持力が増大し、加工熱からの樹脂の保護ができ、ワイヤーソーの寿命の向上が得られる場合もある。
【００１３】
また、フィラーとして微粒ダイヤモンド、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ，ＳｉＯ₂、Ｂ
Ｎ、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、などを含有せしめることにより、レジンボンド層の強度や耐摩耗性を向上させる必要があるが、微粒ダイヤモンドがその効果が高く熱伝導性も向上するので、ワイヤーソーの寿命、切断精度上も最も好ましい。ダイヤモンドに次いで、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃等の硬質のものが好ましい。
【００１４】
砥粒、並びにフィラーのレジンボンド中の含有量としては、砥粒で１以上３０容積％以下、フィラーで１以上５０容積％以下であることが好ましい。
砥粒の場合、１％未満では砥粒当たりの切断抵抗が大きすぎるため切断速度の低下が著しく、３０％を超える場合は、切断により発生する切断くずの排除が不十分になるため、同様に切断速度が低下する。従ってより好ましいのは、５％以上４０％以下である。
フィラーの場合、１％以上にすることにより、砥粒の保持強度、耐摩耗性、熱伝導度を向上させることが可能であるが、５０％を超えると、レジンボンド層の可とう性が低下し、逆に保持強度や耐摩耗性が低下する。従ってより好ましいのは、５％以上４０％以下である。
フィラーの大きさは、レジンボンド層厚の２／３未満であるが、扁平状、針状等のフィラーについては、その厚みまたは径がレジンボンド層厚の２／３未満であれば使用可能である。
【００１５】
以上５つの特徴が先の提案の要旨とするところであるが、本願の発明は、上記５つの特徴中第３の特徴にあたる高強度の芯線に施す表面処理を銅メッキに特定したことである。
この特定により芯線とレジンボンド層との固着力が向上し、可とう性も高く、ワイヤーソーによるシリコンウエハー，ネオジウム磁石，ガラス等のスライシング加工には好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
具体的な実施の形態を実施例の項において述べる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
フェノール樹脂塗料（昭和高分子製ＢＲＰ−５９８０をクレゾールにて溶解した塗料）、平均粒径２．６μｍのダイヤモンドフィラー（東名ダイヤモンド製ＩＲＭ−ＮＰ２−４）、平均粒径３０μｍのＮｉメッキしたダイヤモンド砥粒（東名ダイヤモンド製ＩＲＭ−ＮＰ３０−４０）をそれぞれの固形分比が６３．９容量％、２１．３容量％、１４．８容量％となるように混合し、さらに溶剤のクレゾールを加え塗料中の溶剤量を５０容量％とした。外径０．１８ｍｍの銅メッキピアノ線に前記塗料を塗布し、径０．２８ｍｍのダイスを通した後、炉温３００℃の焼付炉で焼付硬化してワイヤーソーを作製した。
【００１８】
得られたワイヤーソーの外径は、０．２３９ｍｍで焼付硬化により形成されたレジンボンドの層厚は約２０μmであった。図３は該ワイヤーソーの外表面を観察した２００倍の電子顕微鏡写真で、多数の隆起はダイヤモンド砥粒を示す。
表１は上記平均粒径２．６μmのダイヤモンドフィラーと平均粒径３０μmのダイヤモンド砥粒の実際の粒子径分布をレーザー回折式粒度分布測定装置（島津製ＳＡＬＤ−２０００Ａ）で測定した結果を示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
上記フェノール樹脂をアルミ箔に塗布し２００℃の恒温層で２時間焼付硬化し、約３０μmのフェノール樹脂フィルムを作製した。作製したフィルムの弾性率を引張試験機（島津製作所製ＡＧ−１０００Ｅ）で測定したところ１７０kg／mm²であった。
また上記ワイヤーソーのレジンボンドの軟化温度をＪＩＳＣ−３００３エナメル線の評価方法に従い測定したところ３３０℃であった。
【００２１】
以上の構成を備えた実施例１のワイヤーソーを使用し、長さ１００mmの単結晶シリコンをワイヤー速度４００ｍ／分、押付圧２．５ｋｇｆで冷却水を流しながら切断試験を実施したところ、切断開始直後で９．４ｍｍ／分、１時間後で４．９ｍ／分の速度で切断加工が出来た。
【００２２】
次に、可とう性試験として、このワイヤーソーを１ｍｍ径の丸棒に１０回巻き付け、表面を実体顕微鏡で観察したところレジンボンド層の割れはあるものの剥離は全く発生していなかった。
また、ワイヤーソーを荷重２ｋｇ、チャック間距離２００ｍｍ、回転速度６０ｒｐｍの条件で４０回捻った後、５本並べて任意の３箇所（５ｍｍ長）を実体顕微鏡で観察した結果、１箇所のみレジンボンド層の剥離が認められた。
【００２３】
さらに、耐摩耗性試験として、図４の概略図に示すように３０ｍｍ径の樹脂性プーリー６を２個、アルミ製プーリー７を１個経由してワイヤーソー１を、荷重Wが１．８ｋｇ、ストロークが２７０ｍｍ、の条件下で、６０往復／分の間隔で５時間往復運動させた。その結果、アルミ製プーリー７で摩耗を受けたワイヤーソー１のレジンボンド層は全く剥離していなかった。なお図中８はクランクシャフト、９はクランク軸、１０はワイヤーソー端のクランクシャフトへの固定部を示す。
【００２４】
（実施例２，３）
フェノール樹脂塗料の代わりに、ポリエステルイミド塗料（日本触媒製Ｉｓｏｍｉｄ４０実施例２）、ポリアミドイミド塗料（日立化成製ＨＩ−４０６実施例３）、とした他は実施例１と同様にして、ワイヤーソーを作製し、単結晶シリコンの切断試験、及び可とう性試験、捻回剥離試験を実施した結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】

【００２６】
（比較例１〜３）
銅メッキピアノ線の代わりに黄銅メッキピアノ線を用いること以外は実施例１〜３と同様にしてワイヤーソーを作製した。これらのワイヤーソーを用い単結晶シリコンの切断試験、及び可とう性試験、捻回剥離試験、耐摩耗試験を実施した結果を同じく表２に示す。
【００２７】
（実施例４〜７）
平均粒径２．６μｍのダイヤモンドフィラーの代わりに平均粒径２．６μmのＳｉＣフィラー（ＦＵＪＩＭＩ研磨材料グリーンＳｉＣ＃６０００、実施例４）、平均粒径１．２μｍのＳｉＣフィラー（ＦＵＪＩＭＩ研磨材料グリーンＳｉＣ＃８０００、実施例５）、平均粒径３．３μｍの銅フィラー（三井金属１２００Ｙ、実施例６）、平均粒径１．０μｍの銅フィラー（三井金属１１００Ｙ、実施例７）、とした以外は実施例１と同様にしてワイヤーソーを作製した。得られたワイヤーソーの単結晶シリコンの切断試験、及び可とう性試験、捻回剥離試験を実施した結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】

【００２９】
（実施例８）
平均粒径３０μｍのＮｉメッキダイヤモンド砥粒の代わりに平均粒径３０μm の銅メッキダイヤモンド砥粒（東名ダイヤモンド製ＩＤＳ−ＣＰＭ３０−４０）、とした以外は実施例１と同様にしてワイヤーソーを作製した。
【００３０】
（比較例４）
銅メッキピアノ線の代わりに黄銅メッキピアノ線を用いること以外は実施例８と同様にしてワイヤーソーを作製した。
これら実施例８、比較例４で作製したワイヤーソーを用い単結晶シリコンの切断試験、及び可とう性試験、捻回剥離試験、を実施した結果を同じく表３に示す。
【００３１】
（実施例９）
平均粒径３０μｍのＮｉメッキダイヤモンド砥粒の代わりに平均粒径４０μｍのものを用いた以外は実施例１と同様にしてワイヤーソーを作製した。
【００３２】
（比較例５）
平均粒径３０μｍのＮｉメッキダイヤモンド砥粒の代わりに平均粒径４０μｍのものを用いた以外は比較例１と同様にしてワイヤーソーを作製した。
【００３３】
上記実施例９、比較例５並びに前記実施例１、比較例１のワイヤーソーを使用し、長さ４０ｍｍ□×２０ｍｍ厚さで、２０ｍｍ×４０ｍｍの切断面積を有するＮｄ系磁石をワイヤー速度４００ｍ／分、押付圧２．５ｋｇｆで切削油（パレス化学製、ＰＳ−Ｌ−３０）を流しながら切断試験を実施した。実施例１のワイヤーソーを使用した場合を実施例１０、比較例１のワイヤーソーを使用した場合を比較例６と表示した。さらに、可とう性試験、捻回剥離試験、耐摩耗試験を実施した結果をあわせて表４に示す。
【００３４】
【表４】

【００３５】
上記各実施例並びに比較例における切断試験及び可とう性試験、捻回剥離性試験の結果により了解できるように、実施例のワイヤーソーは比較例のワイヤーソーに比し、切断開始１時間後の切断速度も同等乃至それ以上であると共に、可とう性、耐捻回剥離性や耐摩耗性が秀れており、これはワイヤーソーをシリコンインゴットに巻き付けて行うスライシングなど、実際の加工作業における作業性、品質上極めて有効なものである。
【００３６】
なお表１に示した様にフィラーの平均粒径が２．６μmと言っても、また砥粒の平均粒径が３０μmと言っても、実際の粒子径には相当なバラツキがある。
従って、例えばレジンボンド層厚を２０μmとすると、砥粒の粒径は
２０×２／３＝１３
で１３μm以上、フィラーの粒径は１３μm未満であるから、塗料の配合としてはフィラーとして混合したものでも砥粒として働くものも、逆に砥粒として混入したものでもフィラーとして働くものも存在する。
【００３７】
即ち上記レジンボンド層厚２０μmとした場合は、ＩＲＭ２−４は約１％の砥粒を含むフィラーとなり、ＩＲＭ３０−４０は約４％のフィラーを含む砥粒となり、ＩＲＭ２０−３０は約１２％のフィラーを含む砥粒となる。
従って、芯線の直径並びに樹脂、砥粒、フィラーの種類、量、粒度、砥粒の隆起突出度は切断対象、切断条件に応じて、前記特許請求の範囲に記載された範囲内において、最適なものを選択実施する必要があることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
以上各項で述べたように、本発明によれば、従来の遊離砥粒によるシリコンウエハーのスライシング加工に換え、ワイヤーソーによるスライシング加工のできる砥粒ワイヤーソーを容易に経済的に提供することが出来る。しかも提供されたワイヤーソーの切断能力は、遊離方式に比し１０倍以上も高く、加工性能、加工精度も充分なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を説明するワイヤーソー断面の概略図である。
【図２】別の実施例の構成を説明するワイヤーソー断面の概略図である。
【図３】図１の実施例のワイヤーソーの外表面を観察した２００倍の電子顕微鏡写真である。
【図４】本発明のワイヤーソーの耐摩耗性試験を実施するのに使用する試験装置の概略図である。
【符号の説明】
１ワイヤーソー
２芯線
３砥粒
４フィラー
５レジンボンド
６樹脂製プーリー
７アルミ製プーリー
８クランクシャフト
９クランク軸
10 ワイヤーソー端のクランクシャフトへの固定部
W 荷重[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to wire saws used for processing of electronic materials such as slicing of silicon wafers from large-diameter silicon ingots, processing of magnetic materials and optical materials such as cutting of neodymium magnets and glass lenses, and the like. It relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, diamond inner peripheral blades have been mainly used for slicing of silicon wafers from silicon ingots, but as silicon ingots become larger in diameter, yield, productivity, work-affected layer, dimensional constraints, etc. Therefore, recently, processing using loose abrasive grains and a wire saw has been frequently used. However, since processing using loose abrasive grains uses an oily slurry of abrasive grains, there are problems in terms of environmental hygiene, and work processes such as requiring cleaning are lengthened, and both processing efficiency and processing accuracy are insufficient. Processing with a wire saw using a wire with fixed grains is strongly desired.
[0003]
As such a fixed-abrasive wire saw, Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-102993 proposes one in which abrasive particles are bonded to a core wire and dressed on its outer surface. , The characteristics of the wire saw in the cutting process of the silicon wafer are arranged in detail, and it is proposed that a material such as polyethylene or nylon is used as the core wire material for this process.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-155631 proposes fixing diamond abrasive grains to a core wire using electrolytic plating or a synthetic resin binder solution.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Each of the above is an excellent proposal. However, in order to manufacture these industrially and reach a sufficient practical range, a wire in which hard abrasive grains including diamond and CBN, which are called superabrasive grains, from general abrasive grains such as SiC and Al ₂ O ₃ are fixed. After clarifying the construction of the saw itself, I think that the manufacturing method should be developed.
The present inventors previously proposed an international application PCT / JP98 / 00532 in order to solve this problem, but the present invention has confirmed and confirmed that the present invention has a remarkable effect under specific conditions. The application is limited.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the first feature of the previous proposal is that the abrasive grains fixed to the outer peripheral surface of the high-strength core wire by the resin bond layer have a particle size of 2/3 or more of the resin bond layer thickness and 1/2 or less of the core wire diameter. The resin bond is a resin having an elastic modulus of 100 kg / mm ² or more and a softening temperature of 200 ° C. or more, and the resin contains a filler having a particle size of less than 2/3 of the resin bond layer thickness. Is to use.
If the abrasive grain size is less than 2/3 of the layer thickness, it is difficult for at least a part of the surface to be present on the surface of the resin bond layer, and further it is difficult to protrude from the surface. is there. And if it exceeds 1/2 of the core wire diameter, it becomes difficult to hold the abrasive grains by the resin bond, and the cutting performance is lowered. Furthermore, in order to keep the cutting accuracy good, it is preferable to be about 1/3 of the core wire diameter.
[0006]
Since the filler is buried in the resin bond layer and exhibits the reinforcing effect of the bond, it may be 2/3 or less of the resin bond layer thickness.
As the resin used as the bond, any resin having an elastic modulus of 100 kg / mm ² or more and a softening temperature of 200 ° C. or more can be used, but from the viewpoint of moldability and physical properties, alkyd resin, phenol resin, formalin resin. , Polyurethane resin, polyester resin, polyimide resin, epoxy resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester resin, allyl resin, polyesterimide resin, polyamideimide resin, polyester urethane resin, bismaleimide resin, bismaleimide triazine resin, cyanate ester Resins, polyetherimides, polyparabenic acids, aromatic polyamides and the like are preferred.
As a high-strength core wire, a linear body made of a metal material, metal oxide, metal carbide, metal nitride, organic material, or carbon material can be used, but it can be easily finished into an ultrafine wire, has a uniform and strong strength. A high piano wire is most preferred.
[0007]
The second feature is that a part of the abrasive grains protrudes from the outer surface of the resin bond layer.
If a part of the abrasive grains protrudes and protrudes from the surface of the resin bond layer, the protruding end becomes a cutting edge from the start of the cutting process, and the effect of the chip pocket is accompanied, so that the workpiece can be cut at a high speed. However, even when the abrasive grains are substantially the same as the surface of the resin bond layer and are not raised from the surface, the edge of the abrasive grains hits the workpiece during cutting, and cutting can be performed. If the processing is continued as it is, the resin bond layer gradually recedes due to grinding wear and the abrasive grains protrude, so that the sharpness is improved.
[0008]
The third feature is that the high-strength core wire is a piano wire subjected to surface treatment.
Although the piano wire can be used as it is, it is preferable to use a surface-treated one in order to enhance the adhesion with the resin bond and increase the holding strength of the abrasive grains.
[0009]
The fourth feature is to provide a method for producing a wire having the above-described configuration, which is performed by applying and baking a coating material in which the abrasive and filler are mixed in a solution obtained by dissolving the resin in a solvent onto the core wire. The method is advantageous because the abrasive grains are also prone to rise and protrude.
Coating and baking can be easily performed by passing the core wire through the coating tank and then introducing it into a drying section and solidifying by heating. In order to maintain uniform dispersion of the abrasive grains and uniformity of the thickness of the resin bond, it is preferable that both the introduction part to the drying part and the drying part are rigid. Moreover, it is preferable to control the adhesion state of the resin solution using a floating die at the introduction part.
[0010]
The resin used as a bond is heated and melted, and abrasive grains and filler are mixed in the melt, and this mixed melt is filled into an extruder, and the core melt is passed over the outer periphery of the core. Extrusion coating is also possible. In this case, the protrusions and protrusions of the abrasive grains are reduced, resulting in a wire saw configured as shown in FIG. 2, but if the processing is continued as described above, the resin bond layer gradually recedes due to grinding wear. Can be used as a wire saw.
[0011]
The fifth feature is that the amount of solvent in the paint is 25% to 75% of the whole paint in a volume ratio.
It is necessary to be 25% or more for the bulge of the abrasive grains by coating and dry fixing, but if it exceeds 75%, the drying speed becomes slow, or the solvent volatilization at the time of drying occurs abruptly. Foaming occurs, causing the problem of impairing the holding strength and wear resistance of the abrasive grains. 40% or more and 60% or less are particularly preferable from the viewpoints of workability due to viscosity and the like, and constructional aspects such as abrasive grain protrusion.
Any solvent may be used as long as it can dissolve the resin, but depending on the type of resin used, alkylbenzenes such as xylene, toluene, benzene, and ethylbenzene, cresols such as cresol, phenol, and xylenol, ethanol, butanol, and the like. Alcohols, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, and aprotic solvents such as NM ₂ P, DMF, DMAc and DMSO are properly used.
[0012]
As the abrasive used, superabrasive such as diamond is most preferable in terms of sharpness and life. Abrasive grains having an appropriate grain size may be used as they are, but as superabrasive grains such as diamond, Ni or Cu can be used. By using such coated abrasive grains, the bonding force between the abrasive grains and the resin bond is improved, the abrasive grain holding power is increased, the resin can be protected from processing heat, and the life of the wire saw is improved. In some cases.
[0013]
Further, fine diamond, Al ₂ O ₃ , SiC, SiO ₂ , B as fillers
By adding N, mica, talc, calcium carbonate, kaolin, clay, titanium oxide, barium sulfate, zinc oxide, magnesium hydroxide, potassium titanate, magnesium sulfate, etc., the strength and wear resistance of the resin bond layer can be increased. Although it is necessary to improve, fine diamond is most preferable in terms of the life and cutting accuracy of the wire saw because the effect is high and the thermal conductivity is improved. Next to diamond, hard materials such as SiC and Al ₂ O ₃ are preferable.
[0014]
As content in the resin bond of an abrasive grain and a filler, it is preferable that they are 1-30 volume% with an abrasive grain, and 1-50 volume% with a filler.
In the case of abrasive grains, if less than 1%, the cutting resistance per abrasive grain is too large, so the cutting speed is remarkably reduced. If it exceeds 30%, the removal of cutting debris generated by cutting becomes insufficient. Cutting speed decreases. Therefore, it is more preferably 5% or more and 40% or less.
In the case of a filler, by setting it to 1% or more, it is possible to improve the holding strength, wear resistance, and thermal conductivity of the abrasive grains. However, if it exceeds 50%, the flexibility of the resin bond layer is lowered. On the other hand, holding strength and wear resistance are reduced. Therefore, it is more preferably 5% or more and 40% or less.
The size of the filler is less than 2/3 of the resin bond layer thickness, but a flat or needle-like filler can be used if its thickness or diameter is less than 2/3 of the resin bond layer thickness. is there.
[0015]
Although the above five features are the gist of the previous proposal, the invention of the present application is that the surface treatment applied to the high-strength core wire corresponding to the third feature among the above five features is specified as copper plating.
By this specification, the adhesion between the core wire and the resin bond layer is improved and the flexibility is high, and it is suitable for slicing processing of silicon wafers, neodymium magnets, glass and the like by a wire saw.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Specific embodiments will be described in the Examples section.
[0017]
【Example】
Example 1
Phenolic resin paint (paint made by Showa High Polymer BRP-5980 dissolved in cresol), diamond filler with an average particle size of 2.6 μm (IRM-NP2-4 made by Tomei Diamond), Ni-plated diamond abrasive with an average particle size of 30 μm Grains (IRM-NP30-40 made by Tomei Diamond) are mixed so that the respective solid content ratios are 63.9% by volume, 21.3% by volume, and 14.8% by volume. The amount of the solvent was 50% by volume. The paint was applied to a copper-plated piano wire having an outer diameter of 0.18 mm, passed through a die having a diameter of 0.28 mm, and then baked and cured in a baking furnace having a furnace temperature of 300 ° C. to produce a wire saw.
[0018]
The outer diameter of the obtained wire saw was 0.239 mm, and the layer thickness of the resin bond formed by baking hardening was about 20 μm. FIG. 3 is an electron micrograph of 200 times that observed the outer surface of the wire saw, and a large number of bumps indicate diamond abrasive grains.
Table 1 shows the results of measuring the actual particle size distribution of the diamond filler having an average particle size of 2.6 μm and the diamond abrasive particles having an average particle size of 30 μm using a laser diffraction particle size distribution measuring device (SALD-2000A manufactured by Shimadzu).
[0019]
[Table 1]

[0020]
The phenol resin was applied to an aluminum foil and baked and cured in a constant temperature layer at 200 ° C. for 2 hours to prepare a phenol resin film of about 30 μm. It was 170 kg / mm < ² > when the elasticity modulus of the produced film was measured with the tension tester (Shimadzu AG-1000E).
Moreover, it was 330 degreeC when the softening temperature of the resin bond of the said wire saw was measured according to the evaluation method of a JISC-3003 enamel wire.
[0021]
Using the wire saw of Example 1 having the above configuration, a cutting test was conducted on a single crystal silicon having a length of 100 mm while flowing cooling water at a wire speed of 400 m / min and a pressing pressure of 2.5 kgf. Immediately after that, cutting was performed at a speed of 4.9 mm / min and 1 hour later at a speed of 4.9 m / min.
[0022]
Next, as a flexibility test, the wire saw was wound around a 1 mm diameter round bar 10 times, and the surface was observed with a stereomicroscope. However, although the resin bond layer was cracked, no peeling occurred.
Further, after twisting 40 times with a wire saw with a load of 2 kg, a distance between chucks of 200 mm, and a rotation speed of 60 rpm, 5 lines were arranged and observed at a stereo microscope for 3 locations (5 mm length). Exfoliation was observed.
[0023]
Further, as a wear resistance test, as shown in the schematic diagram of FIG. 4, the wire saw 1 is passed through two 30 mm diameter resin pulleys 6 and one aluminum pulley 7, the load W is 1.8 kg, The reciprocating motion was performed for 5 hours at an interval of 60 reciprocations / minute under the condition of a stroke of 270 mm. As a result, the resin bond layer of the wire saw 1 that was worn by the aluminum pulley 7 was not peeled off at all. In the figure, 8 is a crankshaft, 9 is a crankshaft, and 10 is a fixing portion of the wire saw end to the crankshaft.
[0024]
(Examples 2 and 3)
A wire saw in the same manner as in Example 1 except that a polyesterimide paint (Isomid 40 Example 2 manufactured by Nippon Shokubai) and a polyamideimide paint (HI-406 Example 3 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) were used instead of the phenol resin paint. Table 2 shows the results of a single crystal silicon cutting test, a flexibility test, and a twist peel test.
[0025]
[Table 2]

[0026]
(Comparative Examples 1-3)
A wire saw was produced in the same manner as in Examples 1 to 3, except that a brass-plated piano wire was used instead of the copper-plated piano wire. Table 2 also shows the results of performing a single crystal silicon cutting test, a flexibility test, a twist peel test, and an abrasion resistance test using these wire saws.
[0027]
(Examples 4 to 7)
Instead of diamond filler having an average particle size of 2.6 μm, SiC filler having an average particle size of 2.6 μm (FUJIMI polishing material Green SiC # 6000, Example 4), SiC filler having an average particle size of 1.2 μm (FUJIMI polishing material green SiC) # 8000, Example 5), copper filler with an average particle size of 3.3 μm (Mitsui Metal 1200Y, Example 6), copper filler with an average particle size of 1.0 μm (Mitsui Metal 1100Y, Example 7) A wire saw was produced in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results of a single crystal silicon cutting test, a flexibility test, and a twist peel test of the obtained wire saw.
[0028]
[Table 3]

[0029]
(Example 8)
A wire saw was produced in the same manner as in Example 1 except that instead of Ni-plated diamond abrasive grains having an average particle diameter of 30 μm, copper-plated diamond abrasive grains having an average particle diameter of 30 μm (IDS-CPM 30-40 manufactured by Tomei Diamond) were used. did.
[0030]
(Comparative Example 4)
A wire saw was produced in the same manner as in Example 8 except that a brass-plated piano wire was used instead of the copper-plated piano wire.
Table 3 also shows the results of performing a single crystal silicon cutting test, a flexibility test, and a twist peel test using the wire saws prepared in Example 8 and Comparative Example 4.
[0031]
Example 9
A wire saw was produced in the same manner as in Example 1 except that a Ni-plated diamond abrasive having an average particle diameter of 30 μm was used instead of Ni-plated diamond abrasive grains having an average particle diameter of 40 μm.
[0032]
(Comparative Example 5)
A wire saw was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that a Ni-plated diamond abrasive having an average particle diameter of 30 μm was used instead of Ni-plated diamond abrasive grains.
[0033]
Using the wire saws of Example 9 and Comparative Example 5 and Example 1 and Comparative Example 1, an Nd-based magnet having a length of 40 mm □ × 20 mm and a cutting area of 20 mm × 40 mm was converted to a wire speed of 400 m / The cutting test was performed while flowing cutting oil (manufactured by Palace Chemicals, PS-L-30) at a pressing pressure of 2.5 kgf. The case where the wire saw of Example 1 was used was indicated as Example 10, and the case where the wire saw of Comparative Example 1 was used was indicated as Comparative Example 6. Further, Table 4 shows the results of the flexibility test, the twist peel test, and the wear resistance test.
[0034]
[Table 4]

[0035]
As can be understood from the results of the cutting test, the flexibility test, and the twist peelability test in each of the above examples and comparative examples, the wire saw of the example is 1 hour after the start of cutting as compared with the wire saw of the comparative example. The cutting speed is the same or higher, and the flexibility, torsional peel resistance, and wear resistance are excellent. This is the work in actual processing such as slicing by winding a wire saw around a silicon ingot. It is extremely effective in terms of quality and quality.
[0036]
As shown in Table 1, even if the average particle diameter of the filler is 2.6 μm and the average particle diameter of the abrasive grains is 30 μm, the actual particle diameter varies considerably.
Therefore, for example, when the resin bond layer thickness is 20 μm, the grain size of the abrasive grains is 20 × 2/3 = 13.
13 μm or more and the particle size of the filler is less than 13 μm. Therefore, there are some paints that are mixed as fillers and those that work as abrasive grains, and conversely those that are mixed as abrasive grains and work as fillers.
[0037]
That is, when the resin bond layer thickness is 20 μm, IRM2-4 is a filler containing about 1% abrasive grains, IRM30-40 is an abrasive grain containing about 4% fillers, and IRM20-30 is about 12%. Abrasive grains containing filler.
Accordingly, the diameter of the core wire and the type, amount, particle size, and protrusion degree of the abrasive grains of the resin, abrasive grains, and filler are optimal within the range described in the claims according to the cutting object and cutting conditions. Needless to say, it is necessary to select and implement one.
[0038]
【The invention's effect】
As described in the above sections, according to the present invention, it is possible to easily and economically provide an abrasive wire saw capable of slicing with a wire saw, instead of slicing a silicon wafer with conventional free abrasive grains. I can do it. Moreover, the cutting ability of the provided wire saw is 10 times higher than that of the free method, and the processing performance and processing accuracy are sufficient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a cross-section of a wire saw for explaining the configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a cross-section of a wire saw for explaining the configuration of another embodiment.
FIG. 3 is a 200 × magnification electron micrograph of the outer surface of the wire saw of the embodiment of FIG.
FIG. 4 is a schematic view of a test apparatus used for carrying out the wear resistance test of the wire saw of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Wire saw 2 Core wire 3 Abrasive grain 4 Filler 5 Resin bond 6 Resin pulley 7 Aluminum pulley 8 Crankshaft 9 Crankshaft
10 Fixed part of wire saw end to crankshaft
W load

Claims

The outer peripheral surface of the copper-plated high-strength core wire has abrasive grains whose particle diameter is 2/3 or more of the resin bond layer thickness and 1/2 or less of the core wire diameter, and the particle diameter is 2 of the resin bond layer thickness. A wire saw comprising a resin bond layer formed by containing a filler having a modulus of elasticity of less than / 3 in a resin having an elastic modulus of 100 kg / mm ² or more and a softening temperature of 200 ° C. or more.

The wire saw according to claim 1, wherein the abrasive grains are superabrasive grains, and a part of the abrasive grains is raised from the outer surface of the resin bond layer.

The wire saw according to claim 1 or 2, wherein the high-strength core wire is a piano wire.

On the outer peripheral surface of the copper-plated high-strength core wire, abrasive grains having a particle diameter of 2/3 or more of the resin bond layer thickness and 1/2 or less of the core wire diameter, and the particle diameter of the resin bond layer thickness Applying a paint mixed with a filler having a modulus of elasticity of 100 kg / mm ² or more and a softening temperature of 200 ° C. or more in a solvent to a filler of less than 2/3, and heating the outer peripheral surface of the core wire A method for producing a wire saw, characterized by covering with a resin bond layer.

5. The method of manufacturing a wire saw according to claim 4, wherein the amount of the solvent in the paint is 25 to 75% of the whole paint by volume ratio.

The method of manufacturing a wire saw according to claim 4 or 5, wherein the abrasive grains are superabrasive grains, and the high-strength core wire is a piano wire.