JPH09254006A

JPH09254006A - ワイヤーソー用ワイヤー

Info

Publication number: JPH09254006A
Application number: JP9485496A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Tanaka; 智明田中; Yasuhiko Kasahara; 保彦笠原; Shohei Sekikawa; 正平関川
Original assignee: NAOETSU SEIMITSU KAKO KK
Current assignee: NAOETSU SEIMITSU KAKO KK
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】砥粒が、ワイヤーと被切断物との接触部分に
確実に供給されるようにして、ワイヤーソーの切断能力
を高める。【解決手段】１）断面形状が多角形または楕円形であ
る素線からなるワイヤーソー用ワイヤー、２）断面形状
が多角形または楕円形である１本の素線からなり、この
素線は捩じられた状態にある、ワイヤーソー用ワイヤ
ー、３）２本以上の素線からなり、これらの素線の少な
くとも１本の断面形状は多角形または楕円形である、ワ
イヤーソー用ワイヤー、４）２本以上の素線からなり、
これらの素線は撚られた状態にあって、素線の少なくと
も１本の断面形状は多角形または楕円形である、ワイヤ
ーソー用ワイヤー、５）炭素繊維の素線からなるワイヤ
ーソー用ワイヤー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密工業材料の切
断に用いられるワイヤーソーに用いられるワイヤーに関
する。

【０００２】

【従来の技術】石英、あるいは、半導体シリコンインゴ
ットや、ＧａＰ、ＩｎＰなどの化合物半導体のインゴッ
トなどの被切断物（ワーク）から、一定の厚さの平板状
素材を切り出す装置として、回転するダイヤモンド刃に
よって被切断物を切断するスライシングマシン、また
は、多数枚の薄板状の鋼板をスペーサーを介して平行に
組み上げた切断刃を往復運動させると共に、砥粒を切断
刃と被切断物との接触部分に供給することによって、被
切断物を切断するバンドソーの他に、細い一本のピアノ
線などの鋼線からなるワイヤーを複数個のローラに設け
られた多数の溝に巻き付けて、ワイヤーを一方向に走行
させ、または往復運動させながら走行させて、これに被
切断物を圧接すると共に、ワイヤーと被切断物との接触
部分に、砥粒を供給することによって、被切断物を切断
するワイヤーソーが使用されている。

【０００３】この最後に挙げたワイヤーソーにおいて
は、スライシングマシンで使用されるダイヤモンド刃
や、バンドソーで使用される鋼板の厚さに比べて小さい
径のワイヤーを使用できるので、高価な材料を小さい切
代で切断できること、および、多数枚の平板状素材を同
時に切り出すことができること、さらに、種々の被切断
物を極めて精度よく切断できることなどの利点を有し、
石英、あるいは、半導体シリコンインゴットや、Ｇａ
Ｐ、ＩｎＰなどの化合物半導体のインゴットなどを、高
い生産効率で切断できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体デバイス
の高集積化やその生産性向上を図るために、その素材と
なる半導体シリコンインゴットやマスク用基板として使
用される石英インゴットが大型化している。しかし、特
にこのような大型の被切断物をワイヤーソーで切断する
際に、砥粒が、ワイヤーと被切断物との接触部分に供給
されにくく、切断速度を大きくすることができないとい
う問題が生じている。

【０００５】従って、大型の被切断物を切断する場合で
あっても大きい切断速度で切断できるように、砥粒が、
ワイヤーと被切断物との接触部分に確実に供給されるよ
うにして、ワイヤーソーの切断能力を高めることが所望
されている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために種々研究を重ねた結果、ワイヤーソー
において、断面形状が多角形または楕円形の素線からな
るワイヤーを、好ましくは捩じられた状態で用いると、
砥粒を、ワイヤーと被切断物との接触部分に確実に供給
でき、ワイヤーソーの切断能力を高めることができるこ
とを見いだした。さらに、炭素繊維の素線からなるワイ
ヤーも、特に複数本の炭素繊維の素線からなる場合、砥
粒を、ワイヤーと被切断物との接触部分に確実に供給で
き、ワイヤーソーの切断能力を高めることができること
も見いだした。

【０００７】従って、本発明は、１）中心軸に対する断面形状が多角形または楕円形であ
る素線からなることを特徴とする、ワイヤーソー用ワイ
ヤー、２）中心軸に対する断面形状が多角形または楕円形であ
る１本の素線からなり、この素線は捩じられた状態にあ
ることを特徴とする、ワイヤーソー用ワイヤー、３）２本以上の素線からなり、これらの素線の少なくと
も１本は中心軸に対する断面形状が多角形または楕円形
である素線であることを特徴とする、ワイヤーソー用ワ
イヤー、４）２本以上の素線からなり、これらの素線は撚られた
状態にあって、素線の少なくとも１本は中心軸に対する
断面形状が多角形または楕円形である素線であることを
特徴とする、ワイヤーソー用ワイヤー、および５）炭素繊維の素線からなるワイヤーソー用ワイヤーを要旨とするものである。

【０００８】このようなワイヤーを用いると、砥粒がワ
イヤーに保持され易く、かつ、排出され易くなるため、
ワイヤーの走行によって、ワイヤーと被切断物との接触
部分に確実に新たな砥粒を供給することができ、その結
果、ワイヤーソーの切断能力を高めることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。上記１）の本発明のワイヤーソー用ワイヤーは、
中心軸に対する断面形状が多角形、例えば、三角形、四
角形、五角形、六角形、または楕円形である素線からな
る。上記２）の本発明のワイヤーソー用ワイヤーは、上
記のような素線を捩って作製されたものである。このよ
うに捩ることによって、ワイヤーに砥粒がより保持され
易くなって、ワイヤーソーの切断能力をより高めること
ができる。図１に、上記２）の本発明のワイヤーソー用
ワイヤーのいくつかの例を、断面形状を表す図と部分斜
視図で示す。

【００１０】上記３）の本発明のワイヤーソー用ワイヤ
ーは、２本以上の素線からなり、素線の少なくとも１
本、好ましくは素線の半数以上は、中心軸に対する断面
形状が多角形、例えば、三角形、四角形、五角形、六角
形、または楕円形である素線である。このように中心軸
に対する断面形状が、多角形または楕円形である素線を
用いると、円形の素線のみを用いる場合よりも、ワイヤ
ーに砥粒がより保持され易く、かつ、より排出され易く
なって、ワイヤーソーの切断能力をより高めることがで
きる。上記４）の本発明のワイヤーソー用ワイヤーは、
このような２本以上の素線を撚って作製されたものであ
る。このように撚ることによって、ワイヤーに砥粒がよ
り保持され易くなって、ワイヤーソーの切断能力をより
高めることができる。上記４）のワイヤーにおいて、断
面形状が多角形または楕円形である素線が捩じられてい
て、捩られている素線が、他の素線と撚られていてもよ
い。

【００１１】さらに、上記３）および４）の本発明のワ
イヤーソー用ワイヤーにおいて、素線の本数が多いほど
ワイヤーに砥粒がより保持され易くなるので、素線の本
数をより多くするのが好ましい。ただし、素線の本数を
多くするほど、切代を小さくするために、素線の線径を
小さくし、切断の際に用いる砥粒の径も変更するのが好
ましい。図２に、上記４）の本発明のワイヤーソー用ワ
イヤーのいくつかの例を、断面形状を表す図と部分斜視
図で示す。

【００１２】上記素線の材料は、通常素線の材料として
使用されているものであればいずれでもよく、例えば、
鋼、タングステンなどの金属、または、高張力の高分子
材料が挙げられるが、耐磨耗性に優れておりかつ安価で
あるという点から、鋼であるのが好ましい。さらに、素
線として、炭素繊維を用いることもできる。炭素繊維は
比較的強度が高く、高分子材料とは違って、導電性であ
るために、電流を流すことによって、万が一、ワイヤー
が断線した場合や、ローラなどのワイヤーソーの本体部
分を切断してしまった場合に、検出することができ、ワ
イヤーソーの非常停止が可能であるからである。特に、
上記３）および４）のワイヤーにおいて、多数本の素線
を用いる場合で切代を小さくしたい場合には、素線とし
て、炭素繊維を用いるのが好ましい。ここで素線の材料
が鋼であると、切代を小さくするために素線の線径を小
さくした時に、素線の強度が低下し、断線の原因となる
が、４００〜５００本束ねた時に通常のピアノ線の太さ
（２００μｍ）と同じ太さになるような線径（１０μ
ｍ）の炭素繊維でも、比較的高い強度を有し、断線が起
こり難く、比較的容易に線径を小さくできるからであ
る。

【００１３】上記５）の本発明のワイヤーソー用ワイヤ
ーは、炭素繊維の素線からなる。このような炭素繊維の
素線からなるワイヤーにおいては、特に複数本の炭素繊
維の素線からなる場合、砥粒が保持され易く、かつ、排
出され易く、ワイヤーソーの切断能力を高めることがで
きる。この場合、炭素繊維の素線の断面形状は、円形で
あっても、多角形または楕円形であってもよい。２本以
上の炭素繊維の素線からなる場合、素線は撚られた状態
または編まれた状態であってもよい。

【００１４】本発明のワイヤーソー用ワイヤーはいずれ
も、現在使用されている一般のワイヤーソーのいずれに
もそのまま使用することができる。現在使用されている
一般のワイヤーソーの一例を図３に示す。図３に示すワ
イヤーソーは、例えば単結晶引き上げ法によって製造さ
れたシリコンインゴットからウエーハを切り出すことが
できる装置であって、ワイヤー送り出し部Ａから延出す
る１本のワイヤー１が、３本のローラ２，３，４の周囲
に所定のピッチで螺旋状に巻き付けられた後、ワイヤー
受け取り部Ｂに向けて延出されている。また、下方のロ
ーラ２が駆動ローラであって、ワイヤー１を所要の線速
度で走行させることができる。また、上方の２本のロー
ラ３，４は同一高さで配設され、このローラ３，４間が
加工部５である。加工部５の上方には、ワークＷを保持
するためのワークホルダ６と、加工部５に向けて砥粒ス
ラリー（微細な砥粒を油性または水溶性のクーラント中
に懸濁させたもの）を供給するノズル７，７が配設され
ている。前記ワークホルダ６は、不図示の昇降手段によ
って上下動可能であって、ワークＷをワイヤー１に圧接
させることができる。加工部５の下方には、砥粒スラリ
ーを受けるためのスラリー受け８が配設されている。

【００１５】本発明のワイヤーソー用ワイヤーにより切
断できる被加工物としては、例えば、石英、半導体材料
や酸化物結晶、セラミックス、磁性材料などの高度な機
能性材料のインゴットやブロックが挙げられる。

【００１６】

【実施例】断面形状が四角形で、その一片が２５０μｍ
の１本の鋼線を捩じって外径が約３００μｍのワイヤー
（本発明ワイヤー１）を作製した。また、断面形状が四
角形で、その一片が１２０μｍの３本の鋼線を撚って外
径が約３００μｍのワイヤー（本発明ワイヤー２）を作
製した。さらに、断面形状が六角形で外径が１０μｍの
１０８０本の炭素繊維を撚って、外径が約３００μｍの
ワイヤー（本発明ワイヤー３）を作製した。また、比較
のために、外径が３００μｍの１本のピアノ線（断面形
状が円形の鋼線）からなるワイヤー（従来のワイヤー）
も準備した。

【００１７】これらの４本のワイヤーを用いて、ワイヤ
ーソーで、大型の石英（２００ｍｍ×２００ｍｍ角、長
さ３００ｍｍ）を切断した。砥粒としては、ＧＣ＃６０
０（平均粒径２０μｍ）を用いた。切断中、砥粒がワイ
ヤーとワークとの接触部分に確実に供給されているかど
うかを観察すると共に、平均切断速度を求めた。これら
の結果を、切断能力と共に、表１に示す。切断能力は、
比較ワイヤーを用いた場合の平均切断速度を１００％と
して、本発明ワイヤー１〜３を用いた場合の平均切断速
度を比較した値である。

【００１８】

【表１】表１供給状態平均切断速度切断能力本発明ワイヤー１確実約４５０μｍ／分１８０％本発明ワイヤー２非常に確実約５５０μｍ／分２２０％本発明ワイヤー３非常に確実約４００μｍ／分１６０％従来のワイヤー不確実約２５０μｍ／分１００％

【００１９】表１から明らかなように、本発明ワイヤー
１〜３を用いると、従来のワイヤーを用いるよりも、砥
粒がワイヤーとワークとの接触部分に確実に供給され、
ワイヤーソーの切断能力が増大している。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、大型の被切断物を切断
する場合であっても、砥粒が、ワイヤーと被切断物との
接触部分に確実に供給され、その結果、ワイヤーソーの
切断能力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明のワイヤーソー用
ワイヤーの例を示す断面形状を表す図と部分斜視図であ
る。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明のワイヤーソ
ー用ワイヤーの他の例を示す断面形状を表す図と部分斜
視図である。

【図３】ワイヤーソーの概略構成図である。

【符号の説明】

１…ワイヤー、２…駆動ローラ、３…ロ
ーラ、４…ローラ、５…加工部、
６…ワークホルダ、７…ノズル、
８…スラリー受け、Ａ…ワイヤー送り出し部、
Ｂ…ワイヤー受け取り部、Ｗ…ワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心軸に対する断面形状が多角形または
楕円形である素線からなることを特徴とする、ワイヤー
ソー用ワイヤー。
【請求項２】中心軸に対する断面形状が多角形または
楕円形である１本の素線からなり、この素線は捩じられ
た状態にあることを特徴とする、ワイヤーソー用ワイヤ
ー。
【請求項３】２本以上の素線からなり、これらの素線
の少なくとも１本は中心軸に対する断面形状が多角形ま
たは楕円形である素線であることを特徴とする、ワイヤ
ーソー用ワイヤー。
【請求項４】２本以上の素線からなり、これらの素線
は撚られた状態にあって、素線の少なくとも１本は中心
軸に対する断面形状が多角形または楕円形である素線で
あることを特徴とする、ワイヤーソー用ワイヤー。
【請求項５】素線の少なくとも１本が、捩じられた状
態にある、請求項４記載のワイヤ。
【請求項６】素線が炭素繊維からなる、請求項１〜５
のいずれか１項に記載のワイヤー。
【請求項７】炭素繊維の素線からなるワイヤーソー用
ワイヤー。