JP2012045682A - Fixed abrasive grain wire saw device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体材料、磁性材料、セラミック等の脆性材料を切断することに用いることができる固定砥粒ワイヤーソー装置に関する。 The present invention relates to a fixed abrasive wire saw device that can be used for cutting brittle materials such as semiconductor materials, magnetic materials, and ceramics.
従来のシリコン、ガラス、セラミック、脆い金属等のインゴットをウェハーに切断する装置の一つに固定砥粒ワイヤーソーがある。 One conventional apparatus for cutting an ingot of silicon, glass, ceramic, brittle metal or the like into a wafer is a fixed abrasive wire saw.
この固定砥粒ワイヤーソーは、ワイヤーの表面にCBNやダイヤモンド等の砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤーによってワイヤー列を形成し、このワイヤー列を高速走行させ、それに被加工体であるインゴットを押し当てることにより、そのインゴットをウェハーにスライスすることができる。
このような固定砥粒ワイヤーソーでインゴットを切断する際に、一番の問題となるのは、固定砥粒ワイヤーに生じる目詰まりである。
In this fixed abrasive wire saw, a wire row is formed by a fixed abrasive wire in which abrasive grains such as CBN and diamond are fixed on the surface of the wire, and this wire row is run at a high speed. By pressing, the ingot can be sliced into a wafer.
When cutting an ingot with such a fixed abrasive wire saw, the biggest problem is clogging that occurs in the fixed abrasive wire.
この目詰まりを防止する対策として、固定砥粒ワイヤーに向けて高圧流体を噴射する噴射手段を設け、ワイヤー表面に詰まったスラッジ等を吹き飛ばす技術があり、さらには、この高圧流体に超音波振動を与えてさらに効率よくスラッジ等を吹き飛ばそうとする技術がある(例えば、特許文献1参照)。
また、高速走行する固定砥粒ワイヤーに空気あるいは加工液を介して超音波振動を付加する装置もある(例えば、特許文献2参照)。
As a measure to prevent this clogging, there is a technology to inject high-pressure fluid toward the fixed abrasive wire to blow off sludge etc. clogged on the wire surface, and furthermore, ultrasonic vibration is applied to this high-pressure fluid. There is a technique for giving more efficient sludge and the like (see, for example, Patent Document 1).
There is also a device that applies ultrasonic vibration to a fixed abrasive wire that travels at high speed via air or a working fluid (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上述した従来の技術においては、前者は、高速走行している固定砥粒ワイヤーに対しては十分な洗浄効果が得られず、さらに、流体に超音波振動を与えても固定砥粒ワイヤーに十分な振動が伝わらず、洗浄効果が少なく、しかも加工の最終段階になって加工性が悪くなるという問題がある。 However, in the above-described conventional technology, the former cannot obtain a sufficient cleaning effect for a fixed abrasive wire traveling at high speed, and even if ultrasonic vibration is applied to the fluid, the fixed abrasive wire However, there is a problem that sufficient vibration is not transmitted, the cleaning effect is small, and the workability is deteriorated at the final stage of processing.
また、上記の後者においては、空気または加工液を介して超音波振動を固定砥粒ワイヤーに伝えるために、十分な振動が固定砥粒ワイヤーに伝わらず、洗浄効果が少なく加工向上にならないのという問題がある。さらに、空気または加工液を介して固定砥粒ワイヤーに超音波振動を与える装置は極めて大がかりな装置となるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
In the latter case, since the ultrasonic vibration is transmitted to the fixed abrasive wire through the air or the processing liquid, sufficient vibration is not transmitted to the fixed abrasive wire, and the cleaning effect is small and the processing is not improved. There's a problem. Furthermore, there is a problem that an apparatus for applying ultrasonic vibration to a fixed abrasive wire via air or a working fluid becomes an extremely large apparatus.
An object of the present invention is to solve such a problem.
そこで本発明は、ワイヤーの表面に砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤーを複数個の加工用ロールに巻き付けてワイヤー列を構成し、この固定砥粒ワイヤーを往復走行させながら被加工物を押し当てることにより、被加工物をウェハーに切断する固定砥粒ワイヤーソー装置において、固定砥粒ワイヤーの走行路中に超音波振動発生装置を配置し、その超音波振動発生装置に設けた金属または合成樹脂製の薄板等による印加子を、走行する固定砥粒ワイヤーに接触させて15kHz以上の超音波振動を固定砥粒ワイヤーに直接印加させるようにしたことを特徴とする。 Therefore, the present invention forms a wire array by winding a fixed abrasive wire having abrasive grains fixed on the surface of the wire around a plurality of processing rolls, and pushes the workpiece while reciprocating the fixed abrasive wire. In a fixed abrasive wire saw device that cuts a workpiece into a wafer by applying, an ultrasonic vibration generator is arranged in the traveling path of the fixed abrasive wire, and the metal or synthetic provided in the ultrasonic vibration generator An applicator such as a resin thin plate is brought into contact with the traveling fixed abrasive wire to directly apply ultrasonic vibration of 15 kHz or more to the fixed abrasive wire.
さらに、固定砥粒ワイヤーの走行路中にワイヤー洗浄装置を配置し、被加工物通過後のワイヤーを洗浄するようにしたことを特徴とする。 Furthermore, a wire cleaning device is disposed in the traveling path of the fixed abrasive wire to clean the wire after passing through the workpiece.
このようにした本発明は、超音波振動発生装置に設けた印加子によって走行する固定砥粒ワイヤーに15kHz以上の超音波振動を直接印加することにより、被加工物の切断加工によって固定砥粒ワイヤーの表面に残留しているスラッジ等を超音波振動によって確実に除去することができることになる。さらに、直接印加された超音波振動によって超音波切削と同等な切削性が得られ、ウェハーの切断効果が向上することになる。 According to the present invention as described above, the fixed abrasive wire is cut by cutting the workpiece by directly applying ultrasonic vibration of 15 kHz or more to the fixed abrasive wire traveling by the applicator provided in the ultrasonic vibration generator. Thus, sludge and the like remaining on the surface can be reliably removed by ultrasonic vibration. Furthermore, the machinability equivalent to ultrasonic cutting is obtained by the directly applied ultrasonic vibration, and the cutting effect of the wafer is improved.
また、被加工物を加工した後にワイヤー洗浄装置によって固定砥粒ワイヤー表面に残留しているスラッジ等を洗浄除去することにより、固定砥粒ワイヤーの消耗を抑制することができ、ひいては、固定砥粒ワイヤーの断線を防止して固定砥粒ワイヤーの寿命を延ばすことができることになる。特に、固定砥粒ワイヤーを往復させて使用する場合には、被加工物の切断加工が多く、このような場合には、固定砥粒ワイヤーの長寿命化が大きな効果となる。 In addition, by removing sludge and the like remaining on the surface of the fixed abrasive wire with a wire cleaning device after processing the workpiece, the consumption of the fixed abrasive wire can be suppressed. Wire breakage can be prevented and the life of the fixed abrasive wire can be extended. In particular, when the fixed abrasive wire is used in a reciprocating manner, the workpiece is often cut. In such a case, the life of the fixed abrasive wire is greatly increased.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図1は実施例を示す説明図である。
固定砥粒ワイヤーソー装置1の固定砥粒ワイヤー2は、一対のワイヤーリール3A、3Bに巻かれており、この一対のワイヤーリール3A、3B間に配置した複数のガイドローラ4にガイドされて往復走行するようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment.
The fixed
つまり、上記一対のワイヤーリール3A、3Bは図示しないモータに連結されており、この一対のワイヤーリール3A、3Bが回転することにより、固定砥粒ワイヤー2は一対のワイヤーリール3A、3B間を往復走行する。
That is, the pair of
往復走行する固定砥粒ワイヤー2は、図2に示す如く、一対のワイヤーリール3A、3B間に配置した複数、本実施例では3本の主軸ローラ5A、5B、5Cを各軸が三角形を形成するように平行に配置したそのそれぞれの主軸ローラに巻き掛けてある。この主軸ローラ5A、5B、5Cの各ローラの周面には所定のピッチのらせん状の溝が形成してあり、その溝に固定砥粒ワイヤー2が巻き掛けられてワイヤー列6が形成される。
As shown in FIG. 2, the fixed
上記主軸ローラ5A、5B、5Cと、ワイヤーリール3A、3Bの間に、ローラをその軸方向に移動可能にして固定砥粒ワイヤー2の走行を安定させるトラバース装置7があり、さらに、そのトラバース装置7とワイヤー列6の間に走行する固定砥粒ワイヤー2が一定の張力となるように調節するダンサーローラ8が配置してある。なお、上記ではトラバース装置7をワイヤーリール3A、3Bの間のそれぞれに配置したが、その一方のみの配置でもよい。
Between the
上記ワイヤー列6に沿って被加工品であるインゴット9を装着するワークテーブル10が配置してある。このワークテーブル10は、図示しないテーブル送り装置によって駆動され、ワイヤー列6に対してインゴット9を移動させる。
A work table 10 for mounting an ingot 9 as a workpiece is arranged along the
つまり、ワイヤーリール3A、3Bを連結した図示しないモータを駆動して固定砥粒ワイヤー2を走行させ、固定砥粒ワイヤー2の走行が安定したところで、インゴット9を取り付けたワークテーブル10をワイヤー列6に向けて移動させる。これによって、インゴット9を走行するワイヤー列6に押し当てる。ワイヤー列6に押し当てられたインゴット9は、そのワイヤー列6を構成する固定砥粒ワイヤー2によって研削されてウェハー状に複数切断することができる。
That is, when the fixed
上記主軸ローラ5B、5Cの間には1個もしくは複数個(本実施例では2個)の超音波振動発生装置である超音波振動用ホーン11を配置し、その各超音波振動用ホーン11には取り外して交換が可能な金属または合成樹脂製の薄板等による印加子12が取り付けられている。
Between the
この印加子12をワイヤー列6の走行している固定砥粒ワイヤー2に接触させて15kHz以上の超音波振動を固定砥粒ワイヤー2に直接印加させることにより、固定砥粒ワイヤー2の表面に付着したスラッジ等を振り落とすことができ、これによって表面の目詰まりをなくして切削性の劣化を防ぐようにしてある。なお、超音波振動用ホーンにおける振動子13の取り付け位置は、図3、図4に示す如く、超音波振動用ホーン本体の側面や上面等任意の位置でよい。
The
また、ワイヤーリール3Aと主軸ローラ5Aとの間およびワイヤーリール3Bと主軸ローラ5Aとの間にはそれぞれワイヤー洗浄装置14を設け、往復走行する固定砥粒ワイヤー2をそのワイヤー洗浄装置内を通過させることにより、固定砥粒ワイヤー2の表面に残留しているスラッジ等を洗浄液によって除去する。これによって、固定砥粒ワイヤー2の断線を防止し、耐久性の向上を図る。なお、このワイヤー洗浄装置14内に超音波振動発生装置15を配置しておくことにより、一層の洗浄効果を高めることが可能となる。
以上によって、本実施例の固定砥粒ワイヤーソー装置が構成される。
Further, a
By the above, the fixed abrasive wire saw apparatus of a present Example is comprised.
以下に上記構成による固定砥粒ワイヤーソー装置の使用例を説明する。
使用例
ワイヤー列の固定砥粒ワイヤーソーに、超音波振動用ホーンの薄板を介して超音波振動を直接印加しながらインゴットを切断し、切断使用後ワイヤー洗浄槽で超音波洗浄を行った後の切断面の粗さおよび固定砥粒ワイヤーの線径を測定した。切断条件は、平均速度300m/min、テーブル速度0.3m/min、ワイヤー径φ0.14mmである。
Below, the usage example of the fixed abrasive wire saw apparatus by the said structure is demonstrated.
Example of use After cutting the ingot while applying ultrasonic vibration directly to the fixed abrasive wire saw of the wire row through the thin plate of the ultrasonic vibration horn, after performing cutting and ultrasonic cleaning in the wire cleaning tank The roughness of the cut surface and the wire diameter of the fixed abrasive wire were measured. Cutting conditions are an average speed of 300 m / min, a table speed of 0.3 m / min, and a wire diameter of 0.14 mm.
比較例
固定砥粒ワイヤーでインゴットを切断した後、固定砥粒ワイヤーの切断面の粗さと固定砥粒ワイヤーの線径を測定した。切断条件は、上記使用例と同様で平均速度300m/min、テーブル速度0.3m/min、ワイヤー径φ0.14mmである。
Comparative Example After cutting the ingot with a fixed abrasive wire, the roughness of the cut surface of the fixed abrasive wire and the wire diameter of the fixed abrasive wire were measured. The cutting conditions are the same as in the above use example: average speed 300 m / min, table speed 0.3 m / min, wire diameter φ0.14 mm.
1 固定砥粒ワイヤーソー装置
2 固定砥粒ワイヤー
3A、3B ワイヤーリール
4 ガイドローラ
5A、5B、5C 主軸ローラ
6 ワイヤー列
7 トラバース装置
8 ダンサーローラ
9 インゴット
10 ワークテーブル
11 超音波振動用ホーン
12 印加子
13 振動子
14 ワイヤー洗浄装置
15 超音波振動発生装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed abrasive
Claims (3)
固定砥粒ワイヤーの走行路中に超音波振動発生装置を配置し、その超音波振動発生装置に設けた印加子を、走行する固定砥粒ワイヤーに接触させて超音波振動を固定砥粒ワイヤーに直接印加させるようにしたことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー装置。 In a fixed abrasive wire saw device that cuts a workpiece into a wafer by reciprocating a fixed abrasive wire with abrasive grains fixed on the surface of the wire and pressing the workpiece on it,
An ultrasonic vibration generator is disposed in the traveling path of the fixed abrasive wire, and an ultrasonic wave is applied to the fixed abrasive wire by bringing the applicator provided on the ultrasonic vibration generator into contact with the traveling fixed abrasive wire. A fixed abrasive wire saw device characterized in that it is applied directly.
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