JP2012066335A - Electrodeposition fixed abrasive wire - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電着固定砥粒ワイヤ、詳しくはワイヤソーを用いて、例えばサファイアなどの脆性材料をスライスする際に好適な電着固定砥粒ワイヤに関する。 The present invention relates to an electrodeposited fixed abrasive wire, and more particularly to an electrodeposited fixed abrasive wire suitable for slicing brittle materials such as sapphire using a wire saw.
今日、ワイヤソーによるシリコンインゴット（被切断材料）のスライスは、複数本のグローブローラ間を走行しているワイヤ列に、遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、インゴットを押し付ける遊離砥粒方式のスライス方法が主流である。具体的には、ワイヤによりスラリー中の遊離砥粒がインゴットの切断溝の底部に擦り付けられ、遊離砥粒の研削作用により、この底部が徐々に削り取られることでスライスが進行する。
ところが、この遊離砥粒方式では、移動自在な遊離砥粒がワイヤと切断溝の底部との間に介在されなければ、この底部は削り取られない。そのため、被切断材料が、例えば高硬度で加工が困難なサファイアまたはＳｉＣなどの脆性材料の場合には、シリコンインゴットのときに比べて加工レートが大幅に低下し、スライス時間が長くなってウェーハの生産性が低下していた。
Today, a slice of a silicon ingot (material to be cut) by a wire saw is a free abrasive grain type slice that presses an ingot while supplying slurry containing loose abrasive grains to a wire train running between a plurality of globe rollers. The method is mainstream. Specifically, the free abrasive grains in the slurry are rubbed against the bottom of the cutting groove of the ingot by the wire, and the bottom is gradually scraped off by the grinding action of the free abrasive grains, so that the slicing proceeds.
However, in this loose abrasive system, the bottom is not scraped unless movable loose abrasive is interposed between the wire and the bottom of the cutting groove. Therefore, when the material to be cut is a brittle material such as sapphire or SiC that is difficult to process due to its high hardness, for example, the processing rate is greatly reduced compared to the case of a silicon ingot, and the slicing time becomes longer. Productivity was declining.
そこで、近年、遊離砥粒方式のスライス方法に比べて、カーフロスは大きいものの高い切断レートが得られる固定砥粒ワイヤを用いたスライス方法が開発されている。特に、ダイヤモンド砥粒をワイヤ基材の外周面に分散させた電着固定ダイヤモンドワイヤの場合には、前記脆性材料からなるインゴットのスライスに好適である。
しかしながら、従前の電着固定ダイヤモンドワイヤは、ワイヤ基材が断面円形で、ワイヤ基材の外周面の全域にダイヤモンド砥粒が略均一に分散されていた。そのため、スライス中、切断溝に溜まったチップ（切断屑）を掻き出す空間（チップポケット）を確保できず、徐々にチップが切断溝のスラリー中に溜まり、その分、固定砥粒によるインゴットの切断効率が低下していた。
Therefore, in recent years, a slicing method using a fixed abrasive wire has been developed that can obtain a high cutting rate although the kerf loss is large as compared with the slicing method of the free abrasive method. In particular, in the case of an electrodeposited diamond wire in which diamond abrasive grains are dispersed on the outer peripheral surface of a wire base material, it is suitable for slicing an ingot made of the brittle material.
However, in the conventional electrodeposition-fixed diamond wire, the wire base has a circular cross section, and the diamond abrasive grains are distributed substantially uniformly over the entire outer peripheral surface of the wire base. Therefore, during slicing, it is not possible to secure a space (chip pocket) for scraping chips (cutting chips) accumulated in the cutting grooves, and the chips gradually accumulate in the slurry in the cutting grooves, and the ingot cutting efficiency by the fixed abrasives accordingly. Had fallen.
そこで、これを解消する従来技術として、例えば特許文献１〜特許文献３に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載された従来技術は、素線の第１のメッキ層に導電性螺旋部と絶縁性螺旋部とからなる２条の螺旋部が形成され、導電性螺旋部に第２のメッキ層およびダイヤモンド砥粒が電着されたダイヤモンド電着ワイヤ工具である。この構成により、ワイヤ外周に螺旋形状のチップポケットが形成され、インゴットの切断溝に溜まったチップの掻き出し効率を高めることができる。
また、特許文献２に記載された従来技術は、螺旋状にねじれた形状のワイヤである。この構成により、ワイヤの外周にスラリーを保持可能な凹部（チップポケット）が形成され、スラリー保持力が高まってインゴットの切断効率が高まる。しかも、切断溝からのチップの掻き出し効率も高めることができる。
Thus, as conventional techniques for solving this problem, for example, those described in Patent Documents 1 to 3 are known.
In the conventional technique described in Patent Document 1, two spiral portions including a conductive spiral portion and an insulating spiral portion are formed on the first plating layer of the strand, and the second plating is formed on the conductive spiral portion. A diamond electrodeposited wire tool in which layers and diamond abrasive grains are electrodeposited. With this configuration, a spiral chip pocket is formed on the outer periphery of the wire, and the scraping efficiency of the chip accumulated in the cutting groove of the ingot can be increased.
Moreover, the prior art described in
特許文献３に記載された従来技術は、複数の素線を縒り合わせた芯線の表面に、砥粒を一様に電着した脆性材料切断用ワイヤ工具である。この構成により、加工部への加工液の十分な供給が可能で、製造が容易で、材料切断時の加工能率および耐久性に優れたワイヤ工具が得られる。しかも、芯線として縒り線を採用したため、ワイヤ工具の表面にチップポケットである谷部が形成される。その結果、加工部への加工液の流入が助長され、切屑の排出が速やかに行われ、砥粒の目詰まりを原因としたインゴットの切断性能の劣化を防止することができる。 The prior art described in Patent Document 3 is a wire tool for cutting a brittle material in which abrasive grains are uniformly electrodeposited on the surface of a core wire obtained by winding a plurality of strands. With this configuration, it is possible to sufficiently supply the machining fluid to the machining portion, and it is possible to obtain a wire tool that is easy to manufacture and excellent in machining efficiency and durability during material cutting. In addition, since the twisted wire is employed as the core wire, a trough that is a chip pocket is formed on the surface of the wire tool. As a result, the inflow of the machining fluid into the machining part is promoted, chips are discharged quickly, and deterioration of the ingot cutting performance due to clogging of the abrasive grains can be prevented.
このように、特許文献１〜特許文献３に記載された従来のワイヤでは、ワイヤの外周面にダイヤモンド砥粒を螺旋状に電着するか（特許文献１）、１本のワイヤをねじるか（特許文献２）、２本の素線を縒り合わせる（特許文献３）ことで、ワイヤの外周にチップポケットを形成し、インゴットの切断溝からのチップの掻き出し効率を高めていた。
しかしながら、これらの従来のワイヤにあっては、何れもワイヤの外周面に同一粒度の固定砥粒が固定されていた。そのため、インゴットのスライス時には、インゴットの切断溝の底部に擦り付けられた全ての固定砥粒が略均等に磨滅してしまい、固定砥粒の切れ味およびインゴットの切断効率を回復させることはできなかった。
As described above, in the conventional wires described in Patent Documents 1 to 3, are diamond electrode grains spirally electrodeposited on the outer peripheral surface of the wire (Patent Document 1) or whether one wire is twisted? (Patent Document 2) By winding two strands together (Patent Document 3), a chip pocket is formed on the outer periphery of the wire, and the scraping efficiency of the chip from the cutting groove of the ingot is increased.
However, in these conventional wires, fixed abrasive grains having the same particle size are fixed to the outer peripheral surface of the wire. For this reason, at the time of slicing the ingot, all the fixed abrasive grains rubbed against the bottom of the cutting groove of the ingot are almost uniformly worn, and the sharpness of the fixed abrasive grains and the cutting efficiency of the ingot cannot be recovered.
そこで、発明者は鋭意研究の結果、ワイヤ基材の外周面に、所定の粒度を有する第１の固定砥粒を線状に配列した第１の線状電着部と、第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒を線状に配列した第２の線状電着部とを離間して形成すれば、上述した課題を全て解消可能なことを知見し、この発明を完成させた。 Therefore, as a result of earnest research, the inventor has a first linear electrodeposition portion in which first fixed abrasive grains having a predetermined particle size are linearly arranged on the outer peripheral surface of the wire base material, and a first fixed abrasive. It was found that if the second fixed abrasive grains having a grain size smaller than the grains were formed apart from the second linear electrodeposition portion, the above-mentioned problems could be solved. Completed.
この発明は、被切断材料の切断溝からのチップの高い掻き出し効率を確保することができるとともに、固定砥粒の磨滅に伴う切断効率の低下を抑制することができる電着固定砥粒ワイヤを提供することを目的としている。 The present invention provides an electrodeposited fixed abrasive wire that can ensure high scraping efficiency of chips from the cutting groove of the material to be cut and can suppress a decrease in cutting efficiency due to abrasion of the fixed abrasive. The purpose is to do.
請求項１に記載の発明は、被切断材料から多数枚のウェーハをスライスする際に用いられる電着固定砥粒ワイヤにおいて、前記電着固定砥粒ワイヤの本体となるワイヤ基材の外周面に、所定の粒度を有する第１の固定砥粒が線状に電着された第１の線状電着部と、該第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒が線状に電着された第２の線状電着部とが離間して形成された電着固定砥粒ワイヤである。 In the electrodeposition fixed abrasive wire used when slicing a large number of wafers from the material to be cut, the invention according to claim 1 is provided on the outer peripheral surface of the wire base material that is the main body of the electrodeposition fixed abrasive wire. A first linear electrodeposition portion in which first fixed abrasive grains having a predetermined grain size are electrodeposited linearly, and a second fixed abrasive grain having a grain size smaller than the first fixed abrasive grains is linear. This is an electrodeposition-fixed abrasive wire that is formed apart from the second linear electrodeposition portion that is electrodeposited.
請求項２に記載の発明は、前記第１の線状電着部および前記第２の線状電着部は互いに平行で、かつ前記ワイヤ基材の外周面にそれぞれ螺旋状に形成された請求項１に記載の電着固定砥粒ワイヤである。 According to a second aspect of the present invention, the first linear electrodeposition part and the second linear electrodeposition part are parallel to each other and formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the wire base material. The electrodeposited fixed abrasive wire according to Item 1.
請求項３に記載の発明は、前記第１の固定砥粒の粒度が３０〜４０μｍで、前記第２の固定砥粒の粒度が５〜１０μｍである請求項１または請求項２に記載の電着固定砥粒ワイヤである。 According to a third aspect of the present invention, the particle size of the first fixed abrasive is 30 to 40 μm, and the particle size of the second fixed abrasive is 5 to 10 μm. It is a fixed abrasive wire.
請求項１に記載の発明によれば、ワイヤ基材の外周面に、第１の固定砥粒を線状に配列した第１の線状電着部と、第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒を線状に配列した第２の線状電着部とを離間状態でそれぞれ形成したので、両線状電着部の間にチップポケットが形成され、被切断材料の切断溝からのチップの高い掻き出し効率を確保することができる。
しかも、被切断材料の切断（スライス）初期では、粒度が大きい第１の固定砥粒による被切断材料の切断が進行し、第１の固定砥粒は、その鋭角な角部が徐々に欠落して磨滅する。その後、第１の固定砥粒の粒度が第２の固定砥粒の粒度に達した時、鋭角な角部を有した未使用の第２の固定砥粒が、被切断材料の切断溝の底部に当接する。よって、これ以降、切断溝の底部の主な研削は第２の固定砥粒が引き継ぐことになる。その結果、第１の固定砥粒の磨滅を原因として低下した被切断材料の切断効率を回復することができる。
According to the first aspect of the present invention, the first linear electrodeposition portion in which the first fixed abrasive grains are linearly arranged on the outer peripheral surface of the wire base material, and the grain size is smaller than that of the first fixed abrasive grains. Since the second linear electrodeposition portions in which the small second fixed abrasive grains are linearly arranged are formed in a separated state, chip pockets are formed between the two linear electrodeposition portions, A high scraping efficiency of the chip from the cutting groove can be ensured.
In addition, at the initial stage of cutting (slicing) of the material to be cut, cutting of the material to be cut by the first fixed abrasive having a large particle size proceeds, and the first fixed abrasive gradually loses its sharp corners. Wear out. Thereafter, when the particle size of the first fixed abrasive reaches the particle size of the second fixed abrasive, the unused second fixed abrasive having sharp corners becomes the bottom of the cutting groove of the material to be cut. Abut. Therefore, after that, the second fixed abrasive will take over the main grinding of the bottom of the cutting groove. As a result, it is possible to recover the cutting efficiency of the material to be cut which has been lowered due to the abrasion of the first fixed abrasive.
特に、請求項２に記載の発明によれば、第１の線状電着部および第２の線状電着部を、ワイヤ基材の外周面にそれぞれ螺旋状に形成している。すなわち、電着固定砥粒ワイヤをその軸線方向から視たとき、第１の固定砥粒および第２の固定砥粒がワイヤ基材の全周にわたって存在する。そのため、被切断材料の切断時には、被切断材料の切断溝の底部の全面に固定砥粒を擦り付けることができる。これにより、ワイヤ基材の外周面において、両線状電着部をワイヤの長さ方向に沿って形成したときに比べて、被切断材料の切断効率を高めることができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, the first linear electrodeposition portion and the second linear electrodeposition portion are respectively formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the wire base material. That is, when the electrodeposited fixed abrasive wire is viewed from its axial direction, the first fixed abrasive and the second fixed abrasive are present over the entire circumference of the wire substrate. Therefore, at the time of cutting the material to be cut, the fixed abrasive can be rubbed against the entire bottom surface of the cutting groove of the material to be cut. Thereby, in the outer peripheral surface of a wire base material, the cutting efficiency of a to-be-cut material can be improved compared with the case where both linear electrodeposition parts are formed along the length direction of a wire.
また、請求項３に記載の発明によれば、第１の固定砥粒の粒度を３０〜４０μｍとし、第２の固定砥粒の粒度を５〜１０μｍとしたので、被切断材料に対する加工ダメージを抑えるとともにカーフロスを最小限に止め、切断効率の高いスライスが可能になる。 Further, according to the invention of claim 3, since the particle size of the first fixed abrasive is 30 to 40 μm and the particle size of the second fixed abrasive is 5 to 10 μm, the processing damage to the material to be cut is reduced. Suppressing and minimizing kerf loss makes it possible to slice with high cutting efficiency.
この発明は、被切断材料から多数枚のウェーハをスライスする際に用いられる電着固定砥粒ワイヤにおいて、ワイヤ基材の外周面に、所定の粒度を有する第１の固定砥粒を線状に配列した第１の線状電着部と、第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒を線状に配列した第２の線状電着部とを、互いに離間した状態でそれぞれ形成したものである。 In this electrodeposition fixed abrasive wire used when slicing a large number of wafers from a material to be cut, the first fixed abrasive having a predetermined particle size is linearly formed on the outer peripheral surface of the wire base material. In a state where the arranged first linear electrodeposition portions and the second linear electrodeposition portions in which the second fixed abrasive grains having a particle size smaller than the first fixed abrasive grains are arranged linearly are separated from each other. Each is formed.
この発明によれば、被切断材料の切断時、両線状電着部の間にチップポケットが形成され、被切断材料の切断溝からのチップの高い掻き出し効率を確保することができる。
しかも、被切断材料の切断初期では、粒度（平均粒径）が大きい第１の固定砥粒による被切断材料の切断が進行する。すなわち、ワイヤ基材に固定された第１の固定砥粒が被切断材料の切断溝の底部に擦り付けられ、この底部を第１の固定砥粒の鋭角な角部が徐々に削り取り、被切断材料の切断が進行する。これに伴い、切断に利用された第１の固定砥粒の角部は徐々に欠落して行く。この被切断材料の切断初期では、第１の固定砥粒の角部の欠落率が低いため、被切断材料の加工（研削）レートは高い。ところが、研削が進行して行けば、第１の固定砥粒の角部の欠落率が高まり、角部が丸まった砥粒となる。そのため、被切断材料の切断を継続しても、第１の固定砥粒の切れ味が悪化し、被切断材料の切断効率は低下する。
According to the present invention, when the material to be cut is cut, the chip pocket is formed between the two linear electrodeposition portions, and the high scraping efficiency of the chip from the cutting groove of the material to be cut can be ensured.
Moreover, at the initial stage of cutting the material to be cut, the cutting of the material to be cut proceeds by the first fixed abrasive having a large particle size (average particle size). That is, the first fixed abrasive fixed to the wire base material is rubbed against the bottom of the cutting groove of the material to be cut, and the acute corner of the first fixed abrasive is gradually scraped off the bottom to cut the material to be cut. Cutting progresses. Along with this, the corners of the first fixed abrasive used for cutting gradually disappear. At the initial stage of cutting of the material to be cut, the rate of cutting (grinding) of the material to be cut is high since the corner missing rate of the first fixed abrasive grains is low. However, if the grinding proceeds, the missing rate of the corners of the first fixed abrasive increases, and the corners become rounded. Therefore, even if cutting of the material to be cut is continued, the sharpness of the first fixed abrasive is deteriorated, and the cutting efficiency of the material to be cut is lowered.
しかしながら、第１の固定砥粒が磨滅してその粒度が第２の固定砥粒の粒度に達した時、鋭角な角部を有した第２の固定砥粒が、被切断材料の切断溝の底部に当接する。よって、それ以降は被切断材料の切断溝の底部の主な研削を第２の固定砥粒が引き継ぎ、第１の固定砥粒の磨滅を原因に低下していた被切断材料の切断効率を回復することができる。しかも、その後は、角部が丸まった第１の固定砥粒と角部が鋭角な第２の固定砥粒とが協働して被切断材料を切断するため、切断効率が高い状態が長期間維持される。これにより、例えば複数本の被切断材料に対しての再使用時においても、安定した被切断材料の切断を行うことが可能となる。 However, when the first fixed abrasive is worn out and the particle size reaches the particle size of the second fixed abrasive, the second fixed abrasive having sharp corners is formed in the cutting groove of the material to be cut. Contact the bottom. Therefore, after that, the second fixed abrasive takes over the main grinding of the bottom of the cutting groove of the material to be cut, and the cutting efficiency of the material to be cut, which has been reduced due to the wear of the first fixed abrasive, is recovered. can do. In addition, after that, the first fixed abrasive with rounded corners and the second fixed abrasive with sharp corners cooperate to cut the material to be cut, so that the cutting efficiency is high for a long time. Maintained. Thereby, for example, even when reusing a plurality of materials to be cut, it becomes possible to stably cut the material to be cut.
電着固定砥粒ワイヤとは、ワイヤ基材の外周面に砥粒が電着されたものである。その製造方法としては、例えば、金属メッキされたワイヤ基材の表面を合成樹脂により被覆してコーティング膜を形成し、その後、このコーティング膜に、第１の電着溝と第２の電着溝とを離間状態で形成する。次に、第１の電着溝に、溝全長にわたり第１の固定砥粒を電着し、ワイヤ基材に第１の線状電着部を形成する。また、第２の電着溝には、溝全長にわたり第２の固定砥粒を電着して、第１の線状電着部から離間した第２の線状電着部を形成することで、電着固定砥粒ワイヤが得られる。
被切断材料としては、例えば、サファイアまたはＳｉＣなどの脆性材料、単結晶または多結晶のシリコンインゴットなどを採用することができる。
An electrodeposition-fixed abrasive wire is one in which abrasive grains are electrodeposited on the outer peripheral surface of a wire base material. As a manufacturing method thereof, for example, the surface of a metal-plated wire base material is coated with a synthetic resin to form a coating film, and then a first electrodeposition groove and a second electrodeposition groove are formed on the coating film. Are formed in a separated state. Next, the first fixed abrasive grains are electrodeposited over the entire length of the first electrodeposition groove to form a first linear electrodeposition portion on the wire base material. In addition, the second electrodeposition groove is formed by electrodepositing the second fixed abrasive grains over the entire length of the groove to form a second linear electrodeposition portion separated from the first linear electrodeposition portion. An electrodeposited fixed abrasive wire is obtained.
As the material to be cut, for example, a brittle material such as sapphire or SiC, a monocrystalline or polycrystalline silicon ingot, or the like can be employed.
電着固定砥粒ワイヤが使用されるスライス装置としては、例えば所定の張力を与えたワイヤ列を往復走行させ、これに被切断材料を押し当てて、砥粒の研削作用によって被切断材料を多数枚のウェーハに切断（スライス）するワイヤソーを採用することができる。
被切断材料のスライス時にワイヤ列に供給される加工液としては、シリカ粒などの遊離砥粒を含まない純水（超純水）を採用することができる。もちろん、遊離砥粒を含むスラリーでもよい。
As a slicing device in which an electrodeposited fixed abrasive wire is used, for example, a wire array given a predetermined tension is reciprocated and pressed against the material to be cut. A wire saw that cuts (slices) a single wafer can be employed.
As the processing liquid supplied to the wire row when slicing the material to be cut, pure water (ultra pure water) that does not contain free abrasive grains such as silica grains can be used. Of course, a slurry containing loose abrasive grains may be used.
ワイヤ基材としては、例えばピアノ線などの鋼線、タングステン線、モリブデン線などを採用することができる。
ワイヤ基材の直径は５０〜５００μｍである。５０μｍ未満では電着固定砥粒ワイヤが断線し易くなる。また、５００μｍを超えればカーフロスが増大し、１本の被切断材料からスライスされるウェーハの枚数が減少する。好ましいワイヤ基材の直径は７０〜４００μｍである。この範囲であれば、電着固定砥粒ワイヤを断線させることなく、効率よく脆性材料からのウェーハの採取が可能となる。
第１の線状電着部と第２の線状電着部との各形状（ワイヤ基材上での外観形状）は、例えば螺旋状、ワイヤ基材の長さ方向へ長い直線状、ワイヤ基材の長さ方向に直交したリング形状などを採用することができる。また、第１の線状電着部の形状と第２の線状電着部の形状とは、同一形状でも異なる形状でもよい。
As the wire base material, for example, a steel wire such as a piano wire, a tungsten wire, a molybdenum wire, or the like can be employed.
The diameter of the wire substrate is 50 to 500 μm. If it is less than 50 μm, the electrodeposition-fixed abrasive wire is easily broken. Further, if it exceeds 500 μm, kerf loss increases and the number of wafers sliced from one material to be cut decreases. The diameter of a preferable wire base material is 70 to 400 μm. Within this range, it is possible to efficiently extract a wafer from a brittle material without disconnecting the electrodeposited fixed abrasive wire.
Each shape (appearance shape on the wire base material) of the first linear electrodeposition portion and the second linear electrodeposition portion is, for example, a spiral shape, a straight shape long in the length direction of the wire base material, a wire A ring shape orthogonal to the length direction of the substrate can be adopted. Further, the shape of the first linear electrodeposition portion and the shape of the second linear electrodeposition portion may be the same shape or different shapes.
この発明では、第１の線状電着部と第２の線状電着部とを、互いに平行状態を保って、ワイヤ基材の外周面にそれぞれ螺旋状に形成させた方が望ましい。これにより、ワイヤの全外周（３６０°）に砥粒を電着することができ、切断中のワイヤのねじれに伴う切断屑の吐き出し効率が高くなる。この場合、第１の線状電着部と第２の線状電着部との離間距離は９０〜５００μｍである。９０μｍ未満では、砥粒間の距離が小さすぎて砥粒をワイヤ基材に電着させるスパイラル加工が困難になるとともに、チップポケットのサイズが小さくなって切断屑の吐き出し効率が低下する。また、５００μｍを超えれば、単位長さ当たりの砥粒の絶対数が少なくなり、切断効率が低下する。両線状電着部の好ましい離間距離は１８５〜２１０μｍである。この範囲でれば、切断屑の吐き出し効率および切削効率が高く、かつスパイラル加工も容易になるという工業的なメリットが得られる。 In the present invention, it is desirable that the first linear electrodeposition portion and the second linear electrodeposition portion are spirally formed on the outer peripheral surface of the wire base material while maintaining a parallel state to each other. As a result, the abrasive grains can be electrodeposited on the entire outer periphery (360 °) of the wire, and the discharge efficiency of cutting waste accompanying the twisting of the wire being cut increases. In this case, the distance between the first linear electrodeposition part and the second linear electrodeposition part is 90 to 500 μm. If it is less than 90 μm, the distance between the abrasive grains is too small, and spiral processing for electrodepositing the abrasive grains on the wire base material becomes difficult, and the chip pocket size is reduced and the discharge efficiency of the cutting waste is lowered. Moreover, if it exceeds 500 micrometers, the absolute number of the abrasive grain per unit length will decrease, and cutting efficiency will fall. A preferable separation distance between both linear electrodeposition portions is 185 to 210 μm. If it is this range, the industrial merit that the discharge efficiency and cutting efficiency of cutting waste will be high, and spiral processing will also become easy is acquired.
第１の線状電着部と第２の線状電着部との各形成本数は、１本または２本以上でもよい。
ワイヤ基材の外周面には、第１の線状電着部および第２の線状電着部の他にも、固定砥粒の粒度が両線状電着部のものと異なる別（第３、第４…）の線状電着部を形成してもよい。
第１の固定砥粒の素材および第２の固定砥粒の素材としては、ダイヤモンド、シリカ、ＳｉＣ、アルミナ、ジルコニアなどを採用することができる。特にダイヤモンドが望ましい。第１の固定砥粒と第２の固定砥粒とは同一の素材でも、異なる素材でもよい。
The number of each of the first linear electrodeposition portions and the second linear electrodeposition portions may be one or two or more.
On the outer peripheral surface of the wire base material, in addition to the first linear electrodeposition part and the second linear electrodeposition part, the particle size of the fixed abrasive is different from that of the two linear electrodeposition parts (first 3, 4 ...) linear electrodeposits may be formed.
Diamond, silica, SiC, alumina, zirconia, or the like can be used as the material of the first fixed abrasive and the material of the second fixed abrasive. Diamond is particularly desirable. The first fixed abrasive and the second fixed abrasive may be the same material or different materials.
この発明の電着固定砥粒ワイヤでは、第１の固定砥粒の粒度を３０〜４０μｍとし、第２の固定砥粒の粒度を５〜１０μｍとした方が望ましい。第１の砥粒の粒度が３０μｍ未満では、砥粒のサイズが小さいため、被切断材料の初期の切削効率が下がる。また、４０μｍを超えれば、砥粒のサイズが大きくなるため、被切断材料へのダメージが増加し、被切断材料の加工歪層が厚くなるとともに、カーフロスが増大する。第２の砥粒の粒度が５μｍ未満では、砥粒のサイズが小さいため、第１砥粒が摩滅したあとの被切断材料の切削効率が著しく下がる。また、１０μｍを超えれば、砥粒のサイズが大きくなるため、第１砥粒の切削能力の高い状態で第２の砥粒が露出する。これにより、切削効率は高いものの、第１の固定砥粒の磨滅および第２の固定砥粒の摩滅がともに進行するため、ワイヤの寿命が短くなる。 In the electrodeposited fixed abrasive wire of this invention, it is desirable that the first fixed abrasive grain size is 30 to 40 μm and the second fixed abrasive grain size is 5 to 10 μm. When the particle size of the first abrasive grains is less than 30 μm, the initial cutting efficiency of the material to be cut decreases because the size of the abrasive grains is small. On the other hand, if the thickness exceeds 40 μm, the size of the abrasive grains increases, so that damage to the material to be cut increases, the work strain layer of the material to be cut increases, and kerf loss increases. When the particle size of the second abrasive grains is less than 5 μm, since the size of the abrasive grains is small, the cutting efficiency of the material to be cut after the first abrasive grains are worn down significantly decreases. Moreover, since the size of an abrasive grain will become large if it exceeds 10 micrometers, a 2nd abrasive grain will be exposed in the state with the high cutting ability of a 1st abrasive grain. As a result, although the cutting efficiency is high, the wear of the first fixed abrasive and the wear of the second fixed abrasive proceed together, so the life of the wire is shortened.
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、サファイアインゴットをスライスするワイヤソー内で使用される電着固定砥粒ワイヤを例とする。 Examples of the present invention will be specifically described below. Here, the electrodeposition fixed abrasive wire used in the wire saw which slices a sapphire ingot is taken as an example.
図１および図２において、１０はこの発明の実施例１に係る電着固定砥粒ワイヤ１１が使用されたワイヤソーで、サファイアインゴットからブロック切断され、円筒研削された結晶ブロックＩを被切断材料とし、結晶ブロックＩから多数枚のサファイアウェーハをスライスする装置である。
具体的には、ワイヤソー１０は、正面視して三角形状に配置された３本のワイヤソー用グルーブローラ（以下、グルーブローラ）１２Ａ〜１２Ｃを備えている。これらのグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間には、１本の電着固定砥粒ワイヤ１１が互いに平行となるように一定のピッチで巻き掛けられている。これにより、グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間にワイヤ列１３が現出する。なお、図２において、１４は純水供給ノズル、１５は結晶ブロックＩの昇降台である。
1 and 2,
Specifically, the wire saw 10 includes three wire saw groove rollers (hereinafter referred to as groove rollers) 12A to 12C arranged in a triangular shape when viewed from the front. Between these
図１に示すように、電着固定砥粒ワイヤ１１は、直径１８０μｍの鋼製のワイヤ基材１６の表面に、粒度３０〜４０μｍのダイヤモンドからなる第１の固定砥粒１７と、粒度５〜１０μｍのダイヤモンドからなる第２の固定砥粒１８とを、間隔ｄ（１８５〜２１０μｍ）を保持して二重螺旋状に電着させ、第１の線状電着部２０と第２の線状電着部２２とを形成したものである。次に、電着固定砥粒ワイヤ１１の製造方法を具体的に説明する。
As shown in FIG. 1, the electrodeposited fixed
ニッケルがメッキされたピアノ線からなるワイヤ基材１６を用意し、ワイヤ基材１６の外周面に合成樹脂（フッ素樹脂）を被覆し、厚さ１０μｍのコーティング膜を形成する。その後、スパイラル加工機を用いてコーティング膜に幅６０μｍの螺旋状の第１の電着溝１９を１本形成する。次に、第１の電着溝１９の全長にわたって第１の固定砥粒１７を電着メッキする。具体的には、公知のニッケルメッキ装置によってピアノ線の表面をニッケルメッキし、そのメッキされた表面を非導電性物質である合成樹脂（ここではフッ素樹脂）により被覆する。次に、電着固定砥粒ワイヤ１１の外周面に導電性の部分をスパイラル状に形成させるため、公知のスパイラル加工機を用いて上記合成樹脂の皮膜をスパイラル状に除去し、露出したスパイラル状の導電性部位（ニッケル）へ所定の粒度のダイヤモンド砥粒をニッケルメッキ（電着）する。これにより、ワイヤ基材１６の外周面に第１の線状電着部２０が形成される。
A
その後、再びスパイラル加工機を使用し、第１の電着溝１９に対してワイヤ基材１６の周方向へ１８０°ずらしたコーティング膜の位置に、第１の電着溝１９と平行な第２の電着溝２１を螺旋状に形成する。すなわち、ここでは螺旋状の第１の電着溝１９のピッチ間に第２の電着溝２１を配置し、第１の電着溝１９と第２の電着溝２１との各ねじり角度を同一とする。その後、第２の電着溝２１の全長にわたって第２の固定砥粒１８を電着メッキする。具体的には、第１の固定砥粒１７に対してワイヤ基材１６の周方向へ９０度ずらした位置に、電着固定砥粒ワイヤ１１の外周面に導電性の部分をスパイラル状に形成させるため、公知のスパイラル加工機を用いて上記合成樹脂の皮膜をスパイラル状に除去し、露出したスパイラル状の導電性部位に、所定の粒度のダイヤモンド砥粒をニッケルメッキする。これにより、ワイヤ基材１６の外周面に第１の線状電着部２０が形成される。こうして、砥粒の粒度が異なる二重螺旋状の線状電着部２０，２２を有した電着固定砥粒ワイヤ１１が製造される。
Thereafter, the spiral processing machine is used again, and the second electrode parallel to the
次に、図２を参照して、電着固定砥粒ワイヤ１１を使用した実施例１の結晶ブロックＩのスライス方法を説明する。
結晶ブロックＩのスライス時、電着固定砥粒ワイヤ１１は、繰出し装置のボビンから導出され、供給側のガイドローラを介して、各グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃを走行後、導出側のガイドローラを介して、巻取り装置のボビンに巻き取られる。ワイヤ列１３は、３本のグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間でメインモータにより往復走行される。そのため、繰出し装置と巻取り装置との役割が交互に入れ代わる。下側に配置された２本のグルーブローラ１２Ａ，１２Ｂの中間が、結晶ブロックＩの切断位置となっている。この切断位置の一側部の上方には、純水をワイヤ列１３上に連続供給する純水供給ノズル１４が設けられている。純水供給ノズル１４から１０リットル／ｍｉｎの純水をワイヤ列１３に供給しながら、１ｍ／ｍｉｎで往復走行中のワイヤ列１３に、下方から結晶ブロックＩを１．０ｍｍ／ｍｉｎで押し付け、結晶ブロックＩが多数枚のサファイアウェーハにスライスされる。
Next, with reference to FIG. 2, the slicing method of the crystal block I of Example 1 using the electrodeposition fixed
When slicing the crystal block I, the electrodeposited fixed
結晶ブロックＩの切断時、第１の線状電着部２０と第２の線状電着部２２との間にチップポケットが形成される。これにより、結晶ブロックＩの切断溝Ｉａからのチップの高い掻き出し効率を確保することができる。
しかも、結晶ブロックＩの切断初期では、粒度が大きい第１の固定砥粒１７による結晶ブロックＩの切断が進行する（図３ａ）。すなわち、ワイヤ基材１６に固定された第１の固定砥粒１７が結晶ブロックＩの切断溝Ｉａの底部に擦り付けられ、この底部を第１の固定砥粒１７の鋭角な角部が徐々に削り取り、結晶ブロックＩの切断が進行する。これに伴い、切断に利用された第１の固定砥粒１７の角部は徐々に欠落して行く。この結晶ブロックＩの切断初期では、第１の固定砥粒１７の角部の欠落率が低いため、結晶ブロックＩの加工（研削）レートは高い。ところが、研削が進行して行けば、第１の固定砥粒１７の角部の欠落率が高まり、角部が丸まった砥粒となる。そのため、結晶ブロックＩの切断を継続しても、第１の固定砥粒１７の切れ味が悪化し、結晶ブロックＩの切断効率は低下する。
When the crystal block I is cut, a chip pocket is formed between the first
In addition, at the initial stage of cutting the crystal block I, the cutting of the crystal block I by the first fixed
しかしながら、第１の固定砥粒１７が磨滅してその粒度が第２の固定砥粒１８の粒度に達した時、鋭角な角部を有した第２の固定砥粒１８が、結晶ブロックＩの切断溝Ｉａの底部に当接する（図３ｂ）。よって、それ以降は結晶ブロックＩの切断溝Ｉａの底部の主な研削を第２の固定砥粒１８が引き継ぎ、第１の固定砥粒１７の磨滅を原因に低下していた結晶ブロックＩの切断効率を回復することができる。しかも、その後は、角部が丸まった第１の固定砥粒１７と角部が鋭角な第２の固定砥粒１８とが協働して結晶ブロックＩを切断するため、切断効率が高い状態が長期間維持される。これにより、例えば２本または３本の結晶ブロックＩに対しての再使用時においても、安定した結晶ブロックＩの切断を行うことができる。
However, when the first fixed
次に、図４を参照して、この発明の実施例２に係る電着固定砥粒ワイヤを説明する。図４に示すように、実施例２の電着固定砥粒ワイヤ１１Ａの特徴は、ワイヤ基材１６の長さ方向へ向かって直線状に延びた第１の線状電着部２０Ａと第２の線状電着部２２Ａとを、ワイヤ基材１６の外周面に、その周方向へ９０°毎に交互に形成した点である。このように構成したことで、大きいチップポケットを確保することができ、切削屑の吐き出し効率を高く保つことができる。しかも、切断中のワイヤのねじれ効果により、切断面に効率良く第１の固定砥粒１７と第２の固定砥粒１８とを当接させることができる。
ワイヤ基材１６の外周面に、直線状の第１の電着溝１９Ａと第２の電着溝２１Ａとを形成する際には、公知の加工機を用いる。その他の構成、作用および効果は、実施例１から推測可能な範囲であるので説明を省略する。
Next, with reference to FIG. 4, the electrodeposition fixed abrasive wire which concerns on Example 2 of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 4, the electrodeposition-fixed
When the linear
次に、図５を参照して、この発明の実施例３に係る電着固定砥粒ワイヤを説明する。図５に示すように、実施例３の電着固定砥粒ワイヤ１１Ｂの特徴は、ワイヤ基材１６の外周面に、長さ方向に直交する円環形状の第１の線状電着部２０Ｂと第２の線状電着部２２Ｂとを、ワイヤ基材１６の長さ方向へ間隔ｄ１（１８５〜２１０μｍ）毎に交互に形成した点である。ワイヤ基材１６の外周面に、円環状の第１の電着溝１９Ｂと第２の電着溝２１Ｂとを形成する際には、公知の加工機を用いる。その他の構成、作用および効果は、実施例１から推測可能な範囲であるので説明を省略する。
Next, with reference to FIG. 5, the electrodeposition fixed abrasive wire which concerns on Example 3 of this invention is demonstrated. As shown in FIG. 5, the electrodeposition-fixed
（試験例１〜４、比較例１〜１０）
次に、図６ａ〜図６ｄおよび表１を参照し、粒度が異なる第１の固定砥粒１７と第２の固定砥粒１８とを二重螺旋状に電着した実施例１の電着固定砥粒ワイヤ（以下、ワイヤＹ１；試験例１〜４、図６ａ）が、粒度が小さい第２の固定砥粒１８のみを螺旋状に電着した電着固定砥粒ワイヤ（以下、ワイヤＹ２；比較例１〜３、図６ｂ）と、粒度が大きい第１の固定砥粒１７のみを螺旋状に電着した電着固定砥粒ワイヤ（以下、ワイヤＹ３；比較例４〜７、図６ｃ）と、粒度３０〜４０μｍの固定砥粒１７Ａが外周面の全域に分散された市販品の電着固定砥粒ワイヤ（以下、ワイヤＹ４；比較例８〜１０、図６ｄ）との対比において、実施例１のサファイアからなる結晶ブロックＩの切断溝Ｉａからのチップの掻き出し効率が比較例と同等以上で、かつ固定砥粒の磨滅に伴う切断効率が比較例より高いことを証明する。
(Test Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 10)
Next, referring to FIGS. 6a to 6d and Table 1, the electrodeposition fixing of Example 1 in which the first fixed
なお、ワイヤＹ１，Ｙ３は初回のスライス後、３回の再使用が行われた。一方、ワイヤＹ２，Ｙ４は再使用が２回行われた。試験例１および比較例１，４，８は初回時のスライスを示し、試験例２および比較例２，５，９は１回目の再使用時のスライスを示す。また、試験例３および比較例３，６，１０は、２回目の再使用時のスライスを示し、試験例４および比較例７は３回目の再使用時のスライスを示す。なお、表１中には、試験例１〜４および比較例１〜１０の試験を行う前に、ワイヤ基材１６の外周面に電着された固定粒子の粒度を、レーザ顕微鏡により測定した結果も記載している。ワイヤＹ１〜Ｙ４の製造条件と、結晶ブロックＩの切断条件とは、何れも実施例１に準ずる。
The wires Y1 and Y3 were reused three times after the first slice. On the other hand, the wires Y2 and Y4 were reused twice. Test Example 1 and Comparative Examples 1, 4, and 8 show slices at the first time, and Test Example 2 and Comparative Examples 2, 5, and 9 show slices at the first reuse. Test Example 3 and Comparative Examples 3, 6, and 10 show slices at the second reuse, and Test Example 4 and Comparative Example 7 show slices at the third reuse. In Table 1, the result of measuring the particle size of the fixed particles electrodeposited on the outer peripheral surface of the
表１から明らかなように、実施例１のワイヤＹ１にあっては、再使用を重ねる毎に固定砥粒の磨滅が進行し、かつ２回目の再使用時以降は、第１の固定砥粒１７の粒度と第２の固定砥粒１８の粒度とが同一の状態で、結晶ブロックＩのスライスが行われた。その結果、比較例のワイヤＹ２〜Ｙ４の場合と同等以上のウェーハの平坦性（反り）および面粗さＲａ（ラフネス）を保持しながら、比較例のワイヤＹ２〜Ｙ４の場合より高い切断速度（切断効率）で結晶ブロックＩを切断することができた。なお、ウェーハの平坦性および面粗さが良好であったのは、スライス中、結晶ブロックＩの切断溝Ｉａからのチップの高い掻き出し効率を確保できたためと思われる。
これに対して、ワイヤＹ３の２回目の再使用を示す比較例６では、第１の固定砥粒１７の磨滅が激しく、ウェーハの平坦性および面粗さも劣化した。特に、比較例であるワイヤＹ２，Ｙ４の２回目の再使用時と、比較例であるワイヤＹ３の３回目の再使用時とには、スライス中のワイヤに極度の撓みが生じてスライスに支障を生じたため、途中でスライスを断念した。
As is apparent from Table 1, in the wire Y1 of Example 1, the wear of the fixed abrasive proceeds each time the reuse is repeated, and after the second reuse, the first fixed abrasive is used. The crystal block I was sliced with the grain size of 17 and the grain size of the second fixed
On the other hand, in Comparative Example 6 showing the second reuse of the wire Y3, the first fixed
この発明は、例えばサファイアやＳｉＣなどの高脆性材の切断に使用する工具として有用である。 The present invention is useful as a tool used for cutting highly brittle materials such as sapphire and SiC.
１１，１１Ａ，１１Ｂ 電着固定砥粒ワイヤ、
１６ ワイヤ基材、
１７ 第１の固定砥粒、
１８ 第２の固定砥粒、
２０，２０Ａ，２０Ｂ 第１の線状電着部、
２２，２２Ａ，２２Ｂ 第２の線状電着部、
Ｉ 結晶インゴット（被切断材料）。
11, 11A, 11B Electrodeposition fixed abrasive wire,
16 wire substrate,
17 first fixed abrasive,
18 second fixed abrasive,
20, 20A, 20B 1st linear electrodeposition part,
22, 22A, 22B second linear electrodeposition portion,
I Crystal ingot (material to be cut).
Claims (3)
前記電着固定砥粒ワイヤの本体となるワイヤ基材の外周面に、
所定の粒度を有する第１の固定砥粒が線状に電着された第１の線状電着部と、
該第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒が線状に電着された第２の線状電着部とが離間して形成された電着固定砥粒ワイヤ。 In the electrodeposition fixed abrasive wire used when slicing a large number of wafers from the material to be cut,
On the outer peripheral surface of the wire base material that becomes the main body of the electrodeposited fixed abrasive wire,
A first linear electrodeposition portion in which a first fixed abrasive having a predetermined particle size is electrodeposited linearly;
An electrodeposited fixed abrasive wire formed by separating a second linear electrodeposition portion in which a second fixed abrasive having a particle size smaller than that of the first fixed abrasive is electrodeposited linearly.
前記第２の固定砥粒の粒度が５〜１０μｍである請求項１または請求項２に記載の電着固定砥粒ワイヤ。 The particle size of the first fixed abrasive is 30 to 40 μm,
The electrodeposited fixed abrasive wire according to claim 1 or 2, wherein a particle size of the second fixed abrasive is 5 to 10 µm.
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