JP2016203321A - ワイヤソー及び該ワイヤソーを使用し、ワークから複数のスライス品を製造する製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】スライス品の切断面が切削屑や砥粒によって局所的に損傷されず、切断加工後にはスライス品間にワイヤの抜け出しを許容するギャップを確保することができるワイヤソー及び該ワイヤソーを使用した製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のワイヤソー及び製造方法は、ワークＷの切断加工後に初めて、クーラント受け２８内にてワークＷ、即ち、スライス品ＳをクーラントＣに部分的に浸漬させ、スライス品Ｓ間にクーラントＣを侵入させることで、スライス品Ｓ間にワイヤ１４の抜け出しを許容するギャップを確保する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体材料、磁性材料、セラミックス等の脆性材料からなるワークを走行するワイヤにより複数のスライス品に切断するワイヤソー及び該ワイヤソーを使用し、ワークから複数のスライス品を製造する製造方法に関する。

この種のワイヤソーは例えば、以下の特許文献１に記載されている。該特許文献１のワイヤソーは一対のメインローラ間の下方にディップ槽を備え、このディップ槽はワーク（ブロック）の切断加工に使用される加工液（クーラント）を回収し、切断加工中、ワークの少なくとも一部をディップ槽に蓄えた加工液中に浸漬させる。
詳しくは、特許文献１のワイヤソーは、ワークを切断して得られる複数のスライス品（基板）間の少なくとも下部に加工液を導き、ワイヤ径に相当するギャップをスライス品間に確保する。それ故、特許文献１のワイヤソーによれば、切断加工後、スライス品に阻害されることなく、スライス品間からのワイヤの抜き出しが可能となる。

特許第5430294号明細書

ところで、特許文献１のワイヤソーの場合、ワークの切断加工中、たとえワイヤとディップ槽内の加工液の液面との間に間隔が確保されているとしても、加工液がギャップ内を毛細管現象によって上昇し、走行中のワイヤに接触する虞がある。このような接触はギャップ内に加工液の不所望な流れを発生させ、スライス品の切断面が加工液中の切削屑や砥粒によって局所的に損傷される要因ともなる。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、スライス品の切断面が切削屑や砥粒によって局所的に損傷されず、切断加工後にはスライス品間にワイヤの抜け出しを許容するギャップを確保することができるワイヤソー及び該ワイヤソーを使用し、ワークから複数のスライス品を製造する製造方法を提供することにある。

上述の目的は、本発明のワイヤソーによって達成され、該ワイヤソーは、
一対のワイヤリール間に配置されたローラユニットであって、一方のワイヤリールの一方から繰り出されワイヤが複数回巻き掛けられる複数の溝を有し、この後、ワイヤを他方のワイヤリールに巻き取らせるべく導出させる少なくとも一対のメインローラを含む、ローラユニットと、
前記メインローラ間の上方に配置され、前記ワイヤにクーラントを供給する供給手段と、
前記メインローラ間の下方に配置され、前記ワイヤに供給されたクーラントを回収する一方、回収されたクーラントに浸漬させることなく、前記ワイヤによるワークの切断が進行するに連れて前記ワークを受け入れ可能な回収槽と、
前記ワークの切断が完了した直後に、前記回収槽内を前記ワイヤの下方位置まで液で満たし、該液に前記ワークを浸漬させる液貯留手段とを具備する（請求項１）。

請求項１のワイヤソーによれば、ワークの切断が完了した後に初めて、回収槽内にてワークを部分的に液中に浸漬させるので、切断加工中、ワークが複数のスライス品に切断される切断加工中には、スライス品間に切削屑又は砥粒を含んだクーラントが存在せず、一方、切断加工後にはスライス品間が液で満たされることで、ワイヤの抜け出しを許容するギャップがスライス品間に確保される。

それ故、液貯留手段は、クーラントを液として利用することもでき、この場合、前記回収槽内をクーラントで満たす（請求項２）。
また、液貯留手段は、回収槽の底に配置された開閉可能な栓を含んでいるのが好ましく（請求項３）、このような栓はワークの切断加工中、開状態にされることで、回収槽内にクーラントが貯留されるのを阻止し、一方、切断加工後に閉状態にされることで、回収槽内に液又はクーラントの貯留を可能にする。

本発明は上述のワイヤソーを使用し、ワークから複数のスライス品を製造する製造方法を提供し（請求項４）、該製造方法は添付図面及びワイヤソーに係る後述の説明から明らかとなる。

請求項１〜４のワイヤソー及び製造方法は、ワークの切断加工後にワークの一部を回収槽内で液又はクーラントに浸漬させるようにしたから、スライス品の切断面が切削屑や砥粒によって局所的に損傷されず、切断加工後にはスライス品間にワイヤの抜け出しを許容するギャップを確保することができる。

本発明に係る一実施形態のワイヤソーを示した概略図である。 ワークの切断加工後、図１の回収槽内にてワークの一部がクーラントに浸漬された状態を示す回収槽の縦断図である。 図２の回収槽の横断面図である。

図１を参照すれば、本発明の一実施形態に係るワイヤソーは、ローラユニット１０を備え、該ローラユニット１０は一対のメインローラ１２を含む。これらメインローラ１２はモータ（図示しない）によって正逆回転可能であって、水平方向に互いに離間して配置されている。
ローラユニット１０は一対のワイヤリールと組みをなし、これらワイヤリールもまた正逆回転可能であり、その回転方向に応じて繰り出しリール又は巻き取りリールとして使用される。繰り出しリールはその回転に伴ってワイヤ１４を繰り出し、繰り出されたワイヤ１４はワイヤ経路に沿いローラユニット１０に向けて案内される。このワイヤ経路にはローラユニット１０の近傍に方向変換ローラとしてガイドローラ１６が配置されている。それ故、ワイヤ１４はガイドローラ１６を経てローラユニット１０に導かれる。

ローラユニット１０に導かれたワイヤ１４は一対のメインローラ１２間に複数回巻き掛けられた後、ローラユニット１０から前述のワイヤ経路と同様なワイヤ経路に経て導出され、巻き取りリールに巻き取られる。ここでのワイヤ経路にも、ローラユニット１０の近傍に前述のガイドローラ１６と同様なガイドローラ１６が配置されている。
なお、各ワイヤリールはトラバース制御機構（図示しない）にそれぞれ連結され、これらトラバース制御機構は対応する側のワイヤリールをその軸線方向に往復動させることで、ワイヤ１４の安定した繰り出し又は巻き取りを可能にする。

一方、ローラユニット１０の上方には一対のメインローラ１２間に昇降テーブル１８が配置されており、この昇降テーブル１８の下面には接着層２０を介して、切断加工すべきワークＷが取り付けられる。
また、ローラユニット１０の直上にはノズル２２が配置されており、このノズル２２は一対のメインローラ１２間に臨み、供給経路２４を介してクーラントの供給源２６に接続されている。供給源２６はノズル２２に向けてクーラントを供給し、ノズル２２は一対のメインローラ１２間のワイヤ１４にクーラントを吐出する。このクーラントはワイヤ１４及びメインローラ１２の冷却に寄与する。なお、本実施形態の場合、クーラントは砥粒を含んでいるが、クーラントに砥粒が含まれていない場合、砥粒自体はワイヤ１４に固着されている。

更に、ローラユニット１０内には回収槽としてのクーラント受け２８が配置されており、このクーラント受け２８は一対のメインローラ１２間のワイヤ１４の下方に位置付けられ、ノズル２２から吐出され、ワイヤ１４やメインローラ１２の冷却に寄与したクーラントを回収する。
本実施形態の場合、クーラント受け２８はワークＷを受け入れ可能な大きさを有する一方、その底に複数の栓３０を備え、これら栓３０は手動又は自動で開閉可能である。図１は栓３０の何れをも開状態で示している。

次に、上述のワイヤソーを使用したワークＷの切断加工、つまり、ワークＷから複数のスライス品を製造する方法について説明する。
ワークＷの切断加工が開始される前、ワイヤ１４はローラユニット１０内を走行しており、そして、ノズル２２からはクーラントが吐出されている。このような状況下にて、ワークＷが昇降テーブル１８とともに徐々に下降されると、一対のメインローラ１２間のワイヤ１４はクーラント中の砥粒と協働し、ワークＷをその下面から切断加工していき、ワークＷを複数のスライス品に分割していく。

この際、ノズル２２から吐出されたクーラントはワイヤ１４を通過した後、クーラント受け２８内に回収される。ここで、上述したようにクーラント受け２８の各栓３０は開状態にあるので、回収されたクーラントがクーラント受け２８内で滞留することはなく、クーラント受け２８内のクーラントはクーラント受け２８から栓３０を通じて排出される。
なお、排出されたクーラントは再生処理を経て、上述の供給源２６に戻し、再使用することも可能である。また、上述の切断加工中、一対のワイヤリールの役割は繰り出しリールと巻き取りリールとの間で交互に切り換えられ、この際、使用限度を達したワイヤ１４は一方のワイヤリールに集められる。

一方、ワークＷの切断加工が進行する連れ、ワークはワーク受け２８内に進入するが、この際、クーラント受け２８内には上述したようにクーラントが滞留していないので、ワークＷが滞留クーラント中に浸漬されることはない。
この後、ワークＷの切断加工が完了し、ワークＷが個々のスライス品に分断されたとき、ワイヤ１４の走行及びワークＷの下降はそれぞれ停止される。この際、ワイヤ１４は接着層２０内に一部食いこんでいるが、各スライス品は接着層２０を介して昇降テーブル１８に取り付けられた状態に保持され、スライス品がクーラント受け２８内に落下することはない。

また、切断加工の完了後、クーラント受け２８の各栓３０は開状態から閉状態に切り換えられる一方、ノズル２２からのクーラントの吐出は継続されている。それ故、この時点からクーラント受け２８内でのクーラントＣが滞留し始める。ここでのクーラントＣの滞留はクーラント受け２８内でのクーラントＣ中にワークＷ、即ち、スライス品の少なくとも下半分程度が浸漬されるまで継続され、この後、ノズル２２からのクーラントの吐出が停止される。
それ故、図２に示されるように、クーラント受け２８内におけるクーラントＣの液面は最高でもワイヤ１４の下方位置に留まり、ワイヤ１４が滞留したクーラントＣに浸漬されることはない。ここで、本実施形態の場合、ノズル２２は液貯留手段の一部を兼用し、栓３０とともに液貯留手段を構成している。

この結果、クーラント受け２８内にて滞留するクーラントＣは図３から明らかなように、ワークＷの切断加工によって形成されたスライスＳ品間のギャップに侵入する。このようにてギャップに侵入したクーラントＣは、隣接するスライス品間にワイヤ１４の径に相当するギャップ幅を維持する。
それ故、この後、ワークＷ、即ち、スライス品Ｓが昇降テーブル１８とともに上昇される際、ワイヤ１４はスライス品Ｓ間に確保されたギャップを通じてスライス品Ｓから円滑に抜け出すことができる一方、この際、ワイヤ１４の走行は停止されているので、ギャップ内のクーラントＣがワイヤ１４によってスライス品Ｓの切断面に強く押し付けられるようなこともなく、切断面がクーラントＣ中の切削屑や砥粒によって居所的に損傷される虞もない。

本発明は上述の一実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、一実施形態ではスライス品間のギャップにクーラントを侵入させるようにしたが、クーラントに代えてギャップを維持するうえで好適した他の液体を使用するようにしてもよい。この場合、ワイヤソーはクーラント受け２８内に、その液を供給する開閉可能な供給タップと、この供給タップに接続された液供給源とからなる液貯留手段を更に含んでいればよい。
また、本発明の場合、ローラユニット１０が３個以上のメインローラ１２を含んでいてもよいなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、ワイヤソーの具体的な構成は任意に変更可能である。

１０ ローラユニット
１２ メインローラ
１４ ワイヤ
１６ ガイドローラ
１８ 昇降テーブル
２０ 接着層
２２ ノズル（液貯留手段）
２４ 供給経路
２６ 供給源
２８ クーラント受け（回収槽）
３０ 栓（液貯留手段）
Ｃ クーラント
Ｓ スライス品
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 一対のワイヤリール間に配置されたローラユニットであって、一方のワイヤリールの一方から繰り出されワイヤが複数回巻き掛けられる複数の溝を有し、この後、ワイヤを他方のワイヤリールに巻き取らせるべく導出させる少なくとも一対のメインローラを含む、ローラユニットと、
   前記メインローラ間の上方に配置され、前記ワイヤにクーラントを供給する供給手段と、
   前記メインローラ間の下方に配置され、前記ワイヤに供給されたクーラントを回収する一方、回収されたクーラントに浸漬させることなく、前記ワイヤによるワークの切断が進行するに連れて前記ワークを受け入れ可能な回収槽と
   を具備したワイヤソーにおいて、
   前記ワークの切断が完了した直後に、前記回収槽内を前記ワイヤの下方位置まで液で満たし、該液に前記ワークを浸漬させる液貯留手段を更に備えたことを特徴とするワイヤソー。
2. 前記液貯留手段は、前記クーラントを前記液して使用し、前記回収槽内を前記クーラントで満たすことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
3. 前記液貯留手段は、前記回収槽の底に配置された開閉可能な栓を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤソー。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のワイヤソーを使用し、ワークから複数のスライス品を製造する製造方法。

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