JP4176287B2

JP4176287B2 - Wire tool and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4176287B2
Application number: JP2000153535A
Authority: JP
Inventors: 俊之榎本; 泰弘谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: JP2001328056A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、シリコンインゴット、水晶、石英、などの硬脆材料や金属材料を切断加工するための、樹脂を主な材料としたワイヤ工具に関し、特に切断加工の高精度化・高効率化を行うことができるワイヤ工具および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、水晶、石英、などの硬脆材料や金属材料の切断工具としてワイヤ工具が用いられているが、特に近年のシリコンウェーハの大口径化にともない、シリコンウェーハのインゴットからの切断手段として注目されている。
【０００３】
シリコンインゴットの切断加工には、従来は内周刃による切断方式が適用されてきた。そして近年、半導体デバイスの生産コストの低減、適正化を図るために、シリコンウェーハは大口径化の一途をたどっているが、そうしたウェーハの大口径化に対しては、内周刃の大径化で対応してきた。しかしながら、特に８インチ以上のシリコンインゴットに対しては、スループットの向上に限界がある、切断ロス（Kerf-loss）が大きい、切断ジグへの内周刃のセッティングが困難である、などの理由により、切断方法は内周刃切断方式からマルチワイヤ切断方式（「電子材料」Vol.３５、No.７、１９９６年７月号、第２９頁に記載）に置き換わりつつある。
【０００４】
ところで、従来行われてきたワイヤによるシリコンインゴットの切断加工は、図６に示すように、ピアノ線などのワイヤ１の新線リール２から巻き取りローラ５までの所定経路中に、ダンサローラ３および複数のメインローラ４などを設けて、インゴット６に近接する所定のピッチのワイヤ列を形成するもので、スラリーノズル７から高粘度の研磨剤スラリーを供給するとともに、インゴット６をそのワイヤ列に押し付けることにより、インゴット６の切断を行う、という遊離砥粒加工であった。しかしながら、遊離砥粒加工法ゆえに、多量の産業廃棄物（廃液）を生じる、ランニングコストが高い、切断後のウェーハ洗浄が難しい、加工能率の向上が望めない、さらには切断精度が悪い、などの欠点があった。
【０００５】
これらの問題を解決するものとして、ワイヤに砥粒を固着させたワイヤ工具、すなわち固定砥粒ワイヤ工具があり、すでに電着ワイヤ工具（特開昭６３−２２２７５号公報、特公平４−４１０５号公報、特開平７−２２７７６７号公報、特開平９−１５０３１４号公報、などに記載）やピアノ線自体に砥粒を機械的に埋め込む製造法によるもの（商品名：ワイヤモンド、住友電気報昭和６３年３月第１３２号、ｐ．１１８−１２２に記載）が開発されている。これらの工具においては、砥粒を固着する結合材として金属が用いられている。
【０００６】
ところが、金属を結合材として用いたワイヤ工具では、結合剤層が硬いため、ワイヤ工具の破断ねじり強度や曲げ強度が低く、加工時に断線しやすい、また電着ワイヤ工具においては、電着に長時間要するために製造コストが高い、さらにマルチワイヤ切断方式に必要なワイヤ工具自体の長尺化が困難である、などの品質上かつ経済上の問題があった。また、ワイヤの製造コストが高く、長尺化が困難であるという問題を回避するために、短尺ワイヤ工具の両端を接合したエンドレスタイプのワイヤ工具も試作されているが、接合部の破断ねじり強度や曲げ強度が極めて低いという問題がある。
【０００７】
そこで、これらの問題を解決するために、最近、樹脂を結合材に用いたワイヤ工具が開発されるに至っている。こうしたワイヤに砥粒を固着する結合材に樹脂を用いたワイヤ工具およびその製造方法としては、大阪ダイヤモンド工業が開発した固定砥粒ダイヤモンドワイヤソー（１９９７年度砥粒加工学会学術講演会講演論文集、ｐ．３６９−３７０）、特開平８−１２６９５３号公報、特開平９−１５５６３１号公報、特開平１０−１３８１１４号公報、特開平１０−１５１５６０号公報、特開平１０−３１５０４９号公報、特開平１０−３２８９３２号公報、特開平１０−３３７６１２号公報に記載のものが知られている。これらのワイヤ工具では、樹脂の種類については特に限定していないが、発表内容、実施例、などからわかるように、実際には研削砥石において従来使用されてきたフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられている。また、砥粒保持強度を高めるために、セラミックを結合材に用いたワイヤ工具が、特開平１１−４８０３５号公報に記載されている。
【０００８】
しかしながら、このように改善されたワイヤ工具においても、熱硬化性樹脂を結合材に用いることから、溶媒を除去するための乾燥工程と硬化させるための焼成工程を必要とし、また焼成に要する時間も全てのワイヤ工具箇所において数分ずつ要してしまう。また、セラミックを結合材に用いると、焼成温度がさらに高くなるのみならず、焼成に要する時間も数十分以上も要してしまう。したがって、ワイヤ工具の高速な製造、例えば毎分数百メートル〜数キロメートルの速度での製造は難しく、マルチ切断方式に必要な１０キロメートル以上の長尺なワイヤ工具を安価に製造することは極めて困難である。さらに、熱硬化性樹脂を結合材としたワイヤ工具は、金属を結合材として用いたワイヤ工具に比較して、結合材の耐摩耗性、機械的強度、耐熱性が低く、切断能率が劣るという問題がある。
【０００９】
そこで、製造スピード向上という観点から、銅線の被覆などに用いられる電子線硬化性樹脂を熱硬化性樹脂に替えて結合材とし、さらに結合材の耐摩耗性、機械的強度、耐熱性を向上させるために電子線硬化性樹脂に金属粒子や金属ファイバなどを添加する技術が提案されている（特願平１１−２０２２２４号）。さらに、ワイヤと結合材との密着強度を上げて工具の耐摩耗性を向上させるために、結合材を多層化する技術が提案されている（特願平１１−２０３２２２号）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術では、結合材を形成する電子線硬化性樹脂として、金属との密着性に優れる各種官能基を導入した電子線硬化性接着剤を用いることにより、ワイヤ芯線を構成する金属などとの接着強度が高まって、ワイヤと結合材層との密着性が向上する。
【００１１】
しかしながら、結合材の硬度を高めて工具の耐摩耗性を向上させるため、結合材の主成分である電子線硬化性樹脂（接着剤）中に、金属粒子や金属ファイバを添加した場合、電子線照射を行う前にその金属粒子などと電子線硬化性接着剤との境界部から硬化反応が生じてしまう。つまり、電子線硬化性接着剤中に金属粒子などを添加すると、電子線照射を行う前に硬化反応が生じ、工具を製造することが困難になる。
【００１２】
本発明は、このような問題に着目してなされたもので、複数の電子線硬化性樹脂層からなる結合材によって砥粒をワイヤ上に固定し、高寿命で切断加工の高精度化・高能率化が可能であり、かつ長尺で安価なワイヤ工具およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
参考として、本発明は、電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材が工具半径方向に形成され、前記結合材でワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具であって、前記結合材には、砥粒を添加した電子線硬化性接着剤からなり、ワイヤ上に形成された電子線硬化性接着剤層と、骨材を添加した電子線硬化性樹脂からなり、前記電子線硬化性接着剤層上に形成された電子線硬化性樹脂層と、を含む構成を有している。
【００１４】
工具半径方向に形成された複数の電子線硬化性樹脂層からなる結合材で砥粒を固着したワイヤ工具においては、金属ワイヤとの密着強度を高めるために、金属との密着性を高める官能基（カルボキシル基など）を導入した電子線硬化性接着剤をワイヤ表面に塗布することが有効である。また、耐摩耗性等の向上のためには、電子線硬化性樹脂層に金属粉末などの骨材を添加することが有効である。一方、電子線硬化性接着剤に金属粉末などを添加すると、電子線照射以前にその金属粉末などとの境界部分から硬化反応が生じてしまう。
【００１５】
そこで、電子線硬化性接着剤に砥粒を添加した層をワイヤに接する結合材第１層とし、その層上の工具半径方向に、少なくとも、通常の電子線硬化性樹脂に金属粉末などの骨材を添加した第２層を形成する。このように、電子線硬化性接着剤には金属粉末などを添加しないことで、電子線照射以前に硬化反応が生じることはなくなる。また、より芯線に近い部分（結合材第１層）で、密着力の強い電子線硬化性接着剤により砥粒を固定することによって、砥粒の保持強度を高めることができる。そして、第２層目以降に通常の電子線硬化性樹脂を主成分とする層を設けることにより、ワイヤ工具として必要な表面硬度を得ることができ、その層内に金属粉末などの骨材を添加することによって、さらに表面硬度を高め、ワイヤ工具の耐摩耗性を向上させることができる。すなわち、ワイヤ工具として十分な表面硬度を得ることができ、砥粒についても十分な強度を保持することができるので、ワイヤ工具を高寿命化することが可能となる。
【００１６】
参考として、本発明は、前記ワイヤの表面に化学的プライマ処理を施すことによって形成されたプライマ層を有し、該プライマ層上に前記電子線硬化性接着剤層が形成されている構成を有している。
【００１７】
ワイヤ表面に化学的プライマ処理を施すことで、電子線硬化性接着剤層を含む結合材被膜とワイヤ面との密着力を高めることができ、結合材被膜の剥離による工具寿命の低下を抑えることができる。
【００１８】
請求項１に記載の発明は、電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材が工具半径方向に形成され、前記結合材でワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具であって、前記結合材には、砥粒を添加した電子線硬化性接着剤からなり、ワイヤ上に形成された電子線硬化性接着剤層と、骨材として平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子および平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂粉末を５〜９０ｗｔ％添加した電子線硬化性樹脂からなり、前記電子線硬化性接着剤層上に形成された電子線硬化性樹脂層と、を含むことに特徴がある。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材が工具半径方向に形成され、前記結合材でワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具であって、前記結合材には、砥粒を添加した電子線硬化性接着剤からなり、ワイヤ上に形成された電子線硬化性接着剤層と、骨材として短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの有機樹脂ファイバを５〜９０ｗｔ％添加した電子線硬化性樹脂からなり、前記電子線硬化性接着剤層上に形成された電子線硬化性樹脂層と、を含むことに特徴がある。
【００２０】
ワイヤ工具において、電子線硬化性樹脂単体で結合材を構成した場合、十分な砥粒層硬度などを得ることができず、切断加工時に砥粒が脱落したり、砥粒層の摩耗が激しくなることが考えられるが、金属粉末などの添加物（骨材）を結合材中に添加することにより、工具の機械的強度や耐熱性、耐摩耗性を向上させることができる。
【００２１】
ここで、金属粉末などの骨材は、可撓性や柔軟性がなく、結合材樹脂との付着性が悪いため、結合材より脱落するおそれがあるが、柔軟性があり、また結合材樹脂との付着性に優れる、有機樹脂粉末や有機樹脂ファイバ（樹脂繊維）を適量添加することによって、金属粒子などの保持強度を高めることが可能である。すなわち、金属粉末などの硬質な骨材と有機樹脂粉末などとを適宜配合して、電子線硬化性樹脂に混入することにより、切断工具として十分な工具硬度や可撓性などを得ることができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、ワイヤ上に電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行させながら、電子線硬化性接着剤および砥粒を含む混合接着剤液をワイヤ表面に塗布する接着剤液塗布工程と、ワイヤ表面に塗布された前記混合接着剤液に電子線を照射して硬化する第１の電子線硬化工程と、前記混合接着剤液が表面に塗布および硬化されたワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に電子線硬化性樹脂および骨材からなり、前記骨材として平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子および平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂粉末を５〜９０ｗｔ％含有する電子線硬化性樹脂の混合溶液を塗布する混合溶液塗布工程と、ワイヤ上に塗布された前記混合溶液に電子線を照射して硬化する第２の電子線硬化工程と、を有することに特徴がある。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、ワイヤ上に電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、ワイヤをその軸線方向に走行させながら、電子線硬化性接着剤および砥粒を含む混合接着剤液をワイヤ表面に塗布する接着剤液塗布工程と、ワイヤ表面に塗布された前記混合接着剤液に電子線を照射して硬化する第１の電子線硬化工程と、前記混合接着剤液が表面に塗布および硬化されたワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に電子線硬化性樹脂および骨材からなり、前記骨材として短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの有機樹脂ファイバを５〜９０ｗｔ％含有する電子線硬化性樹脂の混合溶液を塗布する混合溶液塗布工程と、ワイヤ上に塗布された前記混合溶液に電子線を照射して硬化する第２の電子線硬化工程と、を有することに特徴がある。
【００２７】
参考として、本発明は、前記接着剤液塗布工程の前に、ワイヤに電子線を照射してワイヤ表面を洗浄するワイヤ洗浄処理工程を有している。
【００２８】
結合材硬化のエネルギー源に用いている電子線は、金属などの表面の洗浄作用を有するので、結合材として用いる混合接着剤液をワイヤ上に塗布する前に、ワイヤに電子線などを照射して洗浄処理する。この電子線照射により、ワイヤ表面が脱脂され、ワイヤと結合材層との十分に高い密着強度が得られる。また、電子線照射によって毎分１０００ｍ以上の洗浄処理速度を実現でき、ワイヤ工具の製造速度が大幅に向上する。さらに、従来の洗浄方法よりも低い製造コストを実現できる。
【００３０】
本発明においては、電子線硬化性樹脂（電子線硬化性接着剤を含む）を主成分とした結合材塗布層に電子線を照射することにより、前記電子線硬化性樹脂は化学反応を起こし、１秒以内に重合硬化するので、ワイヤ工具の製造スピードが向上し、安価で長尺なワイヤ工具を提供できる。
【００３１】
参考として、本発明は、前記電子線硬化工程を、大気中よりも酸素濃度を減少させた雰囲気中で行う。
【００３２】
前記電子線硬化工程における酸素濃度を通常の大気中よりも減少させることで、樹脂の重合硬化反応を十分に安定かつ確実に実現できる。例えば、電子線硬化工程における酸素濃度を通常の大気中より１０％減少させた場合においても、切断加工に適した結合材層が得られる。
【００３３】
参考として、本発明は、前記電子線硬化工程を、窒素雰囲気中で行う。
【００３４】
前記電子線硬化工程を酸素の全くない窒素雰囲気中において行うと、結合材層が完全硬化し、切断加工に供するに十分適した切断特性や耐摩耗性を有するワイヤ工具が得られる。
【００３５】
参考として、本発明は、前記混合溶液塗布工程および電子線硬化工程を複数回繰り返す。
【００３６】
一般的な電子線硬化性樹脂は金属ワイヤとの密着強度が低いので、金属との密着性に優れる電子線硬化性接着剤を含む結合材第１層の上に、電子線硬化性樹脂を含む複数の結合材層を形成することで、ワイヤと結合材との密着強度を高め、さらにワイヤ工具硬度を向上させることができる。
【００３９】
参考として、本発明は、前記電子線硬化工程の後、ワイヤ工具を加熱して熟成する加熱熟成工程を有している。
【００４０】
ワイヤ工具の耐摩耗性、耐熱性の向上に有効な金属粉末を添加した場合、電子線照射のみでは、添加した粒子部、ファイバ部での電子線の吸収、反射などや添加物の金属イオンの作用により、金属添加物周囲において硬化不良が生じやすい。また、電子線照射時間の短縮によっても、未硬化部が残存し易い。そこで、前記加熱熟成工程を設けることにより、金属添加物周囲で生じた硬化不良による結合材硬度の低下を改善し、さらに電子線照射時間を短縮させることが可能である。こうして、結合材層を完全に硬化し、工具コストを低減しながら、切断特性や耐摩耗性に優れたワイヤ工具を得ることができる。
【００４１】
参考として、本発明は、前記加熱熟成工程では、結合材硬化後のワイヤ工具を巻き取り、加熱炉でバッチ処理する。
【００４２】
前記加熱熟成工程は、ほぼ硬化したワイヤ工具に対して行うため、リールに巻き取った工具を加熱炉などでバッチ処理することができる。バッチ処理によれば、工具１個あたりの製造時間は殆ど変化しないので、工具製造速度を低減することなく、切断加工を行うに十分な結合材硬度を有するワイヤ工具を、確実かつ安定に製造することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子線硬化性接着剤に砥粒を添加した電子線硬化性接着剤層と、前記電子線硬化性接着剤以外の通常の電子線硬化性樹脂に種々の金属粒子や無機粉末、有機樹脂粉末、金属ファイバ、無機ファイバ、有機樹脂ファイバ（樹脂繊維）を添加した電子線硬化性樹脂層と、を含む結合材を用いて、前記砥粒をワイヤに固着するワイヤ工具とその製造方法の広範囲な応用を含むものである。
【００４４】
［第１の実施形態］
図１に、本発明の第１の実施形態に係るワイヤ工具の製造装置の概略構成を示し、図２にはその製造装置を用いて製造されたワイヤ工具の横断面を示す。
【００４５】
図１において、送り出しロール１０に巻かれたワイヤ１１は、複数の送りローラ１２、１３、１４およびダンサローラ１５により搬送され、巻き取りロール２０に引張られて巻き取られる構成になっている。ワイヤ１１の素材は特に限定されるものではなく、ピアノ線、黄銅被覆ピアノ線、ステンレス鋼線といった金属線やガラス繊維といった無機化合物による線、ナイロンといった有機化合物による線、またはそれらの撚線、などが挙げられる。
【００４６】
このワイヤ１１を巻き取る際、張力変動による断線などを防止するために、張力制御機構としてダンサローラ１５を設けているが、他にはシーソー方式やキャプスタン方式による張力制御法が挙げられる。図１に示す構成においては、制御系１６によって送り出しロール１０の送り出しの速度と巻き取りロール２０の巻き取り速度が制御されると共に、ダンサローラ１５の位置が制御され、ワイヤ１１の張力が所定値に制御される。
【００４７】
送り出しロール１０から引き出されたワイヤ１１は、その上に形成される後述の混合被膜（電子線硬化性接着剤層、電子線硬化性樹脂層）との密着性を向上させるために、所定の速度で電子線照射処理（ワイヤ洗浄処理）が施される。ワイヤ洗浄工程においては、例えば、容量３００ｋｅＶの電子線照射部（電子線加速器）６１より電子線をワイヤ表面に所定時間、照射する。
【００４８】
前述のワイヤ洗浄処理の後、ワイヤ１１は、電子線硬化性接着剤を主成分とする混合接着剤液３２を収容した接着剤塗布槽７２に導かれ、電子線硬化性接着剤の塗布処理が施される。
【００４９】
ここで、混合接着剤液３２は、金属との密着性を高める官能基（例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基）を導入した電子線硬化性樹脂（接着剤）に砥粒３２０ａ（図２に示す）を添加したものである。電子線硬化性接着剤は、ワイヤ１１との密着性および電子線硬化性樹脂を主成分とする混合被膜との密着性に優れるため、その電子線硬化性接着剤を塗布処理することにより、結果として、ワイヤ１１と混合被膜との密着性を高めることができる。なお、砥粒３２０ａは、特に限定されるものではなく、ダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、アルミナ、炭化珪素、などの硬質砥粒などでもよい。但し、その中でも加工能力に優れるダイヤモンド砥粒が通常望ましい。
【００５０】
前述の電子線硬化性接着剤を塗布した後、塗布膜厚み制御および硬化処理を行う。この塗布膜厚み制御は、接着剤塗布槽７２の出口に移動可能に設けられた線径ジグ５１により、ワイヤ１１に付着している余分な電子線硬化性接着剤を掻き落として未硬化の電子線硬化性接着剤被膜を所定の厚みに整えるか、あるいは、未硬化の電子線硬化性接着剤被膜が形成されたワイヤ外径を所定の直径に整えることによって行われる。また、前記硬化処理は、線径ジグ５１を通過したワイヤ１１に対し、容量３００ｋｅＶの電子線照射部（電子線加速器）６２より電子線を所定時間、照射することによって行われる。これにより、未硬化の電子線硬化性接着剤被膜が硬化した結合材第１層（電子線硬化性接着剤層）３２０が形成される。
【００５１】
ローラ１２を通過し、前述のようなプライマ処理あるいは電子線硬化性接着剤の塗布処理によって、その表面に電子線硬化性接着剤層３２０が形成されたワイヤ１１は、次いで、ロート状の樹脂塗布槽６３に収容された混合溶液３３中を通過する。このとき、ワイヤ１１の電子線硬化性接着剤層３２０上に混合溶液３３が層状に付着して未硬化の混合被膜が形成される。
【００５２】
ここで、樹脂塗布槽７３に収容された混合溶液３３は、電子線硬化性樹脂に所定の添加物（骨材）３３０ａを添加、混合した流動性混合物である。なお、電子線硬化性樹脂の成分であるオリゴマ、モノマは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ハイパロン、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリクロロプレン、ポリジメチルシロキサン、エポキシ、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリウレタン、ポリアミド、メラミン、尿素、などを用いてもよい。
【００５３】
前記混合溶液３３は、液状樹脂すなわち前述の電子線硬化性樹脂に、平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子および／または無機粉末および／または有機樹脂粉末を５〜９０ｗｔ％、あるいは、短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび／または無機ファイバおよび／または有機樹脂ファイバを５〜９０ｗｔ％、添加物（骨材）３３０ａとして添加、混合した添加物混合液状樹脂である。
【００５４】
また、樹脂塗布槽７３の出口には、線径ジグ５２が移動可能に設けられており、ワイヤ１１に付着している余分な混合溶液３３をこの線径ジグ５２により掻き落として、未硬化の混合被膜を所定の厚みに整え、あるいは、その混合被膜が形成されたワイヤ外径を所定の直径に整えるように構成されている。
【００５５】
線径ジグ５２を通過したワイヤ１１は、次いで、電子線照射部（電子線加速器）６３によって所定の電子線を照射される。これにより、未硬化の電子線硬化性樹脂被膜（混合被膜）が硬化した結合材第２層（電子線硬化性樹脂層）３３０が形成される。
【００５６】
こうして、所望の複数層からなる結合材で砥粒３２０ａを固定したワイヤ工具１１Ｔが順次できあがる。
【００５７】
なお、本実施形態では、複数の電子線照射部６１〜６３を設けたが、これに限らず、１個の電子線照射部で複数層の混合被膜を電子線硬化するようにしてもよい。例えば、ワイヤ洗浄処理の後、ワイヤ１１を一旦巻き取り、巻き取ったワイヤ１１を送り出しロール１０に再度、セットすると共に、砥粒３２０ａと電子線硬化性接着剤からなる混合接着剤液を収容した接着剤塗布槽７２を設置する。次いで、ワイヤ１１を再度巻き出して接着剤塗布槽７２内の混合接着剤液中を通過させた後、その接着剤塗布槽７２の出口に設けられた線径ジグ５１によって塗布膜厚み制御を行い、さらに前記１個の電子線照射部によって硬化処理を行う。さらにこの後、前述のようにワイヤ１１を一旦巻き取って送り出しロール１０に再セットすると共に、接着剤塗布槽７２を取り外し、添加物３３０ａと電子線硬化性樹脂からなる混合溶液を収容した樹脂塗布槽７３を設置する。次いで、ワイヤ１１を再度巻き出して樹脂塗布槽７３内の混合溶液中を通過させた後、その樹脂塗布槽７３の出口に設けられた線径ジグ５２によって、塗布膜厚み制御を行い、さらに前記１個の電子線照射部によって硬化処理を行う。
【００５８】
線径測定器１７は、電子線照射部６３より下流側でワイヤ工具１１Ｔの外径寸法を測定するもので、その測定情報を制御系１６にフィードバックすることができる。この線径測定器１７は、例えばワイヤ搬送方向の所定位置で、ワイヤ工具１１Ｔを取り囲んで等角度間隔に離間する３個の非接触の変位センサを有しており、ワイヤ１１の線径測定のみならず、ワイヤ１１の本体に対する混合被膜の芯ずれ（周方向三位置での混合被膜の膜厚のばらつき）をも検出可能に構成されている。制御系１６は、その測定情報を基にワイヤ１１と線径５１、５２との芯ずれを検出し、常にワイヤ１１が線径ジグ５１、５２の中心を走行し、混合被膜がワイヤ１１の長さ方向においても周方向においても一定の厚さとなるように、ワイヤ１１と線径ジグ５１、５２の相対位置の制御を行う。その位置制御は、線径ジグ５１、５２を変位させることにより、あるいは、図示しないワイヤ位置調整用のローラを変位させることにより、可能である。
【００５９】
その外周面に混合被膜（電子線硬化性接着剤層３２０、電子線硬化性樹脂層３３０）が形成されたワイヤ工具１１Ｔは、ローラ１４、１５を通過した後、巻き取りロール２０に巻き取られ、次いで、図３に示す加熱炉４０に複数個まとめて搬入・載置され、所定温度で所定時間、加熱処理される（加熱熟成工程）。
【００６０】
ここで、加熱炉４０は、前述のように硬化して巻取られた後のワイヤ工具１１Ｔを、図示しない入口から複数個搬入・収容し、所定温度で所定時間、加熱処理するバッチ式の炉であって、炉体４１の上部面に設けられた１対（あるいは複数対）のバーナ４２ａ、４２ｂと、加熱炉４０の下部面に設けられた排気口４３ａ、４３ｂと、炉体４１の下部に設けられ、被加熱物（ワイヤ工具１１Ｔ）を複数載置するための載置台４４と、を備え、バーナ４２ａ、４２ｂに供給された燃料と燃焼用空気とを混合して、炉内に噴射し燃焼させるように構成されている。なお、本実施形態に限らず、ワイヤ工具１１Ｔの構成や個数に応じ、重油炉、ガス炉、電気炉、などを適宜選択して使用することができる。
【００６１】
本実施形態では、ワイヤ１１と接する結合材第１層として、金属との密着性に優れた電子線硬化性接着剤層３２０を設け、その電子線硬化性接着剤には砥粒３２０ａのみを添加することにより、電子線照射以前に硬化反応が生じることを回避できる。さらに、電子線硬化性接着剤層３２０の上に結合材第２層として、金属粒子などの骨材を含む電子線硬化性樹脂層３３０を積層することにより、ワイヤ工具１１Ｔの機械的強度および耐熱性を高めることができる。また、砥粒３２０ａは、ワイヤ１１に近接した結合材第１層で、密着力の強い電子線硬化性接着剤によりワイヤ１１に固定されるので、例えば、結合材第２層以降で金属粉末などの添加物と共にワイヤ１１に固定される場合に比べ、その保持強度が大幅に向上する。
【００６２】
また、本実施形態では、前述の加熱熟成工程において、製造後のワイヤ工具１１Ｔを所定温度で所定時間、加熱熟成することにより、金属粉末などの添加に起因する未硬化部が完全に硬化され、切断加工に適した硬度を有する結合材層を形成することができ、さらに電子線照射時間を短縮させることが可能である。なお、本実施形態に限らず、複数個のワイヤ工具を保管可能な保管庫を設け、工具結合材の電子線硬化後の自然硬化熟成処理を行なうように構成してもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、電子線硬化性樹脂中に、平均粒径０．１〜１５μｍを有する、金属粒子、無機粉末、有機樹脂粉末のうち少なくとも一つを添加物として、あるいは、短径が０．１〜１５μｍで、長径が１〜２００μｍである、金属ファイバ、無機ファイバ、有機樹脂ファイバのうち少なくとも一つを添加物として、その添加物を５〜９０ｗｔ％添加しているので、ワイヤ工具の機械的強度および耐熱性を高めることができる。特に、柔軟性があり、また結合材樹脂との付着性に優れる有機樹脂粉末、あるいは有機樹脂ファイバを適量添加することによって、砥粒３２０ａの保持強度を高めることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、ワイヤ１１をその軸線方向に走行させながら、前述の添加物３３０ａを５〜９０ｗｔ％含有する電子線硬化性樹脂の混合溶液３３などを所定の径に整形し、あるいはワイヤ１１上に塗布された混合溶液３３の被膜などを所定の膜厚に整形した後、電子線硬化する工程を含むので、均一な被膜を複数層形成し、高品質のワイヤ工具を連続的に製造することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、電子線硬化後に混合被膜が形成されたワイヤ工具１１Ｔの外径寸法を計測し、その計測結果を基に混合被膜の形成されたワイヤ工具１１Ｔの外径寸法を所定の値にするように、線径ジグ５１、５２や前記調整用ローラを制御することにより、線径のばらつきを最小限に抑えることができる。その結果、切断時の切断ロスや切断品の反りが小さく、安定した切断面品質を有するシリコンウェーハを得ることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、ワイヤ本体上に電子線硬化性接着剤を主成分とする混合溶液３２を塗布する工程に先立ち、電子線照射によるワイヤ洗浄処理を施すので、例えば、溶剤蒸気脱脂槽による脱脂処理を行う方法より短時間で、その電子線硬化性接着剤とワイヤ１１との密着強度を向上させることができる。
【００６８】
「第２の実施形態」
図４に本発明の第２の実施形態に係るワイヤ工具の製造装置の概略構成を示し、図５にはその製造装置を用いて製造されたワイヤ工具の横断面を示す。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００６９】
本実施形態では、結合材硬化工程（電子線硬化工程）を窒素雰囲気中で行うが、全硬化工程を窒素雰囲気に保つと設備コストが高くなるばかりではなく、ランニングコストも高くなるので、ワイヤ１１に対する電子線照射部６４ｃ、６５ｃ近傍のみに窒素ガスを噴射して酸素濃度を大気よりも減少させるように構成する。また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に電子線硬化性樹脂（接着剤を含む）を主成分とする複数の結合材層３２０、３３０を設けるが、電子線照射によるワイヤ洗浄処理は行わず、ワイヤ表面にプライマ処理を施し、結合材第１層としてプライマ層３１０を形成する。
【００７０】
図４において、送り出しロール１０に巻かれたワイヤ１１は、前述のように巻き取りロール２０に引張られて巻き取られる。
【００７１】
送り出しロール１０から引き出されたワイヤ１１は、電子線硬化性樹脂を主成分とする結合材層との密着性を向上させるために溶剤蒸気脱脂槽（図示せず）で脱脂処理された後、ロート状のプライマ処理槽７１に導かれ、化学的プライマ処理が施される。ここで、化学的プライマ処理としては、カップリング剤（例えば、シランカップリング剤）の表面塗布が挙げられ、ワイヤ１１がプライマ処理槽７１を通過することにより、ワイヤ表面にプライマ処理液（カップリング剤液）３１が塗布されて、プライマ層（結合材第１層）３１０が形成される。予めワイヤ表面をプライマ処理することによって、ワイヤ表面における混合被覆の硬化を促進し、ワイヤ１１と混合被膜との密着性を高めることができる。
【００７２】
次いで、化学的プライマ処理が施されたワイヤ１１は、前述のように接着剤塗布槽７２に導かれ、電子線硬化性接着剤を主成分とし、砥粒３２０ａが添加された混合接着剤液３２の塗布処理が施される。これによって、プライマ層上に混合接着剤液３２が層状に付着し、未硬化の混合被膜が形成される。
【００７３】
この混合接着剤液の塗布処理の後、塗布膜厚み制御および硬化処理を行う。ここで、塗布膜厚み制御は、前述のように接着剤塗布槽７２の出口に移動可能に設けられた線径ジグ５１により、ワイヤ１１に付着している余分な電子線硬化性接着剤などを掻き落として未硬化の電子線硬化性接着剤被膜を所定の厚みに整えるか、あるいは、未硬化の電子線硬化性接着剤被膜が形成されたワイヤ外径を所定の直径に整えることによって行われる。また、前記硬化処理は、線径ジグ５１を通過したワイヤ１１に対し、電子線照射装置６４で前述の電子線を照射することにより行われる。特に、電子線照射装置６４の電子線照射部６４ｃに対し、ガス噴射機構６４ａから、ワイヤ１１がその半径方向に振動しないように、ワイヤ走行方向に沿って（図中、上方から下方へ）、ガスを噴射・供給する。ガスの供給量（流量）は、電子線照射部６４ｃ近傍における酸素濃度が大気中の酸素濃度よりも少なくとも１０％程度減少させる程度であることが望ましい。また、噴射ガスは、大気環境中に放出可能な窒素ガス、アルゴンガスであることが望ましい。なお、噴射されたガスは電子線照射装置６４の排気機構６４ｂを介して回収される。また、制御系１６は、図示しないガス濃度センサの検知情報に基づき、ガス流量が予め設定した値となるようにガス噴射機構６４ａによるガス噴射を制御する。この電子線硬化工程により、未硬化の電子線硬化性接着剤被膜が切断加工に十分な硬度に硬化した電子線硬化性接着剤層（結合材第２層）３２０が形成される。
【００７４】
ローラ１２を通過し、前述のプライマ処理、電子線硬化性接着剤の塗布処理、および硬化処理によって、ワイヤ１１の表面にプライマ層３１０が形成され、その上に電子線硬化性接着剤層３２０が形成されたワイヤ１１は、次いで、混合溶液３３が収容されたロート状の樹脂塗布槽７３に導かれ、前述のように電子線硬化性接着剤層３２０上に混合溶液３３が層状に付着して未硬化の混合被膜が形成される。
【００７５】
こうして電子線硬化性接着剤層３２０上に未硬化の混合被膜が形成されたワイヤ１１は、前述のように線径ジグ５２を通過し、電子線照射装置６５で電子線を照射される。特に、電子線照射装置６５の電子線照射部６５ｃに対し、ガス噴射機構６５ａから、ワイヤ１１がその半径方向に振動しないように、ワイヤ走行方向に沿ってガスを噴射・供給する。ガスの供給量は、電子線照射部６５ｃ近傍における酸素濃度が大気中の酸素濃度よりも少なくとも１０％程度減少させる程度であることが望ましい。また、噴射ガスは、大気環境中に放出可能な窒素ガス、アルゴンガスであることが望ましい。なお、噴射されたガスは電子線照射装置６５の排気機構６５ｂを介して回収される。また、制御系１６は、図示しないガス濃度センサの検知情報に基づき、ガス流量が予め設定した値となるようにガス噴射機構６５ａによるガス噴射を制御する。この電子線硬化工程により、電子線硬化性樹脂および添加物３３０ａを含む未硬化の混合被膜が切断加工に十分な硬度に硬化した電子線硬化性樹脂層（結合材第３層）３３０が形成される。
【００７６】
その外周面に混合被膜が形成されたワイヤ工具１１Ｔは、ローラ１４、１５を通過した後、巻き取りロール２０に巻き取られ、前述のように加熱炉４０に複数個まとめて搬入・載置され、所定時間、加熱処理される。こうして、プライマ層３１０を含む複数層からなる結合材で砥粒３２０ａを固定したワイヤ工具１１Ｔが得られる。
【００７７】
本実施形態では、混合溶液の塗布されたワイヤ１１を所定の径に整形し、あるいはワイヤ１１上に塗布された混合溶液の被膜を所定の膜厚にして電子線硬化する硬化工程を、窒素雰囲気中でワイヤ１１に電子線を照射することで、重合硬化反応を安定かつ確実に生じさせることができる。特に、電子線照射部６４ｃ、６５ｃの各々においてランニングコストを大幅に増加させることなく、酸素濃度を減少させて酸素による重合阻害を防止できる。なお、本実施形態に限らず、製造装置全体に窒素ガスを供給するように構成してもよい。
【００７８】
また、本実施形態では、電子線硬化性接着剤の塗布工程の前工程で、ワイヤ表面に化学的プライマ処理を行うことによって、結合材被膜とワイヤ面との密着力を高めることができ、結合材被膜の剥離による工具寿命の低下を抑えることができる。
【００７９】
なお、本実施形態に限らず、結合材第３層３３０を形成した後、ワイヤ１１を一旦巻き取ると共にプライマ処理槽７１および接着剤塗布槽７２を取り外し、再度、巻き出して樹脂塗布槽７３内の混合溶液中を通過させた後、その樹脂塗布槽７３の出口に設けられた線径ジグ５２によって塗布膜厚み制御を行い、さらに電子線照射装置６５によって硬化処理を行うことにより、第４層以上の複数層からなる結合材で砥粒３２０ａを固定してもよい。
【００８０】
【実施例】
本実施例では、ワイヤとして直径０．２ｍｍのピアノ線を用い、結合材第１層は電子線硬化性接着剤を主成分とし、結合材第２層は電子線硬化性樹脂を主成分とする。
【００８１】
まず、集中度２０（５ｖｏｌ％）に該当する３０／４０μｍのダイヤモンド砥粒を微量のエチルアルコールで湿潤し、そのダイヤモンド砥粒をアクリレート系電子線硬化性接着剤中に入れ、ホモジナイザにて約１０分間混ぜ合わせる。続いて、接着剤塗布槽７２にそのアクリレート系電子線硬化性接着剤とダイヤモンド砥粒３２０ａとの混合溶液（混合接着剤液）３２を入れる。
【００８２】
次いで、ワイヤ１１を接着剤塗布槽７２内に導き、さらに、整形する開口直径が約０．２２ｍｍの線径ジグ５１を通過させる。こうして、ワイヤ表面にアクリレート系電子線硬化性接着剤を主成分とする混合接着剤液３２を塗布する。
【００８３】
一方、アクリレート系電子線硬化性樹脂中に、短径２μｍ、長径５μｍのポリアミドファイバを３０ｗｔ％添加し、ホモジナイザにて約１０分間混和する。続いて、樹脂塗布槽７３にポリアミドファイバを添加した液状樹脂の混合溶液３３を入れる。
【００８４】
次いで、その表面にアクリレート系電子線硬化性接着剤の塗布されたワイヤ１１を、樹脂塗布槽７３内に導き、さらに、整形する開口直径が約０．２７ｍｍの線径ジグ５２を通過させ、容量３００ｋｅＶの電子線照射装置（電子線照射部６３に相当）によって電子線を照射し、ワイヤ上に形成された未硬化の混合被膜を電子線硬化させて結合材層（電子線硬化性接着剤層３２０、電子線硬化性樹脂層３３０）を形成する。これにより、電子線硬化性接着剤および電子線硬化性樹脂を主成分とする結合材で砥粒３２０ａを固定した、直径０．２５〜０．２６ｍｍのワイヤ工具を得た。
【００８５】
こうして得られたワイヤ工具を用いて、３インチのシリコンインゴットの切断加工（ワイヤ線速度は３００ｍ／ｍｉｎ）を行った。その結果、平均切断能率は５０ｍｍ²／ｍｉｎ程度以上と良好であり、また、３０分間の加工において、工具半径摩耗量は５μｍ以下と優れた耐摩耗性が得られた。
【００８６】
なお、前述の結合材第１層に含まれる電子線硬化性接着剤の接着剤成分、接着剤への添加物（砥粒）、結合材第２層に含まれる電子線硬化性樹脂の樹脂成分、樹脂への添加物（骨材）は、本実施例で用いたものに限定されることはなく、他のものを用いてもよい。
【００８７】
また、本実施形態に限らず、混合接着剤液３２の塗布後に、容量３００ｋｅＶの電子線照射装置（電子線照射部６２に相当）によって電子線を照射し、混合接着剤液３２の混合被膜を硬化させた後、前述のように混合溶液３３を塗布し、さらに容量３００ｋｅＶの電子線照射装置（電子線照射部６３に相当）によって電子線を照射してもよい。
【００８８】
また、本実施例では、電子線硬化処理を大気中で行っているが、前述のように電子線照射部の酸素濃度を大気中よりも低減することで、より確実に結合材層を硬化することが期待される。
【００８９】
また、本実施例に限らず、ワイヤ１１を接着剤塗布槽７２内に導入する前に、ワイヤ表面に前述の化学的プライマ処理や脱脂処理を施してもよい。あるいは、ワイヤ表面に電子線を照射するワイヤ洗浄処理を施してもよい。さらに、前述の化学的プライマ処理、脱脂処理、ワイヤ洗浄処理、および他の溶剤による洗浄処理、のいずれかを組合わせてもよい。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子線硬化性樹脂（電子線硬化性接着剤を含む）を主成分とし、工具半径方向に複数層からなる結合材を用い、ワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具において、ワイヤと接する部分には、金属であるワイヤとの密着強度の高い層（電子線硬化性接着剤層）を設け、その電子線硬化性接着剤には金属粉末などを添加せずに砥粒のみを添加するので、電子線照射以前に硬化反応が生じることはない。また、より芯線に近い部分（結合材第１層）において、密着力の強い電子線硬化性接着剤により砥粒を固定することによって、砥粒の保持強度を高めることができる。
【００９１】
また、第２層以降に、骨材（金属粉末など）を添加した通常の電子線硬化性樹脂を主成分とする層を設けることにより、ワイヤ工具の表面硬度を高め、ワイヤ工具の耐摩耗性などを向上させることができる。
【００９２】
このように、電子線照射による樹脂の化学反応（重合硬化）を利用し、電子線硬化性接着剤を主成分とする層を含む、複数の電子線硬化性樹脂層からなる結合材を用いて、ワイヤ上に砥粒を固定するので、ワイヤ工具の製造時間を短縮すると共に、結合材被膜とワイヤ面との密着力を高めることができ、さらに十分なワイヤ工具硬度を得ることができ、砥粒についても十分な強度で保持することができる。
【００９３】
すなわち、複数の電子線硬化性樹脂層からなる結合材によって砥粒をワイヤ上に固定し、高寿命で切断加工の高精度化・高能率化が可能であり、かつ長尺で安価なワイヤ工具およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るワイヤ工具の製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るワイヤ工具の横断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るバッチ式加熱炉の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るワイヤ工具の製造装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るワイヤ工具の横断面図である。
【図６】従来のシリコンインゴットの切断加工に用いられる遊離砥粒を用いたマルチワイヤ切断加工装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０送り出しローラ
１１ワイヤ
１１Ｔワイヤ工具
１２〜１４送りローラ
１５ダンサローラ
１６制御系
１７線径測定器
２０巻き取りロール
３１プライマ処理液（カップリング剤液）
３２混合接着剤液（混合溶液）
３３混合溶液
４０加熱炉
４４載置台
５１、５２線径ジグ
６１〜６３、６４ｃ、６５ｃ電子線照射部（電子線照射装置）
６４、６５電子線照射装置
６４ａ、６５ａガス噴射機構
６４ｂ、６５ｂ排気機構
７１プライマ処理槽
７２接着剤塗布槽
７３樹脂塗布槽
３１０プライマ層
３２０電子線硬化性接着剤層
３２０ａ砥粒
３３０電子線硬化性樹脂層
３３０ａ添加物（骨材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wire tool mainly made of resin for cutting hard and brittle materials such as silicon ingots, quartz, quartz, etc., and metal materials, and in particular, high precision and high efficiency of cutting. The present invention relates to a wire tool capable of performing the above and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, wire tools have been used as cutting tools for hard and brittle materials such as silicon ingots, quartz and quartz, and metal materials, but in particular with the recent increase in diameter of silicon wafers, cutting means from silicon wafer ingots It is attracting attention as.
[0003]
Conventionally, a cutting method using an inner peripheral blade has been applied to cutting a silicon ingot. In recent years, silicon wafers have been steadily increased in diameter to reduce and optimize the production cost of semiconductor devices. To increase the diameter of such wafers, the diameter of the inner peripheral blade has been increased. I have responded with. However, especially for silicon ingots of 8 inches or more, there is a limit to improving the throughput, cutting loss (Kerf-loss) is large, and it is difficult to set the inner peripheral blade to the cutting jig. The cutting method is changing from the inner peripheral cutting method to the multi-wire cutting method ("Electronic Materials" Vol. 35, No. 7, July 1996, page 29).
[0004]
By the way, as shown in FIG. 6, the conventional silicon ingot cutting process using a wire is performed in a predetermined path from a new wire reel 2 of a wire 1 such as a piano wire to a take-up roller 5. The main roller 4 and the like are provided to form a wire array having a predetermined pitch close to the ingot 6, and a highly viscous abrasive slurry is supplied from the slurry nozzle 7 and the ingot 6 is pressed against the wire array. Thus, the ingot 6 was cut to form a free abrasive grain. However, due to the free abrasive processing method, a large amount of industrial waste (waste liquid) is generated, running cost is high, wafer cleaning after cutting is difficult, improvement in processing efficiency cannot be expected, and cutting accuracy is poor. There were drawbacks.
[0005]
In order to solve these problems, there is a wire tool in which abrasive grains are fixed to a wire, that is, a fixed abrasive wire tool, which is already an electrodeposited wire tool (Japanese Patent Laid-Open No. 63-22275, Japanese Patent Publication No. 4-4105). Disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-227767, Japanese Patent Laid-Open No. 9-150314, etc.) or by a manufacturing method in which abrasive grains are mechanically embedded in the piano wire itself (trade name: Wiremond, Sumitomo Electric Corp. 1988) March 132, described on pages 118-122). In these tools, a metal is used as a binder for fixing the abrasive grains.
[0006]
However, in wire tools using metal as a binder, the binder layer is hard, so the torsional strength and bending strength of the wire tool are low, and it is easy to break during processing. Due to the time required, the manufacturing cost is high, and it is difficult to lengthen the wire tool itself necessary for the multi-wire cutting method. In addition, in order to avoid the problem that the production cost of the wire is high and it is difficult to lengthen the wire, an endless type wire tool in which both ends of a short wire tool are joined has been prototyped. And the bending strength is extremely low.
[0007]
In order to solve these problems, wire tools using a resin as a binder have recently been developed. As a wire tool using a resin as a binder for fixing abrasive grains to such a wire and a manufacturing method thereof, a fixed abrasive diamond wire saw developed by Osaka Diamond Industrial Co., Ltd. 369-370), JP-A-8-126953, JP-A-9-155561, JP-A-10-138114, JP-A-10-151560, JP-A-10-315049, JP-A-10-. Those described in Japanese Patent No. 328932 and Japanese Patent Laid-Open No. 10-337612 are known. In these wire tools, the type of resin is not particularly limited, but as can be seen from the contents of the announcement, examples, etc., in fact, thermosetting resins such as phenolic resins conventionally used in grinding wheels are used. It is used. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-48035 discloses a wire tool using ceramic as a binder for increasing the abrasive grain holding strength.
[0008]
However, even in such an improved wire tool, since a thermosetting resin is used as a binder, a drying step for removing the solvent and a firing step for curing are required, and the time required for firing is also required. It takes several minutes at every wire tool point. In addition, when ceramic is used as the binder, not only the firing temperature is further increased, but the time required for firing is several tens of minutes or more. Therefore, it is difficult to manufacture a wire tool at a high speed, for example, at a speed of several hundred meters to several kilometers per minute, and it is extremely difficult to inexpensively manufacture a long wire tool having a length of 10 kilometers or more necessary for a multi-cutting method. It is. Furthermore, the wire tool using a thermosetting resin as a binder is lower in wear resistance, mechanical strength, heat resistance, and cutting efficiency than a wire tool using a metal as a binder. There's a problem.
[0009]
Therefore, from the viewpoint of improving the production speed, the electron beam curable resin used for coating copper wires, etc. is replaced with a thermosetting resin to make a binder, and the wear resistance, mechanical strength, and heat resistance of the binder are further improved. In order to achieve this, a technique of adding metal particles, metal fibers, or the like to an electron beam curable resin has been proposed (Japanese Patent Application No. 11-202224). Furthermore, in order to increase the adhesion strength between the wire and the bonding material to improve the wear resistance of the tool, a technique for multilayering the bonding material has been proposed (Japanese Patent Application No. 11-203222).
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional technique, as an electron beam curable resin for forming a binding material, by using an electron beam curable adhesive having various functional groups excellent in adhesiveness with a metal, a metal constituting a wire core, and the like The adhesion strength between the wire and the bonding material layer is improved.
[0011]
However, when metal particles or metal fibers are added to the electron beam curable resin (adhesive), which is the main component of the binder, in order to increase the hardness of the binder and improve the wear resistance of the tool, Before irradiation, a curing reaction occurs from the boundary between the metal particles and the electron beam curable adhesive. That is, when metal particles or the like are added to the electron beam curable adhesive, a curing reaction occurs before the electron beam irradiation, and it becomes difficult to manufacture a tool.
[0012]
The present invention has been made paying attention to such a problem, and the abrasive grains are fixed on the wire by a binding material composed of a plurality of electron beam curable resin layers, and have a long life and high accuracy and high cutting performance. An object of the present invention is to provide a long and inexpensive wire tool capable of improving efficiency and a method for manufacturing the wire tool.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  As a reference, the present inventionIs a wire tool in which an electron beam curable resin is a main component, and a binding material composed of a plurality of layers is formed in the tool radial direction, and abrasive grains are fixed on the wire with the binding material. An electron beam curable adhesive layer containing abrasive grains, an electron beam curable adhesive layer formed on the wire, and an electron beam curable resin added with an aggregate, the electron beam curable adhesive layer An electron beam curable resin layer formed thereonIt has a configuration.
[0014]
In a wire tool in which abrasive grains are fixed with a binder composed of a plurality of electron beam curable resin layers formed in the radial direction of the tool, a functional group that increases the adhesion to the metal in order to increase the adhesion strength to the metal wire. It is effective to apply an electron beam curable adhesive into which a (carboxyl group or the like) is introduced on the wire surface. In order to improve wear resistance and the like, it is effective to add an aggregate such as metal powder to the electron beam curable resin layer. On the other hand, when a metal powder or the like is added to the electron beam curable adhesive, a curing reaction occurs from a boundary portion with the metal powder or the like before the electron beam irradiation.
[0015]
Accordingly, a layer obtained by adding abrasive grains to an electron beam curable adhesive is used as a first bonding material layer in contact with the wire, and at least a normal electron beam curable resin and a metal powder such as a metal powder in the tool radial direction on the layer. A second layer to which the material has been added is formed. Thus, by not adding metal powder or the like to the electron beam curable adhesive, a curing reaction does not occur before electron beam irradiation. In addition, the holding strength of the abrasive grains can be increased by fixing the abrasive grains with an electron beam curable adhesive having strong adhesion at a portion closer to the core wire (binding material first layer). Then, by providing a layer mainly composed of a normal electron beam curable resin in the second layer and thereafter, the surface hardness necessary for the wire tool can be obtained, and an aggregate such as metal powder is contained in the layer. By adding, the surface hardness can be further increased and the wear resistance of the wire tool can be improved. That is, sufficient surface hardness can be obtained as a wire tool, and sufficient strength can be maintained for abrasive grains, so that the life of the wire tool can be increased.
[0016]
  For reference, the present inventionIt has a primer layer formed by performing chemical primer treatment on the surface of the wire, and the electron beam curable adhesive layer is formed on the primer layer.It has a configuration.
[0017]
By applying chemical primer treatment to the wire surface, it is possible to increase the adhesion between the bonding material film containing the electron beam curable adhesive layer and the wire surface, and to suppress the reduction in tool life due to the peeling of the bonding material film. Can do.
[0018]
  Claim 1The invention described inA wire tool comprising an electron beam curable resin as a main component and a plurality of layers of a binding material formed in a tool radial direction, and abrasive grains fixed on the wire with the binding material. As an aggregate, an electron beam curable adhesive layer is formed on the wire.Metal particles having an average particle size of 0.1 to 15 μmandAdd 5-90wt% organic resin powder with average particle size of 0.1-15μmAnd an electron beam curable resin layer formed on the electron beam curable adhesive layer.There is a special feature.
[0019]
  Claim 2The invention described inA wire tool comprising an electron beam curable resin as a main component and a plurality of layers of a binding material formed in a tool radial direction, and abrasive grains fixed on the wire with the binding material. As an aggregate, an electron beam curable adhesive layer is formed on the wire.Metal fiber having a minor axis of 0.1 to 15 μm and a major axis of 1 to 200 μmandAddition of 5-90 wt% organic resin fiber with a minor axis of 0.1 to 15 μm and a major axis of 1 to 200 μmAnd an electron beam curable resin layer formed on the electron beam curable adhesive layer.There is a special feature.
[0020]
In a wire tool, if the binder is composed of a single electron beam curable resin, sufficient abrasive layer hardness cannot be obtained, and the abrasive particles fall off during cutting and wear of the abrasive layer becomes severe. However, the mechanical strength, heat resistance, and wear resistance of the tool can be improved by adding an additive (aggregate) such as metal powder to the binder.
[0021]
Here, the aggregate such as metal powder has no flexibility and flexibility, and has poor adhesion to the binder resin, so it may fall off from the binder, but it is flexible and the binder resin. By adding an appropriate amount of organic resin powder or organic resin fiber (resin fiber) that has excellent adhesion to the metal, it is possible to increase the holding strength of metal particles and the like. That is, by mixing a hard aggregate such as a metal powder and an organic resin powder as appropriate and mixing them in an electron beam curable resin, sufficient tool hardness and flexibility as a cutting tool can be obtained. .
[0025]
  Claim 3The invention described inA method of manufacturing a wire tool comprising an electron beam curable resin as a main component on a wire and fixing abrasive grains with a binder composed of a plurality of layers, and the electron beam curable adhesive while the wire is running in the axial direction thereof And an adhesive liquid application process for applying a mixed adhesive liquid containing abrasive grains to the wire surface, and a first electron beam curing process for curing the mixed adhesive liquid applied to the wire surface by irradiating an electron beam. While running the wire in which the mixed adhesive liquid is applied and cured on the surface in the axial direction,On the wireConsists of electron beam curable resin and aggregate, as the aggregateMetal particles having an average particle size of 0.1 to 15 μmandAn electron beam curable resin mixed solution containing 5 to 90 wt% of organic resin powder having an average particle size of 0.1 to 15 μm is applied.A mixed solution coating step, and a second electron beam curing step in which the mixed solution coated on the wire is irradiated with an electron beam to be cured.There is a special feature.
[0026]
  Claim 4The invention described inA method of manufacturing a wire tool comprising an electron beam curable resin as a main component on a wire and fixing abrasive grains with a binder composed of a plurality of layers, and the electron beam curable adhesive while the wire is running in the axial direction thereof And an adhesive liquid application process for applying a mixed adhesive liquid containing abrasive grains to the wire surface, and a first electron beam curing process for curing the mixed adhesive liquid applied to the wire surface by irradiating an electron beam. While running the wire in which the mixed adhesive liquid is applied and cured on the surface in the axial direction,On the wireConsists of electron beam curable resin and aggregate, as the aggregateMetal fiber having a minor axis of 0.1 to 15 μm and a major axis of 1 to 200 μmandAn electron beam curable resin mixed solution containing 5 to 90 wt% of an organic resin fiber having a minor axis of 0.1 to 15 μm and a major axis of 1 to 200 μm is applied.A mixed solution coating step, and a second electron beam curing step in which the mixed solution coated on the wire is irradiated with an electron beam to be cured.There is a special feature.
[0027]
  For reference, the present inventionBefore the adhesive liquid coating process, a wire cleaning process that cleans the wire surface by irradiating the wire with an electron beamHave.
[0028]
Since the electron beam used as the energy source for curing the binder has a cleaning action on the surface of metal, etc., before applying the mixed adhesive liquid used as the binder on the wire, irradiate the wire with an electron beam or the like. And wash. By this electron beam irradiation, the surface of the wire is degreased, and sufficiently high adhesion strength between the wire and the binder layer can be obtained. Moreover, a cleaning processing speed of 1000 m / min or more can be realized by electron beam irradiation, and the manufacturing speed of the wire tool is greatly improved. Furthermore, a lower manufacturing cost than the conventional cleaning method can be realized.
[0030]
  In the present invention,By irradiating an electron beam to a binder coating layer mainly composed of an electron beam curable resin (including an electron beam curable adhesive), the electron beam curable resin undergoes a chemical reaction and polymerizes within one second. Since it hardens | cures, the manufacturing speed of a wire tool improves and it can provide a cheap and long wire tool.
[0031]
  For reference, the present inventionThe electron beam curing process is performed in an atmosphere with a reduced oxygen concentration than in the atmosphere.Do.
[0032]
By reducing the oxygen concentration in the electron beam curing step from that in the normal atmosphere, the polymerization curing reaction of the resin can be realized sufficiently stably and reliably. For example, even when the oxygen concentration in the electron beam curing step is reduced by 10% from the normal atmosphere, a binder layer suitable for cutting can be obtained.
[0033]
  For reference, the present inventionElectron beam curing process in nitrogen atmosphereDo.
[0034]
When the electron beam curing step is performed in a nitrogen atmosphere containing no oxygen, the bonding material layer is completely cured, and a wire tool having cutting characteristics and wear resistance that are sufficiently suitable for cutting work can be obtained.
[0035]
  For reference, the present inventionRepeat the mixed solution coating process and electron beam curing process multiple times.return.
[0036]
Since a general electron beam curable resin has low adhesion strength to a metal wire, it contains an electron beam curable resin on the first binder layer containing an electron beam curable adhesive having excellent adhesion to a metal. By forming a plurality of bonding material layers, the adhesion strength between the wire and the bonding material can be increased, and further the wire tool hardness can be improved.
[0039]
  For reference, the present inventionAfter the electron beam curing process, the heating and aging process is performed by heating and aging the wire tool.Have.
[0040]
When a metal powder effective for improving the wear resistance and heat resistance of a wire tool is added, only the electron beam irradiation will absorb the reflected or reflected electron beam at the added particle part or fiber part, or the metal ion of the additive. Due to the action, poor curing tends to occur around the metal additive. Moreover, an uncured part tends to remain even when the electron beam irradiation time is shortened. Therefore, by providing the heating and aging step, it is possible to improve the decrease in the binder hardness due to the poor curing generated around the metal additive, and further shorten the electron beam irradiation time. In this way, it is possible to obtain a wire tool excellent in cutting characteristics and wear resistance while completely curing the binder layer and reducing the tool cost.
[0041]
  For reference, the present inventionIn the heating and aging process, the wire tool after the binder is cured is wound up and batched in a heating furnace.Process.
[0042]
Since the heating and aging step is performed on a substantially hardened wire tool, the tool wound on the reel can be batch processed in a heating furnace or the like. According to the batch processing, since the manufacturing time per tool hardly changes, a wire tool having a binding material hardness sufficient to perform a cutting process is reliably and stably manufactured without reducing the tool manufacturing speed. be able to.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, although one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, the present invention is not limited thereto, and an electron beam curable adhesive layer in which abrasive grains are added to an electron beam curable adhesive, Electron beam curable resins obtained by adding various metal particles, inorganic powders, organic resin powders, metal fibers, inorganic fibers, and organic resin fibers (resin fibers) to ordinary electron beam curable resins other than the electron beam curable adhesive And a wide range of applications of the wire tool and its manufacturing method for fixing the abrasive grains to the wire using a bonding material including a layer.
[0044]
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a wire tool manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross section of a wire tool manufactured using the manufacturing apparatus.
[0045]
In FIG. 1, a wire 11 wound around a feed roll 10 is transported by a plurality of feed rollers 12, 13, 14 and a dancer roller 15, and is pulled by a take-up roll 20 to be wound up. The material of the wire 11 is not particularly limited, and is a metal wire such as a piano wire, brass-coated piano wire, stainless steel wire, a wire made of an inorganic compound such as glass fiber, a wire made of an organic compound such as nylon, or a twisted wire thereof. Is mentioned.
[0046]
A dancer roller 15 is provided as a tension control mechanism in order to prevent disconnection due to fluctuations in tension when winding the wire 11, but other examples include tension control methods using a seesaw method or a capstan method. In the configuration shown in FIG. 1, the control system 16 controls the delivery speed of the delivery roll 10 and the take-up speed of the take-up roll 20, and the position of the dancer roller 15 is controlled so that the tension of the wire 11 becomes a predetermined value. Be controlled.
[0047]
The wire 11 drawn out from the delivery roll 10 has a predetermined speed in order to improve adhesion with a mixed film (electron beam curable adhesive layer, electron beam curable resin layer) to be described later formed thereon. Then, an electron beam irradiation process (wire cleaning process) is performed. In the wire cleaning step, for example, an electron beam is irradiated onto the wire surface from an electron beam irradiation unit (electron beam accelerator) 61 having a capacity of 300 keV for a predetermined time.
[0048]
After the wire cleaning process described above, the wire 11 is guided to the adhesive application tank 72 containing the mixed adhesive liquid 32 mainly composed of the electron beam curable adhesive, and the application process of the electron beam curable adhesive is performed. Applied.
[0049]
Here, the mixed adhesive liquid 32 is an abrasive 320a (FIG. 2) on an electron beam curable resin (adhesive) into which a functional group (for example, a carboxyl group, a hydroxyl group, or an amino group) that enhances adhesion to a metal is introduced. Are added). Since the electron beam curable adhesive is excellent in the adhesion to the wire 11 and the adhesion with the mixed film containing the electron beam curable resin as a main component, the result of coating the electron beam curable adhesive As a result, the adhesion between the wire 11 and the mixed film can be improved. The abrasive grains 320a are not particularly limited, and may be hard abrasive grains such as diamond, CBN (cubic boron nitride), alumina, and silicon carbide. However, among them, diamond abrasive grains having excellent processing ability are usually desirable.
[0050]
After applying the above-mentioned electron beam curable adhesive, coating film thickness control and curing treatment are performed. This coating film thickness control is performed by scraping off the excess electron beam curable adhesive adhering to the wire 11 with a wire diameter jig 51 movably provided at the outlet of the adhesive application tank 72 to remove uncured electrons. It is carried out by adjusting the wire curable adhesive film to a predetermined thickness, or adjusting the outer diameter of the wire on which the uncured electron beam curable adhesive film is formed to a predetermined diameter. The curing process is performed by irradiating the wire 11 that has passed through the wire diameter jig 51 with an electron beam from an electron beam irradiation unit (electron beam accelerator) 62 having a capacity of 300 keV for a predetermined time. Thereby, the binder first layer (electron beam curable adhesive layer) 320 in which the uncured electron beam curable adhesive film is cured is formed.
[0051]
After passing through the roller 12, the wire 11 having the electron beam curable adhesive layer 320 formed on the surface thereof by the primer treatment or the electron beam curable adhesive application process as described above is then applied to the funnel-shaped resin. It passes through the mixed solution 33 accommodated in the tank 63. At this time, the mixed solution 33 adheres in layers on the electron beam curable adhesive layer 320 of the wire 11 to form an uncured mixed film.
[0052]
  Here, the mixing accommodated in the resin coating tank 73Solution 33 is an electron beamIt is a fluid mixture obtained by adding and mixing a predetermined additive (aggregate) 330a to a curable resin. In addition,Components of electron beam curable resinThe oligomers and monomers that areFor example,Polyethylene, polypropylene, hyperon, polystyrene, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, nylon, polychloroprene, polydimethylsiloxane, epoxy, polyester, polyvinyl butyral, polyurethane, polyamide, melamine, urea, and the like may be used.
[0053]
The mixed solution 33 is a liquid resin, that is, the above-mentioned electron beam curable resin, 5 to 90 wt% of metal particles and / or inorganic powder and / or organic resin powder having an average particle diameter of 0.1 to 15 μm, or short. Additive mixed liquid resin in which metal fiber and / or inorganic fiber and / or organic resin fiber having a diameter of 0.1 to 15 μm and a major axis of 1 to 200 μm is added and mixed as additive (aggregate) 330a. It is.
[0054]
In addition, a wire diameter jig 52 is movably provided at the outlet of the resin coating tank 73, and the excess mixed solution 33 adhering to the wire 11 is scraped off by the wire diameter jig 52 so as to be uncured. The mixed film is adjusted to a predetermined thickness, or the outer diameter of the wire on which the mixed film is formed is adjusted to a predetermined diameter.
[0055]
The wire 11 that has passed through the wire diameter jig 52 is then irradiated with a predetermined electron beam by an electron beam irradiation unit (electron beam accelerator) 63. Thereby, the binder second layer (electron beam curable resin layer) 330 in which the uncured electron beam curable resin film (mixed film) is cured is formed.
[0056]
In this way, the wire tool 11T in which the abrasive grains 320a are fixed with a desired bonding material consisting of a plurality of layers is sequentially completed.
[0057]
In addition, in this embodiment, although the several electron beam irradiation part 61-63 was provided, you may make it carry out electron beam hardening of the mixed film of a several layer by one electron beam irradiation part. For example, after the wire cleaning process, the wire 11 is once wound, the wound wire 11 is set again on the delivery roll 10, and a mixed adhesive liquid composed of abrasive grains 320a and an electron beam curable adhesive is accommodated. An adhesive application tank 72 is installed. Next, after the wire 11 is unwound again and passed through the mixed adhesive liquid in the adhesive application tank 72, the coating film thickness is controlled by the wire diameter jig 51 provided at the outlet of the adhesive application tank 72. Further, curing is performed by the one electron beam irradiation unit. Thereafter, the wire 11 is once wound up and reset on the delivery roll 10 as described above, and the adhesive coating tank 72 is removed, and the resin coating containing the mixed solution composed of the additive 330a and the electron beam curable resin is contained. A tank 73 is installed. Next, after unwinding the wire 11 again and passing through the mixed solution in the resin coating tank 73, the coating film thickness is controlled by the wire diameter jig 52 provided at the outlet of the resin coating tank 73, and The curing process is performed by one electron beam irradiation unit.
[0058]
The wire diameter measuring instrument 17 measures the outer diameter of the wire tool 11T downstream from the electron beam irradiation unit 63, and can feed back the measurement information to the control system 16. This wire diameter measuring instrument 17 has, for example, three non-contact displacement sensors that surround the wire tool 11T and are spaced at equal angular intervals at a predetermined position in the wire conveying direction, and only measure the wire diameter of the wire 11. In addition, the misalignment of the mixed film with respect to the main body of the wire 11 (variation in the film thickness of the mixed film at three positions in the circumferential direction) can also be detected. The control system 16 detects the misalignment between the wire 11 and the wire diameters 51 and 52 based on the measurement information, the wire 11 always runs in the center of the wire diameter jigs 51 and 52, and the mixed coating is the length of the wire 11. The relative positions of the wire 11 and the wire diameter jigs 51 and 52 are controlled so that the thickness is constant both in the vertical direction and in the circumferential direction. The position can be controlled by displacing the wire diameter jigs 51 and 52 or by displacing a wire position adjusting roller (not shown).
[0059]
The wire tool 11T having the mixed coating (electron beam curable adhesive layer 320, electron beam curable resin layer 330) formed on the outer peripheral surface thereof passes through the rollers 14 and 15, and is then wound around the winding roll 20. Subsequently, a plurality of pieces are collectively loaded and placed in the heating furnace 40 shown in FIG. 3 and subjected to heat treatment at a predetermined temperature for a predetermined time (heating aging step).
[0060]
Here, the heating furnace 40 is a batch type furnace that carries in and stores a plurality of wire tools 11T after being cured and wound as described above from an inlet (not shown), and heat-treating them at a predetermined temperature for a predetermined time. A pair (or a plurality of pairs) of burners 42a and 42b provided on the upper surface of the furnace body 41, exhaust ports 43a and 43b provided on the lower surface of the heating furnace 40, and a lower portion of the furnace body 41 And a mounting table 44 for mounting a plurality of objects to be heated (wire tools 11T), and the fuel supplied to the burners 42a and 42b and the combustion air are mixed and injected into the furnace. It is configured to burn. In addition, not only this embodiment but a heavy oil furnace, a gas furnace, an electric furnace, etc. can be suitably selected and used according to the structure and number of wire tools 11T.
[0061]
In the present embodiment, an electron beam curable adhesive layer 320 having excellent adhesion to a metal is provided as the first bonding material layer in contact with the wire 11, and only the abrasive grains 320a are added to the electron beam curable adhesive. By doing so, it is possible to avoid the occurrence of a curing reaction before electron beam irradiation. Furthermore, the mechanical strength and heat resistance of the wire tool 11T are obtained by laminating an electron beam curable resin layer 330 containing an aggregate such as metal particles on the electron beam curable adhesive layer 320 as a second binder layer. Can increase the sex. Moreover, since the abrasive grains 320a are the first layer of the bonding material close to the wire 11 and are fixed to the wire 11 with an electron beam curable adhesive having strong adhesion, for example, metal powder or the like after the second layer of the bonding material. Compared with the case of being fixed to the wire 11 together with the additive, the holding strength is greatly improved.
[0062]
Further, in the present embodiment, in the heating and aging process described above, the uncured portion resulting from the addition of metal powder or the like is completely cured by heating and aging the wire tool 11T after manufacture at a predetermined temperature for a predetermined time, A binder layer having a hardness suitable for cutting can be formed, and the electron beam irradiation time can be further shortened. In addition, not only this embodiment but the storage which can store a some wire tool may be provided, and you may comprise so that the natural hardening aging process after the electron beam hardening of a tool binding material may be performed.
[0063]
In the present embodiment, the electron beam curable resin has an average particle size of 0.1 to 15 μm, and at least one of metal particles, inorganic powder, and organic resin powder is used as an additive, or the short diameter is Since the additive is added in an amount of 5 to 90 wt% of at least one of a metal fiber, an inorganic fiber, and an organic resin fiber having a length of 0.1 to 15 μm and a major axis of 1 to 200 μm, the wire tool The mechanical strength and heat resistance of can be improved. In particular, the holding strength of the abrasive grains 320a can be increased by adding an appropriate amount of organic resin powder or organic resin fiber that is flexible and has excellent adhesion to the binder resin.
[0064]
In the present embodiment, while the wire 11 is traveling in the axial direction, the mixed solution 33 of the electron beam curable resin containing 5 to 90 wt% of the above-described additive 330a is shaped to a predetermined diameter, or the wire 11 includes a step of electron beam curing after shaping the coating film of the mixed solution 33 applied on the film 11 to a predetermined film thickness, so that a plurality of uniform coating films are formed, and high-quality wire tools are continuously manufactured. can do.
[0065]
In the present embodiment, the outer diameter of the wire tool 11T on which the mixed coating is formed after electron beam curing is measured, and the outer diameter of the wire tool 11T on which the mixed coating is formed is determined based on the measurement result. By controlling the wire diameter jigs 51 and 52 and the adjustment roller so as to be a value, the variation in the wire diameter can be minimized. As a result, it is possible to obtain a silicon wafer having a stable cut surface quality with a small cutting loss at the time of cutting and warping of a cut product.
[0066]
Moreover, in this embodiment, since the wire washing process by electron beam irradiation is performed prior to the step of applying the mixed solution 32 mainly composed of the electron beam curable adhesive on the wire body, for example, by a solvent vapor degreasing tank. The adhesion strength between the electron beam curable adhesive and the wire 11 can be improved in a shorter time than the method of performing the degreasing treatment.
[0068]
“Second Embodiment”
FIG. 4 shows a schematic configuration of a wire tool manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a cross section of a wire tool manufactured using the manufacturing apparatus. In addition, the same code | symbol is provided to the structure same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
[0069]
In this embodiment, the binder curing step (electron beam curing step) is performed in a nitrogen atmosphere. However, maintaining the entire curing step in a nitrogen atmosphere not only increases the equipment cost but also increases the running cost. In this configuration, nitrogen gas is injected only in the vicinity of the electron beam irradiation units 64c and 65c to reduce the oxygen concentration from the atmosphere. In this embodiment, a plurality of binder layers 320 and 330 mainly composed of an electron beam curable resin (including an adhesive) are provided as in the first embodiment. The primer surface 310 is formed on the wire surface as a first bonding material layer.
[0070]
In FIG. 4, the wire 11 wound around the feed roll 10 is pulled and wound around the take-up roll 20 as described above.
[0071]
The wire 11 drawn from the delivery roll 10 is degreased in a solvent vapor degreasing tank (not shown) in order to improve the adhesion with the binder layer mainly composed of an electron beam curable resin, and then the funnel Then, it is guided to the primer treatment tank 71 and subjected to chemical primer treatment. Here, the chemical primer treatment includes surface coating of a coupling agent (for example, a silane coupling agent), and the wire 11 passes through the primer treatment tank 71 so that a primer treatment liquid (coupling) is applied to the wire surface. (Liquid solution) 31 is applied to form a primer layer (binding material first layer) 310. By preliminarily treating the wire surface, curing of the mixed coating on the wire surface can be promoted, and the adhesion between the wire 11 and the mixed coating can be enhanced.
[0072]
Next, the wire 11 subjected to the chemical primer treatment is guided to the adhesive application tank 72 as described above, and the mixed adhesive liquid 32 containing an electron beam curable adhesive as a main component and the abrasive grains 320a added thereto. Is applied. As a result, the mixed adhesive liquid 32 adheres in layers on the primer layer, and an uncured mixed film is formed.
[0073]
After this mixed adhesive solution coating process, coating film thickness control and curing process are performed. Here, the control of the coating film thickness is performed by removing excess electron beam curable adhesive or the like adhering to the wire 11 by the wire diameter jig 51 movably provided at the outlet of the adhesive coating tank 72 as described above. This is done by scraping and adjusting the uncured electron beam curable adhesive film to a predetermined thickness, or adjusting the outer diameter of the wire on which the uncured electron beam curable adhesive film is formed to a predetermined diameter. . Moreover, the said hardening process is performed by irradiating the above-mentioned electron beam with the electron beam irradiation apparatus 64 with respect to the wire 11 which passed the wire diameter jig | tool 51. FIG. In particular, from the gas injection mechanism 64a to the electron beam irradiation unit 64c of the electron beam irradiation device 64, along the wire travel direction so that the wire 11 does not vibrate in the radial direction (from top to bottom in the figure) Inject and supply gas. The supply amount (flow rate) of the gas is desirably such that the oxygen concentration in the vicinity of the electron beam irradiation unit 64c is reduced by at least about 10% from the oxygen concentration in the atmosphere. Further, it is desirable that the injection gas is nitrogen gas or argon gas that can be released into the atmospheric environment. The injected gas is recovered through the exhaust mechanism 64b of the electron beam irradiation device 64. The control system 16 controls gas injection by the gas injection mechanism 64a based on detection information from a gas concentration sensor (not shown) so that the gas flow rate becomes a preset value. By this electron beam curing step, an electron beam curable adhesive layer (binding material second layer) 320 in which the uncured electron beam curable adhesive film is cured to a hardness sufficient for cutting is formed.
[0074]
The primer layer 310 is formed on the surface of the wire 11 by passing through the roller 12, and by the above-described primer treatment, the electron beam curable adhesive coating process, and the curing process, and the electron beam curable adhesive layer 320 is formed thereon. The formed wire 11 is then guided to a funnel-shaped resin coating tank 73 in which the mixed solution 33 is accommodated, and the mixed solution 33 adheres in layers on the electron beam curable adhesive layer 320 as described above. An uncured mixed coating is formed.
[0075]
Thus, the wire 11 having the uncured mixed film formed on the electron beam curable adhesive layer 320 passes through the wire diameter jig 52 as described above, and is irradiated with an electron beam by the electron beam irradiation device 65. In particular, gas is injected and supplied from the gas injection mechanism 65a to the electron beam irradiation unit 65c of the electron beam irradiation device 65 along the wire traveling direction so that the wire 11 does not vibrate in the radial direction. The gas supply amount is desirably such that the oxygen concentration in the vicinity of the electron beam irradiation unit 65c is reduced by at least about 10% from the oxygen concentration in the atmosphere. Further, it is desirable that the injection gas is nitrogen gas or argon gas that can be released into the atmospheric environment. The injected gas is recovered through the exhaust mechanism 65b of the electron beam irradiation device 65. The control system 16 controls gas injection by the gas injection mechanism 65a based on detection information from a gas concentration sensor (not shown) so that the gas flow rate becomes a preset value. By this electron beam curing step, an electron beam curable resin layer (binding material third layer) 330 is formed in which an uncured mixed film including the electron beam curable resin and the additive 330a is cured to a hardness sufficient for cutting. The
[0076]
The wire tool 11T having the mixed coating formed on the outer peripheral surface thereof passes through the rollers 14 and 15, and is then wound around the take-up roll 20 and is carried into and placed in the heating furnace 40 as described above. And heat treatment for a predetermined time. In this way, the wire tool 11T is obtained in which the abrasive grains 320a are fixed with a binder composed of a plurality of layers including the primer layer 310.
[0077]
In the present embodiment, the wire 11 to which the mixed solution is applied is shaped into a predetermined diameter, or the curing step of electron beam curing with the film of the mixed solution applied on the wire 11 having a predetermined thickness is performed in a nitrogen atmosphere. By irradiating the wire 11 with an electron beam, the polymerization curing reaction can be caused stably and reliably. In particular, in each of the electron beam irradiation units 64c and 65c, it is possible to prevent polymerization inhibition due to oxygen by reducing the oxygen concentration without significantly increasing the running cost. In addition, you may comprise so that nitrogen gas may be supplied not only to this embodiment but to the whole manufacturing apparatus.
[0078]
Further, in this embodiment, by performing a chemical primer treatment on the wire surface in the pre-process of the application process of the electron beam curable adhesive, it is possible to increase the adhesion between the bonding material film and the wire surface, It is possible to suppress a decrease in tool life due to peeling of the material film.
[0079]
Not only in the present embodiment, after forming the bonding material third layer 330, the wire 11 is once wound up, the primer treatment tank 71 and the adhesive application tank 72 are removed, and the wire 11 is unwound again to rewind in the resin application tank 73. After passing through the mixed solution, the coating film thickness is controlled by the wire diameter jig 52 provided at the outlet of the resin coating tank 73, and further the curing process is performed by the electron beam irradiation device 65, whereby the fourth layer The abrasive grains 320a may be fixed with a binder composed of the plurality of layers described above.
[0080]
【Example】
In this example, a piano wire having a diameter of 0.2 mm is used as the wire, the first binder layer is mainly composed of an electron beam curable adhesive, and the second binder layer is mainly composed of an electron beam curable resin. .
[0081]
First, 30/40 μm diamond abrasive grains corresponding to a concentration of 20 (5 vol%) are wetted with a small amount of ethyl alcohol, and the diamond abrasive grains are put into an acrylate electron beam curable adhesive, and about 10 by a homogenizer. Mix for a minute. Subsequently, a mixed solution (mixed adhesive solution) 32 of the acrylate electron beam curable adhesive and diamond abrasive grains 320a is placed in the adhesive application tank 72.
[0082]
Next, the wire 11 is guided into the adhesive application tank 72 and further passed through a wire diameter jig 51 having an opening diameter of about 0.22 mm. Thus, the mixed adhesive liquid 32 mainly composed of an acrylate electron beam curable adhesive is applied to the wire surface.
[0083]
On the other hand, 30 wt% of a polyamide fiber having a minor axis of 2 μm and a major axis of 5 μm is added to an acrylate electron beam curable resin, and the mixture is mixed for about 10 minutes with a homogenizer. Subsequently, a mixed solution 33 of liquid resin to which polyamide fiber is added is placed in the resin coating tank 73.
[0084]
Next, the wire 11 having an acrylate-based electron beam curable adhesive applied to the surface thereof is guided into the resin coating tank 73 and further passed through a wire diameter jig 52 having an opening diameter of about 0.27 mm for shaping. A 300 keV electron beam irradiation device (corresponding to the electron beam irradiation unit 63) is irradiated with an electron beam, and an uncured mixed film formed on the wire is cured with an electron beam to form a binder layer (an electron beam curable adhesive layer). 320, an electron beam curable resin layer 330) is formed. Thus, a wire tool having a diameter of 0.25 to 0.26 mm, in which the abrasive grains 320a were fixed with a binder mainly composed of an electron beam curable adhesive and an electron beam curable resin, was obtained.
[0085]
Using the wire tool thus obtained, a 3-inch silicon ingot was cut (wire linear velocity was 300 m / min). As a result, the average cutting efficiency is 50 mm.²In addition, the wear amount of the tool radius was 5 μm or less and excellent wear resistance was obtained in 30 minutes of machining.
[0086]
In addition, the adhesive component of the electron beam curable adhesive contained in the first binder layer, the additive (abrasive grains) to the adhesive, and the resin component of the electron beam curable resin contained in the second binder layer. The additive (aggregate) to the resin is not limited to that used in this embodiment, and other additives may be used.
[0087]
Moreover, not only this embodiment but after application | coating of the mixed adhesive liquid 32, an electron beam is irradiated by the electron beam irradiation apparatus (equivalent to the electron beam irradiation part 62) of a capacity | capacitance of 300 keV, and the mixed film of the mixed adhesive liquid 32 is applied. After curing, the mixed solution 33 may be applied as described above, and further irradiated with an electron beam by an electron beam irradiation apparatus (corresponding to the electron beam irradiation unit 63) having a capacity of 300 keV.
[0088]
Further, in this embodiment, the electron beam curing treatment is performed in the atmosphere, but as described above, the binder layer is more reliably cured by reducing the oxygen concentration in the electron beam irradiation part than in the atmosphere. It is expected.
[0089]
In addition to the embodiment, before the wire 11 is introduced into the adhesive application tank 72, the above-described chemical primer treatment or degreasing treatment may be performed on the wire surface. Or you may perform the wire washing process which irradiates an electron beam to the wire surface. Furthermore, any of the above-mentioned chemical primer treatment, degreasing treatment, wire washing treatment, and washing treatment with other solvents may be combined.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an electron beam curable resin (including an electron beam curable adhesive) is used as a main component, a bonding material consisting of a plurality of layers in the tool radial direction is used, and abrasive grains are formed on the wire. In the wire tool in which the wire is fixed, a layer (electron beam curable adhesive layer) having high adhesion strength to the wire that is a metal is provided in a portion in contact with the wire, and the electron beam curable adhesive is provided with a metal powder or the like. Since only the abrasive grains are added without addition, no curing reaction occurs before electron beam irradiation. In addition, the holding strength of the abrasive grains can be increased by fixing the abrasive grains with an electron beam curable adhesive having a strong adhesion at a portion closer to the core wire (binding material first layer).
[0091]
Further, by providing a layer mainly composed of an ordinary electron beam curable resin to which an aggregate (metal powder or the like) is added after the second layer, the surface hardness of the wire tool is increased and the wear resistance of the wire tool is increased. Etc. can be improved.
[0092]
In this way, by using a chemical reaction (polymerization curing) of a resin by electron beam irradiation, using a binder composed of a plurality of electron beam curable resin layers including a layer mainly composed of an electron beam curable adhesive. Since the abrasive grains are fixed on the wire, the manufacturing time of the wire tool can be shortened, the adhesion between the bonding material coating and the wire surface can be increased, and sufficient wire tool hardness can be obtained. The grains can also be held with sufficient strength.
[0093]
In other words, a long and inexpensive wire tool that can fix abrasive grains on a wire with a binding material composed of a plurality of electron beam curable resin layers, enables high accuracy and high efficiency of cutting with a long service life. And a method for manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wire tool manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the wire tool according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a batch heating furnace according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a wire tool manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a wire tool according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a schematic configuration of a multi-wire cutting apparatus using loose abrasive grains used for cutting a conventional silicon ingot.
[Explanation of symbols]
10 Feeding roller
11 wire
11T wire tool
12-14 Feed roller
15 Dancer Laura
16 Control system
17 Wire diameter measuring instrument
20 Winding roll
31 Primer treatment liquid (coupling agent liquid)
32 Mixed adhesive liquid (mixed solution)
33 Mixed solution
40 Heating furnace
44 mounting table
51, 52 Wire diameter jig
61-63, 64c, 65c Electron beam irradiation unit (electron beam irradiation device)
64, 65 Electron beam irradiation device
64a, 65a Gas injection mechanism
64b, 65b Exhaust mechanism
71 Primer tank
72 Adhesive application tank
73 Resin coating tank
310 Primer layer
320 Electron curable adhesive layer
320a Abrasive grain
330 Electron beam curable resin layer
330a Additive (Aggregate)

Claims

電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材が工具半径方向に形成され、前記結合材でワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具であって、
前記結合材には、砥粒を添加した電子線硬化性接着剤からなり、ワイヤ上に形成された電子線硬化性接着剤層と、骨材として平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子および平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂粉末を５〜９０ｗｔ％添加した電子線硬化性樹脂からなり、前記電子線硬化性接着剤層上に形成された電子線硬化性樹脂層と、を含むことを特徴とするワイヤ工具。A wire tool having an electron beam curable resin as a main component and a plurality of layers of a binding material formed in the tool radial direction, and abrasive grains fixed on the wire with the binding material,
The binder comprises an electron beam curable adhesive to which abrasive grains are added, an electron beam curable adhesive layer formed on the wire, and metal particles having an average particle size of 0.1 to 15 μm as an aggregate And an electron beam curable resin layer formed on the electron beam curable adhesive layer, comprising an electron beam curable resin to which 5 to 90 wt% of an organic resin powder having an average particle size of 0.1 to 15 μm is added, A wire tool comprising:

電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材が工具半径方向に形成され、前記結合材でワイヤ上に砥粒を固定したワイヤ工具であって、
前記結合材には、砥粒を添加した電子線硬化性接着剤からなり、ワイヤ上に形成された電子線硬化性接着剤層と、骨材として短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの有機樹脂ファイバを５〜９０ｗｔ％添加した電子線硬化性樹脂からなり、前記電子線硬化性接着剤層上に形成された電子線硬化性樹脂層と、を含むことを特徴とするワイヤ工具。 A wire tool having an electron beam curable resin as a main component and a plurality of layers of a binding material formed in the tool radial direction, and abrasive grains fixed on the wire with the binding material,
The binder is composed of an electron beam curable adhesive to which abrasive grains are added, an electron beam curable adhesive layer formed on the wire, and an aggregate having a minor axis of 0.1 to 15 μm and a major axis of 1 It is made of an electron beam curable resin to which 5 to 90 wt% of an organic resin fiber having a short diameter of 0.1 to 15 μm and a long diameter of 1 to 200 μm is added, and is formed on the electron beam curable adhesive layer. A wire tool comprising: an electron beam curable resin layer .

ワイヤ上に電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、
ワイヤをその軸線方向に走行させながら、電子線硬化性接着剤および砥粒を含む混合接着剤液をワイヤ表面に塗布する接着剤液塗布工程と、
ワイヤ表面に塗布された前記混合接着剤液に電子線を照射して硬化する第１の電子線硬化工程と、
前記混合接着剤液が表面に塗布および硬化されたワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に電子線硬化性樹脂および骨材からなり、前記骨材として平均粒径が０．１〜１５μｍの金属粒子および平均粒径が０．１〜１５μｍの有機樹脂粉末を５〜９０ｗｔ％含有する電子線硬化性樹脂の混合溶液を塗布する混合溶液塗布工程と、
ワイヤ上に塗布された前記混合溶液に電子線を照射して硬化する第２の電子線硬化工程と、
を有することを特徴とするワイヤ工具の製造方法。 A method of manufacturing a wire tool in which an electron beam curable resin is a main component on a wire, and abrasive grains are fixed with a binder composed of a plurality of layers,
An adhesive liquid application step of applying a mixed adhesive liquid containing an electron beam curable adhesive and abrasive grains to the wire surface while running the wire in its axial direction;
A first electron beam curing step in which the mixed adhesive liquid applied to the wire surface is cured by irradiation with an electron beam;
While running the wire coated and cured with the mixed adhesive liquid on its surface in the axial direction, the wire is composed of an electron beam curable resin and an aggregate, and the average particle size of the aggregate is 0.1 to 15 μm. A mixed solution coating step of coating a mixed solution of an electron beam curable resin containing 5 to 90 wt% of metal particles and an organic resin powder having an average particle size of 0.1 to 15 μm ;
A second electron beam curing step of curing by irradiating the mixed solution applied on the wire with an electron beam;
The manufacturing method of the wire tool characterized by having .

ワイヤ上に電子線硬化性樹脂を主成分とし、複数層からなる結合材で砥粒を固定したワイヤ工具の製造方法であって、
ワイヤをその軸線方向に走行させながら、電子線硬化性接着剤および砥粒を含む混合接着剤液をワイヤ表面に塗布する接着剤液塗布工程と、
ワイヤ表面に塗布された前記混合接着剤液に電子線を照射して硬化する第１の電子線硬化工程と、
前記混合接着剤液が表面に塗布および硬化されたワイヤをその軸線方向に走行させながら、ワイヤ上に電子線硬化性樹脂および骨材からなり、前記骨材として短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの金属ファイバおよび短径が０．１〜１５μｍ、長径が１〜２００μｍの有機樹脂ファイバを５〜９０ｗｔ％含有する電子線硬化性樹脂の混合溶液を塗布する混合溶液塗布工程と、
ワイヤ上に塗布された前記混合溶液に電子線を照射して硬化する第２の電子線硬化工程と、
を有することを特徴とするワイヤ工具の製造方法。 A method of manufacturing a wire tool in which an electron beam curable resin is a main component on a wire, and abrasive grains are fixed with a binder composed of a plurality of layers,
An adhesive liquid application step of applying a mixed adhesive liquid containing an electron beam curable adhesive and abrasive grains to the wire surface while running the wire in its axial direction;
A first electron beam curing step in which the mixed adhesive liquid applied to the wire surface is cured by irradiation with an electron beam;
While running the wire coated and cured with the mixed adhesive liquid on its surface in the axial direction, the wire consists of an electron beam curable resin and an aggregate, the minor axis of which is 0.1 to 15 μm as the aggregate, metal fiber diameter is 1~200μm and minor axis 0.1-15, a mixed solution coating step of major axis to apply a mixed solution of an electron beam-curable resin containing 5～90Wt% organic resin fiber 1~200μm ,
A second electron beam curing step of curing by irradiating the mixed solution applied on the wire with an electron beam;
The manufacturing method of the wire tool characterized by having .