JPS6268266A - 極薄切断刃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、帯状の極薄切断刃に関し、特に、マルチバ
ンドソー（おさのこ盤）などに組み込まれて、種々の材
料、特に半導体材料を切断するのに用いられる帯状の極
薄切断刃に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、多くの半導体素子は、シリコン、ガリウムひ素
、インジウム燐等の種々の半導体材料の棒状単結晶を切
断して得られた仮状の半導体から製造されており、これ
らの半導体材料は元来高価であるために、その切断にお
いてはできるだけロスが少ないこと、すなわち切り代が
小さいことが要望されており、それに応えて例えば第２
図に示されるような、単一のロールを使用する超急冷傾
面法によって製造された非晶質金属薄帯（以下、単に薄
帯ともいう）、丁なわち第２図に示されるように、誘導
加熱コイル２を備えたルツボ１内に溜められ定溶融金属
を、そのルツボ１の底部に形成されたスリット付きノズ
ル３から、図示されていない加圧手段に工って供給され
る噴射ガスで、そのノズル３に近接した位１ガにおいて
高速度で回転している冷却用ロール４の表面に向って噴
出させ、そのロール４上で超急冷させることによって形
成させた非晶質金属薄帯５は薄くても強靭であるところ
から、最近ではこのような非晶質金属薄帯や、これにダ
イヤモンド粉末を付着させｔものが前記半導体材料の切
断用刃物として盛んに使用されるようになってきｔｏ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、近頃では半桿体基板は益々大径化する傾
向にあり、しかも半導体材料を切断するに際しては、ｉ
ｉ■述のように切り代を小さくする定めに本来切断刃は
できるだけ薄くしなければならないところから、前記薄
帯をマルチワイヤソーに組み込んで切削油と研磨剤を供
給しながら、特に大径の半導体材料、例えばシリコンイ
ンゴットを切ｊｄｒ　Ｌでこれを多数の薄い板状シリコ
ンに分割するｄＡ合には、切断中に刃の摩耗量が許容限
度を越えて、その引張強度が刃の両端にかかる張力に耐
えきれなくなって切断刃が破断し、ま念上記のようにし
て半導体材料を切断する場合に、前記薄帯にダイヤモン
ド粉末のような硬質粒子を付着させたものを切断刃とし
て使用しても、インゴットの切断面積が大きいと、切断
途中で刃の破断が起りや丁＜、シかも使用中刃の両端に
かかる張力が薄帯に塑性変形を起し九り、あるいは刃が
摩耗することによって、硬質粒子はその薄帯から脱落し
、結局前記と同様に刃の摩耗が比較的速やかに進行して
切断刃の寿命が短いという問題があった。

〔研究に基づく細見事項〕

そこで、本発明者等は、薄くても十分な強度を備え、大
径の半導体材料を切断している間でも破断しない耐久性
に鏝れた切断刃の出現が望まれている現状に鑑みて、種
々研究を重ねた結果、（１）　　切断刃の母材となる非
晶質金属としてＦｅ。

ＮｉおよびＣｏのうちの１種または２種以上を基とする
合金を採用すると、それを薄帯としたときの強度が大き
く、それが少々摩耗しても切断中に受ける張力に十分耐
えられる切断刃が得られること、（２）平均厚さ：１５
〜８０μを有する前記薄帯は比較的製造が容易である上
に、その引張強度よりも低い張力によって撓みや捩れを
起さずにマチルバンドソーの切断刃として取り付けるこ
とがでさ、しかも−刀当りの切り代をほぼ１００μ未満
に小さくできること、 （３）　　切断刃の平均幅および平均厚さをそれぞれＷ
（−）およびＴ　（ｗｍ　）で表わしたとき、Ｗ／Ｔ≦
２５０にすると、切削［辱の刃の撓みやぶれが抑えられ
て刃が均一にｇ耗し、七の結果作業性が向上するととも
に切り代も小さくなり、かつ切断刃の寿命が延びること
、 （４）薄帯中に微細な硬質粒子を分散した状態で混入す
ると、切断刃の強度が向上して破断しにくくなるととも
に切断速度が増大し、力・つ耐摩耗性も向上して切断刃
の強度が長時間にわたって維持される結果、切断刃の耐
久性が著しく改善されること、 を見出した。

〔問題点を解決する友めの手段〕

この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、作
業性にすぐれ、かつ大きな張力にも十分耐えて焼みやぶ
れを生ずることなく破切断物を能率よく、しかも歩留り
よく切断できる長寿命の極薄切断刃を提供するこ〉を目
的とし、　Ｆｅ　、　Ｎｉお工びＣｏのうちの１種また
は２種以上を基とする非晶質合金を基材とし之帯状の極
薄切断刃であって、この切断刃が、その切断刃の平均厚
さをＴ　（ｔｍ　）、平均幅をＷ　（ｔｘｍ　）で表わ
し友とき、Ｔ−１５〜８０μの平均厚さと、Ｗ　／　’
ｌ’≦２５０の関係を満たす平均幅とを有し、かつ前記
非晶質合金中に硬質粒子が分散して混入されている材料
から構成されていることを特徴とするものである。

〔発明の具体的な構成〕

（１）　　非晶質合金（母材） この発明における非晶質合金としては、鉄族金属を基と
し之種々の非晶質合金を使用することができ、そのうち
特に、例えば非晶質イヒさせるためのＳｉお工びＢのう
ちの１種ま之は２種を１〜１０重量％と、非晶質合金の
強度を向上させ、かつ硬質粒子の分散状態を良好にする
ためのＶ、ＴｉおよびＮｂのうちの１種または２種以上
を０．１〜５重世％を含み、残部がＦｅ　、　Ｎｉお工
びＣｏのうちの１種ま之は２種以上からなる成分組成を
有する非晶質合金はＨｖ：１０００程度の硬さを備え、
焼入鋼に比較して使用時の摩耗量が非附に少なく、また
引張強度も３００〜４００Ｋｇ／−と大きく、極く薄い
刃厚によって起りやすい撓みやぶれを防ぐ友めの張力に
も十分耐えることができ、その結果小さい切り代と長時
間の使用が達成できる。

（２）　　平均厚さ 平均厚さ：１５μ１５μ非晶質合金薄帯を製造すること
は困難である上に、その薄帯をマルチバンドソーの切断
刃として取り付ける場合、それの引張強さよりも小さい
張力をもって、刃の撓みや捩れを起さずに、この薄帯を
マルチバンドソーに張設することも非潜に困難である一
方、その平均厚さが８０μを越えると、−刀あたりの切
り代は１００μ以上となって被切断物の歩留りが低下す
るようになるところから、この発明では切断刃の平均厚
さを１５〜８０μと定めた。

（３）Ｗ／Ｔの値 切断刃の平均幅をＷ（−）、平均厚さをＴ　（ｒａｓ　
）で表わし之とき、Ｗ／Ｔ＞２５０となると、その切断
刃をマルチバンドソーに組み込んだ場合、刃の両端にか
ける張力をいくら大きくしても刃の撓みやぶれが生じて
、使用中局部的に摩耗し、それによって刃が早期に破断
するようになることがら、Ｗ／Ｔの値を２５０以下と定
めた。

（４）　　硬質粒子 非晶質合金中に分散させてそれの強度と耐摩耗性を著し
く向上させる定めの硬質粒子の素材は、従来種々の材料
の切削、研削あるいは研磨等において使用されている種
々の硬質材料、例えばダイヤモンドのような元素、炭【
ヒタングステン、炭化モリブデン、炭化ニオブ、炭化チ
タンのような炭化物、アルミナ、シリカのような酸ｒヒ
物、窒ｒヒホウ素の工うな窒ｆヒ物などの中から、母材
（非晶質合金）との濡れ性（密着性）を考慮して選択さ
れる。

硬質粒子の平均粒径が０．１μ未満であると、その製造
が困難になる一方、それが２０μを越えると、切断面の
粗さが大きくなり丁ぎる上に、切断刃の引張強度以下の
張力によっても破断する、所謂不安定破断が起りや丁く
なり、さらに母材との密着性が悪（ヒするところから、
硬質粒子の平均粒径は一般に０．１〜２０μであるのが
好ましく、ま之切断刃中に分散させる硬質粒子の量が１
容量％未満であると、所望の耐摩耗性向上効果が得られ
ず、一方それが６５容［よ％を越すと、硬質粒子を保持
する母材の含有量が相対的に低くなり丁ぎて、切断時に
硬質粒子が脱落しやすくなるとともに刃の引張強度が低
下するので、一般に切断刃中の硬質粒子の含有２！は１
〜６５容量％であるのが好ましい。

〔発明の付帯的事項〕

この発明の極薄切断刃は、例えば以下に述べるような方
法によって製造される。

第１図に示されるように、鉄族金属基合金の溶融温度以
上の温度に加熱する誘導７ＩＯ′ＰＡコイル２を備え、
かつ底部にスリット付きノズル３が形成されているセラ
ミック製ルツボ１内に溜められている前記合金の溶湯な
噴射ガスの千カによって前記ノズル３から噴出させて形
成させた帯状の浴湯に硬質粒子を吹き付は友後、その浴
湯を前記ノズル３の下方に近接して配置され之冷却用ロ
ール４上に噴き当てるか、あるいはルツボ１内の前記溶
湯に予め硬質粒子を混入してから、前記ノズル３を通し
てその溶湯なロール４上に噴出させることによって、前
記溶湯がロール４上で急速に冷却凝固して非晶質（ヒし
た合金の中に硬質粒子が分散している帯材の極薄切断刃
５が製造される。

コノロールは、通潜鋼または銅によってつくられ、一般
に、非晶質合金がＦｅ基の場合は鋼が、またＮｉ基およ
びＣｏ基の場合は銅が使用され、そして使用中は例えば
冷却水によって冷却され、５〜３０ｍ／ｓｅｃの周速度
で回転する。

前記噴射ガスとしては、溶融金属に溶は込まないで、し
かもそれと反応しない千カニ０．０１〜１に４／−の不
活性ガス、例えばアルゴンまたはヘリウムが使用され、
さらに溶融金属が冷却用ロール４上で急冷凝固して薄帯
５となるまでの間圧、これらが酸（ヒされるのを防止す
る定めに、０．５〜１ａｉｍ程度のアルゴンまたはヘリ
ウムからなる雰囲気ガスが供給される。

〔実飛例および実施例に基づく効果〕

ついで、比較例と対比しながらこの発明を実施例に工っ
て説明する。

まず、第１表に示され之成分組成を何するＮ１基合金お
よびＦｅ基合金に、それぞれ第１表に示される平均粒径
を有する炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）粉末、
炭化モリブデン（以下、ＭＯ２Ｃで示す）粉末、ま之は
炭化ニオブ（以下、ＮｂＣで承￥）粉末を、第１表に示
される含有量で分散している原料合金の溶湯を製造し念
後、これらの各浴場から、既に述べ之単ロール液体急冷
法にし友がい、ノズル・・・石英製、スリット寸法：０
．３ｍＸ８寵、冷却用ロール・・−Ｎ１基合金：銅ロー
ル、Ｆｅ基合金：炭素工具鋼（ＳＫ）ロール、ロール周
速度−１８〜３０　ｍ／ｓｅｃ、噴射ガス・・・千カニ
　０．１〜０．６Ｋｆ／−のアルゴンガス、雰囲気ガス
・・・王カニ０、８　ａｔｍのアルゴンガスとする条件
によって、第１表に示される平均厚さと平均幅とを有す
る本発明切断刃１〜１０をそれぞれ製造するとともに、
比較の之め、硬質粒子を含まない従来切断刃１、および
両面全面に平均粒径：３μのダイヤモンド粒子を３０容
量％を含む、厚さ：１０μのニッケルメッキ被膜を付着
させ友従来切断刃２をそれぞれ製造した。

ついで、このようにして製造され定各種切断刃における
合金相部分が非晶質化されていることをＸ線回折図によ
って確認しｔ後、これらの切断刃の性能を評価するｔめ
、各種切断刃を、それぞれ１００枚ずつＩＷ間隔で、そ
の両端て１００陽／Ｉｌｊの張力をかけてマルチバンド
ソーの枠の間に張設し、切断刃の長さ：４００＋ｍ、ス
トロークの長さ：１７０ｍ、ストローク数＝８０往復／
騙、切削油１５Ｊに対する、平均粒径：１０μの炭化珪
素の便用（ｆ：５Ｋｇ、の条件の下に、径＝１５０■Ｘ
長さ：　３００ｍの円柱状のシリコンインゴットを切断
し、この切断試験において得られ定平均切り代と切断時
間も合わせて第１表に示した。

第１表に示され定結束は、本発明切断刃１〜１゜による
切断ではいずれも、硬質粒子を含まない従来切断刃１お
よびダイヤモンド粉末含有ニッケルメッキ被膜を両面全
面に付着させ之従来切断刃２と比較して、切断速度が増
大し、かつ耐摩耗性と強度の向上によって工具寿命が延
びたことを示しており、本発明切断刃は切断能率ばかり
でなく、耐摩耗性においても従来切断刃より隋れている
ことがわかる。

〔発明の綜合的効果〕

以上述べた説明から明らかなように、この発明によると
、強度と耐摩耗性に陽れ、かつ切断速度の向上し定寿命
の長い極薄切断刃が提供できるので、切断面積の大きい
大径の破切断物の切断においても、切断刃の破断を起す
ことなく切断を遂行できるという、産業上有用な効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明切断刃の！７１！造法の一例をその要部
で示し九耕視図である。　図において１・・・ルツボ、
　　　　　　２・・・誘導加熱コイル３・・・ノズル　
　　　　　　４・・・冷却用ロール。 ５・・・切断刃。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうちの１種または２種以
   上を基とする非晶質合金を母材とした帯状の極薄切断刃
   であつて、この切断刃が、その切断刃の平均厚さをＴ（
   ｍｍ）、平均幅をＷ（ｍｍ）で表わしたとき、Ｔ＝１５
   〜８０μの平均厚さと、Ｗ／Ｔ≦２５０の関係を満たす
   平均幅とを有し、かつ前記非晶質合金中に硬質粒子が分
   散して混入されている材料から構成されていることを特
   徴とする、前記極薄切断刃。
2. （２）前記硬質粒子が、０．１〜２０μの平均粒径を有
   し、かつ１〜６５容量％の割合で非晶質合金中に混入さ
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第（１）項
   記載の極薄切断刃。