JP2015166120A - Free abrasive grain processing wire and wire saw - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遊離砥粒加工方式のワイヤソーで用いる遊離砥粒加工用ワイヤの改良、および遊離砥粒加工用ワイヤを利用したワイヤソーに関する。 The present invention relates to an improvement of a free abrasive machining wire used in a loose abrasive machining type wire saw, and a wire saw using the free abrasive machining wire.
遊離砥粒加工方式のワイヤソーは、遊離砥粒加工用のワイヤを用い、走行状態のワイヤにスラリを付着させ、スラリ中の遊離砥粒を半導体インゴットなどのワークに作用させてワークの切断加工を行う。スラリが走行状態のワイヤに供給されたときに、スラリは、走行状態のワイヤの外周面に付着して、スラリ中の遊離砥粒とともにワークの切断位置に入り込む。 The loose-abrasive machining type wire saw uses a loose-abrasive wire, attaches the slurry to the wire in the running state, and causes the loose abrasive particles in the slurry to act on a workpiece such as a semiconductor ingot to cut the workpiece. Do. When the slurry is supplied to the running wire, the slurry adheres to the outer peripheral surface of the running wire and enters the workpiece cutting position together with the loose abrasive grains in the slurry.
通常のワイヤによると、切断中において、スラリは、ワークの切断位置に充分に入り込まず、しかも、スラリ中の遊離砥粒の速度は、ワークを固定したと仮定したときに、ワイヤの走行速度よりも低くなり、一般に、ワイヤの走行速度の1/2を越えられない。このため、スラリがワークの切断位置に効果的に入らず、またスラリ中の遊離砥粒が切断位置の研削部位に有効に作用せず、生産性が上がらないという問題がある。 According to a normal wire, during cutting, the slurry does not sufficiently enter the cutting position of the workpiece, and the speed of the free abrasive grains in the slurry is higher than the traveling speed of the wire, assuming that the workpiece is fixed. In general, it is not possible to exceed 1/2 of the traveling speed of the wire. For this reason, there is a problem that the slurry does not effectively enter the cutting position of the workpiece, and the free abrasive grains in the slurry do not effectively act on the grinding portion at the cutting position, so that the productivity does not increase.
例えば特許文献1は、ワイヤを螺旋状にねじった形状に加工し、ワイヤの表面に螺旋状の凹部を形成しておき、シリコンブロックの切削時に、ワイヤの表面の凹部でスラリを保持することによって、スラリの保持力を増加させ、加工時間を短縮化し、生産効率を向上させる、ことを開示している。
For example, in
また、特許文献2は、ワイヤ表面に複数の溝を長手方向に形成し、スラリ中の遊離砥粒をワイヤ表面の溝内で保持することによって、ワイヤとワークとの間に絶えず遊離砥粒を介在させ、ワークに対して遊離砥粒を食い込みやすくして、切断力を向上させる、ことを開示している。
In addition,
特許文献1および特許文献2の技術は、いずれもワイヤの表面でのスラリの保持、またはワイヤの表面でのスラリ中の遊離砥粒の保持である。このため、ワイヤの表面におけるスラリや遊離砥粒の保持能力に限界があり、ワークの加工位置に対するスラリや遊離砥粒の供給は、充分に満足できる程度に達していない。
The techniques of
したがって、本発明の解決課題は、ワークの加工位置に対する遊離砥粒加工用ワイヤによるスラリの供給を改善するとともに、ワークの切断位置においてスラリ中の遊離砥粒の速度を高めることである。 Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to improve the supply of slurry by the free abrasive machining wire to the workpiece processing position and to increase the speed of the free abrasive grains in the slurry at the workpiece cutting position.
上記課題のもとに、本発明は、遊離砥粒加工用ワイヤにおいて、線材を中空構造とし、かつ線材を多孔質構造としている。 Under the above-mentioned problems, the present invention has a hollow wire structure and a porous wire structure in the loose abrasive machining wire.
さらに、詳細に記載すると、本発明は、遊離砥粒加工用ワイヤにおいて、円形断面の線材を中空構造として、前記線材に中空孔を形成するとともに、前記線材の外周面に、遊離砥粒が通過可能な多数の孔を形成し、前記多数の孔を前記中空孔に連通させている(請求項1)。 More specifically, the present invention relates to a wire for processing free abrasive grains, in which a wire having a circular cross section is formed into a hollow structure, hollow holes are formed in the wire, and free abrasive grains pass through the outer peripheral surface of the wire. A number of possible holes are formed, and the number of holes communicates with the hollow hole.
また、本発明は、前記の遊離砥粒加工用ワイヤにおいて、前記多数の孔を単位長さ毎に一定数として形成している(請求項2)。 Further, according to the present invention, in the loose abrasive machining wire, the numerous holes are formed at a constant number per unit length.
さらに、本発明は、円形断面の線材を中空構造として、前記線材に中空孔を形成するとともに、前記線材の外周面に、遊離砥粒が通過可能な多数の孔を形成し、前記多数の孔を前記中空孔に連通させてなる遊離砥粒加工用ワイヤを用い、前記遊離砥粒加工用ワイヤを所定の張力で走行させ、前記遊離砥粒加工用ワイヤに加工対象のワークを押し当て、前記ワークを切断するワイヤソーであって、前記遊離砥粒加工用ワイヤの走行位置に前記遊離砥粒加工用ワイヤを取り囲む供給室を設け、前記供給室にポンプを接続し、前記ポンプにより貯留槽内の遊離砥粒含有のスラリを前記供給室に供給して、前記供給室内の前記スラリを前記遊離砥粒加工用ワイヤの前記多数の孔から前記中空孔に積極的に流入させ、前記スラリおよび前記スラリ中の遊離砥粒を前記遊離砥粒加工用ワイヤの走行によって前記ワークの切断位置に供給している(請求項3)。 Further, the present invention provides a wire having a circular cross section as a hollow structure, forming hollow holes in the wire, and forming a large number of holes through which free abrasive grains can pass on the outer peripheral surface of the wire. Using the loose abrasive wire that is communicated with the hollow hole, running the loose abrasive wire with a predetermined tension, pressing the workpiece to be worked against the loose abrasive wire, A wire saw for cutting a workpiece, wherein a feed chamber surrounding the loose abrasive wire is provided at a travel position of the loose abrasive wire, a pump is connected to the supply chamber, Slurry containing loose abrasive grains is supplied to the supply chamber, and the slurry in the supply chamber is allowed to actively flow into the hollow holes from the multiple holes of the loose abrasive grain processing wire. Play inside It is supplied to the cutting position of the workpiece with the abrasive grains by the running of the loose-abrasive machining wire (claim 3).
また、前記のワイヤソーにおいて、本発明は、前記遊離砥粒加工用ワイヤを往復走行とし、往走行方向の上流側および復走行方向の上流側に、前記供給室を設ける(請求項4)か、または前記遊離砥粒加工用ワイヤを一方向走行とし、走行方向の上流側に前記供給室を設けている(請求項5)。 Further, in the wire saw, the present invention is configured such that the loose abrasive machining wire is reciprocated, and the supply chamber is provided on the upstream side in the forward traveling direction and the upstream side in the backward traveling direction (Claim 4), Alternatively, the loose abrasive machining wire is made to travel in one direction, and the supply chamber is provided on the upstream side in the traveling direction (Claim 5).
本発明に係る遊離砥粒加工用ワイヤによると、スラリが多数の孔から遊離砥粒加工用ワイヤの内部の中空孔に入って、中空孔に収容されるため、遊離砥粒加工用ワイヤによるスラリの保持量、すなわち従来の技術でいうワイヤに対するスラリの付着量が向上し、しかも、スラリの中の遊離砥粒がワークの切断位置へ遊離砥粒加工用ワイヤの走行とともに充分に供給されるため、ワークの切断位置での遊離砥粒の速度が高められ、これによって研削加工の効率が飛躍的に改善できる(請求項1)。 According to the loose abrasive machining wire according to the present invention, the slurry enters the hollow hole inside the loose abrasive machining wire from a large number of holes and is accommodated in the hollow hole. Holding amount, that is, the amount of slurry adhering to the wire as used in the prior art, and the free abrasive grains in the slurry are sufficiently supplied to the workpiece cutting position along with the travel of the free abrasive machining wire. The speed of the loose abrasive grains at the workpiece cutting position is increased, and the efficiency of the grinding process can be dramatically improved (claim 1).
前記多数の孔が単位長さ毎に一定数として形成されていると、遊離砥粒加工用ワイヤの長さ方向において、ワイヤの研削能力が変化しないため、切断中の時間の経過によっても遊離砥粒加工用ワイヤの切断機能が変わらず、ワークの切断面も均一で安定な面となる(請求項2)。 If the large number of holes are formed at a constant number per unit length, the grinding ability of the wire does not change in the length direction of the wire for loose abrasive machining, so that the loose abrasive even with the passage of time during cutting. The cutting function of the wire for grain processing does not change, and the cut surface of the workpiece also becomes a uniform and stable surface.
さらに、本発明に係るワイヤソーによると、スラリが供給室の内部で遊離砥粒加工用ワイヤの多数の孔から中空孔に積極的に流入し、遊離砥粒加工用ワイヤの走行によってワークの切断位置に効率よく供給されるから、遊離砥粒加工用ワイヤの研削能力が充分に発揮できる状態となる(請求項3)。 Furthermore, according to the wire saw according to the present invention, the slurry actively flows into the hollow hole from the numerous holes of the free abrasive machining wire inside the supply chamber, and the cutting position of the workpiece is caused by the traveling of the free abrasive machining wire. Therefore, the grinding ability of the free abrasive grain processing wire can be sufficiently exhibited (claim 3).
また、本発明に係るワイヤソーによると、遊離砥粒加工用ワイヤの走行方向の上流側に供給室が設けられ、遊離砥粒加工用ワイヤが走行してワークの切断位置に入り込む過程において、遊離砥粒加工用ワイヤが多数の孔や中空孔によってスラリを保持し、その中の遊離砥粒を切断位置に運び入れることになるから、ワークの研削部位で良好な研削作用が得られる(請求項4および請求項5)。 Further, according to the wire saw of the present invention, the supply chamber is provided on the upstream side of the traveling direction of the loose abrasive machining wire, and the loose abrasive machining wire travels and enters the cutting position of the workpiece. Since the grain processing wire holds the slurry by a large number of holes and hollow holes and carries the free abrasive grains therein to the cutting position, a good grinding action can be obtained at the grinding part of the workpiece. And claim 5).
図1は、本発明に係る遊離砥粒加工用ワイヤ1を示している。遊離砥粒加工用ワイヤ1は、直径0.2mm前後の円形断面の線材2を中空構造とし、線材2に中空孔3を形成するとともに、線材2の外周面に多数の孔4を形成し、それぞれの孔4を中空孔3に連通した構造となっている。
FIG. 1 shows a
線材2は、ピアノ線で代表される炭素鋼である。中空孔3は、後述のスラリ6の中の遊離砥粒7を多く収容できる大きさであり、また、多数の孔4は、遊離砥粒7を通過させるために、遊離砥粒7よりも大きい孔であり、通常、線材2の単位長さ毎に一定数として形成されている。
The
遊離砥粒加工用ワイヤ1の製造方法は、例えばマンネスマン法を利用して、断面円形のビレットを加熱し、ビレットの中心にプラグを挿入しながら、複数の円錐状のローラにより錐揉みし、線材2を引き延ばして細線化することによって、所望の直径で中空の線材2を成形してから、線材2の外周面に、例えばサンドブラスト法によって、けい砂などの微細な粒子を衝突させ、多数の孔4を穿ち、それぞれの孔4を中空孔3に連通させて、多孔質構造としている。
The manufacturing method of the
つぎに、図2および図3は、本発明に係るワイヤソー10を示している。ワイヤソー10は、一例としてマルチワイヤ式ワイヤソーであり、前述の遊離砥粒加工用ワイヤ1を利用している。図2および図3に示すように、遊離砥粒加工用ワイヤ1は、例えば2本の溝付きローラ8に一定のピッチで螺旋状として巻き掛けられており、加工域でワーク5と向き合い、図示しないワイヤ送り出し装置およびワイヤ巻き取り装置によって、所定の張力のもとに往復走行または一方向走行を行い、送り出し装置側から巻き取り装置側へと順次に送り出される。
2 and 3 show a wire saw 10 according to the present invention. The
スラリ6は、遊離砥粒加工のために、多数の微細な遊離砥粒7を含んでおり、貯留槽9に貯留されていて、ポンプ11によりスラリ6の供給室12に所定の圧力のもとに供給される。供給室12は、遊離砥粒加工用ワイヤ1の走行方向の上流側で、遊離砥粒加工用ワイヤ1を取り囲む位置に設けられ、遊離砥粒加工用ワイヤ1の走行を許容する状態で、可能な限り閉じられている。なお、加工域で流れ落ちたスラリ6は、スラリ受け13に収容された後に、図示しないが、濾過され、循環ポンプにより貯留槽9に戻され、繰り返し利用される。
The
遊離砥粒加工用ワイヤ1の走行態様が往復走行のときに、供給室12は、遊離砥粒加工用ワイヤ1の往走行の上流側および復走行の上流側、つまり図2において、加工対象のワーク5を挟んで、左右側に設けられる。これに対し、遊離砥粒加工用ワイヤ1の走行態様が一方向の走行のときに、供給室12は、遊離砥粒加工用ワイヤ1の走行方向の上流側にのみ設けられる。
When the traveling mode of the loose
ワーク5の切断加工に際して、スラリ6は、ポンプ11により大気圧よりもやや高い圧力として供給室12に供給される。また、遊離砥粒加工用ワイヤ1は、供給室12の内部を通過する過程において、スラリ6に触れる。このとき、スラリ6の一部は、遊離砥粒加工用ワイヤ1の表面に付着するが、多くのスラリ6は、多数の孔4から中空孔3の内部に積極的に流入し、それらの内部に収容という形態で保持される。このような設定状態の下で、ワーク5は、走行状態の遊離砥粒加工用ワイヤ1の加工域に押し当てられる。
When cutting the workpiece 5, the
したがって、遊離砥粒加工用ワイヤ1は、中空孔3および多数の孔4の内部で、スラリ6およびスラリ6の中の遊離砥粒7を保持しながら走行することによって、スラリ6および遊離砥粒7をワーク5の切断位置に積極的に供給する。このため、スラリ6の中の遊離砥粒7は、ワーク5の切断位置で、中空孔3および多数の孔4の内部から流出し、遊離砥粒加工用ワイヤ1の外周面とワーク5の切断位置との間に介在して、ワーク5の切断部位を効率良く研削する。
Accordingly, the loose
このようにして、スラリ6は、遊離砥粒加工用ワイヤ1の走行速度とほぼ同じ速度でワーク5の切断位置に入り、本来の研削作用の他に、潤滑、冷却、切り粉の排出の作用を営む。既述のように、スラリ6は、多数の孔4から中空孔3の内部に入って、中空孔3および多数の孔4の内部に保持される。したがって、ワーク5の加工位置に対する遊離砥粒加工用ワイヤ1によるスラリ6の供給は、従来例の外周面での付着のみの態様よりも多くなり、結果的に確実に改善される。
In this way, the
しかも、スラリ6の中の遊離砥粒7がワーク5の切断位置へ遊離砥粒加工用ワイヤ1の走行とともに供給されるため、スラリ6の中の遊離砥粒7の速度は、遊離砥粒加工用ワイヤ1の走行速度に近い値に高められる。この結果、遊離砥粒7は、遊離砥粒加工用ワイヤ1の外周面とワーク5の研削部位との間に介在し、ワーク5に対して充分な研削作用を発揮する。これによって加工効率が飛躍的に改善される。
Moreover, since the loose
また、多数の孔4が線材2の単位長さ毎に一定数として形成されていると、遊離砥粒加工用ワイヤ1の長さ方向において研削能力が変わらないため、切断中の時間の経過によっても、遊離砥粒加工用ワイヤ1の切断機能が変化せず、ワーク5の切断面も均一で安定な面となる。
In addition, if a large number of holes 4 are formed as a fixed number for each unit length of the
なお、ワーク5は、遊離砥粒加工用ワイヤ1に対して、図示のように、上方からではなく、図示しないが、下方から押し付けることもできる。さらに、ワイヤソー10は、図示のマルチワイヤ式ワイヤソーに限らず、シングル式ワイヤソーとして構成することもできる。
In addition, although not shown in figure, the workpiece | work 5 can also be pressed with respect to the loose-
本発明は、ワーク4として半導体インゴットなどの切断加工のために開発されたが、その他、結晶板、磁器、金属板、炭素繊維強化樹脂材やガラス繊維強化樹脂材などの切断加工にも適用できる。 The present invention was developed for cutting a semiconductor ingot or the like as the work 4, but can also be applied to a cutting process for a crystal plate, porcelain, a metal plate, a carbon fiber reinforced resin material, a glass fiber reinforced resin material, or the like. .
1 遊離砥粒加工用ワイヤ
2 線材
3 中空孔
4 孔
5 ワーク
6 スラリ
7 遊離砥粒
8 溝付きローラ
9 貯留槽
10 ワイヤソー
11 ポンプ
12 供給室
13 スラリ受け
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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|---|---|---|---|
| JP2014041194A JP2015166120A (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Free abrasive grain processing wire and wire saw |
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| JP (1) | JP2015166120A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113710397A (en) * | 2019-05-16 | 2021-11-26 | 信越半导体株式会社 | Method for cutting workpiece and wire saw |
-
2014
- 2014-03-04 JP JP2014041194A patent/JP2015166120A/en active Pending
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