JP2004209624A - 砥粒含有繊維の製造並びに製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工精度、加工液、水処理およびワーク固定の問題を解決する、ワイヤソーの製造方法を提供する。
【解決手段】固定砥粒方式のワイヤソーに於いて、パラ系アラミド繊維による「液晶紡糸」超高分子量ポリエチレン繊維による「ゲル紡糸」方式にて砥粒をまぜた溶液を細い孔を通過させることにより各種スパー繊維を形成させ、該繊維の中に砥粒を混入さ、これを加熱して延伸するし、この繊維を切断して研磨用の砥粒含有繊維として使用する
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンインゴット等をスライスして半導体シリコンウエハー、太陽電池のシリコンウエハ、水晶のインゴットをスライスして水晶ウエハを制作するワイヤーマシンに使用されるワイヤソーの製造方法に関するものである
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤーマシンのワイヤソーはワイヤーの線材にピアノ線を使用、砥粒にダイヤモンド、炭化珪素、窒化珪素、セラミックス等を油に混ぜスラリー状のものを点滴させながらピアノ線を送り出しながら切断する方法がとられていた
【０００３】
【非特許文献１】
本宮達也著「ニユ繊維の世界」
日刊工業新聞社 昭和６３年４月２８日 初版１刷発行
Ｐ．２０、Ｐ．２８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
切断されるワーク材料としては半導体のシリコンインゴットを薄くスライスするのに主に使用されるが近年そのインゴット径が大径なものが生産されるようになり径に１２″（インチ）のものが製造されるようになり従来の方式では切断加工時間が長時間ようする様になり又、スライスされたものがカール状になり次の段階の両面研磨加工、回路パターン、印刷等の歩留りに問題が生じる様になっていた。
【０００５】
また、大口径のものをスライス加工するのに長時間要するので、ワイヤソーの使用量が数百ｋｍにも及び、これをボビングに巻き取られる重量によってこれを搭載するマシン総重量及び大きさも、大型化する必要があった、環境面でもインゴットをスライスする間とスライス後の洗浄に多大な水を必要とし、その他油の管理等に多大な費用が必要とされていた。
【０００６】
またワークを固定する、チャッキング方式に松ヤニ等で固定する方法がとられ、これは固形物を溶解してワークで固定の冷却を行ない、せつとされ切断加工後ワクを外すのに面加熱を行ない、ワークに付着された付着を洗浄する作業が行なわれる。
【０００７】
以上の様な加工時間の延長による加工精度の問題、加工液の問題、水処理の問題、ワーク固定の問題に関す事に鑑み創出されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため本発明にあっては、シリコンウエハ等を切断するワイヤソーの作成方法で繊維の中に砥粒を入れて線材の廻りにカバリング、及び合糸等を行なう事により上述した課題を解決した。
【０００９】
超高分子量ポリエチレン繊維は炭素原子が鎖状につながっているので数％の薄い溶液にして、溶液の中に砥粒を入れて細い孔から、この砥粒を含む溶液を水中に押し出し「こんにゃく」の様なゲル状のやわらかい繊維を加熱して延伸することにより、ヤング率が９０ギカパスカルの砥粒を含む超強度の繊維にする事により上述した課題を解決した。
【００１０】
超高分子量ポリエチレンの
この延伸は単に表面的に形を変えるだけではなく繊維の内部の構造を変える。その中で最も重要なことは、高分子の結晶粒子の分子鎖の方向を延伸方向にそろえてやることによってヤング率が増え強度が出る事により上述した課題を解決した。
【００１１】
アラミドは構造の特殊性から濃硫酸にしか溶けず、しかも濃硫酸に溶かして紡糸すると従来の合成繊維と違って延伸工程がなくとも高強度で高ヤング率しかも高耐熱性の繊維が出来る、液晶の状態を形成しておるので溶液の中に砥粒を入れて細い孔から紡糸する事により上述した課題を解決した
【００１２】
アラミド繊維は、濃硫酸に溶かして紡糸しているが、この濃硫酸原液のなかでも、アラミドの分子構造の特殊性から分子鎖は屈曲せずに剛直のまましかも液晶の状態を形成しており、液晶をノズルの細い孔から押し出してやるとアラミドの分子鎖は繊維軸方向によく配列した状態で直ぐに凝固して繊維になるという性質により、濃硫酸に砥粒を混入して、液晶をノズルの細い孔から押し出して紡糸する事により上述した課題を解決した。
【００１３】
すなわちアラミドのこの繊維軸方向への引っ張り強度は延伸しなくても細い孔を通るときに液晶であるために分子が配向してしまうのでそれを早く固めればよいのである、この液晶紡糸する事により上述した課題を解決した
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する
図−１．アラミドを濃硫酸の溶液２に溶かして紡糸するアラミドの分子構造の特殊性から分子鎖は屈曲せずに剛直のまましかし液晶の状態を形成している
【００１５】
この液晶を細い口金３より押し出し後砥粒槽９の砥粒４を含有させる口金５と口金６にてアラミドの分子鎖は繊維軸方向によく配列した状態で直ちに凝固して繊維の中に砥粒を含む繊維７が出来る
【００１６】
図−２．超高分子量ポリエチレン溶液、溶液２−１は出来るだけ薄くして分子の「からみあい」を少なくしたものを口金３から凝固槽１３の凝固液１４に細い孔から押し出すと、この時凝固液の冷却の効果で溶液が「こんにゃく」の様なゲル状のやわらかい繊維になる
【００１７】
これに槽９の砥粒４を含有させて口金５から口金６へと通過させてローラー１１を介して加熱させローラー１０へと導かれこれに高分子の結晶粒子の分子鎖の方向を延伸方向にそろえると、ヤング率が増し強度が出る繊維の中に砥粒を含む繊維７が出来る
【００１８】
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を上記「こんにゃく」の様なゲル状のやわらかい繊維に砥粒を混ぜて分子鎖の方向に延伸させた写真を示す
【００１９】
【発明の効果】
ワイヤソーマシンによるシリコンウエハ切断方式は遊離砥粒方式から固定砥粒方式に移行しつつある、シリコンウエハは小口径から大口径のインゴットに移行しつつあるが、スライスされるピッチ精度、切断面の平面度に歩留りは加工時間によって左右されるが、現在切断に使用されている遊離砥粒方式では、改善策は必ずしも行なえる状態でない、固定砥粒方式による加工時間の短縮、機械の軽量化、加工液のオイルから水への変換、洗浄の改善、機械のメンテナンス、環境の適応性等、いずれにしても改善される
【００２０】
現在の固定砥粒方式では芯材はピアノ線に樹脂をコーティングしてそれに砥粒を埋め込む方式が取られているので、砥粒が樹脂から剥離し易い繊維の中に埋め込み方式をとるので剥離はしなくなるものが製作可能となる。
【００２１】
樹脂に埋め込み方式では砥粒が一様にそろわないで突出しするので切り込みが一定しない、繊維の中に埋め込み方式では砥粒の突出しする状態が皆一様にそろう製作が可能となる。
【００２２】
樹脂に埋め込み方式では一体化が難しく砥粒密度が一定しない、繊維に埋め込み方式だと繊維を延伸する長さに応じて一定間隔のピッチと密度によって規則正しく配列されるものが製作可能となる
【００２３】
本発明は以上の様に構成されて居り特に均一性が求められる切削条件、研磨条件を満たす切断面、研磨面では砥粒が規則正しく配列し、密度も一定でなくてはならない又、この砥粒を保持する材料も一定強度のものが必要となってくる又、ワークが大口径するのに伴い長時間に渡って切断する必要があるため長尺の物が必要となりコスト面でも低廉価な事が求められる繊維は長尺な物が低廉価にて生産出来る
【００２４】
ポリエチレンのゲル状繊維では３０倍以上の高延伸、３０倍以上の延伸した繊維のヤング率は９０ギカパスカルに達する。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
図−１はアラミド溶液２に圧力をかけ口金３を通過させ砥粒４を繊維の中へ混入させて、さらに口金６を通過させる「液晶紡糸」方式を、砥粒を繊維の中へ混入させる方法とする装置の概略図を示す
【００２６】
図−２は超高分子ポリエチレンに圧力をかけ、口金３の細い孔から冷却液１４へ押し出して「こんにゃく」の様なゲル状のやわらかい繊維になる、これを砥粒４をこの繊維の中へ混入した後加熱とローラー１１で延伸させる「ゲル紡糸」方式を砥粒を繊維の中へ混入させる方法とする装置の概略図を示す
【００２７】
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）の繊維の中に砥粒を混入させた写真を示す
【記号の説明】
１………………圧力 ８………………槽
２………………溶液 ９………………槽
２−１ ………溶液 １０………………ローラー
３………………口金Ａ １１………………ローラー
４………………砥粒 １２………………延伸
５………………口金Ｂ １３………………槽
６………………口金Ｃ １４………………凝固液
７………………成品 １５………………加熱

Claims (9)

1. 超高分子量ポリエチレンをノズルから紡糸の際ダイヤモンド炭化珪素、窒化珪素の砥粒を混入したものを一緒にノズルより吐出させる方法
2. 超高分子量ポリエチレンを数％の薄い溶液にして細い孔から水中に押し出し冷却の効果で溶液がゲル状のやわらかい繊維になる。これを加熱して延伸させる請求項１の混入方法
3. 超高分子量ポリエチレンの溶液をできるだけ薄くして分子の「からみあい」を少なくし溶液の状態でゲル化し溶媒を除却したあとも分子の「からみあい」をできにくした請求項１の混入方法
4. ゲル紡糸に於いて溶媒にキシレン、デカリン、パラフィン油等を混入する請求項１の混入方法
5. ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）で超高分子量ポリエチレンのかわりに請求項１，２，３，４を行なう混入方法
6. アラミド繊維
   全芳香族ポリアミド樹脂、メタ系アラミド繊維アラミドをノズルから紡糸の際ダイヤモンド、炭化珪素、窒化珪素の砥粒を混入したものを一緒にノズルより吐出させる方法
7. アラミド繊維
   全芳香ポリアミド樹脂、パラ系アラミド繊維アラミドをノズルから紡糸の際、請求項６の混入方法
8. アラミドを濃硫酸に溶かし細い孔から押し出し、すみやかに冷却する請求項６の混入方法
9. アラミドを液晶の状態で細い孔を通るとき液晶紡糸で分子が配向するのですみやかに固める請求項６の混入方法

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