JP3256155B2 - ワイヤソー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤを使用し
て、半導体材料、磁性材料、セラミック等の硬脆材料よ
りなるインゴット状のワークに切断加工を施して、所定
厚さのウエハを形成するワイヤソーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のワイヤソーにおいては、
複数の加工用ローラが所定間隔おきに配設され、それら
のローラの外周には複数の環状溝が所定ピッチで形成さ
れている。また、各加工用ローラ間において、環状溝に
は１本のワイヤが順に巻回されている。そして、ワイヤ
が走行されながら、そのワイヤ上に遊離砥粒が供給さ
れ、この状態でワイヤに対しワークが押し付け接触され
て、ワークに切断加工が施されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近のワイヤソーで
は、長尺状のワークから一度に多数のウエハを切断形成
することが要望されるため、加工用ローラが軸線方向に
長くなる傾向にある。ところが、加工用ローラが長くな
りすぎると、ワークの切断加工時に、加工用ローラがワ
イヤとの摩擦により高温になって、そのローラに大きな
熱歪みが生じたり、環状溝のピッチに大きなバラツキが
生じるおそれがある。このため、所定厚さのウエハを、
高精度に切断形成することができないという問題があっ
た。

【０００４】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、長尺状のワークから一度に多数のウエハ
を高精度に切断形成することができるワイヤソーを提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、複数の加工用ローラ
間にワイヤを所定ピッチで巻回し、そのワイヤを走行さ
せながら、ワイヤに対しワークを接触させて、切断加工
を施すようにしたワイヤソーにおいて、前記複数の加工
用ローラよりなるローラ群を、ワークに対向してその長
手方向へ複数組並設し、隣接するローラ群間におけるワ
イヤの配列ピッチが同一となるように構成するととも
に、前記加工用ローラの端部に隣接する加工用ローラ群
に巻回されたワイヤが接するのを防止するために、前記
加工用ローラの端部の径を、その中央部の径よりも小さ
く設定したものである。

【０００６】従って、請求項１に記載のワイヤソーにお
いては、複数組のローラ群でワイヤが走行されながら、
そのワイヤに対しワークが押し付け接触されて、そのワ
ークがスライス状に切断加工される。このため、ワーク
が長尺状である場合でも、そのワークを複数組のローラ
群に分担して、１度に切断加工することができる。ま
た、各ローラ群の加工用ローラを短くすることが可能に
なる。このため、各加工用ローラに大きな熱歪みが生じ
るおそれはない。よって、所定厚さのウエハを、高精度
に切断形成することができる。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のワイヤソーにおいて、前記ワイヤを複数本装備し
て、複数組のローラ群に対して個別に巻回したものであ
る。請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のワイ
ヤソーにおいて、前記ワイヤを１本装備して、複数組の
ローラ群に跨って巻回したものである。

【０００８】

【０００９】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、この発明の第１の実施形態
を、図面に基づいて説明する。

【００１０】図１〜図４に示すように、切断機構１１は
装置フレーム１２上に装設されている。この切断機構１
１は後述するワーク２６に対向してその長手方向に並設
された複数組（実施形態では３組）のローラ群１３，１
４，１５を備えている。各ローラ群１３，１４，１５
は、平行に延びる１本の加工用駆動ローラ１６及び２本
の加工用被動ローラ１７を備えている。各ローラ群１
３，１４，１５において、各加工用ローラ１６，１７の
軸心は逆３角形を成すように平行配置されている。各加
工用ローラ１６，１７の外周には所定ピッチの環状溝１
６ａ，１７ａが形成されている。なお、図面においては
理解を容易にするために、環状溝１６ａ，１７ａの数を
実際よりも少なく描いてある。

【００１１】３本の線材よりなるワイヤ１８は前記各ロ
ーラ群１３，１４，１５において独立した状態で、加工
用ローラ１６，１７の環状溝１６ａ，１７ａに連続的に
巻回されている。また、この実施形態においては、隣接
するローラ群１３，１４，１５間におけるワイヤ１８の
配列ピッチが同一となるように構成されている。すなわ
ち、各ローラ群１３，１４間および各ローラ群１４，１
５間におけるワイヤ１８の配列ピッチが同一となってい
る。そして、所定の加工用ローラ１６，１７の端部に
は、その中央部の径よりも、その径が若干小さく形成さ
れた小径部１６ｂ，１７ｂが設けられている。

【００１２】３個のワイヤ走行用モータ１９は前記フレ
ーム１２上に配設されている。各ワイヤ走行用モータ１
９は、各ローラ群１３，１４，１５の加工用駆動ローラ
１６に対し、プーリ２０及びベルト２１を介して、また
はプーリ２０，ベルト２１，連結軸２２，カップリング
２３を介して連結されている。そして、これらのモータ
１９により、各ローラ群１３，１４，１５の加工用駆動
ローラ１６が駆動回転される。また、この加工用駆動ロ
ーラ１６の回転に伴い、ワイヤ１８が走行して加工用被
動ローラ１７が従動回転される。

【００１３】ここで、所定の加工用ローラ１６，１７の
端部には小径部１６ｂ，１７ｂが設けられているため、
隣接する加工用ローラ１６，１７に巻回されたワイヤ１
８が、任意の加工用ローラ１６，１７の端部に接するこ
とはない。つまり、小径部１６ｂ，１７ｂは、隣接する
加工用ローラ１６，１７に巻回されたワイヤ１８が、任
意の加工用ローラ１６，１７の端部に接するのを防止す
るための逃代として機能する。そのため、小径部１６
ｂ，１７ｂの径は、隣接する加工用ローラ１６，１７に
巻回されたワイヤ１８が、加工用ローラ１６，１７の端
部から逃げて接しない程度に設定すればよい。尚、小径
部１６ｂ，１７ｂはワイヤ１８に対する逃げをもたせる
ために設けるものであるため、加工用ローラ１６，１７
の端部にワイヤ１８が接しない場合には省いてもよい。
つまり、図３において、左側の３本の加工用ローラ１
６，１７の左側の小径部１６ｂ，１７ｂ、右側の３本の
加工用ローラ１６，１７の右側の小径部１６ｂ，１７
ｂ、中央の３本の加工用ローラ１６，１７のうち上側と
真ん中の加工用ローラ１６，１７の両側の小径部１６
ｂ，１７ｂなど、加工用ローラ１６，１７の端部にワイ
ヤ１８が接しない部分の小径部１６ｂ，１７ｂについて
は設ける必要がないわけである。

【００１４】ワーク支持機構２４は前記切断機構１１の
上方において、フレーム１２に立設したコラム４０に上
下動可能に支持され、その下部にはスラリ供給管２５が
延長配置されている。また、このワーク支持機構２４の
下部には、硬脆材料よりなるインゴット状のワーク２６
が着脱自在にセットされる。図示しないワーク昇降用モ
ータがコラム４０上に配設され、このモータにより図示
しないボールスクリュー等を介してワーク支持機構２４
が上下動される。

【００１５】そして、このワイヤソーの運転時には、ワ
イヤ１８が各ローラ群１３，１４，１５の加工用ローラ
１６，１７間で双方向に往復走行されながら、ワーク支
持機構２４が切断機構１１に向かって下降される。この
とき、スラリ供給管２５からワイヤ１８上へ遊離砥粒を
含むスラリＡが供給されるとともに、そのワイヤ１８に
対しワーク２６が押し付け接触され、スラリに含まれる
遊離砥粒のラッピング作用によってワーク２６がスライ
ス状に切断加工されて、所定厚さのウエハが切断形成さ
れる。

【００１６】３組のリール機構２７は前記各ローラ群１
３，１４，１５に対応してフレーム１２上に装設され、
ワイヤ１８を繰り出すための繰出しリール２８と、ワイ
ヤ１８を巻き取るための巻取りリール２９とを備えてい
る。サーボモータよりなる各一対のリール回転用モータ
３０，３１はフレーム１２に配設され、それらのモータ
軸にはリール２８，２９が連結されている。トラバース
機構３２は各リール機構２７に隣接してフレーム１２上
に装設され、繰出しリール２８からのワイヤ１８の繰出
し及び巻取りリール２９へのワイヤ１８の巻取りを上下
にトラバースしながら案内する。なお、繰り出しと巻き
取りは定期的に交互に行われる。

【００１７】そして、前記各リール機構２７の両リール
２８，２９の回転により、繰出しリール２８から切断機
構１１の各ローラ群１３，１４，１５へワイヤ１８が前
進，後退を、例えば、１０ｍ前進，９ｍ後退のように歩
進的に繰り出されるとともに、加工後のワイヤ１８が巻
取りリール２９に巻き取られる。また、繰出しリール２
８上のワイヤ１８が、切断機構１１を経て巻取りリール
２９にすべて巻き取られたとき、各リール回転用モータ
３０，３１の回転方向が切り換えられ、リール２８，２
９の繰出し機能及び巻取り機能が反転されて、ワイヤ１
８が反復使用される。

【００１８】張力付与機構３３及びガイド機構３４は、
前記各リール機構２７と切断機構１１の各ローラ群１
３，１４，１５との間にそれぞれ配設されている。そし
て、各ローラ群１３，１４，１５の加工用ローラ１６，
１７間に巻回されたワイヤ１８の両端が、ガイド機構３
４の各ガイドローラ３５を介して張力付与機構３３に掛
装されている。この状態で、各張力付与機構３３によ
り、ローラ群１３，１４，１５における加工用ローラ１
６，１７間のワイヤ１８に対し、所定の張力が付与され
る。

【００１９】張力低減機構３７は前記各リール機構２７
と張力付与機構３３との間にそれぞれ配設され、一対の
回転ローラ３８を備えている。そして、これらの回転ロ
ーラ３８にはワイヤ１８が掛装され、３個の回転ローラ
３７が回転されることによって、張力付与機構３３から
リール機構２７の各リール２８，２９側へ波及するワイ
ヤ１８の張力が低減されるようになっている。

【００２０】次に、前記のように構成されたワイヤソー
について動作を説明する。さて、このワイヤソーでは、
切断機構１１の各ローラ群１３，１４，１５において、
ワイヤ１８がリール機構２７の繰出しリール２８から繰
り出され、加工用ローラ１６，１７間において双方向へ
間欠的に往復走行された後、最終的に巻取りリール２９
に巻き取られる。そして、ワーク支持機構２４により、
各ローラ群１３，１４，１５の加工用ローラ１６，１７
間のワイヤ１８上に遊離砥粒を含むスラリＡが供給され
ながら、そのワイヤ１８に対してワーク２６が押し付け
接触される。これにより、ワーク２６がスライス状に切
断加工されて、所定厚さのウエハが形成される。

【００２１】このように、このワイヤソーでは、複数の
加工用ローラ１６，１７よりなる３組のローラ群１３，
１４，１５が、ワーク２６に対向してその長手方向へ並
設されている。そして、これらのローラ群１３，１４，
１５に巻回されたワイヤ１８により、ワーク２６が同時
に切断加工されるようになっている。このため、ワーク
支持機構２４に長尺状のワーク２６を装着した場合で
も、そのワーク２６を複数組のローラ群１３，１４，１
５に分担して、１度に切断加工することができる。

【００２２】また、各ローラ群１３，１４，１５の加工
用ローラ１６，１７が短くなっているので、ワーク２６
の切断加工時に、それらのローラ１６，１７に大きな熱
歪みが生じたり、環状溝１６ａ，１７ａのピッチに熱に
よる変形に伴う大きなバラツキが生じるおそれはない。
従って、長尺状のワーク２６を高精度に切断加工するこ
とができて、厚さの均一なウエハを製作することができ
る。

【００２３】本実施形態によって期待できる効果につい
て、以下に記載する。 （ａ）ワーク２６の長手方向に沿って複数組のローラ群
１３，１４，１５が並設され、それらのローラ群１３，
１４，１５に巻回されたワイヤ１８により、ワーク２６
が同時に切断加工されるようになっている。このため、
ワーク２６が長尺状である場合でも、そのワーク２６を
複数組のローラ群１３，１４，１５により、１度に能率
良く切断加工することが可能であるため、加工時間を短
縮することができる。

【００２４】（ｂ）ワーク２６の長手方向に沿って複数
組のローラ群１３，１４，１５が並設されている。この
ため、短いワーク２６を各ローラ群１３，１４，１５に
それぞれ対応配置すれば、それら３つのワーク２６を１
度に能率良く切断加工することもできる。

【００２５】（ｃ）各ローラ群１３，１４，１５の加工
用ローラ１６，１７が短くなっている。このため、それ
らの加工用ローラ１６，１７に大きな熱歪みや、溝ピッ
チのバラツキが生じるおそれはなく、所定厚さのウエハ
を高精度に切断形成することができる。

【００２６】（ｄ）各ローラ群１３，１４，１５の加工
用ローラ１６，１７が短くなっている。このため、それ
らの加工用ローラ１６，１７を表面摩耗時等において交
換する必要がある場合、その交換作業を容易に行うこと
ができる。

【００２７】（ｅ）３組のローラ群１３，１４，１５に
対し、３本のワイヤ１８が個別に巻回されている。この
ため、各ローラ群１３，１４，１５において、加工用ロ
ーラ１６，１７上の環状溝１６ａ，１７ａのピッチ、ワ
イヤ１８の線径、ワイヤ１８のテンションを任意に設定
変更すれば、長尺状のワーク２６から板厚の異なったウ
エハを同時に切断形成することができる。

【００２８】（ｆ）各ローラ群１３，１４，１５におい
て、各加工用ローラ１６，１７の軸心は３角形を成すよ
うに平行配置されている。このため、各加工用ローラ１
６，１７に巻回されたワイヤ１８のテンションを一定に
保つことが容易になり、ワークの加工精度を向上させる
ことができる。

【００２９】（第２の実施形態）次に、この発明の第２
の実施形態を、図５に基づいて説明する。さて、この実
施形態においては、１本のワイヤ１８が３組のローラ群
１３，１４，１５を跨ぐように、それらのローラ群１
３，１４，１５に対し順に巻回されている。このため、
この実施形態のワイヤソーでは、ワイヤ１８に関連した
リール機構２７、トラバース機構３２、張力付与機構３
３、ガイド機構３４、張力低減機構３５等を、切断機構
１１の各ローラ群１３，１４，１５に対応して個別に設
ける必要がない。従って、ワイヤソーの構造が簡単にな
る上に、装置を小型にすることができる。

【００３０】なお、この発明を次のように変更して具体
化することも可能である。 （１）前記第１の実施形態において、切断機構１１のロ
ーラ群１３，１４，１５の内の１つ、または隣接する２
つを選択的に駆動させて、加工用ローラ１６，１７の１
本分または２本分の長さのワーク２６を切断加工するよ
うに構成すること。

【００３１】（２）前記第１の実施形態及び第２実施形
態において、ローラ群１３，１４，１５の並設数を、２
組または４組以上に変更すること。 （３）前記第１の実施形態及び第２実施形態において、
ローラ群１３，１４，１５の駆動構造等を任意に変更す
ること。例えば、各ローラ群１３，１４，１５を１個の
ワイヤ走行用モータ１９で駆動するように変更する。

【００３２】

【発明の効果】請求項１〜３のいずれか１項に記載の発
明によれば、加工用ローラの端部の径を、その中央部の
径よりも小さく設定したため、隣接する加工用ローラに
巻回されたワイヤが、任意の加工用ローラの端部に接す
るのを防止する逃代として機能して、長尺状のワークか
ら一度に多数の所定厚さのウエハを高精度に切断形成す
ることができる。

【００３３】請求項２に記載の発明によれば、各ローラ
群の各加工用ローラの寸法形状、ワイヤの線径、ワイヤ
のテンションを任意に設定変更することにより、長尺状
のワークから板厚の異なったウエハを同時に切断形成す
ることができる。また、ワークに対してワイヤの新線送
りが可能になるため、ワークの切断能率を向上させるこ
とができる。

【００３４】請求項３に記載の発明によれば、ワイヤを
繰り出し及び巻き取るためのリール機構を各ローラ群に
対応して各別に設ける必要がないため、装置の構造が簡
単になる上に、装置を小型化することができる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の正面図。

【図２】第１の実施形態の側面図。

【図３】第１の実施形態における加工用ローラの配列構
成を示す概略平面図。

【図４】第１の実施形態における加工用ローラの配列構
成を示す概略斜視図。

【図５】本発明の第２の実施形態における加工用ローラ
の配列構成を示す概略平面図。

【符号の説明】

１１…切断機構、１３，１４，１５…ローラ群、１６…
加工用駆動ローラ、１６ａ，１７ａ…環状溝、１７…加
工用被動ローラ、１８…ワイヤ、１９…ワイヤ走行用モ
ータ、２４…ワーク支持・スラリ供給機構、２６…ワー
ク、２７…リール機構、２８…繰出しリール、２９…巻
取りリール

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の加工用ローラ間にワイヤを所定ピ
   ッチで巻回し、そのワイヤを走行させながら、ワイヤに
   対しワークを接触させて、切断加工を施すようにしたワ
   イヤソーにおいて、 前記複数の加工用ローラよりなるローラ群を、ワークに
   対向してその長手方向へ複数組並設し、隣接するローラ
   群間におけるワイヤの配列ピッチが同一となるように構
   成するとともに、前記加工用ローラの端部に隣接する加
   工用ローラ群に巻回されたワイヤが接するのを防止する
   ために、前記加工用ローラの端部の径を、その中央部の
   径よりも小さく設定したワイヤソー。
2. 【請求項２】 前記ワイヤを複数本装備して、複数組の
   ローラ群に対して個別に巻回した請求項１に記載のワイ
   ヤソー。
3. 【請求項３】 前記ワイヤを１本装備して、複数組のロ
   ーラ群に跨って巻回した請求項１に記載のワイヤソー。