JPH012875A - 極薄切断ブレ−ドおよびその製造方法 - 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」 本発明は、マルチバンドソー等に装着され半導体材料な
どの精密切断に使用される耐摩耗性に優れた極薄切断ブ
レード、並びにその製造方法に関する。

「従来の技術」 この種の精密加工用極薄切断ブレードとしては、従来よ
り、第７図あるいは第８図に示すようならのが使用され
ている。

第７図に示す極薄切断ブレードは、ＳＫ材等の帯状台金
１の一側縁部のみに、金属めっき膜２により超砥粒３・
・・を１層のみ？！着してなる砥粒層４を形成したもの
であり、使用時にはマルチバンドソーに装着して張力を
かけ、研削部に研削液（油）を供給しっつ被削材Ｗの切
断を行なう。

一方、第８図のブレードは遊離砥粒方式に使用されるも
のであり、ＳＫ材等からなる帯状薄板５がそのまま用い
られている。このブレードを使用する場合には、ＳｉＣ
等の砥粒６・・・を多量に混入した研削油を研削部に供
給しつつ、ブレードの往復動につれて動く遊離砥粒６・
・・により被削材Ｗの切断を行なう。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、上記２種の極薄切断ブレードは、いずれも以
下のような理由により短寿命であるという欠点を有して
いた。

まず、第７図のブレードでは、被削材Ｗを切断していく
につれ、超砥粒３・・・の摩耗が進むうえにこれが一部
脱落するため、ブレードの切れ味が次第に低下する。し
たがって、切断速度の極端な低下を防ぐには、ブレード
の負荷荷重を増していかざるをえなくなり、台金１に曲
がりが生じたり、砥粒層４が台金１から剥離して切断不
能となる。

一方、第８図のブレードでは、遊離砥粒６・・・との摩
擦によって被削材Ｗだけでなくブレード５自体ら徐々に
削られていく。このため、比較的短時間のうちにブレー
ド５の幅寸法が不足し、張力に耐えられず破断し、これ
も前記のものと同様、十分な寿命が得られなかった。ま
た、ブレード５が切断とともに薄くなっていくため、切
断初期の切り幅に比して切断終期の切り幅が小さくなり
、精度の高い切断か行なえないという欠点もあった。

そこで、本発明者らは、遊離砥粒方式の切れ味が低下し
ない利点を生かしつつ、ブレードの寿命を延長する手段
を模索し、種々の実験を経て次のような全く新規な知見
を得るに至った。

それは、帯状台金の側縁部のみならず両面にも、金属め
っき相中にダイヤモンドあるいはＣＢＮ等の硬質粒子を
多層状に分散してなる硬質層を形成シタフレードを用い
て、遊離砥粒方式による研削を行なうと、ブレード表面
の硬質層によって遊離砥粒によるブレード摩耗を防ぐこ
とができ、寿命が著しく延長され、しがも良好な切れ味
を持続できるということである。

ところが、このような極薄切断ブレードを製造する段に
なって、次のような問題が生じた。

すなわち、硬質層を形成するために、帯状台金の両端に
電気接点を設けた後、めっき浴（４０〜６０℃）中に浸
漬してめっきを行なおうとすると、この台金が熱膨張し
て曲がりを生じてしまい、その結果、得られたブレード
に矯正しがたい反りが生じたり、ブレードの硬質層の厚
さが部分的に不均一となることが避けられず、満足のい
く切断精度の得られるブレードの製造が困難であるとい
うことだった。

「問題点を解決するための手段」 本発明は上述の各問題を解決するためになされたもので
ある。

まず、本発明の極薄切断ブレードは、帯状台金の両面お
よび側縁部に、金属めっき相中にダイヤモンドあるいは
ＣＢＮ等の硬質粒子を多層状に分散してなる硬質層を形
成し、全体の厚さを１５０μ１以上３００μｍ以下とし
たことを特徴とする。

なお、前記硬質粒子の平均粒径は１０〜６０μｍ、かつ
硬質層中における硬質粒子の含有率はｌｏ〜５０ｖｏｌ
％であることが望ましい。

また、前記硬質層には、台金の長平方向に離間した複数
の四部が形成されていてもよい。

一方、本発明の極薄切断ブレードの製造方法は、長平方
向に離間した複数の凸部を有する一対の台金固定治具に
より、前記各凸部を帯状台金の両面に当接させてこれを
平面状態に挾持したうえ、この台金の一側縁部を上方に
向けてめっき液中に浸漬し、台金の前記一側縁部および
両面に、金属めっき相中に硬質粒子を多層状に分散させ
てなる硬質層を形成することを特徴とする。

なお、前記めっきを行なうに際しては、台金を挾持した
治具を台金の厚さ方向に傾動させて、台金の両面に硬質
粒子が付着しゃすいようにしてもよい。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

（極薄切断ブレードの実施例） 第１図は一実施例の極薄切断ブレードの断面拡大図、第
２図は同ブレードの平面図である。

このブレードは、ＳＫ材、ステンレス鋼等からなる帯状
台金ｌＯの両面および一方の側縁部に、金属めっき相１
１中に硬質粒子１２・・・を多層状に分散してなる硬質
層１３を形成したものであり、全体の厚さが１５０μ次
以上３００μｌ以下とされている。ブレードの厚さが１
５０μｌ以下であると、強度が不足して破断しやすくな
り、他方３００μｌを越えると、切り代が大きくなって
半導体切断時の歩留まりが低下するという不都合が生じ
る。

前記硬質粒子１２・・・とじては、ダイヤモンドやＣＢ
Ｎ等が使用され、その平均粒径はｌＯ〜６０μ翼、硬質
層１３中における含有率は　！θ〜５０ｖｏｌ％である
ことが望ましい。平均粒径がｌθμｍ未満であると硬質
粒子１２が容易に脱落し、ブレードの摩耗抑制作用が不
十分となる。逆に６０μ次より大きいとブレード全体が
厚くなり、切断幅が広がって好ましくない。また、硬質
粒子１２の含有率か１０ｖｏｌ％未満だと、ブレードの
摩耗抑制作用が十分に得られず、他方５０ｖｏｌ％より
大きいと、金属めっき相ｌ！の割合が相対的に低下して
硬質粒子１２の脱落が多くなる。

また、硬質層１３のブレード両面部には、台金１０の長
手方向一定間隔毎に凹溝（凹部）１４・・・か表裏対称
に形成され、その部分では台金ｌＯが露出している。ま
た、ブレードの両端部には、駆動装置に装着するための
取付孔１５．１５が形成されている。

以上の構成からなる極薄切断ブレードを使用する際には
、ブレードの両端部をマルチバンドソー等の駆動装置に
装着して張力をかけ、遊離砥粒方式の研削を行なう。そ
の際の研削液としては、ブレードの硬質粒子１２よりも
軟質なＳｉＣ等の遊離砥粒１６を混入した研削液を使用
する。この遊離砥粒１６の粒径は、切断目的によって特
定は難しいが、一般的には硬質粒子１２の粒径よりも小
さいことが望ましい。

このような研削液を供給しつつ、上記ブレードを半導体
インゴット等の被削材Ｗに当てて往復動させると、第３
図に示すように研削液中の遊離砥粒１６がブレードと被
削材Ｗとの間に入り込み、ブレードの動きに追従して被
削材Ｗを研削する。

その際、ブレード表面の硬質層１３からは多数の硬質粒
子１２が突出しているので、金属めっき相１１と遊離砥
粒１６・・・との接触はかなり低減される。しかも、硬
質粒子１２は遊離砥粒！６よりも硬質であるため、それ
自体の摩耗はごくわずかである。したがって、このブレ
ードでは、被削材Ｗが研削される速度に比して硬質層Ｉ
３の摩耗速度は著しく小さく、従来の金属のみのブレー
ドに比べて格段に長い寿命を得ることができる。同時に
、ブレードの肉犀減少が殆どないため、切断幅の変わら
ない高精度の切断を行なうことができる利点もある。

また、硬質層１３から突出している硬質粒子１２により
、遊離砥粒１６をブレードの動きに追従させる作用が得
られるので、これら遊離砥粒１６による被削材Ｗの研削
効率を向上でき、従来の金属単体ブレードに比して切断
速度を高めることが可能である。

また、硬質層１３の金属めっき相１１は遊離砥粒１６と
の摩擦によりわずかながら摩耗していくので、金属めっ
き相１１からの硬質粒子１２の突出量は常に適正に保た
れ、自生発刃作用が良好である。しかも硬質粒子１２の
表面は、遊離砥粒１６によって常に微少破壊されるため
、刃先が鋭利に保たれる。したがって、ブレードが被削
材Ｗと接触した場合には、硬質粒子１２により効果的に
研削を行なうことができ、この点からも研削効率の向上
を図ることが可能である。

さらに、この例では、ブレード両面の硬質層１３に溝１
４・・・が形成されているので、これら溝１４により研
削時の切り屑排出性を高めることができる。

なお、この溝１４は必ずしも必要ではなく、溝の無い構
成、または他の形状の凹部を形状した構成なども実施可
能である。

（ブレード製造方法の実施例） 次に、上記のような掲薄切断ブレードの製造方法を工程
順に説明する。

まず、台金ｌＯを、第４図に示すように複数の台金固定
治具２０に交互にはさみこんで固定する。

これら治具２０は、絶縁性を有する合成樹脂等の材質に
より成形された堅い板状のものであり、それぞれの両面
には幅方向に突き出た突条２ＯＡが一定間隔毎に形成さ
れ、これら突条２ＯＡを台金ＩＯの両面に対称に突き合
わせて台金１０を平面状態に保持するようになっている
。なお、これら突条２ＯＡは、前記凹溝１４と対応する
ものであり、それに準じて各寸法が決められている。

次に、上記のようにして治具２０・・・に固定した台金
ｌＯ・・・を有機溶剤等により脱脂・清浄化し、第５図
および第６図に示すめっき装置にセットする。この装置
は、めっき槽２１と、このめっき槽２１に配設された撹
拌機（図示せず）および治具傾動機構（図示せず）とを
備えたものであり、めっき槽２Ｉ内には所定量の硬質粒
子が分散されたＮｉ。

Ｃｏ等のめっき液Ｍが満たされている。

めっきを行なうには、治具２０・・・を台金１０の一側
縁が上を向くように水平に治具支持機構に装着し、全て
の台金１０を電源の陰極に接続するとともに、これら台
金１０の上方に細長板状の陽極２２、を平行に配置する
。

次いで、撹拌機でめっき液Ｍを撹拌しながら、台金ｌＯ
・・・および陽極２２に通電し、同時に治具傾動機構を
作動させて、第６図に示ずように治具２０・・・を所定
角度づつ往復傾動させる。この傾動の方法は、間欠的動
作でも、ゆっくりとした連続動作であってもよい。

すると、各台金ｌＯの上縁および両面にはＮｉ。

Ｃｏ等の金属めっき相１１が析出しつつ、この金属めつ
き相ｌ！中に硬質粒子１２が多層状に取り込まれて、台
金１０の上縁部で厚く、両面部で薄い硬質層１３が形成
されていく。そして、この硬質層１３が所定の厚さとな
ったら、通電を停止して治具２０・・・から台金１０・
・・を外し、洗浄・整形を経てブレードを得る。　　　
　□ このような極薄切断ブレードの製造方法によれば、治具
２０・・・で台金１０・・・をはさんで平面状態に保持
しつつめっきを行なうので、高温めっき浴に浸漬した際
にも台金１０に曲がりなどが生じることがなく、台金Ｉ
Ｏの反りによる金属めっき相Ｉｔの偏析を防ぎ、硬質層
１３の厚さが各部で均一な平面性の高いブレードを製造
することができる。しかも、同時に多数枚のブレードが
得られるので製造効率が高い。

また、台金１０の両面に治具２０の突条２ＯＡ・・・を
当接させてめっきを行なうため、台金１０の両面にはこ
れら突条２０Ａの跡、すなわち凹溝１４が形成され、研
削の際には切り屑の排出性を高めることができる。

また、本方法では、めっき中に台金１０を往復傾動させ
るので、台金１０の両面部への硬質粒子１２の付着を促
進することができ、しかも傾動角度や速度を適宜設定す
ることにより、硬質粒子１２の分散量を任意に調節でき
るという利点ら得られる。

なお、上記の凹溝１４が必要ない場合には、めっき作業
の途中で治具２０を一旦外し、突条２ＯＡの当接位置を
ずらして溝！４が形成されないようにすればよい。また
、前記突条２ＯＡの代わりに異形状の突起を形成した台
金固定治具を用い、この突起に対応する形状の凹部をブ
レードに形成することも可能である。

「実験例」 次に、実験例を挙げて本発明の効果を実証する。

台金となる帯状のＳＫ材を、第４図と同様の合成樹脂製
の台金固定治具によりはさんで固定したのち、脱脂等の
清浄化処理を施した。次いで、ダイヤモンド粒子を分散
させたスルファミン酸Ｎｉめっき液を用い、前記台金の
一例縁部および両面にＮｉめっき相を析出させつつ、こ
の金属めっき相中にダイヤ粒子を分散させて硬質層を形
成した。

めっきを行なうに際しては、固定治具を台金の厚さ方向
に往復傾動させた。各条件を以下に示す。

台金種類：　５Ｋ−６ 台金寸法：長さ４０９ｍｍＸ幅６ｍｘＸ厚さ０　、１ｍ
ｍめっき液の組成： Ｘ／ｌ／７７ミ７酸Ｎ　ｉ　＝　４５０９／　（１゜塩
化Ｎｉ＝１５ｇ／Ｑ、　硼酸−３０ｙ／　（１、ピット
防止剤、光沢剤＝各少量、Ｐ）（４ダイヤ粒子の平均粒
径：　５０μ屑 めっき条件・ めっき浴温度−５０℃、 陰極電流密度＝　１．７　Ａ／ｄｍ’ めっき時間＝　４０　ｍｉｎ。

治具の傾動方法： 垂直＝ｌＯ°左傾−垂直−１６°右傾−垂直（２分毎に
１動作、８分で１サイクル）完成したブレードの寸法： 厚さ一２３０〜２５０μ！ 刃先部の粒子厚さ＝４層 両面部の粒子厚さ＝２層 次に、上記方法により作成されたブレード１００枚と、
５Ｋ−６（長さ４０９ｍｘｘ幅６ｍ’ｘＸ厚さ０．２ｍ
ｍ）そのものからなる従来のブレード１００枚を学備し
、各１００枚を互いに１ｕ間隔で平行にマルチバンドソ
ーにセットし、実験例と比較例の切断治具を用意した。

次いで、これらの切断治具をそれぞれ用いて、ストロー
ク長さ３００旧、８０往復／ｎ＋ｉｎ１研削油１５ｆｆ
中に平均粒径１０μｉのＳｉＣを５に９分散させた研削
液により、直径１５０ｘｚ、長さ３００ｘｍのシリコン
インゴットを直径方向に切断した。

その結果、ＳＫ材のブレードは、シリコンインゴットの
半分まで研削した時点で全て破断したのに対し、実験例
のブレードはインゴット１本あたり６０時間の切断時間
で、平均１０本の切断が可能であった。すなわち、従来
のらのに比して、ブレード寿命が略２０倍に延びたこと
になる。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の極薄切断ブレードにおい
ては、ブレード表面の硬質層から多数の硬質粒子が突出
しているので、これら硬質粒子により金属めっき相と遊
離砥粒との摩擦を低減する作用が得られるうえ、硬質粒
子自体の摩耗はごくわずかであるため、被削材が研削さ
れる速度に比して硬質層の摩耗速度は著しく小さく、従
来の金属のみのブレードに比べて格段に長い寿命を得る
ことができる。

また、硬質層から突出している硬質粒子により、遊離砥
粒をブレードの動きに追従させる作用が得られるので、
従来の金属単体ブレードに比して遊離砥粒による被削材
の研削効率を向上することができ、切断速度を高めるこ
とが可能である。

また、硬質層の金属めっき相は遊離砥粒との摩擦により
わずかながら摩耗していくので、金属めっき相からの硬
質粒子の突出量は常に適正に保たれ、自生発刃作用が良
好である。しかも硬質粒子の表面は、遊離砥粒によって
常に微少破壊されるため、刃先が鋭利に保たれる。よっ
て、ブレードが被削材と接触した場合にも、適度に突出
した硬質粒子により効果的に研削を行なうことができ、
この点からも研削効率の向上を図ることができる。

さらに、ブレードの両面にも硬質層が形成されているた
め、ブレードの肉厚減少が殆どなく、切断幅精度が極め
て高い切断を行なうことができる。

一方、本発明の極薄切断ブレードの製造方法によれば、
治具で台金をはさんで平面状態に保持しつつめっきを行
なうので、比較的高温のめっき浴に浸漬した際にも台金
の平面性が損なわれることがなく、台金の反りによる金
属めっき相の偏析を防ぎ、硬質層の厚さが均一な平面性
の高いブレードを容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の極薄切断ブレードの断面拡大図、第２
図は同ブレードの平面図、第３図は同ブレードの切断時
における刃先部の断面図である。 また、第４図は同ブレードを製造するための台金固定治
具の斜視図、第５図および第６図はめっき装置の側面図
およびＶＩ　−■線断面図である。 一方、第７図および第８図は、それぞれ異なる従来の切
断ブレードの切断時における刃先部の断面図である。 ＩＯ・・・帯状台金、　　１１・・・金属めっき相、１
２・・・硬質粒子、　　１３・・・硬質層、Ｉ４・・・
凹溝（凹部）、１５・・・取付孔、１６・・・遊離砥粒
、　ｗ川波削材、 ２０・・・台金固定治具、２０Ａ・・・突条（突起）、
２１・・・めっき槽、　　２２・・・陽極板。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯状台金の両面および側縁部に、金属めっき相中
   にダイヤモンドまたはＣＢＮ等の硬質粒子を多層状に分
   散してなる硬質層を形成し、全体の厚さを１５０μｍ〜
   ３００μｍとしたことを特徴とする極薄切断ブレード。
2. （２）前記硬質粒子の平均粒径は１０〜６０μｍであり
   、かつ硬質層中における硬質粒子の含有率が１０〜５０
   ｖｏｌ％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の極薄切断ブレード。
3. （３）前記硬質層には、台金の長手方向に離間した複数
   の凹部が形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の極薄切断ブレード。
4. （４）長手方向に離間した複数の凸部を有する一対の台
   金固定治具により、前記各凸部を帯状台金の両面に当接
   させてこれを平面状態に挾持したうえ、この台金の一側
   縁部を上方に向けてめっき液中に浸漬し、台金の両面お
   よび前記一側縁部に、金属めっき相中に硬質粒子を多層
   状に分散させてなる硬質層を形成することを特徴とする
   極薄切断ブレードの製造方法。
5. （５）前記めっきを行なうに際し、台金を挾持した治具
   を台金の厚さ方向に傾動させることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の極薄切断ブレードの製造方法。