JPH04210450A - ワイヤソー用ワイヤ及びその製造方法 - 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】

［ｏｏｏｌ）

【産業上の利用分野】本発明は高強度極細線に関し詳し
くは、シリコンウェハーなどの切断に用いられるワイヤ
ソー用ワイヤに関する。これらのワイへ・は、ダイヤモ
ンド粒子による遊離砥粒加工による切断を行なうための
ワイヤである。 ［０００２］

【従来の技術】特開昭６０−２０４８６５号公報には、
〜１ｎ含有域を０．３％未満に規制して鉛パチンティジ
グ後の適冷組織の発生を抑え、Ｃ，Ｓｉ　、　Ｎｉｎ等
の元素量を規制することによって、撚り線時の断線が少
なく高強度および高靭延性の極細線およびスチールコー
ド用高炭素鋼線材が開示されており、又、特開昭６３−
２４０４６号公報には、Ｓｉ含有胤を１．００％以上と
することによって鉛パテンテイング材の引張強さを高く
して伸線加工率を小さくし７た高靭性高延性極細線用線
材が開示されている。 ［０００３］前記特開昭６０−２０４８６５号公報に開
示されているのは、炭素含有量が０．９０％以下の鋼を
用いて伸線により直径０．５ｍｍ以下であって、引張強
さ２５０ｋｇ　ｆ　／ｍｍ”以上である極細線を製造す
るための高炭素鋼線材である。 又、特開昭６：３−２４０４６号公報のものはＳｉ含有
量が１．００％以−ヒの鋼を用い引張強さ３００ｋｇｆ
／、２以−ヒ、線径０．５ｍｍ以下の極細線を製造する
ための高炭素鋼線材に関するものである。 ［０００４）こわらの成分の鋼がワイヤソー用ワイヤに
用いられているが、いずれも破断荷重が４．０ｋｇｆ以
上の場合には線径がｏ、　ｉｓｏμｍ以上のワイヤソー
用ワイヤしか得られていない。 ［０００５］

【発明が解決しようとする課題】ワイヤソーを用いた切
断の場合、Ｓｉ　ウェハーなどの切断に用いられ、１本
のＳｉ単結晶からより多くのＳｉウェハーを切り出すこ
とを考えた場合より切りしるの少ないワイヤソー用ワイ
ヤが必要となる。又従来のワイヤソー用ワイヤを用いて
切りしるが少なくなるようワイヤ径を細くして切断した
場合、十分な強度を持たないため切削速度を著しく低く
する必要があった。そこで、切削速度が従来品と同様で
切りしるの少ないワイヤソー用ワイヤの開発が期待され
ている。 ［０００６１本発明はこのようなワイヤソー用ワイヤ及
びその製造方法を提供することを目的とする。 ［０００７１

【課題を解決するための手段］本発明は上記目的を達成
するために下記構成を要旨とするものである。すなわち
、本発明のワイヤソー用ワイヤは重量割合でＣ：０．９
０〜１．．１０％、Ｓｉ：０．４％以下、Ｍｎ：０．４
％以下、Ｃｒ：　０．１０〜０．３０％を主成分とし、
不可避的不純物であるＡｔを０．００３％以下とした残
部鉄及びその他の不可避的不純物からなる鋼であって、
且つ線径：０．０８〜０．１２５ｍ岳、Ｃｕ又は真鍮め
っき厚：４，３〜４．７μｍ、破断荷重４．０〜４．４
ｋｇｆを有することを特徴とし、又、その製造方法は前
記鋼を線径４，５〜６．０ｍｍの熱間圧延線材に熱間圧
延し、次に該熱間圧延線材を必要に応じ、１回以上のＬ
Ｐ処理と伸線加ＩＴ’−を組合ぜることにより線径０．
７〜０゜９ｍｍのワイヤにしたのち、該ワイヤに９００
〜１１００℃の温度範囲のγ生処理と５ＪＯ〜６００　
℃の温度範囲の恒温変態処理とからなる最終パテンティ
ング処理を施して引張強さ１４５〜１６０ｋｇｆ／ｍｍ
−□を有するバーライｌ−組織のワイヤとなし、さらに
該ワイヤを線径０．２０〜０．３０ｍｍのワイヤ（こ伸
線加工したのち、厚さ８〜］−２μｍの銅めっきあるい
は真鍮めっきを施し、しかる後線径ｏ、　ｏｓｏ〜０．
１２５７１ｍのワイヤに最終伸線加工することを特徴と
する。 ［０００８１以下本発明の詳細な説明する。 【０００９］ 【作用】本発明における極細線用ワイヤにおいては、パ
テンティング処理後の強度増加のためＣ量を増加し、こ
れによる初析セメンタイ１への出現とバーライ１へラメ
ラ−の形状悪化をＣｒを添加することで抑制し、パーラ
イトの微細化による強度増加を実現した。また、バーラ
イｈが微細化されることによりセメンタイト層の延性が
従来鋼並となった。さらにＣｒ　、Ｓｉ　、Ｍｎの添加
量を低く抑えることでフエライ１〜相の延性を従来鋼と
同程度に保ぢ、材料の延性増加を実現した。このような
組織微細化のみによるパテンティング処理後の強度増加
を実現する成分設計により、パテンティング後の強度と
延性を従来鋼以上に高めることに成功した。従って、パ
テンティング後の強度を高めているにもかかわらず、引
き抜き加工率を上げて製造した極細線の延性劣化が従来
鋼並にとどまり、高強度と高延性が可能となった。 ［００１０１この高強度高延性の材料を用いることで、
ワイヤ径を従来より小さくしたとき、最適めっき厚を確
保した状態で、最適の破断荷重を確保することが可能と
なった。以下、成分の限定理由について述べる。通常の
パテンティング処理においては０．８％近傍の共析成分
においても旧オーステナイト粒界に添って初析フェライ
１へが析出すること、またこの初析フェライトが伸線後
の延性低下の原因となることを本発明者らは見いだした
。Ｃは経済的かつ有効な強化元素であるが、この初析セ
メンタイトの析出量低下にも有効な元素である。従って
最終ワイヤでの破断強度を４．０ｋｇｆ以上の極細線と
し延性を高めるためには０．９０％以上とすることが必
要であるが、高すぎると延性が低下し伸線性が劣化する
のでその上限は１．１０％とする。 ［００１１］Ｓｉ　は鋼の脱酸のために必要な元素であ
り、従ってその含有量があまりに少ない時、脱酸効果が
不十分となる。またＳｉは熱処理後に形成されるパーラ
イト中のフエライ１〜相に固溶しパテンティング後の強
度を一ヒげるが、反面フェライトの延性を低下させ伸線
後の極細線の延性を低下させるため０．４％以下とする
。〜１ｎは鋼の焼き入れ性を確保するために小量のＭｎ
を添加することが望ましい。しかし、多量のＭｎの添加
は偏析を引き起こし、パテンティングの際にベイナイ１
−、マルテンサイ１へという適冷組織が発生し、その後
の伸線性を害するため０．５％以下とする。 ［００１２］本発明の様な過共析鋼の場合、パテンティ
ング後の組織においてセメンタイトのネットワークが発
生しゃすくセメンタイトの厚みのあるものが析出じやす
い。この鋼において高強度高延性を実現するためには、
パーライトを微細にし、かつ先に述べた様なセメンタイ
１〜ネツトワークや厚いセメンタイトを無くす必要があ
る。Ｃｒはこの様なセメンタイトの異常部の出現を抑制
し、さらにパーライトを微細にする効果を持っていれる
。しかし、多量の添加は熱処理後のフェライト中の転位
密度を上昇させるため引き抜き加工後の極細線の延性を
著しく害することになる。従ってＣｒ添加量はその効果
が期待できる０、１０％以上とし、フェライト中の転位
密度を増加させ延性を害することの無い０．３０％以下
とする。 ［００１３］従来の極細鋼線と同様に延性を確保するた
めＳの含有量を０．０２０％以下とし、ＰもＳと同様に
ワイヤの延性を害するのでその含有量を０．０２０％以
下とするのが望ましい。極細線の延性を低下させる原因
として、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯＡｌ２Ｏ３等のＡｌ２Ｏ３
を主成分とする非延性介在物の存在がある。従って、本
発明においては非延性介在物による延性低下を避けるた
めに、Ａｌ含有量を０．００３％以下とする。 ［００１４］また、ワイヤの構成要件の限定理由は以下
による。ワイヤの線径を０．１２５ｍｍ以下とするのは
、ワイヤソー用ワイヤの場合、ワイヤ線径が小さい線は
ど、切断時の切りしるが減少し歩留まりが向上するから
である。しかし、ワイヤの線径が０．０８０ｍｍ未満と
なる場合、十分な延性を確保した状態で破断荷重を４．
０ｋｇｆ以上を確保できない。このため、線径をｏ、　
ｏｓｏ〜０．１２５ｎｕｍとする。 ［００１５］さらに、最終めっき厚を４．３μｍ以上に
しなければ、ダイヤモンド粒子の引き込みが悪くなり、
４゜７μｍを超えるとめっき部の強度が低いために素線
の破断荷重を４．Ｏｋｇｆ以上とすることが困難となる
。破断荷重を４．０ｋｇｆ以上とするのは、破断荷重が
４．Ｏｋｇｆ以上ないと切断時に十分なテンションをか
けることが出来なくなり、切断効率が著しく低下するた
めであり、また、荷重を４．４ｋｇｆ以下にするのは荷
重がこの値を超えるとワイヤが脆化して使用に耐えられ
なくなるためである。 ［００１６１ワイヤの製造方法の限定理由は以下による
。最終パテンティングを行なう線径を０．７ｍｍφ以上
とするのは、これ未満の線径では減面率が小さくなるた
めに必要とする荷重が得らねないためである。また、０
．９ｍｍφ以下の線径とするのは、０．１２５μｍ以下
のワイヤに伸線加工した場合に強度が高くなりすぎ脆化
してしまうためである。 ［００１７−１最終パテンテイング処理はγ比処理温度
を９００℃以上にしなければ炭化物の再固溶を促進する
のに十分でなく、１１００℃以上とした場合にはγ粒径
が大きくなりすぎるため変態後のパーライト組織として
健全な組織が得にくくなる。また、恒温変態温度を５５
０℃未満とした場合、引張強さが１６０ｋｇｆ／ＩＩＩ
ＩＩＩ２以上となることに加え最終パテンティング処理
後の組織に多量にベイナイト組織が出現し、伸線加工後
のワイヤ特性を低下させる。 また、６００℃を超えて温度で恒温変態を行なった場合
。 最終パテンティング処理後の強度を１４５ｋｇｆ　／ｍ
ｍ２以上することが困難となってしまう。 ［００１８］伸線加工を０．２０〜０．３０ｍｍΦのワ
イヤとしてからめっき厚８ＩＪ、ｍ以上の銅めっき、あ
るいは真鍮めっきを行なうのは、生産性を低下させるこ
となく最終線径においてめっき厚を４．３μｍ以上確保
するためである。 ［００１９］

【実施例】線材圧延により作製した５、５Ｍφの線材を
用いてワイヤソー用ワイヤを製造した。表１に二の時の
試料の化学成分、製造条件、ワイヤスペック、切削状態
を示す。切削状態は安定して切削可能な切削速度を８イ
ンチのシリコンの切削速度が０．９ｍｍ／ｍｉｎ以上得
られる場合にＯとし、これ以下の場合を×とした。また
、切りしろは、切りしろが２５０１１ｍ未満の場合を○
とし、２５０μ■〕以上の場合を×とした。 ［００２０）試料番号１〜１１は本発明に基づき製造し
たワイヤソー用ワイヤである。いずれのワイヤも切断速
度および切りしろを満足し、従来品より擾れた特性を示
す。試料番号１２〜１５は比較のために製造したワイヤ
である。試料番号１２は炭素含有量が鋼成分が本発明と
異なり、さらにワイヤ径が本発明より大きい物で切りし
ろを比較するため用意した。 ［００２１１試料番号１３は炭素含有量が鋼成分が本発
明と異なり、破断荷重が本発明より小さいもので、切削
速度を比較するため用意した。試料番号１４は鋼成分が
本発明鋼と同じで、本発明に比べ製造条件中のめっき厚
が小さいもので、最終ワイヤでのめっき厚を本発明より
小さくし、切削速度を比較するため用意した。 ［００２２］試料番号１５は鋼成分が本発明鋼と同じで
、本発明にくらべ製造条件中の恒温変態温度が高い温度
で製造を行ない、最終ワイヤでの破断荷重を小さくし、
切削速度を比較するため用意した。 ［００２３］

【表１】 ［００２４１表１に示されるように、本発明の場合は統
べての条件で良好な切削状態を示しているのに対し、比
較材の場合切削状況の切削速度、切りしるのいずれかが
不良となっている。 ［００２５］

【発明の効果】上述したように、本発明によるワイヤソ
ー用ワイヤは従来と同等の切断速度で、且つ切りしろを
少なくして切断を可能とするため、シリコンウェハーな
どの切断に特に効果を有する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量割合で Ｃ０．９０〜１．１０％ Ｓｉ０．４％以下 Ｍｎ０．４％以下 Ｃｒ０．１０〜０．３０％ を主成分とし、不可避的不純物であるＡｌを０．００３
   ％以下とした残部鉄及びその他の不可避的不純物からな
   り且つ、 線径０．０８〜０．１２５ｍｍ Ｃｕめっき厚４．３〜４．７μｍ 破断荷重４．０〜４．４ｋｇｆ を有することを特徴とするワイヤソー用ワイヤ。
2. 【請求項２】重量割合で Ｃ０．９０〜１．１０％ Ｓｉ０．４％以下 Ｍｎ０．４％以下 Ｃｒ０．１０〜０．３０％ を主成分とし、不可避的不純物であるＡｌを０．００３
   ％以下とした残部鉄及びその他の不可避的不純物からな
   り且つ、 線径０．０８〜０．１２５ｍｍ 真鍮めっき厚４．３〜４．７μｍ 破断荷重４．０〜４．４ｋｇｆ を有することを特徴とするワイヤソー用ワイヤ。
3. 【請求項３】重量割合で Ｃ０．９０〜１．１０％ Ｓｉ０．４％以下 Ｍｎ０．４％以下 Ｃｒ０．１０〜０．３０％ を主成分とし、不可避的不純物であるＡｌを０．００３
   ％以下とした残部鉄及びその他の不可避的不純物からな
   る鋼を線径４．５〜６．０ｍｍの熱間圧延線材に熱間圧
   延し、次に該熱間圧延線材を線径０．７〜０．９ｍｍの
   ワイヤに伸線加工したのち、該ワイヤに９００〜１１０
   ０℃の温度範囲のγ化処理と５５０〜６００℃の温度範
   囲の恒温変態処理とからなる最終パテンティング処理を
   施して引張強さ１４５〜１６０ｋｇｆ／ｍｍ＾２を有す
   るパーライト組織のワイヤとなし、さらに該ワイヤを線
   径０．２０〜０．３０ｍｍのワイヤに伸線加工したのち
   、厚さ８〜１２μｍの銅めっきあるいは真鍮めっきを施
   し、しかる後線径０．０８０〜０．１２５μｍのワイヤ
   に最終伸線加工することを特徴とするワイヤソー用ワイ
   ヤの製造方法。
4. 【請求項４】熱間圧延線材を１回以上のＬＰ処理と伸線
   加工を組合せることにより線径０．７〜０．９ｍｍのワ
   イヤを形成する請求項３記載の製造方法。