JPH0829499B2 - 極薄切断ブレ−ドおよびその製造方法 - Google Patents

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図に示すようなものが使用さ
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、金属メッキ膜２により超砥粒３…
を１層のみ電着してなる砥粒層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）を供給しつつ被削材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自体も徐々に削
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、精度の高い切断が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したブレードを用い
て、この硬質層中に固定された硬質粒子を主切れ刃と
し、研削液中の遊離砥粒を副切れ刃とする固定−遊離砥
粒複合研削方法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、且つ研削の進行に伴っ
て生ずる主切れ刃である固定された硬質粒子の摩滅部に
対して遊離砥粒が接触し、摩滅部の微小破砕を連続的且
つ適度な強さで生じさせるため、研削抵抗の上昇もなく
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。

従来の固定砥粒研削方法では、超砥粒等の硬質粒子が
容易に摩滅し、このため研削抵抗の上昇を来し、研削の
継続が不可能であり、一方、遊離砥粒研削方法では金属
製ブレードの摩耗が大きく、大径被削材の切断が不可能
であった。

このような状況を鑑みて、本発明者らは新規に固定−
遊離砥粒複合研削方法を案出するとともに、該研削方法
に好適なブレード及びその製造方法を発明した。

「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、切断ブレード中
に固定された硬質粒子を主切れ刃とし、研削液中の遊離
砥粒を副切れ刃とする固定−遊離砥粒複合研削方法に用
いられるもので、帯状かつ極薄の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かつ均一に分散してなる硬質層を形
成し、全体の厚さを150μｍ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10〜50vol％である
ことが望ましい。

また、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てもよい。

一方、本発明の極薄切断ブレードの製造方法は、切断
ブレード中に固定された硬質粒子を主切れ刃とし、研削
液中の遊離砥粒を副切れ刃とする固定−遊離砥粒複合研
削方法に用いられる極薄切断ブレードの製造方法であっ
て、 前記台金の両面それぞれに、長手方向に離間した複数
の凸部を有する台金固定治具の各凸部を当接させて当該
台金を平面状態に挟持し、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かつ均一
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
質粒子が付着しや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
かつ極薄の台金10の両面および一方の側縁部に、金属め
っき相11中に硬質粒子12…を多層状にかつ均一に分散し
てなる硬質層13を形成したものであり、全体の厚さが15
0μｍ以上300μｍ以下とされている。ブレードの厚さが
150μｍ以下であると、強度が不足して破断しやすくな
り、他方300μｍ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…としては、ダイヤモンドやCBN等が
使用され、その平均粒径は10〜60μｍ、硬質層13中にお
ける含有率は10〜50vol％であることが望ましい。平均
粒径が10μｍ未満であると硬質粒子12の主切れ刃として
の研削能力が不足するとともに硬質粒子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
ｍ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の含有率が10vol
％未満だと、ブレードの摩耗抑制作用が十分に得られ
ず、また、主切れ刃としての研削能力が不足し、他方50
vol％より大きいと、金属めっき相11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…が表裏対称に形成さ
れ、その部分では台金10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15,1
5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、固定−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等の副切れ刃としての遊離砥粒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主切れ刃の自生発刃作用創出
および耐摩耗性との関係で望ましい。

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、主切れ刃であ
る硬質粒子12は遊離砥粒16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13
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、
ブレードの肉厚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てきる利点もある。

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、金属めつき相
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、主切れ刃である硬質粒
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ため、研削抵抗の上昇を生
じることなく一定に保たれる。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14
…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、上記のような極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10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20Aが一定間隔毎に形成され、これら突条20A
を台金10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20A
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10…
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に配設された攪拌機（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21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、攪拌機でめっき液Ｍを攪拌しながら、台金10
…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図に示すように治具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10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、この金属めっき相11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10の反りによる
金属めっき相11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20A…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20
A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
う利点も得られる。

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20Aの当接位置をずら
して溝14が形成されないようにすればよい。また、前記
突条20A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
側縁部および両面に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:SK−６ 台金寸法：長さ409mm×幅6mm×厚さ0.1mm めっき液の組成： スルファミン酸Ni＝450g/l、 塩化Ni＝15g/l、硼酸＝30g/l、 ピット防止剤，光沢剤＝各少量、PH4 ダイヤ粒子の平均粒径:50μｍ めっき条件： めっき浴温度＝50℃、 陰極電流密度＝1.7A/dm² めっき時間＝40min. 治具の傾動方法： 垂直→10°左傾→垂直→10°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＝230〜250μｍ 刃先部粒子厚さ＝４層 両面部粒子厚さ＝２層 次に、上記方法により作成されたブレード100枚と、S
K−６（長さ409mm×幅6mm×厚さ0.2mm）そのものからな
る従来のブレード100枚を準備し、各100枚を互いに1mm
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300mm、80往復/mi
n、研削油15l中に平均粒径10μｍのSiCを5kg分散させた
研削液により、直径150mm、長さ300mm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
ものに比して、ブレード寿命が略20倍に延びたことにな
る。

「発明の効果」 以上発明したように、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主切れ刃である多数
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主切れ刃である硬質粒
子により、副切れ刃である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
出した主切れ刃である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。

これにより、本発明の極薄切断ブレードは、固定−遊
離砥粒複合研削方法に適用することができるため、従来
の単純な固定砥粒研削方法や遊離砥粒研削方法に用いら
れる切断ブレードに比して研削能力を格段に向上させる
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、長手方向に離間した複数の凸部を有する台金固定治
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−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。 10……帯状台金、11……金属めっき相、12……硬質粒
子、13……硬質層、14……凹溝（凹部）、15……取付
孔、16……遊離砥粒、Ｗ……被削材、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. 【請求項１】切断ブレード中に固定された硬質粒子を主
   切れ刃とし、研削液中の遊離砥粒を副切れ刃とする固定
   −遊離砥粒複合研削方法に用いられる極薄切断ブレード
   であって、 帯状かつ極薄の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
   かつ均一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. 【請求項２】前記硬質粒子の平均粒径は10〜60μｍであ
   り、かつ該硬質粒子の前記硬質層中における含有率が10
   〜50vol％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. 【請求項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. 【請求項４】切断ブレード中に固定された硬質粒子を主
   切れ刃とし、研削液中の遊離砥粒を副切れ刃とする固定
   −遊離砥粒複合研削方法に用いられ、 帯状かつ極薄の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
   かつ均一に分散してなる硬質層が形成され、全体の厚さ
   が150μｍ〜300μｍとされ、かつ、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た極薄切断
   ブレードの製造方法であって、 前記台金の両面それぞれに、長手方向に離間した複数の
   凸部を有する台金固定治具の各凸部を当接させて当該台
   金を平面状態に挟持し、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、台金の両面及び一側縁部に、
   金属めっき相中に硬質粒子を多層状かつ均一に分散させ
   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. 【請求項５】前記めっきを行なうに際し、台金を挟持し
   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。