JPH0899262A - ワイヤソー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤソー装置において、加工精度の低下を
招くことなく、ワイヤとワークとの間に砥粒を含むスラ
リを十分に供給して、ワークの切断能率を向上させる。 【構成】 溝ローラ１，２間のワイヤ３に対し、少なく
とも一個の補助ローラ７をワイヤ３の走行方向の手前側
より接触させる。補助ローラ７の外周には多数のガイド
溝１０を形成し、これらのガイド溝１０によりワイヤ３
の走行を案内する。補助ローラ７の外周には凹部１１を
形成し、この凹部１１によりワイヤ３に上下運動を付与
して、ワイヤ３とワーク６との間に砥粒を含むスラリを
入りやすくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体材料、
磁性材料、セラミック等の脆性材料をワイヤにより切断
するワイヤソー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤソー装置においては、それぞれ多
数の溝を有する複数の溝ローラ間にワイヤが所定ピッチ
で螺旋状に巻き付けられ、溝ローラの回転とともにワイ
ヤが走行され、そのワイヤ上に砥粒を含むスラリが供給
される。そして、この状態でワイヤとワークとが押し付
けられて、ワークが切断されるようになっている。

【０００３】ところで、この種のワイヤソー装置では、
ワイヤとワークとの間に供給されるスラリが多い方が、
ワークの切断能力が向上する。このため、例えば特開昭
５１−１２３９８７号公報及び特開平４−１０１７６１
号公報に示すようなワイヤソー装置が、従来から提案さ
れている。

【０００４】前者の構成においては、ワークを支持した
台金にバイブレータが付設され、このバイブレータによ
りワークに振動が付与されて、その振動を利用してワイ
ヤとワークとの間に導かれるスラリの量が多くなるよう
に構成されている。また、後者の構成においては、溝ロ
ーラ間のワイヤの近傍に一対の鍵盤が対設され、この鍵
盤によりワイヤが叩かれて振動し、前記と同様にワイヤ
とワークの間に導かれるスラリの量が多くなるように構
成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの従
来構成においては、ワイヤが上下左右いずれの方向へも
振動されてしまう。そのため、これらの従来構成におい
ては、ワイヤの横振れ等により加工精度が低下して、ワ
ークを所定厚さに正確に切断することができないという
問題があった。

【０００６】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、加工精度の低下を招くことなく、ワイヤ
とワークとの間にスラリを十分に供給することができ
て、ワークの切断能率を向上させることができるワイヤ
ソー装置を提供することにある。

【０００７】

【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に記載のワイヤソー装置の発明では、溝
ローラ間のワイヤに対し、ワークを境にして少なくとも
ワイヤの走行方向の上流側に位置する回転可能な補助ロ
ーラを接触させ、補助ローラの外周にはワイヤをワーク
への当接及び離間方向へ運動させるための凹凸部を形成
したものである。

【０００８】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、補助ローラの外周にはワイヤの走行
を案内するための多数のガイド溝を備えたものである。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記
載の発明において、補助ローラはワークを境にしてワイ
ヤ走行方向の両側に配設された一対のものである。

【０００９】請求項４の発明では、請求項１〜３のいず
れかに記載の発明において、凹部は螺旋溝により形成さ
れたものである。請求項５に記載の発明では、請求項１
〜４のいずれかに記載の発明において、補助ローラはワ
イヤを介してワークの反対側に配置され、凸部の外周面
が溝ローラのガイド溝下面よりもワーク側に位置してい
るものである。

【００１０】請求項６の発明では、請求項１〜４のいず
れかに記載の発明において、補助ローラはワイヤよりも
ワーク側に配置され、凸部の外周面が溝ローラのガイド
溝下面よりもワークから離れる側に位置しているもので
ある。

【００１１】請求項７に記載の発明では、請求項１〜６
のいずれかに記載の発明において、補助ローラは自由回
転可能である。請求項８に記載の発明では、請求項１〜
６のいずれかに記載の発明において、溝ローラと補助ロ
ーラとの間には溝ローラの回転を補助ローラに伝達する
ための伝達手段が介在されているものである。

【００１２】請求項９に記載の発明では、請求項２〜８
のいずれかに記載の発明において、一対の補助ローラ間
には一方の補助ローラの回転を他方の補助ローラに伝達
するための伝達手段が介在されているものである。

【００１３】請求項１０に記載の発明では、請求項１〜
９のいずれかに記載の発明において、補助ローラは多角
形ローラ、偏心ローラ又は捻じれローラである。

【００１４】

【作用】請求項１，５及び６に記載のワイヤソー装置で
は、溝ローラ間においてワイヤが一方向に走行されなが
ら、そのワイヤ上に砥粒を含むスラリが供給される。そ
して、この状態でワイヤに対してワークが押し付けられ
て、ワークが所定の厚さに切断される。

【００１５】このワークの切断時には、ワイヤに対して
補助ローラが接触され、ワイヤの走行に連携して回転さ
れる。そして、この補助ローラの回転に伴い、外周の凹
凸部によってワイヤに対しワークに対する当接又は離間
方向への運動が付与される。このため、ワイヤとワーク
との間には砥粒を含むスラリが十分に供給されて、ワー
クを能率よく切断することができる。

【００１６】また、請求項２の発明では、ワイヤの走行
は補助ローラに設けられたガイド溝により案内されるた
め、ワイヤが上下運動される間に、走行方向と直交する
方向へ移動偏倚されることはない。このため、ワイヤが
走行方向と直交する方向へ偏倚して、加工精度の低下を
招くおそれはない。

【００１７】さらに、請求項３に記載のワイヤソー装置
では、ワークの両側において一対の補助ローラがワイヤ
に接触されている。そのため、ワークの切断時には両補
助ローラの協働作用により、ワイヤに対し上下運動が効
果的に付与される。従って、ワイヤとワークとの間には
砥粒を含むスラリが有効に供給されて、ワークの切断能
率を一層向上させることができる。

【００１８】加えて、請求項４に記載の発明では、補助
ローラの外周の凹部が螺旋溝によって形成されている。
このため、ワークの切断に際して補助ローラが回転され
るとき、螺旋溝によりワイヤが順次連続的に上下動され
る。従って、補助ローラに滑りが発生するおそれが小さ
くなり、その磨耗が減少される。

【００１９】請求項７に記載のワイヤソー装置では、補
助ローラが自由回転可能であることから、補助ローラは
ワイヤを介して溝ローラにより回転され、補助ローラ用
の駆動装置が不要となる。

【００２０】請求項８の発明では、補助ローラには伝達
手段により溝ローラの回転が伝達され、補助ローラの回
転が溝ローラの回転に一致する。請求項９に記載のワイ
ヤソー装置では、補助ローラの凹部がワイヤに対向して
も、補助ローラは他方の補助ローラにより回転される。

【００２１】請求項１０の発明では、多角形ローラ、偏
心ローラ又は捻じれローラによって構成された補助ロー
ラにより、ワイヤに対しワークに当接又は離間する方向
への運動が付与され、ワークの切断能率が高められる。

【００２２】

【実施例】以下、この発明を具体化したワイヤソー装置
の第１実施例を、図１〜図６に基づいて詳細に説明す
る。

【００２３】図１及び図２に示すように、ワイヤソー装
置のフレーム１５は一対の側板１６を有している。一対
の溝ローラ１，２は所定間隔をおいて平行をなすように
両側板１６間に回転可能に支持され、一方の溝ローラ１
にモータ１７が連結されている。多数の溝１ａ，２ａは
両溝ローラ１，２の外周に所定ピッチで形成されてい
る。鋼線よりなる切断用ワイヤ３は溝ローラ１，２の溝
１ａ，２ａに連続して螺旋状に巻き付けられている。そ
して、モータ１７の駆動により、一方の溝ローラ１が回
転され、この回転がワイヤ３を介して他方の溝ローラ２
に伝達される。

【００２４】従って、ワイヤ３は両溝ローラ１，２間に
おいて往復走行しながら、歩進的に一方向に走行され
る。なお、このワイヤ３は、図示しない供給リールから
溝ローラ１，２上に供給されるとともに、図示しない巻
取リールに巻き取られる。また、ワイヤ３は一定ストロ
ークで往復走行しながら全体として一方向へ歩進的に走
行する。

【００２５】一対のスラリ供給パイプ４は前記溝ローラ
１，２の上方に配設され、このスラリ供給パイプ４の下
部から溝ローラ１，２間のワイヤ３に対して、砥粒を含
むスラリが供給される。サドル５は溝ローラ１，２の上
方に上下動可能に配設され、その下面にはワーク６が接
着固定される。そして、このサドル５の下降に伴いワー
ク６が溝ローラ１，２のワイヤ３に押し付けられて、ラ
ッピング作用によりワーク６がウエハー状に切断され
る。

【００２６】図３，４に示すように、上方に開口した各
一対の支持溝１８，１９は両溝ローラ１，２間において
両側板１６の上端部に形成され、これらの支持溝１８，
１９にはブッシュ２０，２１が着脱可能に嵌合されて、
複数のボルト２２により固定されている。ブッシュ２
０，２１のボルト挿入孔は長孔状に形成され、補助ロー
ラ７の上下方向の調節ができるようになっている。一対
の補助ローラ７は前記ワイヤ３の走行方向においてワー
ク６を境にしてワーク６の前後両側に対向位置するよう
に、その支軸２３，２４において前記ブッシュ２０，２
１に自由回転可能に支持されている。エア供給通路３４
は両側板１６及びブッシュ２０，２１内に設けられ、支
軸２４にエアを吹き出すことにより、軸受部へのスラリ
の混入を防止する。これらの補助ローラ７は、金属材料
よりなる丸棒状の芯材８と、その芯材８の外周面に被覆
形成された合成樹脂製の被覆層９とから構成されてい
る。

【００２７】また、図３から明らかなように、片側の支
持溝１８の幅Ｒ１は補助ローラ７の直径Ｒ２よりも広く
なっている。蓋２０ａは補助ローラ７の抜き出しをする
ために、ブッシュ２０，２１に着脱可能に固定されてい
る。

【００２８】多数のガイド溝１０は各補助ローラ７の被
覆層９の外周に溝ローラ１，２の溝１ａ，２ａと同一ピ
ッチで形成され、両溝ローラ１，２間においてワイヤ３
の走行を案内する。補助ローラ７はワイヤ３を介してワ
ーク６の反対側に配置され、凸部の外周面が溝ローラ
１，２のガイド溝１０下面よりもワーク６側に位置して
いる。凹部としての螺旋溝１１は各補助ローラ７の被覆
層９の外周に形成され、両溝ローラ１，２間においてワ
イヤ３の下方移動を許容する。

【００２９】次に、前記のように構成されたワイヤソー
装置について動作を説明する。さて、このワイヤソー装
置においてワーク６を切断する場合には、溝ローラ１，
２間においてワイヤ３が往復走行を伴いながら一方向に
走行され、そのワイヤ３上にスラリ供給パイプ４から砥
粒を含むスラリが供給される。この状態で、ワイヤ３に
対してワーク６が押し付けられて、ラッピング作用によ
りワーク６が所定の厚さに切断される。

【００３０】この時、溝ローラ１，２間のワイヤ３に対
し一対の補助ローラ７が接触されていて、ワイヤ３の走
行に従い従動回転される。それにより、各補助ローラ７
の外周の螺旋溝１１がワイヤ３に順に対向して、そのワ
イヤ３に対し上下運動が連続的に付与される。すなわ
ち、ワイヤ３は螺旋溝１１と対向したときにワーク６か
ら離れるように下方へ移動する。このため、ワイヤ３と
ワーク６との間には補助ローラ７の回転に伴って断続的
に隙間ができてそれらの間に砥粒を含むスラリが十分に
供給され、ワーク６を能率よく切断することができる。

【００３１】また、一方の補助ローラ７の螺旋溝１１が
ワイヤ３に対向するとともに、他方の補助ローラ７の螺
旋溝１１がワイヤ３に対向していない場合は、ワイヤ３
が斜めになる。このため、図５，６に実線及び２点鎖線
に示すように、ワイヤ３は水平状態で上下動されるほか
に、前下がりまたは後ろ下がりの揺動状態に付勢され
る。従って、ワーク６に対するワイヤ３の接触角が変化
して、ワーク６を一層効率的に切断することができる。

【００３２】しかも、補助ローラ７に形成された溝１１
は螺旋状をなしている。このため、補助ローラ７の外周
面には常にいずれかのワイヤ３が接触している。従っ
て、補助ローラ７には常にワイヤ３により回転力が付与
される。従って、補助ローラ７がワイヤ３の走行に確実
に追従し、補助ローラ７とワイヤ３との間に滑りが生じ
ることがない。このため、ワイヤ３によって補助ローラ
７が摩耗されることが防止される。加えて、補助ローラ
７を回転させるための特別の駆動源が不要であるため、
構造を簡素化することができる。

【００３３】また、ワイヤ３は補助ローラ７のガイド溝
１０により横移動が規制され、上下方向のみの運動をお
こなう。従って、ワイヤ３が上下運動されながら走行さ
れる間に、走行方向と直交する方向へ移動偏倚されるこ
とはない。このため、加工精度の低下を招くおそれはな
い。

【００３４】また、この実施例においては、図３に示す
ように、後方の支持溝１８の溝幅Ｒ１が補助ローラ７の
外形Ｒ２よりも大きくなるように設定されている。従っ
て、補助ローラ７の被覆層９が摩耗した場合には、ボル
ト２２を緩めて後方のブッシュ２０を支持溝１８から上
方に取り外すとともに、補助ローラ７の前方支軸２４を
前方ブッシュ２１から抜き取ることにより、補助ローラ
７を両側板１６間から簡単に取り外すことができる。ま
た、この取り外し時と逆順に作業することにより、新し
い補助ローラ７を両側板１６間に容易に取り付けること
ができる。

【００３５】

【別の実施例】次に、この発明の別の実施例を、図７〜
図１５に基づいて説明する。まず、図７〜図９に示す第
２実施例において、駆動プーリ２６は一方の溝ローラ１
の軸端に取り付けられ、この駆動プーリ２６と対応する
ように、各補助ローラ７の支軸２３には従動プーリ２７
が取り付けられている。ベルト２８は駆動プーリ２６及
び両従動プーリ２７に掛装され、側板１６上のテンショ
ンプーリ２９により所定の緊張状態に保持されている。
これらのプーリ２６，２７、ベルト２８等により伝達手
段が構成されている。そして、前記モータ１７により溝
ローラ１が回転されて、ワイヤ３が両溝ローラ１，２間
で一方向に走行されるとき、各プーリ２６，２７及びベ
ルト２８を介して両補助ローラ７が回転される。

【００３６】従って、この第２実施例においては、ワイ
ヤ３の走行に伴いワーク６が切断されるとき、一対の補
助ローラ７が溝ローラ１，２と連動して周速が同一とな
るように回転される。その結果、ワイヤ３と補助ローラ
７との間の滑りを確実に防止できる。

【００３７】次に、図１０に示す第３実施例において
は、一対の補助ローラ７がワーク６の前後両側におい
て、ワイヤ３よりもワーク６側に位置するようにワイヤ
３の上面に配設されている。また、各補助ローラ７は端
面ほぼ六角形状となるように形成され、それらの外周に
は複数の平面状の凹部３０が軸線方向に沿って形成され
ている。従って、補助ローラ７の外周面の角部が凸部を
形成する。なお、図示はしないが、補助ローラ７の外周
面のガイド溝は角部のみに形成されている。また、この
実施例においても前記図７〜図９の実施例と同様に両補
助ローラ７と溝ローラ１，２との間にベルト等の伝達手
段が設けられている。この第３実施例においては、ワー
ク６の切断時に補助ローラ７の回転に伴って、複数の凸
部と凹部３０が交互にワイヤ３に接触し、ワイヤ３は小
刻みに上下動される。

【００３８】さらに、図１１に示す第４実施例において
は、１つの溝状の凹部３１が補助ローラ７の外周に軸線
方向に沿って形成されている。また、図１２に示す第５
実施例においては、１つの平面状の凹部３２が補助ロー
ラ７の外周に軸線方向に沿って形成されている。さら
に、図１３に示す第６実施例においては、複数の溝状の
凹部３３が補助ローラ７の外周に、所定角度ずつ変位し
た位置で軸線方向に沿って形成されている。

【００３９】加えて、図１４に示す第７実施例では、補
助ローラ７はその支軸２４が軸心より外れた偏心ローラ
により構成されている。図１５に示す第８実施例では、
補助ローラ７はその外周面が螺旋状に捻じれた状態に形
成された捻じれローラにより構成されている。

【００４０】なお、この発明では、例えば次のように構
成を変更して具体化してもよい。 （ａ）一対の補助ローラ７をワイヤ３の走行方向に沿っ
て位置調節可能に配設し、ワーク６の大きさに応じて両
補助ローラ７の配置間隔を設定変更できるように構成す
ること。また、上下方向にも調節可能であり、補助ロー
ラ７の磨耗に応じて調節可能である。 （ｂ）一対の補助ローラ７間に、プーリ、ベルト等より
なり、溝ローラ１の回転が伝達されることのない伝達手
段を設けて、両補助ローラ７が同期回転するように構成
すること。このように構成すれば、一方の補助ローラ７
が回転されているとき、他方の補助ローラ７も確実に回
転されて、ワイヤと補助ローラとの滑りを防止できる。 （ｃ）補助ローラ７をワーク６に対してワイヤ走行方向
の上流側のみに設けること。 （ｄ）補助ローラ７の外周に凹凸部を設けることなく、
それに代えて補助ローラ７が偏心回転するように構成す
ること。このように構成すれば、結果として、補助ロー
ラ７の外周面に凹凸部を設けたことと同じになる。 （ｅ）エア供給通路３４にオイルを供給し、オイルシー
ルを行うこと。 （ｆ）補助ローラ７の外周面にガイド溝１０を設けない
ように構成すること。

【００４１】ちなみに、前記実施例及び別例より把握さ
れる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果
とともに記載する。 （１）一対の補助ローラをワイヤの走行方向に沿って位
置調節可能に配設した請求項３に記載のワイヤソー装
置。この構成によれば、ワークの大きさに応じて両補助
ローラの配置間隔を変更することができる。 （２）補助ローラはワークに対し、ワイヤ走行方向の上
流側のみに設けられている請求項１に記載のワイヤソー
装置。この構成によれば、ワイヤが一方向へ連続走行す
る場合に好適であり、構成が簡易になる。

【００４２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているため、次のような効果を奏する。

【００４３】請求項１，５及び６に記載の発明によれ
ば、加工精度の低下を招くことなく、ワイヤとワークと
の間に砥粒を含むスラリを十分に供給することができ
て、ワークの切断能率を向上させることができる。

【００４４】請求項２の発明によれば、ワイヤを確実に
案内することができ、ワイヤが走行方向と直交する方向
へ偏倚して、加工精度の低下を招くのを防止することが
できる。

【００４５】請求項３に記載の発明によれば、一対の補
助ローラの協働作用により、溝ローラ間のワイヤを効果
的に上下動させることができて、ワークの切断能率を一
層向上させることができる。

【００４６】請求項４に記載の発明によれば、補助ロー
ラの回転に伴い、ワイヤを順次連続的に上下動させるこ
とができて、加工精度の低下を招くおそれを一層確実に
防止することができる。

【００４７】請求項７に記載の発明によれば、補助ロー
ラ用の駆動装置が不要となり、構成が簡単になる。請求
項８の発明によれば、補助ローラと溝ローラとの回転速
度が確実に一致して、ワイヤと補助ローラとの間の滑り
を確実に防ぐことができる。

【００４８】請求項９に記載の発明によれば、補助ロー
ラの凹部がワイヤに対向しても、その補助ローラを他方
の補助ローラにより回転させることができる。請求項１
０の発明によれば、ワイヤとワークとの間にスラリの供
給を図ることができ、ワークの切断能率を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のワイヤソー装置を示す要部斜視
図。

【図２】 同じくワイヤソー装置の要部平面図。

【図３】 図２の III−III 線における断面図。

【図４】 補助ローラと支持溝との関係を示す部分正面
図。

【図５】 ワイヤの動きを示すための部分正面図。

【図６】 図５の部分拡大正面図。

【図７】 第２実施例のワイヤソー装置を示す要部平面
図。

【図８】 図７のVIII−VIII線における断面図。

【図９】 図８のIX−IX線における断面図。

【図１０】 第３実施例でのワイヤの動きを正面から見
た説明図。

【図１１】 第４実施例の補助ローラを示す斜視図。

【図１２】 第５実施例の補助ローラを示す斜視図。

【図１３】 第６実施例の補助ローラを示す斜視図。

【図１４】 第７実施例の補助ローラを示す斜視図。

【図１５】 第８実施例の補助ローラを示す斜視図。

【符号の説明】

１…溝ローラ、２…溝ローラ、３…切断用ワイヤ、４…
スラリ供給パイプ、６…ワーク、７…補助ローラ、１０
…ガイド溝、１１…凹部としての螺旋溝、３０，３１，
３２，３３…凹部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に多数の溝を有する複数の溝ロー
   ラを設け、各溝ローラの溝間にワイヤを巻き付けてワイ
   ヤを溝ローラの回転とともに走行させ、そのワイヤに対
   して砥粒を含むスラリを供給しながらワイヤとワークと
   を押し付けて、そのワークを切断するようにしたワイヤ
   ソー装置において、 前記溝ローラ間のワイヤに対し、ワークを境にして少な
   くともワイヤの走行方向の上流側に位置する回転可能な
   補助ローラを接触させ、補助ローラの外周にはワイヤを
   ワークへの当接及び離間方向へ運動させるための凹凸部
   を形成したワイヤソー装置。
2. 【請求項２】 補助ローラの外周にはワイヤの走行を案
   内するための多数のガイド溝を備えた請求項１に記載の
   ワイヤソー装置。
3. 【請求項３】 補助ローラはワークを境にしてワイヤ走
   行方向の両側に配設された一対のものである請求項１又
   は請求項２に記載のワイヤソー装置。
4. 【請求項４】 凹部は螺旋溝により形成された請求項１
   〜３のいずれかに記載のワイヤソー装置。
5. 【請求項５】 補助ローラはワイヤを介してワークの反
   対側に配置され、凸部の外周面が溝ローラのガイド溝下
   面よりもワーク側に位置している請求項１〜４のいずれ
   かに記載のワイヤソー装置。
6. 【請求項６】 補助ローラはワイヤよりもワーク側に配
   置され、凸部の外周面が溝ローラのガイド溝下面よりも
   ワークから離れる側に位置している請求項１〜４のいず
   れかに記載のワイヤソー装置。
7. 【請求項７】 補助ローラは自由回転可能である請求項
   １〜６のいずれかに記載のワイヤソー装置。
8. 【請求項８】 溝ローラと補助ローラとの間には溝ロー
   ラの回転を補助ローラに伝達するための伝達手段が介在
   されている請求項１〜６のいずれかに記載のワイヤソー
   装置。
9. 【請求項９】 一対の補助ローラ間には一方の補助ロー
   ラの回転を他方の補助ローラに伝達するための伝達手段
   が介在されている請求項２〜８のいずれかに記載のワイ
   ヤソー装置。
10. 【請求項１０】 補助ローラは多角形ローラ、偏心ロー
    ラ又は捻じれローラである請求項１〜９のいずれかに記
    載のワイヤソー装置。