JPH09136320A - ワイヤ式切断方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被切断加工物の加工精度（反り、ソーマー
ク）を向上できるワイヤ式切断方法及びその装置を提供
する。 【解決手段】 ワイヤ１３に被切断加工物１４を押し付
け、そのワイヤ１３を往復走行させながら、砥液をワイ
ヤ１３の押付部分に供給して切断加工するワイヤ式切断
方法及びその装置１１において、上記押付部分をワイヤ
走行方向に挟んで両側で、かつワイヤ１３を挟んで上下
に、上記ワイヤ１３と平行に噴射ノズル１６を設ける。
ワイヤ１３の走行方向上流側から噴射された砥液はワイ
ヤ１３と平行に押付部分に供給される。従って、ワイヤ
に砥液（砥粒）が搬送されて押付部分全体に亘って供給
され、被切断加工物１４が切削されるので、切断加工精
度を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被切断加工物、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
イヤと砥液とにより切断加工するワイヤ式切断方法及び
その装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体材料、磁性材料、セラミ
ック等の脆性材料を切断する装置としては、ワイヤ式切
断装置が知られている。

【０００３】図４、図５及び図６は、従来のワイヤ式切
断装置を示す概略図である。

【０００４】図４に示すように、ワイヤ式切断装置は、
それぞれ所定の間隔を隔てて略三角形のコーナー部に配
列した３本の溝付ローラー１と、これら溝付ローラー１
に巻回され、これら溝付ローラー１の回転駆動により走
行するワイヤ２と、走行するワイヤ２に脆性材料たる被
切断加工物３を押し付けるための押付手段４と、この押
付手段４によりワイヤ２に被切断加工物３が押し付けら
れる押付部分５に砥液を噴射して供給するための噴射ノ
ズル６とから主に構成されている。

【０００５】特に、従来装置にあっては、砥液を噴射す
るノズル６は、押付手段４の反対側となる走行するワイ
ヤ２の上方にあって、被切断加工物３の上方に所定の高
さ位置に配置されている。

【０００６】また、従来の噴射ノズル６は、溝付ローラ
ー１に巻回されたワイヤ２に囲まれた内部にあって、押
付手段４によって押し上げられてくる被切断加工物３の
上方にかつその被切断加工物３の長手方向に沿って複数
列配列された砥液管７に下向きに臨んで切り開かれたス
リットあるいは多数の噴出孔によって構成されている。

【０００７】即ち、噴射ノズル６は、走行するワイヤ２
の上方からこのワイヤ２に押し付けられる被切断加工物
３の押付部分５に臨んで設けられていた。

【０００８】また、砥液管７には砥液を供給するための
砥液供給ライン８が接続されており、この砥液供給ライ
ン８には砥液タンク９及びポンプ１０が設けられてい
る。

【０００９】そこで、このワイヤ式切断装置によって被
切断加工物３を切断するに際しては、溝付ローラー１が
図示されない駆動モーターによって回転駆動されること
によりワイヤ２が走行する。このように走行されたワイ
ヤ２に押付手段４により被切断加工物３をワイヤ方向に
上昇移動させて押し付けると同時にあるいは先行させて
砥液噴射ノズル６から砥液を噴射する。噴射ノズル６か
ら噴射された砥液は走行するワイヤ２に押し付けられた
被切断加工物３の押付部分５に降り注がれ、被切断加工
物３はワイヤ２の走行に従うと共に押付手段４による被
切断加工物３の上昇に従って切断加工されることにな
る。

【００１０】また、図６に示した従来例は実開平５−４
４４４９号として開示されたものであり、砥液ノズル６
がワイヤ２の下方に位置されて設けられ、かつノズル部
が、被切断加工物３の押し付けられるワイヤ２の上流側
の下部に臨んで設けられ、砥液をワイヤ２下部に噴射さ
せて供給するように構成されている。

【００１１】このようにノズル６を構成することによ
り、ワイヤ２に対して下から砥液を供給することがで
き、砥粒がワイヤ２下部に十分付着し、切断効率が高ま
るとされている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４及
び図５に示した従来例の装置にあっては、ワイヤ２の上
方に位置された噴射ノズル６から、走行するワイヤ２に
押し付けられた被切断加工物３の押付部５に砥液を降り
注いで供給することになるので、特に、加工断面積が大
きい場合には砥粒がワイヤ２の下面部に付着し難く、ワ
イヤ２の下部が、砥粒の付着ムラが生じるためワイヤ２
と被切断加工物３の摺動部に均一かつ十分な砥液の供給
が行われず、被切断加工物３の切断加工精度が悪く、切
断効率の低下を招く。

【００１３】一方、図６に示した従来装置にあっては、
ワイヤ２の下面部に砥液を付着させるべく砥液を供給す
ることができるが、被切断加工物３の切断ストロークが
大きい場合にはワイヤ２の走行方向上流側で砥粒供給が
十分達成されるがその下流側に至る部分にあっては十分
砥粒の供給が成し得ず、先の従来例同様に切断加工精度
が悪い問題があった。

【００１４】そこで本発明は、従来の問題を解決するた
めに、砥液（砥粒）を均一かつ十分に供給することがで
き、切断加工精度の向上を図ることができるワイヤ式切
断方法及びその装置を提案することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明は、複数本の溝付ローラーに巻回された
ワイヤを一方向または往復方向に走行させ、被切断加工
物を、上記ワイヤに押し付けながら、そのワイヤと被切
断加工物との押付部分に砥液を供給して切断するワイヤ
式切断方法において、上記押付部分に上記ワイヤの走行
方向上流側で、かつ上記ワイヤを挟んで上下方向から、
上記ワイヤと平行に砥液を噴射するワイヤ式切断方法で
ある。

【００１６】請求項２の発明は、所定の間隔を隔てて配
列された溝付ローラーと、これら溝付ローラーに巻回さ
れ、該溝付ローラーの回転駆動により一方向に走行する
ワイヤと、該走行するワイヤに被切断加工物を押し付け
るための押付手段と、該押付手段により上記ワイヤに被
切断加工物が押し付けられる押付部分に上記ワイヤの走
行方向上流側の上下方向からそれぞれ臨んで砥液を噴射
する噴射ノズルとを備えたワイヤ式切断装置である。

【００１７】請求項３の発明は、所定の間隔を隔てて配
列された溝付ローラーと、これら溝付ローラーに巻回さ
れ、該溝付ローラーの回転駆動により走行するワイヤ
と、該溝付ローラーを正逆回転駆動させて上記ワイヤ
を、往復方向に走行させあるいは一方向のみに走行させ
る溝付ローラー駆動手段と、該走行するワイヤに被切断
加工物を押し付けるための押付手段と、該押付手段によ
り上記ワイヤに被切断加工物が押し付けられる押付部分
に、該被切断加工物を挟んで上記ワイヤの上下方向から
それぞれ互いに向い合わせて設けられ、砥液を噴射する
対の噴射ノズルとを備えたワイヤ式切断装置である。

【００１８】請求項４の発明は、上記溝付ローラー駆動
手段により一方向のみに上記ワイヤが走行されたとき
に、上記対の噴射ノズルのうちワイヤの走行方向上流側
に位置される噴射ノズルより砥液を上記押付部分に噴射
する制御回路を備えたワイヤ式切断装置である。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明のワイヤ式切断装置
の好適実施の形態を示す概略斜視図であり、図２は噴射
ノズル部の拡大概略図である。

【００２０】図示するように、本発明のワイヤ式切断装
置１１はそれぞれ所定の間隔を隔てて略三角形のコーナ
ー部に配列された３本の溝付ローラー１２と、溝付ロー
ラー１２に巻回され、溝付ローラー１２の回転駆動によ
り走行するワイヤ１３と、走行するワイヤ１３に被切断
加工物１４を押し付けるための押付手段１５と、この押
付手段１５によりワイヤ１２に被切断加工物１４が押し
付けられる押付部に、ワイヤ１３の走行方向上流側の上
下方向からそれぞれ臨んで砥液を噴射する噴射ノズル１
６とを主に備えて構成されている。

【００２１】３本の溝付ローラー１２は所定の間隔を隔
てて配列され、図示されない支持部材で回転自在に支持
されている。これら溝付ローラー１２の回転軸１７には
それぞれ溝付ローラー１２が同期して回転駆動されるた
めに駆動ベルトがプーリー等を介して掛け渡されてい
る。また、一つの溝付ローラー１２の回転軸１７には溝
付ローラー駆動手段１８が取り付けられている。この溝
付ローラー駆動手段１８は回転駆動モーターと、溝付ロ
ーラー１２を正逆回転させるための変速器１９とから主
に構成されている。

【００２２】これら溝付ローラー１２には溝付ローラー
１２の回転駆動により走行するワイヤ１３が巻回されて
いる。ワイヤ１３は溝付ローラー１２の軸方向に沿って
所定の間隔を隔てて多数巻回されており、被切断加工物
１４を同時に複数片に切断加工し得るように構成されて
いる。

【００２３】ワイヤ１３の下方には、被切断加工物１４
を載置させて、走行するワイヤ１３に順次押し付けるた
めの押付手段１５が設けられている。この押付手段１５
は昇降自在に形成された押付台によって構成されてお
り、その上部には被切断加工物１４を載置するための載
置台２０が一体的に取り付けられている。また、押付台
には、図示されないシリンダー等の昇降手段が取り付け
られている。

【００２４】砥液を噴射するための噴射ノズル１６は、
図１及び図２に示すように、ワイヤ１３の走行方向上流
側にあって、そのワイヤ１３の上下方向からそれぞれ被
切断加工物１４が押付けられる押付部分に臨んで設けら
れている。即ち、噴射ノズル１６は走行するワイヤ１３
の上方と下方とにそれぞれ設けられ、かつ走行するワイ
ヤ１３を挟んで平行に設けられた上下２つが対となるノ
ズルから構成されている。

【００２５】これら２つの噴射ノズル１６の先端部乃至
噴射孔が、走行するワイヤ１３の上面と下面とにそれぞ
れ臨んでこれら噴射ノズル１６から噴射される砥液がワ
イヤ１３上で結ぶように構成されていると共に、ノズル
１６の基端部は、砥液供給ライン２１に結ばれたヘッダ
２２に接続されている。また、噴射ノズル１６は、それ
ぞれヘッダ２２に接続され、ワイヤ１３に沿って所定の
長さ平行に延出された部分１６ａを有すると共に、この
平行部分１６ａによりワイヤ１３に臨むべく傾斜された
部分１６ｂとを有し、傾斜された部分１６ｂの先端部が
実質的に砥液を噴射する噴射孔を形成している。

【００２６】ヘッダ２２に接続される砥液供給ライン２
１の上流側には、砥液タンク２３に接続されると共にこ
の砥液タンク２３からの砥液をライン２１に圧送するた
めのポンプ２４が介設されている。

【００２７】図１及び図２には被切断加工物１４を挟ん
で、走行するワイヤ１３の上流側に噴射ノズル１６が配
列されている他、その反対側となる、ワイヤ１３の走行
方向下流側で、ワイヤ１３の上下位置からそれぞれ被切
断加工物１４の押付部に臨んで噴射ノズル１６が設けら
れている。

【００２８】即ち、ワイヤ１３を挟んで上下に設けられ
た噴射ノズル１６は、被切断加工物１４を挟んで互いに
向い合うように設けられており、変速器１９によって溝
付ローラー１２が正回転あるいはその反対方向に回転さ
れてワイヤ１３を順方向と逆方向に走行させて被切断加
工物１４を加工する際に、常時ワイヤ１３の走行方向上
流側から砥液を噴射するように構成されている。

【００２９】従って、砥液供給ライン２１は図１に示す
ように、その上流側で分岐されて、それぞれ左右に位置
される噴射ノズル１６に砥液を供給するように構成され
ている。

【００３０】また、砥液供給ライン２１の分岐部には切
換弁２５がそれぞれ設けられ、これら切換弁２５には変
速器１９によって溝付ローラー１２の回転方向が変わっ
た時にワイヤ１３の走行方向上流側に位置される噴射ノ
ズル１６のみ砥液を噴射させる制御回路２６が接続され
ている。

【００３１】次に、上述した装置例に基づいて本発明の
方法及び作用について述べる。

【００３２】半導体材料、磁性材料等の脆性材料を切断
加工する場合には、溝付ローラー１２を一方向のみに回
転させてワイヤ１３を矢印方向Ａに走行させて切断加工
する方法と、溝付ローラー１２を正逆回転させてワイヤ
１３を矢印方向Ａと矢印方向Ｂに交互に往復走行させて
切断加工する方法とがある。

【００３３】先ず、ワイヤ１３を一方向のみに走行させ
て被切断加工物１４を加工する場合には、被切断加工物
１４を押付手段１５を構成する押付台の載置部２０に載
置させると共に、溝付ローラー駆動手段１８により、変
速器１９を介して溝付ローラー１２を一方向に回転させ
てワイヤ１３を矢印方向Ａに走行させて、押付手段１５
により被切断加工物１４を、一方向に走行するワイヤ１
３に押し付けるべく近接させると同時に砥液供給ライン
２１から砥液を噴射ノズル１６に供給することで、走行
するワイヤ１３に順次押し付けられる被切断加工物１４
の押付部に砥液が噴射されて供給される。

【００３４】特に、本発明にあっては、ワイヤ１３の上
方に位置される噴射ノズル１６から噴射供給される砥液
は、走行するワイヤ１３の上流側上方から平行に被切断
加工物１４の押付部に供給され、切断代に入り込み、被
切断加工物１４の中心部に砥液の供給が容易に成し得
る。

【００３５】一方、ワイヤ１３の下方に位置される噴射
ノズル１６から供給される砥液は走行するワイヤ１３に
平行に供給され、ワイヤ１３と被切断加工物１４との間
に沿って連続的に砥粒の供給が成し得る。

【００３６】従って、噴射ノズル１６から供給される砥
液中に含まれる砥粒が走行するワイヤ１３に搬送され、
被切断加工物１４に摺動する部分、即ち押付部全体に亘
って均一かつ十分に供給されることになり、切断加工精
度（反り、ソーマーク）の向上が図れる。

【００３７】ワイヤ１３を一方向のみに走行させて被切
断加工物１４を切断加工する場合には、図３に示すよう
にワイヤ１３の走行方向上流側のみに噴射ノズル１６を
設けた装置で十分達成できることになる。

【００３８】次に、溝付ローラー１２を正逆回転させて
ワイヤ１３を矢印方向Ａと矢印方向Ｂに所定の時間を隔
てて交互に往復走行させて切断加工する場合には、溝付
ローラー１２を所定の時間、順方向たる矢印方向Ａに走
行させた後、変速器１９により溝付ローラー１２の回転
方向を逆方向に切り換えてワイヤ１３を逆方向、即ち矢
印方向Ｂに走行させる。これと同時に、押付手段１５に
より被切断加工物１４を往復走行するワイヤ１３に押し
付けることにより、被切断加工物１４が切断されること
になる。この時、制御回路２６により、ワイヤ１３の走
行方向上流側に位置される噴射ノズル１６のみから砥液
を押付部に供給すべく一方の切換弁２５を切り換えて開
放する。

【００３９】また、ワイヤ１３が逆方向、即ち矢印方向
Ｂに走行された時には、変速器１９に同期されて制御回
路２６が作動され、他方の切換弁２５が開放され、その
上流側に設けられた噴射ノズル１６から砥液が噴射さ
れ、押付部に供給されることになる。

【００４０】溝付ローラー１２の回転方向が変わって正
逆方向にワイヤ１３が走行しても、走行するワイヤ１３
の上流側に位置される噴射ノズル１６から被切断加工物
１４の押付部乃至摺動部に砥液が供給されることにな
る。また、前記実施の形態と同様に、走行するワイヤ１
３の上方に位置される噴射ノズル１６から噴射供給され
る砥液は、走行するワイヤ１３の上流側上方から平行に
被切断加工物１４の押付部に供給され、切断代に入り込
み、被切断加工物１４の中心部に砥液の供給が容易に成
し得る。

【００４１】一方、ワイヤ１３の下方に位置される噴射
ノズル１６から供給される砥液は走行するワイヤ１３に
平行に供給され、ワイヤ１３と被切断加工物１４との間
に沿って連続的に砥粒の供給が成し得る。

【００４２】従って、噴射ノズル１６から供給される砥
液中に含まれる砥粒が走行して被切断加工物１４に摺動
する部分、即ち押付部全体に亘って砥液が均一かつ十分
に供給されることになり、切断加工精度（反り、ソーマ
ーク）の向上が図れる。

【００４３】（実施例）本発明のワイヤ式切断方法と図
４及び図５に示した従来方法とを用いて、それぞれの方
法で脆性材料を切断して、具体的に比較した。

【００４４】使用材料にはＧａＡｓ結晶（直径約７６m
m）を用い、精度検査は、切断されたＧａＡｓ結晶の反
りとソーマーク（Ｒmax ）について行った。

【００４５】表１にその検査結果を示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】本発明の方法と従来の方法とを比較する
と、反りについては従来比で約５０％低減でき、ソーマ
ーク（Ｒmax ）についても従来比で約６０％低減できる
ことが確認された。

【００４８】尚、本実施の形態において特にワイヤ１３
を正逆方向に往復走行させて被切断加工物１４を切断加
工する際に、被切断加工物１４を挟んで互いに向い合わ
せて設けられた噴射ノズル１６を連続的に開放して砥液
をワイヤ１３と被切断加工物１４との押付部乃至摺動部
にワイヤ１３の走行方向上流側と下流側との双方から供
給しても良い。

【００４９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ワイヤと
被切断加工物との押付部乃至摺動部全体に亘って均一か
つ十分に砥液（砥粒）を供給でき、被切断加工物の切断
加工精度（反り、ソーマーク）の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤ式切断装置の好適実施の形態を
示す概略斜視図である。

【図２】図１の噴射ノズル部の拡大概略図である。

【図３】本発明のワイヤ式切断装置であり、ワイヤを一
方向に走行させて被切断加工物を切断するための装置例
を示す概略図である。

【図４】従来のワイヤ式切断装置を示す概略図である。

【図５】図４の部分拡大概略斜視図である。

【図６】従来の別のワイヤ式切断装置を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１１ ワイヤ式切断装置 １２ 溝付ローラー １３ ワイヤ １４ 被切断加工物 １５ 押付手段 １６ 噴射ノズル １８ 溝付ローラー駆動手段 ２６ 制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の溝付ローラーに巻回されたワイ
   ヤを一方向または往復方向に走行させ、被切断加工物
   を、上記ワイヤに押し付けながら、そのワイヤと被切断
   加工物との押付部分に砥液を供給して切断するワイヤ式
   切断方法において、上記押付部分に上記ワイヤの走行方
   向上流側で、かつ上記ワイヤを挟んで上下方向から、上
   記ワイヤと平行に砥液を噴射することを特徴とするワイ
   ヤ式切断方法。
2. 【請求項２】 所定の間隔を隔てて配列された溝付ロー
   ラーと、これら溝付ローラーに巻回され、該溝付ローラ
   ーの回転駆動により一方向に走行するワイヤと、該走行
   するワイヤに被切断加工物を押し付けるための押付手段
   と、該押付手段により上記ワイヤに被切断加工物が押し
   付けられる押付部分に上記ワイヤの走行方向上流側の上
   下方向からそれぞれ臨んで砥液を噴射する噴射ノズルと
   を備えたことを特徴とするワイヤ式切断装置。
3. 【請求項３】 所定の間隔を隔てて配列された溝付ロー
   ラーと、これら溝付ローラーに巻回され、該溝付ローラ
   ーの回転駆動により走行するワイヤと、該溝付ローラー
   を正逆回転駆動させて上記ワイヤを、往復方向に走行さ
   せあるいは一方向のみに走行させる溝付ローラー駆動手
   段と、該走行するワイヤに被切断加工物を押し付けるた
   めの押付手段と、該押付手段により上記ワイヤに被切断
   加工物が押し付けられる押付部分に、該被切断加工物を
   挟んで上記ワイヤの上下方向からそれぞれ互いに向い合
   わせて設けられ、砥液を噴射する対の噴射ノズルとを備
   えたことを特徴とするワイヤ式切断装置。
4. 【請求項４】 上記溝付ローラー駆動手段により一方向
   のみに上記ワイヤが走行されたときに、上記対の噴射ノ
   ズルのうちワイヤの走行方向上流側に位置される噴射ノ
   ズルより砥液を上記押付部分に噴射する制御回路を備え
   た請求項３に記載されたワイヤ式切断装置。