JPH09216155A - ワイヤ式切断加工装置における溝ローラの駆動装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溝ローラの長寿命化を図る。 【構成】 一の溝ローラ11をモータ20により駆動する。
他の溝ローラ12，13には，動力伝達機構（歯付き車21，
22，23，歯付きベルト24）およびパウダークラッチ32，
33により回転動力を伝達する。パウダークラッチ32，33
における伝達トルクを調整することにより，溝ローラ1
2，13の回転抵抗を零にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は，半導体材料，磁性材料，セラ
ミックス等のいわゆる脆性材料をウエハ状に切断するの
に適したワイヤ式切断加工装置における溝ローラの駆動
装置および方法に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】ワイヤ式切断加工装置はワイ
ヤソーとも呼ばれ，図４または図５に示すように，三角
形の頂点に相当する位置に互いに平行に配置された３つ
の溝ローラ61，62および63を備えている。これらの溝ロ
ーラ61〜63の溝に切断用ワイヤ64が一定間隔で平行に張
設される。ワイヤ64を一方向に走行させかつ砥粒を含む
加工液をノズル（図示略）により吹きかけながら，被加
工材70を走行するワイヤ64に押し付けて被加工材70を輪
切りしていくものである。

【０００３】ワイヤ64には砥粒を含む加工液が付着して
いるために，溝ローラ61〜63の溝もワイヤ64の走行によ
って切り込まれる。このために，溝ローラ61〜63を定期
的に修正したり，必要に応じて取替えることが必要とな
る。もちろん，ワイヤ64も必要に応じて交換される。

【０００４】ワイヤ64を走行させるために溝ローラ61〜
63のうちの１またはいくつかが回転駆動される。溝ロー
ラの回転駆動方式には次のようなものがある。

【０００５】図４に示す駆動方式は一軸駆動，二軸従動
方式である。１つの溝ローラ61が減速機または他の動力
伝達機構（図示略）を介してモータ60により回転駆動さ
れる。他の２つの溝ローラ62，63は軸受により回転自在
に受けられている。３つのローラ61〜63に掛けられた切
断用ワイヤ64によって，溝ローラ61の回転駆動力が他の
溝ローラ62，63に伝達される。従動溝ローラ62，63はワ
イヤ64との摩擦力によって駆動されることになる。

【０００６】この駆動方式では駆動用の溝ローラ61が１
つであるからこの溝ローラ61とワイヤ64との間に滑り
（スリップ）が生じやすい。滑りが生じると，それによ
り生じる磨耗で溝ローラ61の溝の切り込みが大きくな
る。このため駆動用溝ローラ61の寿命が短い。また，従
動ローラ62，63においても，軸受の回転抵抗があるため
に滑りが生じ，同じような問題が起こる。

【０００７】図５に示す駆動方式は同期回転方式であ
る。３つの溝ローラ61〜63の軸のそれぞれに歯付き車65
が固定され，これらの歯付き車65に歯付きベルト66が掛
けられている。一つの溝ローラ61がモータ60により駆動
される。モータ60の動力はベルト66，車65によって他の
溝ローラ62，63に伝達される。回転動力の伝達はプーリ
とベルト，歯車とチェーン等によることもある。

【０００８】この駆動方式では３つの溝ローラ61〜63が
同じ回転速度で同期して回転駆動される。したがって，
ワイヤ64もまた同じ速度で同期して走行することが要請
される。このことは溝ローラ61〜63の周速が厳密に等し
くなければならないことを意味し，溝ローラ61〜63に高
い加工精度が要求される。溝ローラ61〜63の径（溝径）
にわずかの誤差があると，または何らかの原因で溝径が
部分的に小さくなると，そこで滑りが生じる。滑りは磨
耗を生じさせる。磨耗は均等に生じることはない。磨耗
が生じた箇所に集中的に磨耗が生じる。ある溝ローラ
に，またはその一部に加速度的に切り込みが発生して，
溝ローラの再生のための修正，加工さえも困難となるこ
とがある。

【０００９】

【発明の開示】この発明は，溝ローラと切断用ワイヤと
の滑りを極力少なくして，溝ローラの長寿命化，または
溝ローラを修正の上，容易に使用できるようにすること
を目的とする。

【００１０】この発明は，複数の平行に配置された溝ロ
ーラに切断用ワイヤを掛け，少なくとも一つの溝ローラ
を回転駆動することにより切断用ワイヤを走行させ，か
つ砥粒を含む加工液を供給して被切断材を切断するワイ
ヤ式切断加工装置において，一の溝ローラを回転駆動す
るモータと，他の溝ローラの数に等しい数の出力軸を持
ち，上記モータの回転動力を上記出力軸に伝達する動力
伝達機構と，上記他の溝ローラの軸とそれに対応する上
記出力軸との間に設けられたトルク制御可能な継手とを
備えたことを特徴とする。

【００１１】好ましくは，動力伝達機構の出力軸の回転
速度の方が上記一の溝ローラの軸の回転速度よりも速く
なるように設定される。

【００１２】溝ローラは少なくとも２つあればよい。一
般的には３つの溝ローラが設けられよう。溝ローラの数
は４，またはそれ以上でもよいのはいうまでもない。

【００１３】この発明によると，一の溝ローラがモータ
によって，他の溝ローラが動力伝達機構およびトルク制
御可能な継手を介して上記モータによって駆動される。

【００１４】図４に示す従来例では一つの駆動用溝ロー
ラによって，他の従動溝ローラがワイヤを介して駆動さ
れるので，従動溝ローラの回転抵抗によって滑りが発生
しやすい。この発明の構成によると，すべての溝ローラ
が回転駆動されるから回転抵抗が無くまたは殆ど無く，
滑りが殆ど生じない。滑りに起因する磨耗が従来例に比
べて著しく減少する。また，複数の溝ローラの磨耗度は
ほぼ均等化される。

【００１５】また，図５に示す従来例に比較しても溝ロ
ーラと切断用ワイヤの滑りをきわめて少なくすることが
できる。すなわち，溝ローラの径に多少の違いがあって
も，上記他の溝ローラに働く回転抵抗が零またはほぼ零
になるように継手における伝達トルクを調整しておくこ
とができる。これにより複数の溝ローラの周長誤差が許
容される。

【００１６】動力伝達機構の出力軸の回転速度を上記一
の溝ローラの回転速度よりも高くしておくことにより，
継手におけるトルク調整がやりやすくなる。

【００１７】溝ローラを再生（溝の修正）して使用した
場合に，溝の径に多少の違いがあっても，この発明によ
ると，上述のようにこれが許容されるので，溝ローラの
再生利用度を高めることができる。

【００１８】このように，この発明によると切断用ワイ
ヤと溝ローラとの滑りを抑えて磨耗度を減少させること
ができるとともに，溝ローラの磨耗度を均等化できるの
で，溝ローラの長寿命化を図ることができる。また，溝
ローラの特定の部位もしくは特定の溝ローラにおける加
速度的な切り込みが生じにくくなるので，溝ローラの寿
命管理が容易となり，再生利用度を高めることができ
る。

【００１９】

【実施例】図１および図２はワイヤ式切断加工装置にお
ける溝ローラおよびその駆動装置を示している。

【００２０】３つの溝ローラ11，12および13が三角形の
頂点に相当する位置に互いに平行に配置され，かつ回転
自在に支持されている。溝ローラ11〜13の周面にはそれ
ぞれ一定間隔で溝が形成されている。溝の間隔が切断に
より形成されるウエハの厚さを規定する（図１では作図
を容易にするために溝間隔がかなり広く描かれてい
る）。

【００２１】切断用ワイヤ14がこれらの溝ローラ11〜13
にそれらの溝に沿って順番に掛けられ，各溝ローラにお
ける溝の数だけ巻回されている。２つの溝ローラ12と13
の間の下方に被切断材（半導体単結晶のロッドなど）70
が配置される。

【００２２】３つの溝ローラ11，12および13を回転駆動
するためのモータ20が設けられている。溝ローラ11は適
当な減速機または回転動力伝達機構41（図２にのみ図
示）を介してモータ20によって回転駆動される。モータ
20の回転動力は動力伝達機構およびトルク制御可能な継
手32，33を介して溝ローラ12，13にそれぞれ伝達され，
これらの溝ローラ12，13が回転駆動される。

【００２３】上記動力伝達機構は３つの歯付き車21，2
2，23と，これらの歯付き車21，22，23に掛けられた歯
付きベルト24とから構成される。歯付き車21は溝ローラ
11の軸42（図２にのみ図示）またはこの軸に連結された
軸に固定されている。他の歯付き車22，23はそれぞれ溝
ローラ12，13に対応して設けられた回転軸（溝ローラ12
に対応する回転軸43のみ図２に図示）に固定されてい
る。

【００２４】歯付き車21よりも他の歯付き車22，23の方
が径が少し小さく，歯付き車22，23の方が歯付き車21よ
りも少し速く回転する（たとえば10％くらい速い）。

【００２５】動力伝達機構は他に，ギヤの組合せ，プー
リとベルトの組合せ，歯車とチェーンの組合せ等により
実現できる。

【００２６】これらの歯付き車22，23の回転は継手32，
33をそれぞれ介して対応する溝ローラ12，13にそれぞれ
伝達される。

【００２７】代表的に継手32について図２を参照して説
明する。継手32はたとえばパウダークラッチである。パ
ウダークラッチ32の駆動側はプーリ22の軸43に取付けら
れている。パウダークラッチ32の被駆動側は溝ローラ12
の軸44（または，これに連結された軸）に取付けられて
いる。軸43の回転動力がパウダークラッチ32を介して溝
ローラ12の軸44に伝達される。

【００２８】パウダークラッチ33も同じ構成であり，歯
付き車23の軸の回転がパウダークラッチ33を介して溝ロ
ーラ13の軸に伝達される。

【００２９】溝ローラ12，13の軸受等において回転抵抗
が生じる。この回転抵抗を打消す程度の回転トルクが溝
ローラ12，13の軸に伝達されるようにパウダークラッチ
32，33における伝達トルクが調整される。すなわち，溝
ローラ12，13の回転抵抗がほぼ零，または零になる程度
の回転トルクが歯付き車21，22，23，歯付きベルト24お
よびパウダークラッチ32，33を介してモータ20から溝ロ
ーラ12，13に伝えられる。

【００３０】これらの溝ローラ11〜13が同方向に回転す
ることにより，溝ローラ11〜13に張設された切断用ワイ
ヤ14が一方向に走行する。被切断材70を少しずつ上方移
動させ，被切断材70を走行するワイヤ14に押し付け，か
つワイヤ14と被切断材70とが接触している部分に砥粒を
含む加工液を供給する。これによって被切断材70が一定
幅の多数のウエハに切断される。

【００３１】溝ローラ11はモータ20によって，他の溝ロ
ーラ12，13は動力伝達機構およびパウダークラッチを経
てモータ20によってそれぞれ回転駆動される。図４に示
す従来例と比較すると，溝ローラ12，13の回転抵抗が無
い，または殆ど無いので，溝ローラ11〜13とワイヤ14と
の滑りが殆どない。これにより溝ローラ11〜13の溝の磨
耗が著しく減少する。また，３つの溝ローラ11〜13の磨
耗度を均等化することができる。さらに，溝ローラ11〜
13に溝径の違いが多少あったとしても，または溝径の違
いが生じたとしても，パウダークラッチ32，33における
伝達トルクを調整することにより，溝ローラ12，13の回
転抵抗を零，またはほぼ零にすることができる。したが
って，図５に示す従来例と比較して，溝ローラの径の違
いを許容でき，磨耗が加速度的に生じるということはな
い。

【００３２】図３は他の実施例を示している。この実施
例は図１に示す配置構成の上下を逆さにしたものであ
る。被加工材70は上方から下方に向って少しずつ移動す
るように支持されている。図１に示すものと同一物に同
一符号を付しておく。

【００３３】２つの溝ローラによって構成される装置，
４つ以上の溝ローラによって構成される装置にもこの発
明を適用できるのはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示し，溝ローラの配置およびその駆動
装置を示す斜視図である。

【図２】溝ローラの駆動装置を図的に示すものである。

【図３】他の実施例を示すもので，溝ローラの配置およ
びその駆動装置を示す斜視図である。

【図４】従来例を示し，溝ローラの配置およびその駆動
装置を示す斜視図である。

【図５】従来例を示し，溝ローラの配置およびその駆動
装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

11，12，13 溝ローラ 14 切断用ワイヤ 20 モータ 21，22，23 歯付き車 24 歯付きベルト 32，33 パウダークラッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の平行に配置された溝ローラに切断
   用ワイヤを掛け，少なくとも一つの溝ローラを回転駆動
   することにより切断用ワイヤを走行させ，かつ砥粒を含
   む加工液を供給して被切断材を切断するワイヤ式切断加
   工装置において，一の溝ローラを回転駆動するモータ
   と，他の溝ローラの数に等しい数の出力軸を持ち，上記
   モータの回転動力を上記出力軸に伝達する動力伝達機構
   と，上記他の溝ローラの軸とそれに対応する上記出力軸
   との間に設けられたトルク制御可能な継手と，を備えた
   ことを特徴とする溝ローラの駆動装置。
2. 【請求項２】 上記一の溝ローラの軸の回転速度よりも
   上記動力伝達機構の出力軸の回転速度の方が速くなるよ
   うに設定されている，請求項１に記載の溝ローラの駆動
   装置。
3. 【請求項３】 複数の平行に配置された溝ローラに切断
   用ワイヤを掛け，少なくとも一つの溝ローラを回転駆動
   することにより切断用ワイヤを走行させ，かつ砥粒を含
   む加工液を供給して被切断材を切断するワイヤ式切断加
   工装置において，一の溝ローラをモータにより回転駆動
   し，上記モータの回転動力を動力伝達機構およびトルク
   制御可能な継手を介して他の溝ローラに伝達して上記他
   の溝ローラを回転駆動する，溝ローラの駆動方法。