JPH11347910A - ワイヤソー用高強力ワイヤ - Google Patents

ワイヤソー用高強力ワイヤ

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JPH11347910A
JPH11347910A JP15343598A JP15343598A JPH11347910A JP H11347910 A JPH11347910 A JP H11347910A JP 15343598 A JP15343598 A JP 15343598A JP 15343598 A JP15343598 A JP 15343598A JP H11347910 A JPH11347910 A JP H11347910A
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JP
Japan
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wire
strength
cutting
diameter
tensile strength
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Pending
Application number
JP15343598A
Other languages
English (en)
Inventor
Jinichi Taguchi
仁一 田口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D61/00—Tools for sawing machines or sawing devices; Clamping devices for these tools
    • B23D61/18—Sawing tools of special type, e.g. wire saw strands, saw blades or saw wire equipped with diamonds or other abrasive particles in selected individual positions
    • B23D61/185—Saw wires; Saw cables; Twisted saw strips

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】切断精度の向上、切断速度の向上、切り代ロス
の削減、耐久性の向上等の改善を、高レベルで実現する
ワイヤソー用高強度ワイヤの提供。 【解決手段】引張り強さが3800MPa以上であるこ
とを特徴とするワイヤソー用高強度ワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶シリコンイ
ンゴット等の硬質材料の切断に用いられる、ワイヤソー
用ワイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ワイヤソーは、ダイヤモンド粒、炭化ケ
イ素粒等の砥粒を含む切削液を供給しながら、ワイヤを
被切断物に圧接しつつ走行させ切断を行うものである。
ワイヤソーに用いられるワイヤは、切断時にかけられる
張力に耐え得る強度が要求されるため、高炭素鋼線材に
伸線加工を施して得られる硬鋼線材、ピアノ線等が広く
用いられている。
【0003】従来、高炭素鋼線材を用いたワイヤソー用
ワイヤは、例えば、SWRS80A等の高炭素鋼線材を
所定の中間線径まで伸線した後にパテンティング処理を
施し、さらに95〜98%程度の伸線加工を施して製造
されている。そして、引張り強さは約3000〜350
0MPa程度である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ワイヤーソーに求めら
れている改善として、切断精度の向上、切断速度の向
上、切り代ロスの削減等が挙げられる。しかしながら、
従来のワイヤソー用ワイヤを用いた場合、これらを同時
に改善することは困難であった。例えば、切り代ロスを
削減するためにはより細いワイヤを用いることが望まし
いが、ワイヤの破断強力が低下するため、切断時にワイ
ヤにかかる張力を低くする設定する必要がある。このた
め、ワイヤの振動による切断精度の低下、被切断物への
圧接力の低下による切断速度の低下等の問題を生ずる。
【0005】また、ワイヤを被切断物に圧接しつつ走行
させて切断を行うため、ワイヤは摩耗し、ついには切断
に必要な張力に耐え得なくなる。このため、従来のワイ
ヤソー用ワイヤは、2〜3回の繰り返し使用が限度であ
った。
【0006】そこで、本発明の目的は、切断精度の向
上、切断速度の向上、切り代ロスの削減、耐久性の向上
等の改善を、従来よりも高いレベルで実現することがで
きるワイヤソー用高強度ワイヤ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、本発明のワイヤソー用高強度ワイヤは、引張り強
さが3800MPa以上であることを特徴とするもので
あり、好ましくは、材質が0.80〜1.10重量%の
炭素を含有する高炭素鋼であり、伸線加工されたパーラ
イト組織を有するものである。
【0008】本発明のワイヤソー用高強度ワイヤの断面
形状は、直径0.05〜0.25mmかつ偏径差2μm
未満の円形であることが好ましい。ここで、偏径差と
は、同一断面における最大径と最小径との差である。さ
らに、長さを300,000m以上とし、かつ長手方向
の直径差を2μm未満とすることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のワイヤソー用高強度ワイ
ヤの特徴である3800MPa以上の引張り強さを得る
ためには、次のような方法で製造することが好ましい。 (1)素材として、0.80〜1.10重量%の炭素を
含有する高炭素鋼線材を用いる。 (2)所定の中間線径のワイヤにパテンティング処理を
施すに当たっては、表層部の脱炭、ベイナイトの発生等
を極力防止し、均一なパーライト組織を形成する。 (3)伸線加工に当たっては、孔の真円度が良好なダイ
スを用い、かつダイスとワイヤの芯ずれを極力小さくし
て伸線する。
【0010】伸線方法としては乾式伸線法も適用できる
が、ワイヤの寸法精度及び靭性の確保のためには、液体
潤滑剤中で伸線する湿式伸線法を適用することが好まし
い。この際、潤滑性を良好とすべく、パテンティング処
理を施したワイヤの表面に、ワイヤ1kg当たり10g
未満の黄銅めっき層を設けることも好ましい。なお、3
800MPa以上の引張り強さを得るために要する伸線
加工総減面率は、素材の高炭素鋼線材の成分等により異
なるが、炭素含有量が約0.80重量%の場合で概略9
8%以上、炭素含有量が約0.90重量%の場合で概略
97%以上である。また、最終的なワイヤ直径は、0.
05mm〜0.25mmとすることが好ましい。
【0011】上記の製造方法が好ましいのは、以下の理
由による。まず、0.80〜1.10重量%の炭素を含
有する高炭素鋼線材を用いるのは、加工性と強度との両
立性が高いためである。とりわけ炭素含有量が0.85
〜0.95重量%のものが好ましく、さらに0.1〜
0.5重量%程度のCrを合金元素として含有すること
も好ましい。そして、パテンティング処理において均一
なパーライト組織を形成することにより、良好な伸線加
工性と加工硬化特性を得ることができる。
【0012】さらに、孔の真円度が良好なダイスを用
い、かつダイスとワイヤの芯ずれを極力小さくして伸線
することにより、ワイヤソー用ワイヤとして好適な次の
ような特性を有するワイヤを得ることができる。 (1)ワイヤの周面に局部的に歪が集中した部分が伸線
時に発生して靭性を損なうことを防止できるため、ワイ
ヤソーのガイドプーリー等による繰り返し曲げにも耐え
得る十分な靭性を有するワイヤが得られる。この伸線時
の歪集中による靭性低下は、捻り試験等により検出する
ことができ、ワイヤに割れが生じるまでに与えることの
できる捻り量が、ワイヤ直径の100倍当たり20回以
上であることが好ましい。 (2)真円度が良好であり切断精度が高いワイヤが得ら
れる。ワイヤの真円度は切断精度に直接的に影響するた
め、製品としてのワイヤの断面形状が、偏径差が2μm
未満の円形であることが好ましい。 (3)ダイスの早期片減り等が生じ難いため、長尺にわ
たって連続して製造する際にも長手方向に均一な形状の
ワイヤが得られる。製品としてのワイヤの好ましい長さ
は、300,000m以上、さらに好ましくは500,
000m以上である。そして、中間に溶接部等が無く均
一であり、長手方向の直径差が2μm未満であることが
好ましい。なお、本発明のワイヤーソー用ワイヤは引張
り強さが高いので、従来のワイヤと同じ条件で使用した
場合の摩耗許容量が従来のワイヤより大きい。このた
め、ワイヤ交換工数減少に対し、単なるワイヤ長さ延長
以上の効果が得られる。 (4)さらに、真直性も良好となるため、同時に多数の
ウェハを切り出すマルチワイヤソーに対しても、通線作
業が容易にできる。
【0013】最終的なワイヤ直径を0.05mm〜0.
25mmとすることが好ましいのは、高い強度と十分な
靭性を比較的容易に両立することができるからである。
すなわち、直径が0.25mmを超えかつ引張り強さが
3800MPa以上のワイヤの場合は、ワイヤ直径の1
00倍当たり20回以上の捻り試験値を得ることが困難
である。一方、ワイヤ直径が0.05mm未満である
と、非金属介在物等の影響による強度及び靭性の低下が
生じやすい。なお、直径が0.05mm〜0.25mm
のワイヤは、例えば、半導体製造用のシリコンウェハの
切り出し等に好適に用いることができる。
【0014】本発明のワイヤソー用ワイヤは、引張り強
さが3800MPa以上であることを特徴とするが、ワ
イヤの引張り強さの特に好ましい範囲は4000MPa
以上かつ4500MPa以下である。その理由は、引張
り強さ4000MPa以上とすることで切断精度の向
上、切断速度の向上、切り代ロスの削減、耐久性向上等
に対してより顕著な効果が得られるが、4500MPa
を越えると靭性が低下し易くなるためである。
【0015】
【実施例】本発明に従うワイヤソー用ワイヤの例を、比
較例とともに表1に示す。引張り強さ及び破断強力は、
JIS Z2241に準拠して測定した。平均直径及び
偏径差は、公称精度0.1μmのレーザー線径測定装置
を用いて測定した。また、伸線開始部近傍の平均直径と
伸線終了部近傍の平均直径との差をもって長手方向直径
差とした。
【0016】実施例1のワイヤは、比較例のワイヤと同
じ線径でありながら比較例対比15%増しの引張り強さ
を有するワイヤであり、より高い張力に耐え、切断速度
の向上を可能にする。また、比較例のワイヤと同じ張力
で用いた場合は、より大きい摩耗を許容し、比較例のワ
イヤ対比2倍以上の回数の繰り返し使用に耐える。この
ため、ワイヤに関わる切断コスト及びワイヤ交換工数を
大幅に低減することができる。
【0017】実施例2のワイヤは、比較例のワイヤと同
等の破断強力を、より細い直径で実現するワイヤであ
る。切断速度及び切断精度の低下を伴わずに切り代ロス
を削減することができるため、例えば、同じ寸法のシリ
コンインッゴットから、より多くの枚数のシリコンウェ
ハを切り出すことができる
【0018】また、実施例3のワイヤは、比較例のワイ
ヤ対比、破断強力が高くかつ直径が細いワイヤであり、
切断速度向上、切断精度向上、耐久性向上及び切り代ロ
スの削減を同時に実現することができる。
【0019】
【表1】
【0020】実施例1から3及び比較例のワイヤの製造
時のパテンティング処理に当たっては、脱炭、ベイナイ
トの発生等を極力防止し、均一なパーライト組織とし
た。パテンティング処理に引き続き、ワイヤ1kg当た
り約4gの黄銅めっき層をワイヤ表面に形成した。伸線
加工は湿式伸線法を適用し、所定の引張り強さとすべ
く、伸線加工総減面率を各々の成分に応じて表1に示す
値に設定して伸線した。また、孔の偏径差が平均孔径の
1%未満である円孔ダイスを用い、ダイス孔とワイヤと
の芯ずれ角度が1度未満となるようにして伸線した。特
に、最終ダイスは、偏径差が1μm未満のものを用い
た。
【0021】このようにして製造した実施例1から3の
ワイヤの捻回値は、比較例のワイヤよりも低いが、ワイ
ヤ直径の100倍当たり20回以上の値であり、ワイヤ
ソー用ワイヤとしての使用に十分な靭性を示すものであ
った。また、ワイヤの周面における局部的な歪集中は認
められなかった。
【0022】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のワイヤ
ソー用高強度ワイヤは、従来のワイヤソー用ワイヤより
も高い引張り強さを有するため、切断精度の向上、切断
速度の向上、耐久性向上、切り代ロスの削減等の改善
を、従来よりも高いレベルで実現することができるもの
である。
【0023】なお、本発明のワイヤソー用高強度ワイヤ
は、以上に例示したような単線ワイヤとしてのみなら
ず、複数の素線を撚合わせた構造のワイヤソー用ワイヤ
の素線としても適用し得るものであり、このような場合
においても同様に優れた効果をもたらすものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 引張り強さが3800MPa以上である
    ことを特徴とするワイヤソー用高強度ワイヤ。
  2. 【請求項2】 材質が0.80〜1.10重量%の炭素
    を含有する高炭素鋼であり、金属組織が伸線加工された
    パーライト組織である請求項1記載のワイヤソー用高強
    度ワイヤ。
  3. 【請求項3】 断面形状が直径0.05〜0.25mm
    かつ偏径差2μm未満の円形である請求項1又は2記載
    のワイヤソー用高強度ワイヤ。
  4. 【請求項4】 長さが300,000m以上であり、か
    つ長手方向の直径差が2μm未満である請求項3記載の
    ワイヤソー用高強度ワイヤ
JP15343598A 1998-06-02 1998-06-02 ワイヤソー用高強力ワイヤ Pending JPH11347910A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2023512226A (ja) * 2020-01-28 2023-03-24 ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト スライス動作のシーケンス中にワイヤソーによって被加工物から複数のウェハをスライスする方法

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