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技術 ワイヤソー

出願人 コマツNTC株式会社
発明者 斎田国広橋元健次
出願日 2000年9月18日 (19年5ヶ月経過) 出願番号 2000-282353
公開日 2002年4月2日 (17年10ヶ月経過) 公開番号 2002-096252
状態 未査定
技術分野 仕上研磨、刃砥ぎ、特定研削機構による研削 石材または石材類似材料の加工
主要キーワード ワイヤ支持 定量後退 ワイヤガイド機構 複合メッキ 各環状溝 切削形成 加工用ローラ ワーク支持機構
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年4月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

所定のピッチ各環状溝を形成することができ、そのためワイヤを所定のピッチで配設することのでき、結果としてワークの厚さ寸法精度を向上させることのできるワイヤソーを提供すること。

解決手段

加工用ローラ15〜17に巻回されて形成されたワイヤ18列にワーク23が押し当てられてワーク23が切断される部分を加工部Sとする。この加工部Sのワイヤ走行方向の前後側にある加工用ローラ15,16の外周部をロックウェル硬さHRC=20以上の硬度材質で形成する。そして、この外周部に環状溝15a,16aを形成し、この環状溝15a,16aにワイヤ18を配置させる。

概要

背景

ワイヤソーは、複数の加工用ローラ所定間隔おきに配設され、各加工用ローラ間にはそれぞれワイヤが一定ピッチで多数回巻回されて、ワイヤ列が形成されている。加工用ローラ51は、図4及び図5に示すように中空状の芯金部52と、その外周に配設されているワイヤ支持部53とから構成されている。ワイヤ支持部53には、ワイヤ55が配設される等ピッチ環状溝53aが、切削することにより形成されている。

概要

所定のピッチ各環状溝を形成することができ、そのためワイヤを所定のピッチで配設することのでき、結果としてワークの厚さ寸法精度を向上させることのできるワイヤソーを提供すること。

加工用ローラ15〜17に巻回されて形成されたワイヤ18列にワーク23が押し当てられてワーク23が切断される部分を加工部Sとする。この加工部Sのワイヤ走行方向の前後側にある加工用ローラ15,16の外周部をロックウェル硬さHRC=20以上の硬度材質で形成する。そして、この外周部に環状溝15a,16aを形成し、この環状溝15a,16aにワイヤ18を配置させる。

目的

本発明は、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り、その目的とするところは、ほぼ所定の形状に各環状溝を形成することができ、そのためワイヤを所定のピッチで配設することができ、結果としてワークの厚さ寸法精度を向上させることができるワイヤソーを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

3本以上の加工用ローラ並行に配置し、これらの加工用ローラの外周部の環状溝間にワイヤ巻回しワイヤ列を形成し、加工用ローラの回転によりワイヤ列を走行させるとともに、そのワイヤ列にワークを押し当てて、ワークをウェーハ状切断加工するようにしたワイヤソーにおいて、ワークを加工する加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラの外周部が、ロックウェル硬さHRC=20以上の硬度の材料から成ることを特徴とするワイヤソー。

請求項2

前記外周部が、ロックウェル硬さHRC=30以上の硬度の材料から成る請求項1に記載のワイヤソー。

請求項3

前記外周部が、金属材料又はセラミック材料から成る請求項2に記載のワイヤソー。

請求項4

3本以上の加工用ローラを並行に配置し、これらの加工用ローラの外周部の環状溝間にワイヤを巻回してワイヤ列を形成し、加工用ローラの回転によりワイヤ列を走行させるとともに、そのワイヤ列にワークを押し当てて、ワークをウェーハ状に切断加工するようにしたワイヤソーにおいて、ワークが加工される加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置した加工用ローラの前記環状溝を形成した表面に金属メッキを施したことを特徴とするワイヤソー。

請求項5

前記金属メッキは、ロックウェル硬さHRC=30以上の硬度の材料である請求項4に記載のワイヤソー。

請求項6

前記加工部のワイヤ走行方向前後側以外のところに配置された加工用ローラの外周部が、ワイヤの伸張を吸収する変形可能な材料から成る請求項1〜5の何れかに記載のワイヤソー。

請求項7

前記変形可能な材料が、軟質ウレタンゴムである請求項6に記載のワイヤソー。

技術分野

・上記第2の実施の形態において、無電解ニッケルメッキ以外のメッキ、例えば電解複合メッキなどにより表面処理を行うこと。

背景技術

0001

本発明は、ワークを走行するワイヤ列に押し当てて多数のウェーハに切断するワイヤソーに関するものである。

発明が解決しようとする課題

0002

ワイヤソーは、複数の加工用ローラ所定間隔おきに配設され、各加工用ローラ間にはそれぞれワイヤが一定ピッチで多数回巻回されて、ワイヤ列が形成されている。加工用ローラ51は、図4及び図5に示すように中空状の芯金部52と、その外周に配設されているワイヤ支持部53とから構成されている。ワイヤ支持部53には、ワイヤ55が配設される等ピッチ環状溝53aが、切削することにより形成されている。

0003

ところが、従来のワイヤ支持部53には、ウレタンゴムポリエチレン等が用いられているため、ワイヤ支持部53は熱変形し易い。また、ワイヤ支持部53に形成される環状溝53aの配列ピッチPは、ウェーハ1枚の厚さ分であり、ごく小さい。従って、図5二点鎖線で示すような三角形状の環状溝53aを切削形成する際に、その加工のせん断力及び発生する熱による変形のため、すでに加工した隣の環状溝53aとの間の壁部54を押圧し、その壁部54を図5実線で示すように変形させる。そのため、切削終了後のピッチqや環状溝53aの深さが、図5において点線で示されている所要の配列ピッチPと異なる。そのため、ワークを複数のウェーハ状に切断するときに、各ウェーハ状の厚みや精度を揃えることができなかった。

0004

本発明は、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り、その目的とするところは、ほぼ所定の形状に各環状溝を形成することができ、そのためワイヤを所定のピッチで配設することができ、結果としてワークの厚さ寸法精度を向上させることができるワイヤソーを提供することにある。

0005

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、3本以上の加工用ローラを並行に配置し、これらの加工用ローラの外周部の環状溝間にワイヤを巻回してワイヤ列を形成し、加工用ローラの回転によりワイヤ列を走行させるとともに、そのワイヤ列にワークを押し当てて、ワークをウェーハ状に切断加工するようにしたワイヤソーにおいて、ワークを加工する加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラの外周部が、ロックウェル硬さHRC=20以上の硬度の材料から成るものである。

0006

従って、ピッチが小さい環状溝を加工用ローラの外周部に加工しても、その外周部が硬い材料から成るので、環状溝の加工時に隣の環状溝が変形することがない。そのため、ほぼ所定の形状にどの環状溝も加工形成することができる。従って、加工部に張設されるワイヤが、加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラの外周部の環状溝に、ほぼ設計どおりのピッチに配置されるので、結果として、ワークをほとんど一定の厚さに切断することができ、ワークの厚さ寸法精度を向上させることができる。

0007

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のワイヤソーにおいて、前記外周部が、ロックウェル硬さHRC=30以上の硬度の材料から成るものである。従って、加工用ローラの外周部をこのような硬度にすることによって耐磨耗性が得られる。そのため、ワイヤが加工用ローラの外周部の環状溝を摺動しても、その環状溝がほとんど磨耗せず、加工用ローラを頻繁に交換する必要がなくなる。

0008

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のワイヤソーにおいて、前記外周部が、金属材料又はセラミック材料からなるものである。従って、金属材料に焼入れ処理をすることにより容易に請求項2のロックウェル硬さを得ることができ、請求項2のロックウェル硬さのセラミック材料を容易に得ることができる。

0009

請求項4に記載の発明は、3本以上の加工用ローラを並行に配置し、これらの加工用ローラの外周部の環状溝間にワイヤを巻回してワイヤ列を形成し、加工用ローラの回転によりワイヤ列を走行させるとともに、そのワイヤ列にワークを押し当てて、ワークをウェーハ状に切断加工するようにしたワイヤソーにおいて、ワークが加工される加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置した加工用ローラの前記環状溝を形成した表面に金属メッキを施したものである。従って、ピッチが小さい環状溝を加工用ローラの外周部に加工しても、その環状溝が形成されるのは、所定の硬度を有する金属メッキの部分であるので、環状溝の加工時に隣の環状溝が変形することがない。そのため、ほぼ所定の形状にどの環状溝も加工形成することができる。従って、加工部に張設されるワイヤが、加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラの外周部の環状溝に、ほぼ設計どおりに配置される。そのため、ワイヤが等ピッチとなり、結果としてワークをほとんど一定の厚さに切断することができ、ワークの厚さ寸法精度を向上させることができる。

0010

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のワイヤソーにおいて、前記金属メッキは、ロックウェル硬さHRC=30以上の硬度の材料であるものである。従って、加工用ローラの金属メッキをこのような硬度にすることによって耐磨耗性が得られる。そのため、ワイヤが加工用ローラの環状溝を摺動しても、その環状溝がほとんど磨耗せず、加工用ローラを頻繁に交換する必要がなくなる。

0011

請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の何れかに記載のワイヤソーにおいて、前記加工部のワイヤ走行方向前後側以外のところに配置された加工用ローラの外周部が、ワイヤの伸張を吸収する変形可能な材料から成るものである。加工部のワイヤ走行方向の前後側に配設されていない加工用ローラの環状溝が所定のピッチや形状に形成されていなくても、加工部のワイヤのピッチ幅には影響しない。そこで、このようにすれば、ワークの切断時にワイヤに生じる張力変動を、変形可能な材料から成る加工用ローラにより吸収できる。従って、ワイヤに強い張力が加わってワイヤが断線し易くなるというような恐れを少なくすることができる。

0012

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載のワイヤソーにおいて、前記変形可能な材料が、軟質のウレタンゴムであるものである。従って、ワイヤの伸張を吸収することができるとともに、ワイヤが配設される環状溝の加工を容易に行うことができる。

0013

以下、本発明を具体化したワイヤソーの一実施形態を図1及び図2に従って説明する。

0014

この実施形態のワイヤソーは基台11を備え、その上面にはコラム12が立設されている。コラム12の前面側には切断機構13が一対の支持フレーム14を介して装設されている。

0015

切断機構13は3対のスピンドル46を備えている。このスピンドル46は、支持フレーム14にハウジング28及び複数の軸受29を介して回転可能に支持されている。

0016

各1対のスピンドル46間には、平行に延びる略円筒状の加工用ローラ15〜17が支持されている。加工用ローラ15〜17の外周には、それぞれ多数の環状溝15a,16a,17aが所定のピッチで形成されている。この環状溝15a,16a,17aには、1本の線材よりなるワイヤ18が連続的に巻回されて、ワイヤ列が構成されている。支持フレーム14の前部には複数のガイドローラ20よりなるワイヤガイド機構19が装設され、加工用ローラ15〜17に対するワイヤ18の供給及び引き出しを案内するようになっている。

0017

また、基台11には、正逆回転可能なワイヤ走行用モータ47が配置されており、このモータ47の駆動により、ベルト45及びスピンドル46を介して、加工用ローラ15〜17に回転力が伝達される。これにより加工用ローラ15〜17が回転するとともに、ワイヤ18が所定の走行速度で走行される。このワイヤ18の走行は、モータ47の正逆切り換えにより、一定量前進及び一定量後退を繰り返し、全体として歩進的に前進するように行われる。

0018

ワークが切断される加工部Sのワイヤ走行方向の前後側に配置されている加工用ローラ15,16は、同一の構造をしており、略円筒形状の芯金部30と、これに外嵌されている外周部31とより構成されている。外周部31は、ロックウェル硬さHRC=30以上の硬度の焼入れ処理が行われた鋼で形成されている。また、加工用ローラ17は、略円筒形状の芯金部30とこれに外嵌されている外周部32より構成されており、この外周部32は、従来の加工用ローラの外周部の材質よりも柔らかい軟質のウレタンゴムから形成されている。

0019

前記切断機構13の上方に対向配置されるように、支持フレーム14上には加工液供給機構21が配設され、この加工液供給機構21から加工用ローラ15,16間のワイヤ18上に加工液が供給される。なお、この実施の形態では、加工液として遊離砥粒を含む水性または油性のスラリが用いられる。

0020

そして、このワイヤソーの運転時には、ワイヤ18が切断機構13の加工用ローラ15,16,17間で走行されながら、ワーク支持機構22が切断機構13に向かって下降される。このとき、加工液供給機構21からワイヤ18上へ遊離砥粒を含むスラリが供給されるとともに、加工部Sにてそのワイヤ18に対しワーク23が押し付け接触され、ラッピング作用によってワーク23がウェーハ状に切断加工される。また、このとき、ワーク23がワイヤ18に押し付けられることによって、ワイヤ18に張力変動が生じる。この張力変動により加工用ローラ17の環状溝17aの部分がわずかに変形し、その張力変動を吸収する。

0021

加工用ローラ15,16は、芯金部30に外周部31を嵌合した後、その外周部31の外周面ダイヤモンドカッタなどで切削して、環状溝15a,16aを形成して製造する。

0022

本実施の形態のワイヤソーによれば、以下のような効果を得ることができる。
(a)上記実施の形態では、加工部Sのワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラ15,16の外周部31をロックウェル硬さHRC=20以上の硬度の鋼で形成した。そのため、ピッチが小さい環状溝15a,16aを加工しても、その外周部31が硬い材料から成るので、環状溝15a,16a間の壁部が変形することがない。そのため、環状溝15a,16aのピッチをほぼ正確に保つことができ、加工部Sに張設されるワイヤ18が、ほぼ所望のピッチで配置されるので、ワーク23から切り出されるウェーハの厚さ精度を向上させることができる。

0023

(b)上記実施の形態では、加工部Sのワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラ15,16をロックウェル硬さHRC=30以上の硬度の鋼で形成した。そのため、加工用ローラ15,16として耐磨耗性が得られるので、加工用ローラ15,16に形成された環状溝15a,16a内をワイヤ18が摺動して走行しても、その環状溝15a,16aが激しく磨耗することがないので、加工用ローラ15,16を頻繁に交換する必要がなくなる。

0024

(c)上記実施の形態では、加工用ローラ15,16の外周部31を焼入れ鋼により形成したので、ロックウェル硬さHRC=30以上の硬度材料入手することができる。

0025

(d)上記実施の形態では、加工部Sのワイヤ走行方向の前後側でない箇所に配設されている加工用ローラ17の外周部31を、変形可能な材質のウレタンゴムで形成するようにした。そのため、そのワイヤ18に所定以上の張力変動が加わった際には、この加工用ローラ17が変形して、その張力変動を吸収する。従って、ワイヤ18が断線し難くすることができる。

0026

(e)上記実施の形態では、加工用ローラ17の外周部31を軟質のウレタンゴムで形成するようにしたので、その外周部を変形可能な材料でなる加工用ローラ17を容易に得ることができ、上記の効果を容易に得ることができる。

0027

(第2の実施形態)以下、本発明を具体化したワイヤソーの第2の実施形態について図3に基づいて説明する。なお、第2の実施形態は、第1の実施形態の加工用ローラ15,16を加工用ローラ25,26に変更しただけであり、第1の実施形態と同一の部分については、その詳細な説明を省略する。

0028

本実施の形態における加工用ローラ25,26は、上記第1の実施形態の加工用ローラ15,16と同様に、略円筒形状の芯金部30と、その外周に嵌合した外周部33とから構成されている。この外周部33は、上記第1の実施形態の外周部31とほぼ同じ形状をしているが、従来と同様な硬度のウレタンゴムで形成されている。また、この外周部33には、複数の環状溝25a,26aが所定ピッチで形成され、その表面に数十μmの厚さで、ロックウェル硬さHRC=30以上の硬度となる無電解ニッケルメッキのメッキ表層部35が形成されている。

0029

そして、上記第1の実施形態で説明した作用と同様な作用によりワイヤソーは運転される。次に、加工用ローラ25,26の形成方法について述べる。

0030

所定の形状に成形した芯金部30と外周部33を嵌合した後、この加工用ローラ25,26の外周部に、ダイヤモンドカッタなどで環状溝25a,26aを形成する。そして、その表面に公知の方法で所定の厚さの無電解ニクロムメッキを施し、メッキ表層部35を形成する。

0031

従って、第2の実施形態によれば、上記第1の実施形態の(a)〜(e)に記載とほぼ同様な効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(f)上記実施の形態では、無電解ニッケルメッキによりメッキを行った。そのため、ワイヤ18を配置するための環状溝25a,26aが形成されたメッキ表層部35を容易にロックウェル硬さHRC=30以上の硬度にすることができる。

0032

なお、上記実施の形態は以下のように変更してもよい。
・上記第1の実施の形態において、加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラの材質を例えばセラミック材料によって構成すること。

0033

・上記第1の実施の形態において、加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラの芯金部と外周部とを一体的に、ロックウェル硬さHRC=20以上の硬度の金属材料又はセラミックで形成すること。

図面の簡単な説明

0034

・上記各実施の形態において、加工用ローラをもう1つ増やして、4つの加工用ローラにワイヤを巻回させること。

--

0035

図1実施の形態におけるワイヤソーの正面断面図。
図2同じくワイヤソーの要部の一部断面右側面図。
図3第2の実施形態における加工用ローラの要部の部分断面図。
図4従来例におけるワイヤソーの要部の一部断面図。
図5従来例における加工用ローラの外周部の要部の拡大断面図。

0036

S…加工部、15,16,25,26…加工部のワイヤ走行方向の前後側に配置される加工用ローラ、15a,16a,17a,25a,26a…環状溝、17…加工部のワイヤ走行方向の前後側以外のところに配置された加工用ローラ、18…ワイヤ、23…ワーク、31,32,33…外周部、35…金属メッキの部分としてのメッキ表層部。

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