ダイヤモンドワイヤーソー、ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法
【課題】十分な硬度を有することで、使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法の提供を課題とする。
【解決手段】ダイヤモンド砥粒３０を分散保持させた金属製芯線１０の外表面全体をめっき層２０で被覆したダイヤモンドワイヤーソー１であって、前記めっき層２０が、タングステンを、例えば１〜６０ｗｔ％含有するニッケルータングステン合金であることを特徴とするダイヤモンドワイヤーソーである。
【解決手段】ダイヤモンド砥粒３０を分散保持させた金属製芯線１０の外表面全体をめっき層２０で被覆したダイヤモンドワイヤーソー１であって、前記めっき層２０が、タングステンを、例えば１〜６０ｗｔ％含有するニッケルータングステン合金であることを特徴とするダイヤモンドワイヤーソーである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の半導体デバイスを製造するに際しては、単結晶、多結晶、或いはアモルファスのシリコン、水晶等からなる、例えば柱状の素材インゴットが、スライシング加工により所定の厚さ寸法の薄板（ウェハ）に切断加工される。このような高脆性材料を高精度且つ低価格で切断するための加工方法として、ワイヤーの外周面に砥粒、例えばダイヤモンド等の超砥粒を固着した固定砥粒型ワイヤーソーを用いることが試みられている。
そのようなものとして、下記特許文献１〜４がある。
下記特許文献１は、ワイヤーソー及びその製造方法に関する発明で、超砥粒がワイヤーに強固に固着して脱落することがなく、太さが一定で高い切断精度が得られるワイヤーソーが開示されている。
また下記特許文献２は、ワイヤーソーの製造方法及び製造装置に関する発明で、低密度の砥粒分布にした電着ワイヤーソーが開示されている。
また下記特許文献３は、ワイヤーソーおよびその製造方法に関する発明で、加工能率が高く且つ断線し難く、しかも製造効率が高いワイヤーソーが開示されている。
また下記特許文献４は、電着ワイヤ工具およびその製造方法に関する発明で、切れ味に優れる電着ワイヤ工具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５０３１４号公報
【特許文献２】特許第４１５７７２４号公報
【特許文献３】特開２００４−５０３０１号公報
【特許文献４】特開２００６−１８１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１〜４に示すワイヤーソー及び電着ワイヤ工具は、何れもワイヤーをめっきする金属がＮｉ、Ｃｕ等であるため、十分な硬度を有さず、使用時において切れ味が悪く、断線し易いという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、十分な硬度を有することで、使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のダイヤモンドワイヤーソーは、ダイヤモンド砥粒を分散保持させた金属製芯線の外表面全体をめっき層で被覆したダイヤモンドワイヤーソーであって、前記めっき層が、タングステンを含有するニッケル合金であることを第１の特徴としている。
【０００７】
上記本発明の第１の特徴によれば、めっき層が、タングステンを含有するニッケル合金である構成としてあることから、ダイヤモンドワイヤーソーとして十分な硬度を有するものとすることができる。よって使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソーとすることができる。
【０００８】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーは、上記本発明の第１の特徴に加えて、ニッケル合金は、タングステンを１ｗｔ％〜６０ｗｔ％含有するものであることを第２の特徴としている。
【０００９】
上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、ニッケル合金は、タングステンを１ｗｔ％〜６０ｗｔ％含有する構成としてあることから、ダイヤモンドワイヤーソーを構成するめっき層を良好な皮膜とすることができる。
【００１０】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法は、金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒が分散保持されたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法であって、前記金属製芯線を、ニッケルとタングステンとを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒を分散させてなるニッケルータングステン浴を用いて電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を有することを第３の特徴としている。
【００１１】
上記本発明の第３の特徴によれば、金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒が分散保持されたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法であって、前記金属製芯線を、ニッケルとタングステンとを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒を分散させてなるニッケルータングステン浴を用いて電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を有する構成としてあることから、ダイヤモンド砥粒電着工程により、金属製芯線の外表面にタングステンを含有するニッケル合金からなるめっき層を構成することができると共に、該めっき層により金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒を確実に分散保持させることができる。よってダイヤモンドワイヤーソーとして十分な硬度を有するものとすることができる。従って使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソーを製造することができる。
【００１２】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法は、上記本発明の第３の特徴に加えて、ニッケルータングステン浴におけるニッケルとタングステンとの割合が、モル比で１対９〜９対１であることを第４の特徴としている。
【００１３】
上記本発明の第４の特徴によれば、上記本発明の第３の特徴による作用効果に加えて、ニッケルータングステン浴におけるニッケルとタングステンとの割合が、モル比で１対９〜９対１である構成としてあることから、十分な硬度が得られるニッケルータングステンめっき皮膜を安定して得ることができる。
【００１４】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法は、上記本発明の第３又は第４の特徴に加えて、ダイヤモンド砥粒電着工程は、５０℃〜７５℃の浴温下で行うことを第５の特徴としている。
【００１５】
上記本発明の第５の特徴によれば、上記本発明の第３又は第４の特徴による作用効果に加えて、ダイヤモンド砥粒電着工程は、５０℃〜７５℃の浴温下で行う構成としてあることから、めっき膜中の内部応力を効果的に低下させることができ、異常析出を防止することができる。よって製造効率の良いダイヤモンドワイヤーソーの製造方法とすることができる。
【００１６】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法は、上記本発明の第３〜第５の何れか１つの特徴に加えて、ニッケルータングステン浴における溶液は、クエン酸水素二アンモニウムと、ギ酸ナトリウムと、硫酸ニッケルと、タングステン酸ナトリウムとを溶解させた水溶液であることを第６の特徴としている。
【００１７】
上記本発明の第６の特徴によれば、上記本発明の第３〜第５の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、ニッケルータングステン浴における溶液は、クエン酸水素二アンモニウムと、ギ酸ナトリウムと、硫酸ニッケルと、タングステン酸ナトリウムとを溶解させた水溶液である構成としてあることから、めっき浴の安定性が高く、寿命が長いため、生産性に優れたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法によれば、十分な硬度を有することで、使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの一部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの断面図で、（ａ）はダイヤモンドワイヤーソーの軸と直角方向の全体断面図、（ｂ）はダイヤモンドワイヤーソーの軸と直角方向の部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの製造工程を簡略化して示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの製造工程におけるダイヤモンド砥粒電着工程を簡略化して示す図である。
【図５】タングステン４０ｗｔ％のニッケルータングステン合金めっきの熱処理での硬化変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００２１】
まず図１、図２を参照して、本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーを説明する。
【００２２】
本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソー１は、図１、図２に示すように、金属製芯線１０の外表面全体を被覆するめっき層２０でダイヤモンド砥粒３０を分散保持させてなるダイヤモンドワイヤーソーである。
【００２３】
前記金属製芯線１０は、外表面１１を電気めっきすることができ、一定の強度を有する金属製線であれば如何なるものであってもよい。例えばピアノ線等の鋼線、タングステン線、モリブデン線等を用いることができる。
【００２４】
金属製芯線１０の直径は、被削材の材質、形状等により適宜変更可能であるが、０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍであることが望ましい。
【００２５】
前記めっき層２０は、図１、図２に示すように、金属製芯線１０の外表面１１を被覆すると共に、ダイヤモンド砥粒３０を金属製芯線１０に分散保持させるためのものである。
【００２６】
このめっき層２０は、タングステンを含有するニッケル合金で構成されている。このような構成とすることで、めっき層２０をニッケルのみで構成する場合に比べて、ダイヤモンドワイヤーソー１の硬度を高めることができると共に、耐食性を向上させることができる。よって使用時において、切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソー１とすることができる。
【００２７】
ニッケル合金におけるタングステンの含有濃度は、１ｗｔ％〜６０ｗｔ％であることが望ましい。１ｗｔ％未満では固溶効果が得られず、６０ｗｔ％を超えると良好な皮膜が得られないからである。
なお一層好適には、１０ｗｔ％〜４０ｗｔ％であることが望ましい。
【００２８】
めっき層２０の厚さは、金属製芯線１０の径方向におけるダイヤモンド砥粒３０の差し渡し寸法に対して２０％〜９０％であることが望ましい。
なお一層好適には、２５％〜８０％であることが望ましく、更に好適には、３０％〜７０％であることが望ましい。
【００２９】
前記ダイヤモンド砥粒３０は、図２に示すように、外表面３１がめっき層３２で被覆された被覆砥粒であり、金属製芯線１０の外表面を被覆するめっき層２０に埋め込まれることで、めっき層２０に分散保持されている。
【００３０】
前記めっき層３２は、ニッケルで構成されている。このような構成とすることで、ニッケルは、ピアノ線等の金属製芯線１０と化学的親和性を有することから、金属製芯線１０に対してめっき層２０で物理的に保持されるだけでなく、化学的にも保持されることができる。よって金属製芯線１０の外表面にダイヤモンド砥粒３０を強固に保持させることができる。従って使用時におけるダイヤモンド砥粒３０の脱落を防止することができる。また少量のめっき層２０で金属製芯線１０にダイヤモンド砥粒３０を分散保持させることができ、製造効率の良いダイヤモンドワイヤーソー１とすることができる。
【００３１】
ダイヤモンド砥粒３０の平均粒径は、１μｍ〜６０μｍであることが望ましい。このような構成とすることで、砥粒径が十分に小さくされていることから、ダイヤモンド砥粒３０が金属製芯線１０から脱落し難く、加工能率の良いダイヤモンドワイヤーソー１とすることができる。
なお平均粒径が１μｍ未満では砥粒が小さ過ぎるので、加工能率が低下し、６０μｍを超えると砥粒が脱落し易くなる。
なお一層好適には、下限は２μｍ以上、更に好適には３μｍ以上であり、上限は５０μｍ以下であることが望ましい。
【００３２】
また金属製芯線１０の外表面１１におけるダイヤモンド砥粒３０による被覆率は、１％〜３５％であることが望ましい。このような構成とすることで、被覆率を十分に小さい範囲に留めることができ、ダイヤモンド砥粒３０が分散保持されることに起因してダイヤモンドワイヤーソー１の弾性率が高くなり、しいては剛性が大きくなることが抑制される。
また切り粉の逃げる空間が十分な大きさで確保されるので、ガラスや水晶のような目詰まりの生じ易い材料の場合にも、目詰まりが抑制されて加工能率が一層高められる。
なお被覆率は、一層好適には、１％〜２５％、更に好適には５％〜２５％であることが望ましい。
【００３３】
なお本実施形態においては、めっき層２０を１層で形成する構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、めっき層２０を複数層で形成する構成としてもよい。
例えば、内側層をニッケルで、外側層をタングステンを含有するニッケル合金で形成する２層とすることができる。このような構成とすることで、十分な硬度を有すると共に、ダイヤモンド砥粒３０の保持性が高いダイヤモンドワイヤーソーとすることができる。
【００３４】
次に図３〜図５を参照して、本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの製造方法を説明する。
【００３５】
本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソー１は、図３に示すように、金属製芯線１０の供給源であるロール４０から供給された金属製芯線１０が、プーリ５０を介して脱脂槽６０、酸洗槽７０、水洗槽８０、めっき槽９０、水洗槽１００を通過し、ロール４１に巻き取られることで製造される。
【００３６】
前記プーリ５０は、金属製芯線１０の進行方向を変更させるためのもので、図３に示すように、脱脂槽６０、酸洗槽７０、水洗槽８０、めっき槽９０、水洗槽１００の上方及び槽内に複数個設けられている。
【００３７】
前記脱脂槽６０は、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液が蓄えられた槽であり、この脱脂槽６０を備えた脱脂工程により、金属製芯線１０の表面に付着している油分等の汚れが除去される。
なお脱脂槽６０に蓄えられる水溶液は、脱脂槽に通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
【００３８】
前記酸洗槽７０は、例えば塩酸（ＨＣｌ）水溶液が蓄えられた槽であり、この酸洗槽７０を備えた酸洗工程により、金属製芯線１０の表面に付着している酸化物層（錆）が除去される。
なお酸洗槽７０に蓄えられる水溶液は、酸洗槽に通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
【００３９】
前記水洗槽８０は、水道水、井戸水、純水が蓄えられた槽であり、この水洗槽８０を備えた水洗工程により、金属製芯線１０の表面に付着している薬液が希釈され、次工程であるダイヤモンド砥粒電着工程におけるめっき層に薬液が混入することを防止することができる。
【００４０】
前記めっき槽９０は、ニッケルとタングステンとを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒３０を分散させてなるニッケルータングステン浴を用いて、金属製芯線１０に電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を担う槽である。
【００４１】
以下、図４を参照して、ダイヤモンド砥粒電着工程を詳細に説明する。
【００４２】
ダイヤモンド砥粒電着工程は、図４に示すように、後述するカチオン交換膜９１ｃにより陽極室９１とめっき室９２とに分離した２槽構造のめっき槽９０を用いて行う。
【００４３】
前記陽極室９１は、電源２００の陽極に接続された不溶性陽極９１ａと、溶液９１ｂと、カチオン交換膜９１ｃとで構成されている。
【００４４】
前記不溶性陽極９１ａは、ステンレス、白金等、不溶性陽極として通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。
【００４５】
前記溶液９１ｂは、塩酸、硝酸ならびにその塩を除くニッケル塩、硫酸等を用いることができる。塩酸、硝酸ならびにその塩は、不溶性陽極上で有害な塩素ガス、酸化窒素ガスを発生するため、用いることができない。
【００４６】
前記カチオン交換膜９１ｃは、不溶性陽極９１ａと後述するめっき溶液９２ｃとの直接接触を防止すると共に、めっき溶液９２ｃ中にアニオンとして存在するクエン酸等の酸化分解を防止するための選択性膜である。
このようにカチオン交換膜９１ｃにより陽極室９１とめっき室９２とに分離した２槽構造のめっき槽９０を用いてダイヤモンド砥粒電着工程を行うことで、めっき溶液９２ｃの安定性を向上させることができ、長期連続めっきを可能とすることができる。
なお不溶性陽極９１ａで発生した水素イオンは、カチオンであることから、通電流量に応じてカチオン交換膜９１ｃを透過して、めっき室９２に運ばれる。
【００４７】
前記めっき室９２は、電源２００の陽極に接続されたニッケル陽極９２ａ及びタングステン陽極９２ｂと、めっき溶液９２ｃとで構成されている。
【００４８】
前記ニッケル陽極９２ａは、図４に示すように、板状をなし、めっき溶液９２ｃにニッケルイオンを補給するためのものである。ニッケル陽極９２ａとしては、電解ニッケル、Ｓ−ニッケル等、公知のニッケルめっきに利用できる板を用いることができる。
なお本実施形態においては、ニッケル陽極９２ａは、板状とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、チップ状のものを用いる構成としてもよい。チップ状を用いる場合は、チタン製のバスケットに入れて使用する。
またニッケル陽極９２ａの溶解状態はカチオンであるため、ニッケル陽極９２ａの配置は、めっき室９２ではなく、陽極室９１に配置する構成であってもよい。
【００４９】
前記タングステン陽極９２ｂは、図４に示すように、板状をなし、めっき溶液９２ｃにタングステン成分を補給するためのものである。タングステン陽極９２ｂとしては、金属タングステンを用いることができる。
なお本実施形態においては、タングステン陽極９２ｂは、板状とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、チップ状のものを用いる構成としてもよい。チップ状を用いる場合は、チタン製のバスケットに入れて使用する。
【００５０】
前記めっき溶液９２ｃは、ニッケルとタングステンとを硫酸ニッケル等の水溶液に溶解させると共に、図示しないダイヤモンド砥粒３０を分散させてなるニッケルータングステン浴である。より具体的には、クエン酸水素二アンモニウムと、ギ酸ナトリウムと、硫酸ニッケルと、タングステン酸ナトリウムとで構成されている。
このような構成とすることで、めっき浴の安定性が高く、寿命が長いため、生産性に優れたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法とすることができる。
ここで、ニッケルータングステン浴におけるニッケルとタングステンとの割合は、モル比で１対９対〜９対１対である。このような構成とすることで、十分な硬度が得られるニッケルータングステンめっき皮膜を安定して得ることができる。
【００５１】
このようなめっき溶液９２ｃを用いて、図４に示すように、金属製芯線１０をめっき溶液９２ｃに浸漬し、金属製芯線１０に電源２００の負極を接続し、不溶性陽極９１ａ、ニッケル陽極９２ａ、タングステン陽極９２ｂに電源２００の陽極を接続して、電流密度及びめっき時間を適宜選択して電解めっきを行うことで、金属製芯線１０の外表面１１にめっき層２０が形成されると共に、ダイヤモンド砥粒３０が分散保持される。
【００５２】
前記水洗槽１００は、水道水、井戸水、純水が蓄えられた槽であり、この水洗槽１００を備えた水洗工程により、外表面１１にダイヤモンド砥粒３０が分散保持された金属製芯線１０が水洗された後、図示しない熱処理工程により熱処理が行われ、ダイヤモンドワイヤーソー１が製造される。
【００５３】
なおダイヤモンド砥粒電着工程は、本実施形態のものに限るものではない。
例えば水洗槽８０とめっき槽９０との間に、ニッケルを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒３０を分散させてなるニッケル浴を用いて、電解めっきを行う槽を設ける構成とすることができる。なお、この場合は、めっき槽９０のめっき溶液９２ｃ中にダイヤモンド砥粒３０は分散させない。
【００５４】
このような構成とすることで、ニッケル浴を用いた電解めっきにより、ダイヤモンド砥粒３０が金属製芯線１０の外表面に仮固定される。その後ニッケルータングステン浴を用いた電解めっきにより、ダイヤモンド砥粒３０が金属製芯線１０の外表面に本固定される。
よってニッケルータングステン浴を用いためっきは、電流効率が低く、また適用電流密度の上限も低いため、ニッケル浴を用いためっきに比べ、同じ厚みを形成するのに時間を要するところ、ニッケル浴でダイヤモンド砥粒３０を金属製芯線１０の外表面に仮固定することで、めっき時間を短縮することができる。従って製造効率の良いダイヤモンドワイヤーソーを製造することができる。
【実施例１】
【００５５】
以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
図３、図４に示す工程により、ダイヤモンドワイヤーソー１を製造した。
直径０．１４ｍｍの長尺ピアノ線を、送り速度１０ｍ／ｍｉｎで連続的に脱脂槽６０、酸洗槽７０、水洗槽８０に浸漬して脱脂処理を行った後、カチオン交換膜９１ｃにより陽極室９１とめっき室９２とに分離した２槽構造のめっき槽９０で電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を行った。
ここで、めっき槽９０におけるめっき浴の処方は、クエン酸水素二アンモニウム０．４ｍｏｌ、ギ酸ナトリウム０．２ｍｏｌ、硫酸ニッケル０．２ｍｏｌ、タングステン酸ナトリウム０．２ｍｏｌである。
まためっき条件は、浴温６５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２、時間７．５分、ｐＨ６．０、標準電流効率５５％である。
まためっき浴に分散させるダイヤモンド砥粒３０は、外表面がニッケルで被覆されたニッケルめっきダイヤモンド砥粒を用いた。ニッケルめっき量は、ダイヤモンド砥粒に対して３０ｗｔ％であり、ダイヤモンド砥粒３０の平均粒径は、１３．４μｍである。このようなダイヤモンド砥粒３０をめっき室９２に０．２５ｇ／Ｌ投入した。
ダイヤモンド砥粒電着工程を行った後、電着を完了した金属製芯線１０を水洗槽１００で水洗し、更に６００度で熱処理を行い、硬度１０００ＨＶ（ビッカース硬度）のダイヤモンドワイヤーソーを得た。このダイヤモンドワイヤーソーにおける表面のタングステンの割合は、４０ｗｔ％であった。
参考資料として、タングステン４０ｗｔ％のニッケルータングステン合金めっきの熱処理での硬化変化を図５に示す。
【実施例２】
【００５６】
図３、図４に示す工程により、ダイヤモンドワイヤーソーを製造した。
直径０．１４ｍｍの長尺ピアノ線を、送り速度１０ｍ／ｍｉｎで連続的に脱脂槽６０、酸洗槽７０、水洗槽８０に浸漬して脱脂処理を行った後、図示しないめっき槽で、ニッケルを溶かせた溶液に、ダイヤモンド砥粒３０を分散させてなるニッケル浴を用いて電解めっきを行った。
ここで、ニッケル浴の処方は、硫酸ニッケル６水和物２４０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル６水和物４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌである。
まためっき条件は、浴温５０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２、時間１分、ｐＨ４．０である。
またニッケル浴に分散させるダイヤモンド砥粒３０は、外表面がニッケルで被覆されたニッケルめっきダイヤモンド砥粒を用いた。ニッケルめっき量は、ダイヤモンド砥粒に対して３０ｗｔ％であり、ダイヤモンド砥粒３０の平均粒径は、１３．４μｍである。このようなダイヤモンド砥粒３０をニッケルを溶かせた溶液に０．２５ｇ／Ｌ投入した。
この結果、ニッケルータングステン浴を用いた電解めっき３．５分と同じ厚みのニッケルめっきを形成できた。
その後カチオン交換膜９１ｃにより陽極室９１とめっき室９２とに分離した２槽構造のめっき槽９０で、ニッケルータングステン浴を用いて電解めっきを行った。
ここで、めっき槽９０におけるめっき浴の処方は、クエン酸水素二アンモニウム０．４ｍｏｌ、ギ酸ナトリウム０．２ｍｏｌ、硫酸ニッケル０．２ｍｏｌ、タングステン酸ナトリウム０．２ｍｏｌである。
まためっき条件は、浴温６５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２、時間３．７５分、ｐＨ６．０、標準電流効率５５％である。
その後、金属製芯線１０を水洗槽１００で水洗し、更に６００度で熱処理を行った。
この結果、実施例１に示すダイヤモンドワイヤーソーと同程度の硬度９５０ＨＶを有するダイヤモンドワイヤーソーを得た。
このダイヤモンドワイヤーソーにおける表面のタングステンの割合は、３８ｗｔ％であった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明はシリコンインゴット等の高脆性材料を切断するためのワイヤー工具として利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ ダイヤモンドワイヤーソー
１０ 金属製芯線
１１ 外表面
２０ めっき層
３０ ダイヤモンド砥粒
３１ 外表面
３２ めっき層
４０ ロール
４１ ロール
５０ プーリ
６０ 脱脂槽
７０ 酸洗槽
８０ 水洗槽
９０ めっき槽
９１ 陽極室
９１ａ 不溶性陽極
９１ｂ 溶液
９１ｃ カチオン交換膜
９２ めっき室
９２ａ ニッケル陽極
９２ｂ タングステン陽極
９２ｃ めっき溶液
１００ 水洗槽
２００ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の半導体デバイスを製造するに際しては、単結晶、多結晶、或いはアモルファスのシリコン、水晶等からなる、例えば柱状の素材インゴットが、スライシング加工により所定の厚さ寸法の薄板（ウェハ）に切断加工される。このような高脆性材料を高精度且つ低価格で切断するための加工方法として、ワイヤーの外周面に砥粒、例えばダイヤモンド等の超砥粒を固着した固定砥粒型ワイヤーソーを用いることが試みられている。
そのようなものとして、下記特許文献１〜４がある。
下記特許文献１は、ワイヤーソー及びその製造方法に関する発明で、超砥粒がワイヤーに強固に固着して脱落することがなく、太さが一定で高い切断精度が得られるワイヤーソーが開示されている。
また下記特許文献２は、ワイヤーソーの製造方法及び製造装置に関する発明で、低密度の砥粒分布にした電着ワイヤーソーが開示されている。
また下記特許文献３は、ワイヤーソーおよびその製造方法に関する発明で、加工能率が高く且つ断線し難く、しかも製造効率が高いワイヤーソーが開示されている。
また下記特許文献４は、電着ワイヤ工具およびその製造方法に関する発明で、切れ味に優れる電着ワイヤ工具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５０３１４号公報
【特許文献２】特許第４１５７７２４号公報
【特許文献３】特開２００４−５０３０１号公報
【特許文献４】特開２００６−１８１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１〜４に示すワイヤーソー及び電着ワイヤ工具は、何れもワイヤーをめっきする金属がＮｉ、Ｃｕ等であるため、十分な硬度を有さず、使用時において切れ味が悪く、断線し易いという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、十分な硬度を有することで、使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のダイヤモンドワイヤーソーは、ダイヤモンド砥粒を分散保持させた金属製芯線の外表面全体をめっき層で被覆したダイヤモンドワイヤーソーであって、前記めっき層が、タングステンを含有するニッケル合金であることを第１の特徴としている。
【０００７】
上記本発明の第１の特徴によれば、めっき層が、タングステンを含有するニッケル合金である構成としてあることから、ダイヤモンドワイヤーソーとして十分な硬度を有するものとすることができる。よって使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソーとすることができる。
【０００８】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーは、上記本発明の第１の特徴に加えて、ニッケル合金は、タングステンを１ｗｔ％〜６０ｗｔ％含有するものであることを第２の特徴としている。
【０００９】
上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、ニッケル合金は、タングステンを１ｗｔ％〜６０ｗｔ％含有する構成としてあることから、ダイヤモンドワイヤーソーを構成するめっき層を良好な皮膜とすることができる。
【００１０】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法は、金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒が分散保持されたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法であって、前記金属製芯線を、ニッケルとタングステンとを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒を分散させてなるニッケルータングステン浴を用いて電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を有することを第３の特徴としている。
【００１１】
上記本発明の第３の特徴によれば、金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒が分散保持されたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法であって、前記金属製芯線を、ニッケルとタングステンとを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒を分散させてなるニッケルータングステン浴を用いて電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を有する構成としてあることから、ダイヤモンド砥粒電着工程により、金属製芯線の外表面にタングステンを含有するニッケル合金からなるめっき層を構成することができると共に、該めっき層により金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒を確実に分散保持させることができる。よってダイヤモンドワイヤーソーとして十分な硬度を有するものとすることができる。従って使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソーを製造することができる。
【００１２】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法は、上記本発明の第３の特徴に加えて、ニッケルータングステン浴におけるニッケルとタングステンとの割合が、モル比で１対９〜９対１であることを第４の特徴としている。
【００１３】
上記本発明の第４の特徴によれば、上記本発明の第３の特徴による作用効果に加えて、ニッケルータングステン浴におけるニッケルとタングステンとの割合が、モル比で１対９〜９対１である構成としてあることから、十分な硬度が得られるニッケルータングステンめっき皮膜を安定して得ることができる。
【００１４】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法は、上記本発明の第３又は第４の特徴に加えて、ダイヤモンド砥粒電着工程は、５０℃〜７５℃の浴温下で行うことを第５の特徴としている。
【００１５】
上記本発明の第５の特徴によれば、上記本発明の第３又は第４の特徴による作用効果に加えて、ダイヤモンド砥粒電着工程は、５０℃〜７５℃の浴温下で行う構成としてあることから、めっき膜中の内部応力を効果的に低下させることができ、異常析出を防止することができる。よって製造効率の良いダイヤモンドワイヤーソーの製造方法とすることができる。
【００１６】
また本発明のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法は、上記本発明の第３〜第５の何れか１つの特徴に加えて、ニッケルータングステン浴における溶液は、クエン酸水素二アンモニウムと、ギ酸ナトリウムと、硫酸ニッケルと、タングステン酸ナトリウムとを溶解させた水溶液であることを第６の特徴としている。
【００１７】
上記本発明の第６の特徴によれば、上記本発明の第３〜第５の何れか１つの特徴による作用効果に加えて、ニッケルータングステン浴における溶液は、クエン酸水素二アンモニウムと、ギ酸ナトリウムと、硫酸ニッケルと、タングステン酸ナトリウムとを溶解させた水溶液である構成としてあることから、めっき浴の安定性が高く、寿命が長いため、生産性に優れたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法によれば、十分な硬度を有することで、使用時において切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの一部を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの断面図で、（ａ）はダイヤモンドワイヤーソーの軸と直角方向の全体断面図、（ｂ）はダイヤモンドワイヤーソーの軸と直角方向の部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの製造工程を簡略化して示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの製造工程におけるダイヤモンド砥粒電着工程を簡略化して示す図である。
【図５】タングステン４０ｗｔ％のニッケルータングステン合金めっきの熱処理での硬化変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソー及び該ダイヤモンドワイヤーソーの製造方法を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００２１】
まず図１、図２を参照して、本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーを説明する。
【００２２】
本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソー１は、図１、図２に示すように、金属製芯線１０の外表面全体を被覆するめっき層２０でダイヤモンド砥粒３０を分散保持させてなるダイヤモンドワイヤーソーである。
【００２３】
前記金属製芯線１０は、外表面１１を電気めっきすることができ、一定の強度を有する金属製線であれば如何なるものであってもよい。例えばピアノ線等の鋼線、タングステン線、モリブデン線等を用いることができる。
【００２４】
金属製芯線１０の直径は、被削材の材質、形状等により適宜変更可能であるが、０．０５ｍｍ〜０．３０ｍｍであることが望ましい。
【００２５】
前記めっき層２０は、図１、図２に示すように、金属製芯線１０の外表面１１を被覆すると共に、ダイヤモンド砥粒３０を金属製芯線１０に分散保持させるためのものである。
【００２６】
このめっき層２０は、タングステンを含有するニッケル合金で構成されている。このような構成とすることで、めっき層２０をニッケルのみで構成する場合に比べて、ダイヤモンドワイヤーソー１の硬度を高めることができると共に、耐食性を向上させることができる。よって使用時において、切れ味が良好であると共に、断線し難いダイヤモンドワイヤーソー１とすることができる。
【００２７】
ニッケル合金におけるタングステンの含有濃度は、１ｗｔ％〜６０ｗｔ％であることが望ましい。１ｗｔ％未満では固溶効果が得られず、６０ｗｔ％を超えると良好な皮膜が得られないからである。
なお一層好適には、１０ｗｔ％〜４０ｗｔ％であることが望ましい。
【００２８】
めっき層２０の厚さは、金属製芯線１０の径方向におけるダイヤモンド砥粒３０の差し渡し寸法に対して２０％〜９０％であることが望ましい。
なお一層好適には、２５％〜８０％であることが望ましく、更に好適には、３０％〜７０％であることが望ましい。
【００２９】
前記ダイヤモンド砥粒３０は、図２に示すように、外表面３１がめっき層３２で被覆された被覆砥粒であり、金属製芯線１０の外表面を被覆するめっき層２０に埋め込まれることで、めっき層２０に分散保持されている。
【００３０】
前記めっき層３２は、ニッケルで構成されている。このような構成とすることで、ニッケルは、ピアノ線等の金属製芯線１０と化学的親和性を有することから、金属製芯線１０に対してめっき層２０で物理的に保持されるだけでなく、化学的にも保持されることができる。よって金属製芯線１０の外表面にダイヤモンド砥粒３０を強固に保持させることができる。従って使用時におけるダイヤモンド砥粒３０の脱落を防止することができる。また少量のめっき層２０で金属製芯線１０にダイヤモンド砥粒３０を分散保持させることができ、製造効率の良いダイヤモンドワイヤーソー１とすることができる。
【００３１】
ダイヤモンド砥粒３０の平均粒径は、１μｍ〜６０μｍであることが望ましい。このような構成とすることで、砥粒径が十分に小さくされていることから、ダイヤモンド砥粒３０が金属製芯線１０から脱落し難く、加工能率の良いダイヤモンドワイヤーソー１とすることができる。
なお平均粒径が１μｍ未満では砥粒が小さ過ぎるので、加工能率が低下し、６０μｍを超えると砥粒が脱落し易くなる。
なお一層好適には、下限は２μｍ以上、更に好適には３μｍ以上であり、上限は５０μｍ以下であることが望ましい。
【００３２】
また金属製芯線１０の外表面１１におけるダイヤモンド砥粒３０による被覆率は、１％〜３５％であることが望ましい。このような構成とすることで、被覆率を十分に小さい範囲に留めることができ、ダイヤモンド砥粒３０が分散保持されることに起因してダイヤモンドワイヤーソー１の弾性率が高くなり、しいては剛性が大きくなることが抑制される。
また切り粉の逃げる空間が十分な大きさで確保されるので、ガラスや水晶のような目詰まりの生じ易い材料の場合にも、目詰まりが抑制されて加工能率が一層高められる。
なお被覆率は、一層好適には、１％〜２５％、更に好適には５％〜２５％であることが望ましい。
【００３３】
なお本実施形態においては、めっき層２０を１層で形成する構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、めっき層２０を複数層で形成する構成としてもよい。
例えば、内側層をニッケルで、外側層をタングステンを含有するニッケル合金で形成する２層とすることができる。このような構成とすることで、十分な硬度を有すると共に、ダイヤモンド砥粒３０の保持性が高いダイヤモンドワイヤーソーとすることができる。
【００３４】
次に図３〜図５を参照して、本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソーの製造方法を説明する。
【００３５】
本発明の実施形態に係るダイヤモンドワイヤーソー１は、図３に示すように、金属製芯線１０の供給源であるロール４０から供給された金属製芯線１０が、プーリ５０を介して脱脂槽６０、酸洗槽７０、水洗槽８０、めっき槽９０、水洗槽１００を通過し、ロール４１に巻き取られることで製造される。
【００３６】
前記プーリ５０は、金属製芯線１０の進行方向を変更させるためのもので、図３に示すように、脱脂槽６０、酸洗槽７０、水洗槽８０、めっき槽９０、水洗槽１００の上方及び槽内に複数個設けられている。
【００３７】
前記脱脂槽６０は、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液が蓄えられた槽であり、この脱脂槽６０を備えた脱脂工程により、金属製芯線１０の表面に付着している油分等の汚れが除去される。
なお脱脂槽６０に蓄えられる水溶液は、脱脂槽に通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
【００３８】
前記酸洗槽７０は、例えば塩酸（ＨＣｌ）水溶液が蓄えられた槽であり、この酸洗槽７０を備えた酸洗工程により、金属製芯線１０の表面に付着している酸化物層（錆）が除去される。
なお酸洗槽７０に蓄えられる水溶液は、酸洗槽に通常用いられるものであれば、如何なるものであってもよい。
【００３９】
前記水洗槽８０は、水道水、井戸水、純水が蓄えられた槽であり、この水洗槽８０を備えた水洗工程により、金属製芯線１０の表面に付着している薬液が希釈され、次工程であるダイヤモンド砥粒電着工程におけるめっき層に薬液が混入することを防止することができる。
【００４０】
前記めっき槽９０は、ニッケルとタングステンとを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒３０を分散させてなるニッケルータングステン浴を用いて、金属製芯線１０に電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を担う槽である。
【００４１】
以下、図４を参照して、ダイヤモンド砥粒電着工程を詳細に説明する。
【００４２】
ダイヤモンド砥粒電着工程は、図４に示すように、後述するカチオン交換膜９１ｃにより陽極室９１とめっき室９２とに分離した２槽構造のめっき槽９０を用いて行う。
【００４３】
前記陽極室９１は、電源２００の陽極に接続された不溶性陽極９１ａと、溶液９１ｂと、カチオン交換膜９１ｃとで構成されている。
【００４４】
前記不溶性陽極９１ａは、ステンレス、白金等、不溶性陽極として通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。
【００４５】
前記溶液９１ｂは、塩酸、硝酸ならびにその塩を除くニッケル塩、硫酸等を用いることができる。塩酸、硝酸ならびにその塩は、不溶性陽極上で有害な塩素ガス、酸化窒素ガスを発生するため、用いることができない。
【００４６】
前記カチオン交換膜９１ｃは、不溶性陽極９１ａと後述するめっき溶液９２ｃとの直接接触を防止すると共に、めっき溶液９２ｃ中にアニオンとして存在するクエン酸等の酸化分解を防止するための選択性膜である。
このようにカチオン交換膜９１ｃにより陽極室９１とめっき室９２とに分離した２槽構造のめっき槽９０を用いてダイヤモンド砥粒電着工程を行うことで、めっき溶液９２ｃの安定性を向上させることができ、長期連続めっきを可能とすることができる。
なお不溶性陽極９１ａで発生した水素イオンは、カチオンであることから、通電流量に応じてカチオン交換膜９１ｃを透過して、めっき室９２に運ばれる。
【００４７】
前記めっき室９２は、電源２００の陽極に接続されたニッケル陽極９２ａ及びタングステン陽極９２ｂと、めっき溶液９２ｃとで構成されている。
【００４８】
前記ニッケル陽極９２ａは、図４に示すように、板状をなし、めっき溶液９２ｃにニッケルイオンを補給するためのものである。ニッケル陽極９２ａとしては、電解ニッケル、Ｓ−ニッケル等、公知のニッケルめっきに利用できる板を用いることができる。
なお本実施形態においては、ニッケル陽極９２ａは、板状とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、チップ状のものを用いる構成としてもよい。チップ状を用いる場合は、チタン製のバスケットに入れて使用する。
またニッケル陽極９２ａの溶解状態はカチオンであるため、ニッケル陽極９２ａの配置は、めっき室９２ではなく、陽極室９１に配置する構成であってもよい。
【００４９】
前記タングステン陽極９２ｂは、図４に示すように、板状をなし、めっき溶液９２ｃにタングステン成分を補給するためのものである。タングステン陽極９２ｂとしては、金属タングステンを用いることができる。
なお本実施形態においては、タングステン陽極９２ｂは、板状とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、チップ状のものを用いる構成としてもよい。チップ状を用いる場合は、チタン製のバスケットに入れて使用する。
【００５０】
前記めっき溶液９２ｃは、ニッケルとタングステンとを硫酸ニッケル等の水溶液に溶解させると共に、図示しないダイヤモンド砥粒３０を分散させてなるニッケルータングステン浴である。より具体的には、クエン酸水素二アンモニウムと、ギ酸ナトリウムと、硫酸ニッケルと、タングステン酸ナトリウムとで構成されている。
このような構成とすることで、めっき浴の安定性が高く、寿命が長いため、生産性に優れたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法とすることができる。
ここで、ニッケルータングステン浴におけるニッケルとタングステンとの割合は、モル比で１対９対〜９対１対である。このような構成とすることで、十分な硬度が得られるニッケルータングステンめっき皮膜を安定して得ることができる。
【００５１】
このようなめっき溶液９２ｃを用いて、図４に示すように、金属製芯線１０をめっき溶液９２ｃに浸漬し、金属製芯線１０に電源２００の負極を接続し、不溶性陽極９１ａ、ニッケル陽極９２ａ、タングステン陽極９２ｂに電源２００の陽極を接続して、電流密度及びめっき時間を適宜選択して電解めっきを行うことで、金属製芯線１０の外表面１１にめっき層２０が形成されると共に、ダイヤモンド砥粒３０が分散保持される。
【００５２】
前記水洗槽１００は、水道水、井戸水、純水が蓄えられた槽であり、この水洗槽１００を備えた水洗工程により、外表面１１にダイヤモンド砥粒３０が分散保持された金属製芯線１０が水洗された後、図示しない熱処理工程により熱処理が行われ、ダイヤモンドワイヤーソー１が製造される。
【００５３】
なおダイヤモンド砥粒電着工程は、本実施形態のものに限るものではない。
例えば水洗槽８０とめっき槽９０との間に、ニッケルを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒３０を分散させてなるニッケル浴を用いて、電解めっきを行う槽を設ける構成とすることができる。なお、この場合は、めっき槽９０のめっき溶液９２ｃ中にダイヤモンド砥粒３０は分散させない。
【００５４】
このような構成とすることで、ニッケル浴を用いた電解めっきにより、ダイヤモンド砥粒３０が金属製芯線１０の外表面に仮固定される。その後ニッケルータングステン浴を用いた電解めっきにより、ダイヤモンド砥粒３０が金属製芯線１０の外表面に本固定される。
よってニッケルータングステン浴を用いためっきは、電流効率が低く、また適用電流密度の上限も低いため、ニッケル浴を用いためっきに比べ、同じ厚みを形成するのに時間を要するところ、ニッケル浴でダイヤモンド砥粒３０を金属製芯線１０の外表面に仮固定することで、めっき時間を短縮することができる。従って製造効率の良いダイヤモンドワイヤーソーを製造することができる。
【実施例１】
【００５５】
以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
図３、図４に示す工程により、ダイヤモンドワイヤーソー１を製造した。
直径０．１４ｍｍの長尺ピアノ線を、送り速度１０ｍ／ｍｉｎで連続的に脱脂槽６０、酸洗槽７０、水洗槽８０に浸漬して脱脂処理を行った後、カチオン交換膜９１ｃにより陽極室９１とめっき室９２とに分離した２槽構造のめっき槽９０で電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を行った。
ここで、めっき槽９０におけるめっき浴の処方は、クエン酸水素二アンモニウム０．４ｍｏｌ、ギ酸ナトリウム０．２ｍｏｌ、硫酸ニッケル０．２ｍｏｌ、タングステン酸ナトリウム０．２ｍｏｌである。
まためっき条件は、浴温６５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２、時間７．５分、ｐＨ６．０、標準電流効率５５％である。
まためっき浴に分散させるダイヤモンド砥粒３０は、外表面がニッケルで被覆されたニッケルめっきダイヤモンド砥粒を用いた。ニッケルめっき量は、ダイヤモンド砥粒に対して３０ｗｔ％であり、ダイヤモンド砥粒３０の平均粒径は、１３．４μｍである。このようなダイヤモンド砥粒３０をめっき室９２に０．２５ｇ／Ｌ投入した。
ダイヤモンド砥粒電着工程を行った後、電着を完了した金属製芯線１０を水洗槽１００で水洗し、更に６００度で熱処理を行い、硬度１０００ＨＶ（ビッカース硬度）のダイヤモンドワイヤーソーを得た。このダイヤモンドワイヤーソーにおける表面のタングステンの割合は、４０ｗｔ％であった。
参考資料として、タングステン４０ｗｔ％のニッケルータングステン合金めっきの熱処理での硬化変化を図５に示す。
【実施例２】
【００５６】
図３、図４に示す工程により、ダイヤモンドワイヤーソーを製造した。
直径０．１４ｍｍの長尺ピアノ線を、送り速度１０ｍ／ｍｉｎで連続的に脱脂槽６０、酸洗槽７０、水洗槽８０に浸漬して脱脂処理を行った後、図示しないめっき槽で、ニッケルを溶かせた溶液に、ダイヤモンド砥粒３０を分散させてなるニッケル浴を用いて電解めっきを行った。
ここで、ニッケル浴の処方は、硫酸ニッケル６水和物２４０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル６水和物４５ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌである。
まためっき条件は、浴温５０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ２、時間１分、ｐＨ４．０である。
またニッケル浴に分散させるダイヤモンド砥粒３０は、外表面がニッケルで被覆されたニッケルめっきダイヤモンド砥粒を用いた。ニッケルめっき量は、ダイヤモンド砥粒に対して３０ｗｔ％であり、ダイヤモンド砥粒３０の平均粒径は、１３．４μｍである。このようなダイヤモンド砥粒３０をニッケルを溶かせた溶液に０．２５ｇ／Ｌ投入した。
この結果、ニッケルータングステン浴を用いた電解めっき３．５分と同じ厚みのニッケルめっきを形成できた。
その後カチオン交換膜９１ｃにより陽極室９１とめっき室９２とに分離した２槽構造のめっき槽９０で、ニッケルータングステン浴を用いて電解めっきを行った。
ここで、めっき槽９０におけるめっき浴の処方は、クエン酸水素二アンモニウム０．４ｍｏｌ、ギ酸ナトリウム０．２ｍｏｌ、硫酸ニッケル０．２ｍｏｌ、タングステン酸ナトリウム０．２ｍｏｌである。
まためっき条件は、浴温６５℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２、時間３．７５分、ｐＨ６．０、標準電流効率５５％である。
その後、金属製芯線１０を水洗槽１００で水洗し、更に６００度で熱処理を行った。
この結果、実施例１に示すダイヤモンドワイヤーソーと同程度の硬度９５０ＨＶを有するダイヤモンドワイヤーソーを得た。
このダイヤモンドワイヤーソーにおける表面のタングステンの割合は、３８ｗｔ％であった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明はシリコンインゴット等の高脆性材料を切断するためのワイヤー工具として利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ ダイヤモンドワイヤーソー
１０ 金属製芯線
１１ 外表面
２０ めっき層
３０ ダイヤモンド砥粒
３１ 外表面
３２ めっき層
４０ ロール
４１ ロール
５０ プーリ
６０ 脱脂槽
７０ 酸洗槽
８０ 水洗槽
９０ めっき槽
９１ 陽極室
９１ａ 不溶性陽極
９１ｂ 溶液
９１ｃ カチオン交換膜
９２ めっき室
９２ａ ニッケル陽極
９２ｂ タングステン陽極
９２ｃ めっき溶液
１００ 水洗槽
２００ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド砥粒を分散保持させた金属製芯線の外表面全体をめっき層で被覆したダイヤモンドワイヤーソーであって、前記めっき層が、タングステンを含有するニッケル合金であることを特徴とするダイヤモンドワイヤーソー。
【請求項２】
ニッケル合金は、タングステンを１ｗｔ％〜６０ｗｔ％含有するものであることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドワイヤーソー。
【請求項３】
金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒が分散保持されたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法であって、前記金属製芯線を、ニッケルとタングステンとを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒を分散させてなるニッケルータングステン浴を用いて電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を有することを特徴とするダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
【請求項４】
ニッケルータングステン浴におけるニッケルとタングステンとの割合が、モル比で１対９〜９対１であることを特徴とする請求項３に記載のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
【請求項５】
ダイヤモンド砥粒電着工程は、５０℃〜７５℃の浴温下で行うことを特徴とする請求項３又は４に記載のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
【請求項６】
ニッケルータングステン浴における溶液は、クエン酸水素二アンモニウムと、ギ酸ナトリウムと、硫酸ニッケルと、タングステン酸ナトリウムとを溶解させた水溶液であることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
【請求項１】
ダイヤモンド砥粒を分散保持させた金属製芯線の外表面全体をめっき層で被覆したダイヤモンドワイヤーソーであって、前記めっき層が、タングステンを含有するニッケル合金であることを特徴とするダイヤモンドワイヤーソー。
【請求項２】
ニッケル合金は、タングステンを１ｗｔ％〜６０ｗｔ％含有するものであることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドワイヤーソー。
【請求項３】
金属製芯線の外表面にダイヤモンド砥粒が分散保持されたダイヤモンドワイヤーソーの製造方法であって、前記金属製芯線を、ニッケルとタングステンとを溶かせた溶液にダイヤモンド砥粒を分散させてなるニッケルータングステン浴を用いて電解めっきを行うダイヤモンド砥粒電着工程を有することを特徴とするダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
【請求項４】
ニッケルータングステン浴におけるニッケルとタングステンとの割合が、モル比で１対９〜９対１であることを特徴とする請求項３に記載のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
【請求項５】
ダイヤモンド砥粒電着工程は、５０℃〜７５℃の浴温下で行うことを特徴とする請求項３又は４に記載のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
【請求項６】
ニッケルータングステン浴における溶液は、クエン酸水素二アンモニウムと、ギ酸ナトリウムと、硫酸ニッケルと、タングステン酸ナトリウムとを溶解させた水溶液であることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載のダイヤモンドワイヤーソーの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０１５４１（Ｐ２０１０−２０１５４１Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４８３５４（Ｐ２００９−４８３５４）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（３０２０６１６１３）住友電工スチールワイヤー株式会社 (163)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（３０２０６１６１３）住友電工スチールワイヤー株式会社 (163)
【Ｆターム（参考）】
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