固定砥粒ワイヤおよびその製造方法
【課題】超砥粒が固定された固定砥粒ワイヤにおいて、スライス加工時に研削液を十分に取り込むことが可能な長寿命の固定砥粒ワイヤを得ること。
【解決手段】ワイヤ芯線２上に断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒４および一般砥粒５を、断面の短辺側からバインダ３の表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤ１であり、それぞれの突き出し高さを大きくした超砥粒４の間に一般砥粒５が配置され、超砥粒４と一般砥粒５との間に研削液を取り込むことが可能な間隙が形成されるため、この固定砥粒ワイヤ１を用いてスライス加工を行うと、超砥粒４の高い切削精度が得られるとともに、研削液が固定砥粒ワイヤ１の表面に保持されるので、研削面への研削液の供給が十分になされるようになり、固定砥粒ワイヤ１の寿命を延ばすことができる。
【解決手段】ワイヤ芯線２上に断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒４および一般砥粒５を、断面の短辺側からバインダ３の表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤ１であり、それぞれの突き出し高さを大きくした超砥粒４の間に一般砥粒５が配置され、超砥粒４と一般砥粒５との間に研削液を取り込むことが可能な間隙が形成されるため、この固定砥粒ワイヤ１を用いてスライス加工を行うと、超砥粒４の高い切削精度が得られるとともに、研削液が固定砥粒ワイヤ１の表面に保持されるので、研削面への研削液の供給が十分になされるようになり、固定砥粒ワイヤ１の寿命を延ばすことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、半導体シリコン、磁性体、サファイアやＳｉＣなどの結晶系材料のスライス加工に用いられる固定砥粒ワイヤおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池や半導体用シリコンのスライス方法としては、砥粒を研削液に混入させてスラリ状に供給して加工する遊離砥粒方式が最も多く採用されているが、遊離砥粒方式では、加工速度が遅いことや、スラリ供給側の加工溝が大きくなり、ウエハの厚みのばらつきが大きくなることなどの問題がある。そこで、高い切削精度が得られるワイヤソーとして、例えば特許文献１〜３には、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒を電着やレジンボンドで固着したシリコンスライス用の固定砥粒ワイヤが提案されている。
【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】特開平１１−２４５１５４号公報
【特許文献３】特開平１１−３２０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒が固定された固定砥粒ワイヤでは高い切削精度が得られる一方、超砥粒が非常に摩耗しにくいので、ワイヤの周囲に超砥粒が密に付きすぎると逆に切れ味が悪くなるという問題があるため、従来はワイヤ表面積の２０％〜３０％程度の領域にのみ固定されており、図７に示すように従来の固定砥粒ワイヤ２０では、ワイヤ２１上のダイヤモンド砥粒２２の間は、バインダ２３のみが露出して平坦となっている。
【０００５】
そのため、従来のダイヤモンド砥粒が固定された固定砥粒ワイヤ２０では、研削液が固定砥粒ワイヤ２０の表面に保持されにくく、この固定砥粒ワイヤ２０を用いてスライス加工する際に研削液の供給が十分になされず、固定砥粒ワイヤ２０の寿命が短くなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明においては、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒が固定された固定砥粒ワイヤにおいて、スライス加工時に研削液を十分に取り込むことが可能な長寿命の固定砥粒ワイヤを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固定砥粒ワイヤは、ワイヤ芯線上にバインダを介して砥粒が固定された固定砥粒ワイヤであって、砥粒が、断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒であり、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定されたものである。本発明の固定砥粒ワイヤでは、断面の長辺側が超砥粒および一般砥粒の突き出し高さ方向となっており、超砥粒および一般砥粒の突き出し高さが大きい。そして、この固定砥粒ワイヤでは、このそれぞれの突き出し高さを大きくした超砥粒の間に一般砥粒が配置され、超砥粒と一般砥粒との間に研削液を取り込むことが可能な間隙が形成されるため、スライス加工する際に研削液が固定砥粒ワイヤの表面に保持されるようになる。
【０００８】
なお、本発明において超砥粒とは、ダイヤモンド（ヌープ硬さ７０００〜８０００）やＣＢＮ（ヌープ硬さ４７００）などの硬度が高い（ヌープ硬さ４０００以上）砥粒である。一方、一般砥粒とは、これらの超砥粒を除く、アルミナ系砥粒（アランダム）、炭化ケイ素系砥粒（カーボランダム）や炭化ホウ素系砥粒などの硬度が低い（ヌープ硬さ１２５０〜２５００）の砥粒をいう。アルミナ系砥粒としては、Ａ、ＧＡ、ＫＡ、ＷＡ、ＰＡ、ＳＡ、６ＡやＶＡ等を用いることができる。炭化ケイ素系砥粒としては、ＣやＧＣ等を用いることができる。炭化ホウ素系砥粒としては、Ｂ4Ｃ等を用いることができる。
【０００９】
また、本発明の固定砥粒ワイヤは、固定される砥粒のうち５０％以上が超砥粒であることが望ましい。これにより、超砥粒の高い切削精度を生かしつつ、超砥粒と一般砥粒との間に形成される間隙に効率良く研削液が取り込まれるようになり、研削液の循環が良くなるため、切れ味の低下が防止される。なお、一般砥粒の割合がこの範囲よりも多い場合、超砥粒よりも一般砥粒により多くが切削されることになるので、切削精度が低下していく。
【００１０】
また、超砥粒および一般砥粒は、両方でワイヤ芯線上のバインダの表面積の２０％〜９５％、より好ましくは４０％〜６０％に固定されたものであることが望ましい。超砥粒および一般砥粒の両方でバインダの表面積の２０％〜９５％に砥粒が固定されたことにより、バインダの表面に研削液の通路となる隙間が十分に確保され、研削液の循環が良くなるので、切れ味の低下が防止される。特に、４０％〜６０％に固定されたものであれば、研削液の流れと切粉排出が最適となるため、さらに良い。
【００１１】
また、一般砥粒は、超砥粒の粒径に対して１０％〜１１０％であることが望ましい。一般砥粒は、主に超砥粒との間に研削液を保持するための間隙を形成するためのものであるため、切削には機能しないように超砥粒の粒径よりも小さい方が良いが、超砥粒よりも硬度が低いため、超砥粒の粒径に対して１１０％までであれば切削精度への影響は少ない。一方、一般砥粒の粒径が超砥粒の粒径に対して１０％未満では超砥粒との間に研削液を保持できなくなる可能性がある。
【００１２】
本発明の固定砥粒ワイヤの製造方法は、ワイヤ芯線上にバインダを介して砥粒が固定された固定砥粒ワイヤの製造方法であって、ワイヤ芯線上にバインダを塗付すること、断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒を、粉体の状態で断面の短辺側からバインダの表面に突き出させることを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の固定砥粒ワイヤの製造方法によれば、断面のアスペクト比１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒の粉体を、例えば飛翔させることによって、飛翔するダイヤモンド砥粒および一般砥粒は、断面の短辺側をバインダの表面に向け、この断面の短辺側からバインダの表面に突き刺さり、バインダにより固定される。これにより、断面の長辺側が超砥粒および一般砥粒の突き出し高さ方向となるので、超砥粒および一般砥粒の突き出し高さが大きい固定砥粒ワイヤが得られる。
【００１４】
そして、この固定砥粒ワイヤでは、このそれぞれの突き出し高さを大きくしたダイヤモンド砥粒の間に一般砥粒が配置され、ダイヤモンド砥粒と一般砥粒との間に研削液を取り込むことが可能な間隙が形成されるため、スライス加工する際に研削液が固定砥粒ワイヤの表面に保持されるようになる。
【００１５】
なお、アスペクト比が１．２未満の場合には、砥粒が飛翔によって向きを変えにくく、砥粒の向きが揃いにくくなる。一方、アスペクト比が１．６超の場合には、砥粒が折れやすくなり、固定砥粒ワイヤの寿命を縮める可能性がある。
【００１６】
また、この方法により製造される固定砥粒ワイヤでは、バインダの表面に突き刺さった超砥粒および一般砥粒の粉体のみが固定されるため、砥粒が重なって複数層となることがなく、ワイヤ芯線の周囲に１層のみが固定された固定砥粒ワイヤが得られる。また、この固定砥粒ワイヤには、超砥粒および一般砥粒の粉体が断面の短辺側からバインダの表面に突き出させているため、長辺側から突き出させた場合よりも数多くの超砥粒および一般砥粒がワイヤ芯線の周囲に配置された固定砥粒ワイヤを実現できる。
【００１７】
ここで、ダイヤモンド砥粒および一般砥粒は、静電塗装法により飛翔させることが望ましい。静電塗装法によりマイナスに帯電させたダイヤモンド砥粒および一般砥粒を飛翔させることで、ダイヤモンド砥粒および一般砥粒は、静電気力によってワイヤ芯線上のバインダに向かって強く引き寄せられる。そして、ダイヤモンド砥粒および一般砥粒は、この間に、その断面の短辺側をバインダの表面に向け、この断面の短辺側からバインダの表面に突き刺さるようになる。
【００１８】
また、超砥粒および一般砥粒のうち、少なくとも導電性の超砥粒および一般砥粒は、非導電性物質によりコーティングされたものであることが望ましい。導電性の超砥粒および一般砥粒は帯電が不安定となるため、非導電性物質によりコーティングされたものを使用することで、安定してマイナスに帯電するようになり、静電気力によってワイヤ芯線上のバインダに向かって強く引き寄せられるようになる。
【００１９】
また、超砥粒および一般砥粒は、混合状態で飛翔させてバインダの表面に突き刺さらせることが可能であるし、超砥粒を飛翔させてバインダの表面に突き刺さらせた後、一般砥粒を飛翔させてバインダの表面に突き刺さらせることも可能である。
【００２０】
また、超砥粒および一般砥粒は、ワイヤ芯線に対して複数の異なる方向から、それぞれ互いに離れた位置へ飛翔させることが望ましい。ワイヤ芯線に対して複数の異なる方向から飛翔させることで、ワイヤ芯線の周囲に満遍なく超砥粒および一般砥粒を突き出させることができる。また、それぞれ互いに離れた位置へ飛翔させることにより、互いのノズルから砥粒を飛翔させるためのエアーの干渉を防止することができ、砥粒の向きを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させる方向に揃えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒を、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤによれば、それぞれの突き出し高さを大きくした超砥粒の間に一般砥粒が配置され、超砥粒と一般砥粒との間に研削液を取り込むことが可能な間隙が形成されるため、この固定砥粒ワイヤを用いてスライス加工を行うと、超砥粒の高い切削精度が得られるとともに、研削液が固定砥粒ワイヤの表面に保持されるので、研削面への研削液の供給が十分になされるようになり、固定砥粒ワイヤの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態における固定砥粒ワイヤの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における固定砥粒ワイヤの横断面図である。
【図３】静電塗装法による超砥粒および一般砥粒の吹き付け工程を示す概略図である。
【図４】断面のアスペクト比が１、１．２、１．４、１．６、１．８の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤによりスライス加工試験を行ったときのウエハ内の厚みのばらつきを比較したグラフを示す図である。
【図５】断面のアスペクト比が１．４の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤによりスライス加工したウエハ内の厚みばらつきを比較したグラフ示す図である。
【図６】断面のアスペクト比が１．４の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤの使用前後の径を比較したグラフを示す図である。
【図７】従来の固定砥粒ワイヤの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は本発明の実施の形態における固定砥粒ワイヤの縦断面図、図２は横断面図である。図１および図２に示すように、本発明の実施の形態における固定砥粒ワイヤ１は、ワイヤ芯線２上にバインダ（固着材）３を介して超砥粒４および一般砥粒５が固定されたものである。ワイヤ芯線２は、ピアノ線、高張力線や高抗張力の非金属繊維線（ファイバ）等の線材であり、線径はφ１０μｍ〜φ３００μｍである。なお、ワイヤ芯線２の断面形状は円形であるが、多角形とすることも可能である。
【００２４】
バインダ３は、熱硬化樹脂やＵＶ硬化樹脂などの合成樹脂系の接着剤である。特にＵＶ硬化樹脂などの光硬化型樹脂を使用すれば、乾燥工程が不要となり、効率良く固定砥粒ワイヤを得ることができる。バインダ３のワイヤ芯線２上への塗付は、電着塗装、静電塗装、吹き付けやディッピングなどの方法による。超砥粒４は、ダイヤモンドまたはＣＢＮを使用する。一般砥粒５は、アルミナ系砥粒（アランダム）、炭化ケイ素系砥粒（カーボランダム）や炭化ホウ素系砥粒などを使用する。
【００２５】
超砥粒４および一般砥粒５は、平均粒径が２μｍ〜４０μｍ、断面のアスペクト比が１．２〜１．６のものを用いる。但し、一般砥粒５の粒径は、超砥粒４の粒径に対して１０％〜１１０％のものを使用する。ここで、断面のアスペクト比は、超砥粒４および一般砥粒５を取り囲む最小容積の直方体を構成する辺のうち最も長い辺（長辺ａ）と最も短い辺（短辺ｂ）により構成される断面の長辺ａと短辺ｂとの比（長辺ａ／短辺ｂ）である。
【００２６】
この断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒４および一般砥粒５を、粉体の状態でワイヤ芯線２上に向かって吹き付けや静電塗装法などにより飛翔させると、超砥粒４および一般砥粒５は、それぞれ前述の超砥粒４および一般砥粒５を取り囲む最小容積の直方体を構成する６面のうち、抵抗が小さくなる面積のより小さい面をバインダ３の表面に向けるようになる。すなわち、超砥粒４および一般砥粒５は、それぞれの飛翔中に断面の短辺ｂ側をバインダ３の表面に向け、長辺ａ側がワイヤ芯線２の法線方向に揃うようになり、この断面の短辺ｂ側からバインダ３の表面に突き刺さるようになる。
【００２７】
なお、超砥粒４および一般砥粒５は、予め混合した状態で飛翔させてバインダ３の表面に突き刺さらせることが可能であるし、超砥粒４を飛翔させてバインダ３の表面に突き刺さらせた後、一般砥粒５を飛翔させてバインダ３の表面に突き刺さらせることも可能である。また、いずれの場合であっても、固定される砥粒のうち５０％以上が超砥粒４となるようにする。
【００２８】
そして、本実施形態においては、静電塗装法によりマイナスに帯電させた超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させることで、超砥粒４および一般砥粒５は、静電気力によってワイヤ芯線２上のバインダ３に向かって強く引き寄せられる。そして、超砥粒４および一般砥粒５は、この間に、その断面の短辺ｂ側をバインダ３の表面に向け、この断面の短辺ｂ側からバインダ３の表面に突き刺さるようになる。これにより、長辺ａ側が突き出し高さ方向となるように超砥粒４および一般砥粒５をバインダ３上に配置することができる。
【００２９】
なお、超砥粒４については導電性であるため、帯電が不安定となるため、予め非導電性物質によりコーティングされたものを用いることが望ましい。また、一般砥粒についても、導電性のものを使用する際には、同様の理由により、予め非導電性物質によりコーティングされたものを用いることが望ましい。
【００３０】
図３は静電塗装法による超砥粒４および一般砥粒５の吹き付け工程を示す概略図である。図３に示すように、超砥粒４および一般砥粒５の吹き付け工程では、バインダ３（図示せず。）の塗付後のワイヤ芯線２の上下に、静電塗装装置のノズル１０ａ，１０ｂをそれぞれ互いに離れた位置に配置し、移動中のワイヤ芯線２に対して異なる方向から超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させる。図示例では、ノズル１０ａ，１０ｂは、ワイヤ芯線２に対して１８０°異なる方向から、それぞれ互いに離れた位置へ超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させている。
【００３１】
このように、ワイヤ芯線２に対して異なる方向から超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させることにより、ワイヤ芯線２の周囲に満遍なく超砥粒４および一般砥粒５を突き出させることができる。また、それぞれ互いに離れた位置へ飛翔させるため、互いのノズル１０ａ，１０ｂから超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させるためのエアーの干渉を防止することができ、超砥粒４および一般砥粒５の向きを、断面の短辺ｂ側からバインダ３の表面に突き出させる方向に揃えることができる。
【００３２】
なお、ノズルの個数を増やし、ワイヤ芯線２に対してさらに異なる方向から超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させる構成とすることも可能である。この場合も、互いのノズルのエアーの干渉を防止するため、それぞれのノズルから互いに離れた位置へ飛翔させるようにする。また、ノズル１０ａ，１０ｂはワイヤ芯線２に対して左右方向に配置したり、斜め方向に配置したりすることも可能である。なお、超砥粒４と一般砥粒５とは予め混合した状態でノズル１０ａ，１０ｂから飛翔させるほか、それぞれのノズル１０ａ，１０ｂから別々に飛翔させることも可能である。超砥粒４と一般砥粒５とを別々に飛翔させることで、バインダ３の表面への吹き付け圧力を別個に制御することができ、それぞれの埋込量を容易にコントロールすることが可能となる。
【００３３】
そして、熱硬化やＵＶ硬化により、超砥粒４および一般砥粒５をバインダ３に固着させる。これにより、超砥粒４および一般砥粒５の長辺ａ側が突き出し高さ方向となった超砥粒４および一般砥粒５の突き出し高さが大きい固定砥粒ワイヤ１が得られる。また、この固定砥粒ワイヤ１では、突出している超砥粒４および一般砥粒５の表面がバインダ３等の接着剤により被覆されていない。なお、超砥粒４および一般砥粒５をバインダ３上に配置する際、それぞれの超砥粒４および一般砥粒５のバインダ３上の突き出し高さｈを、その超砥粒４および一般砥粒５の高さｈ0の４０％〜８０％となるようにする。また、超砥粒４および一般砥粒５は、ワイヤ芯線２上のバインダ３の表面積の２０〜９５％に配置されるようにする。
【００３４】
こうして得られた固定砥粒ワイヤ１では、上記のように、それぞれの突き出し高さを大きくした超砥粒４の間に一般砥粒５が配置され、超砥粒４と一般砥粒５との間に研削液を取り込むことが可能な間隙６が形成されるため、スライス加工する際に研削液が固定砥粒ワイヤ１の表面に保持される。したがって、この固定砥粒ワイヤ１を用いてスライス加工を行うと、超砥粒４の高い切削精度が得られるとともに、研削液が固定砥粒ワイヤ１の表面に保持されるので、研削面への研削液の供給が十分になされるようになり、固定砥粒ワイヤ１の寿命を延ばすことができる。
【００３５】
また、この方法により製造される固定砥粒ワイヤ１では、バインダ３の表面に突き刺さった超砥粒４および一般砥粒５の粉体のみがバインダ３に固定されるため、従来の超砥粒を電着したもののように超砥粒４および一般砥粒５が重なって複数層となることがなく、ワイヤ芯線２の周囲に１層のみが固定されたものとなる。そのため、加工面に接触する超砥粒４および一般砥粒５の固定砥粒ワイヤ１の単位長さ当たりの数が多くなる。
【００３６】
また、この固定砥粒ワイヤ１には、超砥粒４および一般砥粒５の粉体が断面の短辺ｂ側からバインダ３の表面に突き刺さらせているため、長辺ａ側から突き刺さらせた場合よりも数多くの超砥粒４および一般砥粒５がワイヤ芯線２の周囲に配置されたものとなる。したがって、超砥粒４および一般砥粒５の摩滅までの時間が長く、長寿命の固定砥粒ワイヤ１となる。
【００３７】
また、本実施形態における固定砥粒ワイヤ１は、固定される砥粒のうち５０％以上が超砥粒４であることによって、超砥粒４の高い切削精度を生かしつつ、超砥粒４と一般砥粒５との間に形成される間隙６に効率良く研削液が取り込まれるようになっている。これにより、研削液の循環が良くなり、切れ味の低下が防止されている。
【００３８】
また、本実施形態における固定砥粒ワイヤ１では、超砥粒４および一般砥粒５は、両方でワイヤ芯線２上のバインダ３の表面積の２０％〜９５％に砥粒が固定されたものであるため、バインダ３の表面に研削液の通路となる隙間６が十分に確保されており、研削液の循環が良く、切れ味の低下が防止されている。
【実施例】
【００３９】
本発明に係る固定砥粒ワイヤについて、表１に示す試験条件によりスライス加工試験を行った。
【表１】
【００４０】
図４は断面のアスペクト比が１、１．２、１．４、１．６、１．８の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤによりスライス加工試験を行ったときのウエハ内の厚みのばらつきを測定した結果を示している。同図（ａ）〜（ｃ）はニッケル（Ｎｉ）コートされたダイヤモンド（ＤＩＡ）を非導電性物質としての樹脂によりコーティングした超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ（緑化炭化珪素系）砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤである。
【００４１】
同図（ｄ）〜（ｆ）はダイヤモンドを非導電性物質としての樹脂によりコーティングした超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤである。同図（ｇ）〜（ｉ）はニッケルコートされたダイヤモンドの超砥粒（樹脂コーティング無し）と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤである。また、同図（ｊ）〜（ｌ）は、ニッケルコートされたダイヤモンドの超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを従来法により固定した固定砥粒ワイヤ（砥粒方向性無し）である。
【００４２】
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｈ）に示されるように、断面のアスペクト比が１．２、１．４、１．６ではウエハ厚みのばらつきが小さいが、アスペクト比が１．２未満である１および１．６超である１．８の場合、ウエハ厚みのばらつきが大きくなった。アスペクト比が１．２未満の場合には、砥粒が飛翔によって向きを変えにくく、砥粒の向きが不揃いになっているためである。一方、アスペクト比が１．６超の場合には、砥粒が折れやすくなっているため、ウエハ厚みのばらつきが大きくなっていると考えられる。
【００４３】
一方、図４の（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）に示されるように、超砥粒よりも一般砥粒の割合が多い（超砥粒が５０％未満）場合には、ウエハ厚みのばらつきが大きくなった。また、図４の（ｊ）〜（ｋ）に示されるように、砥粒方向性無しの固定砥粒ワイヤでは、砥粒の向きが不揃いであるため、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｈ）と比較して全体にウエハ厚みのばらつきが大きい結果となった。
【００４４】
また、図５に断面のアスペクト比が１．４の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤによりスライス加工したウエハ内の厚みばらつき（μｍ）を比較したグラフを、図６にそれぞれの固定砥粒ワイヤの使用前後の径（μｍ）を比較したグラフをそれぞれ示した。
【００４５】
なお、図５および図６において、各グラフはそれぞれ左から順に、（１）ニッケルコートされたダイヤモンドを非導電性物質としての樹脂によりコーティングした超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤ、（２）ダイヤモンドを非導電性物質としての樹脂によりコーティングした超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤ、（３）ニッケルコートされたダイヤモンドの超砥粒（樹脂コーティング無し）と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤ、（４）ニッケルコートされたダイヤモンドの超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを従来法により固定した固定砥粒ワイヤ（砥粒方向性無し）である。
【００４６】
図５の（ａ）〜（ｄ）に示されるように、断面のアスペクト比が１．４の超砥粒および一般砥粒を、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤでは、砥粒方向性無しの固定砥粒ワイヤと比較して、超砥粒および一般砥粒の体積比に関わらず、ウエハ内の厚みばらつきが約半分以下であり、高精度な加工が可能であることが分かった。一方、同図の（ｅ）、（ｆ）に示されるように、超砥粒よりも一般砥粒の割合が多い（超砥粒が５０％未満）場合には、ウエハ厚みのばらつきが大きくなった。
【００４７】
また、図６の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、超砥粒と一般砥粒との体積比が９〜７：１、６〜４：１、３〜１：１の固定砥粒ワイヤでは、同図（ａ）の超砥粒のみの固定砥粒ワイヤと比較して、使用前後での製品径の減少幅が小さく、長寿命であることが確認できた。特に、同図（ｃ）の超砥粒と一般砥粒との体積比が６〜４：１の固定砥粒ワイヤでは使用前後での製品系の減少幅が最小であった。一方、同図（ｅ）、（ｆ）に示されるように、超砥粒よりも一般砥粒の割合が多い（超砥粒が５０％未満）場合には、使用前後での製品系の減少幅が最大であった。
【００４８】
以上のように、断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒を、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した本発明の固定砥粒ワイヤによれば、超砥粒の高い切削精度が得られるとともに、研削液が固定砥粒ワイヤの表面に保持されるので、研削面への研削液の供給が十分になされるようになり、固定砥粒ワイヤの寿命を延ばすことができることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の固定砥粒ワイヤは、太陽電池、半導体シリコン、磁性体、サファイアやＳｉＣなどの結晶系材料のスライス加工に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 固定砥粒ワイヤ
２ ワイヤ芯線
３ バインダ
４ 超砥粒
５ 一般砥粒
６ 間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、半導体シリコン、磁性体、サファイアやＳｉＣなどの結晶系材料のスライス加工に用いられる固定砥粒ワイヤおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池や半導体用シリコンのスライス方法としては、砥粒を研削液に混入させてスラリ状に供給して加工する遊離砥粒方式が最も多く採用されているが、遊離砥粒方式では、加工速度が遅いことや、スラリ供給側の加工溝が大きくなり、ウエハの厚みのばらつきが大きくなることなどの問題がある。そこで、高い切削精度が得られるワイヤソーとして、例えば特許文献１〜３には、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒を電着やレジンボンドで固着したシリコンスライス用の固定砥粒ワイヤが提案されている。
【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】特開平１１−２４５１５４号公報
【特許文献３】特開平１１−３２０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒が固定された固定砥粒ワイヤでは高い切削精度が得られる一方、超砥粒が非常に摩耗しにくいので、ワイヤの周囲に超砥粒が密に付きすぎると逆に切れ味が悪くなるという問題があるため、従来はワイヤ表面積の２０％〜３０％程度の領域にのみ固定されており、図７に示すように従来の固定砥粒ワイヤ２０では、ワイヤ２１上のダイヤモンド砥粒２２の間は、バインダ２３のみが露出して平坦となっている。
【０００５】
そのため、従来のダイヤモンド砥粒が固定された固定砥粒ワイヤ２０では、研削液が固定砥粒ワイヤ２０の表面に保持されにくく、この固定砥粒ワイヤ２０を用いてスライス加工する際に研削液の供給が十分になされず、固定砥粒ワイヤ２０の寿命が短くなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明においては、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒が固定された固定砥粒ワイヤにおいて、スライス加工時に研削液を十分に取り込むことが可能な長寿命の固定砥粒ワイヤを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固定砥粒ワイヤは、ワイヤ芯線上にバインダを介して砥粒が固定された固定砥粒ワイヤであって、砥粒が、断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒であり、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定されたものである。本発明の固定砥粒ワイヤでは、断面の長辺側が超砥粒および一般砥粒の突き出し高さ方向となっており、超砥粒および一般砥粒の突き出し高さが大きい。そして、この固定砥粒ワイヤでは、このそれぞれの突き出し高さを大きくした超砥粒の間に一般砥粒が配置され、超砥粒と一般砥粒との間に研削液を取り込むことが可能な間隙が形成されるため、スライス加工する際に研削液が固定砥粒ワイヤの表面に保持されるようになる。
【０００８】
なお、本発明において超砥粒とは、ダイヤモンド（ヌープ硬さ７０００〜８０００）やＣＢＮ（ヌープ硬さ４７００）などの硬度が高い（ヌープ硬さ４０００以上）砥粒である。一方、一般砥粒とは、これらの超砥粒を除く、アルミナ系砥粒（アランダム）、炭化ケイ素系砥粒（カーボランダム）や炭化ホウ素系砥粒などの硬度が低い（ヌープ硬さ１２５０〜２５００）の砥粒をいう。アルミナ系砥粒としては、Ａ、ＧＡ、ＫＡ、ＷＡ、ＰＡ、ＳＡ、６ＡやＶＡ等を用いることができる。炭化ケイ素系砥粒としては、ＣやＧＣ等を用いることができる。炭化ホウ素系砥粒としては、Ｂ4Ｃ等を用いることができる。
【０００９】
また、本発明の固定砥粒ワイヤは、固定される砥粒のうち５０％以上が超砥粒であることが望ましい。これにより、超砥粒の高い切削精度を生かしつつ、超砥粒と一般砥粒との間に形成される間隙に効率良く研削液が取り込まれるようになり、研削液の循環が良くなるため、切れ味の低下が防止される。なお、一般砥粒の割合がこの範囲よりも多い場合、超砥粒よりも一般砥粒により多くが切削されることになるので、切削精度が低下していく。
【００１０】
また、超砥粒および一般砥粒は、両方でワイヤ芯線上のバインダの表面積の２０％〜９５％、より好ましくは４０％〜６０％に固定されたものであることが望ましい。超砥粒および一般砥粒の両方でバインダの表面積の２０％〜９５％に砥粒が固定されたことにより、バインダの表面に研削液の通路となる隙間が十分に確保され、研削液の循環が良くなるので、切れ味の低下が防止される。特に、４０％〜６０％に固定されたものであれば、研削液の流れと切粉排出が最適となるため、さらに良い。
【００１１】
また、一般砥粒は、超砥粒の粒径に対して１０％〜１１０％であることが望ましい。一般砥粒は、主に超砥粒との間に研削液を保持するための間隙を形成するためのものであるため、切削には機能しないように超砥粒の粒径よりも小さい方が良いが、超砥粒よりも硬度が低いため、超砥粒の粒径に対して１１０％までであれば切削精度への影響は少ない。一方、一般砥粒の粒径が超砥粒の粒径に対して１０％未満では超砥粒との間に研削液を保持できなくなる可能性がある。
【００１２】
本発明の固定砥粒ワイヤの製造方法は、ワイヤ芯線上にバインダを介して砥粒が固定された固定砥粒ワイヤの製造方法であって、ワイヤ芯線上にバインダを塗付すること、断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒を、粉体の状態で断面の短辺側からバインダの表面に突き出させることを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の固定砥粒ワイヤの製造方法によれば、断面のアスペクト比１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒の粉体を、例えば飛翔させることによって、飛翔するダイヤモンド砥粒および一般砥粒は、断面の短辺側をバインダの表面に向け、この断面の短辺側からバインダの表面に突き刺さり、バインダにより固定される。これにより、断面の長辺側が超砥粒および一般砥粒の突き出し高さ方向となるので、超砥粒および一般砥粒の突き出し高さが大きい固定砥粒ワイヤが得られる。
【００１４】
そして、この固定砥粒ワイヤでは、このそれぞれの突き出し高さを大きくしたダイヤモンド砥粒の間に一般砥粒が配置され、ダイヤモンド砥粒と一般砥粒との間に研削液を取り込むことが可能な間隙が形成されるため、スライス加工する際に研削液が固定砥粒ワイヤの表面に保持されるようになる。
【００１５】
なお、アスペクト比が１．２未満の場合には、砥粒が飛翔によって向きを変えにくく、砥粒の向きが揃いにくくなる。一方、アスペクト比が１．６超の場合には、砥粒が折れやすくなり、固定砥粒ワイヤの寿命を縮める可能性がある。
【００１６】
また、この方法により製造される固定砥粒ワイヤでは、バインダの表面に突き刺さった超砥粒および一般砥粒の粉体のみが固定されるため、砥粒が重なって複数層となることがなく、ワイヤ芯線の周囲に１層のみが固定された固定砥粒ワイヤが得られる。また、この固定砥粒ワイヤには、超砥粒および一般砥粒の粉体が断面の短辺側からバインダの表面に突き出させているため、長辺側から突き出させた場合よりも数多くの超砥粒および一般砥粒がワイヤ芯線の周囲に配置された固定砥粒ワイヤを実現できる。
【００１７】
ここで、ダイヤモンド砥粒および一般砥粒は、静電塗装法により飛翔させることが望ましい。静電塗装法によりマイナスに帯電させたダイヤモンド砥粒および一般砥粒を飛翔させることで、ダイヤモンド砥粒および一般砥粒は、静電気力によってワイヤ芯線上のバインダに向かって強く引き寄せられる。そして、ダイヤモンド砥粒および一般砥粒は、この間に、その断面の短辺側をバインダの表面に向け、この断面の短辺側からバインダの表面に突き刺さるようになる。
【００１８】
また、超砥粒および一般砥粒のうち、少なくとも導電性の超砥粒および一般砥粒は、非導電性物質によりコーティングされたものであることが望ましい。導電性の超砥粒および一般砥粒は帯電が不安定となるため、非導電性物質によりコーティングされたものを使用することで、安定してマイナスに帯電するようになり、静電気力によってワイヤ芯線上のバインダに向かって強く引き寄せられるようになる。
【００１９】
また、超砥粒および一般砥粒は、混合状態で飛翔させてバインダの表面に突き刺さらせることが可能であるし、超砥粒を飛翔させてバインダの表面に突き刺さらせた後、一般砥粒を飛翔させてバインダの表面に突き刺さらせることも可能である。
【００２０】
また、超砥粒および一般砥粒は、ワイヤ芯線に対して複数の異なる方向から、それぞれ互いに離れた位置へ飛翔させることが望ましい。ワイヤ芯線に対して複数の異なる方向から飛翔させることで、ワイヤ芯線の周囲に満遍なく超砥粒および一般砥粒を突き出させることができる。また、それぞれ互いに離れた位置へ飛翔させることにより、互いのノズルから砥粒を飛翔させるためのエアーの干渉を防止することができ、砥粒の向きを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させる方向に揃えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒を、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤによれば、それぞれの突き出し高さを大きくした超砥粒の間に一般砥粒が配置され、超砥粒と一般砥粒との間に研削液を取り込むことが可能な間隙が形成されるため、この固定砥粒ワイヤを用いてスライス加工を行うと、超砥粒の高い切削精度が得られるとともに、研削液が固定砥粒ワイヤの表面に保持されるので、研削面への研削液の供給が十分になされるようになり、固定砥粒ワイヤの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態における固定砥粒ワイヤの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における固定砥粒ワイヤの横断面図である。
【図３】静電塗装法による超砥粒および一般砥粒の吹き付け工程を示す概略図である。
【図４】断面のアスペクト比が１、１．２、１．４、１．６、１．８の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤによりスライス加工試験を行ったときのウエハ内の厚みのばらつきを比較したグラフを示す図である。
【図５】断面のアスペクト比が１．４の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤによりスライス加工したウエハ内の厚みばらつきを比較したグラフ示す図である。
【図６】断面のアスペクト比が１．４の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤの使用前後の径を比較したグラフを示す図である。
【図７】従来の固定砥粒ワイヤの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は本発明の実施の形態における固定砥粒ワイヤの縦断面図、図２は横断面図である。図１および図２に示すように、本発明の実施の形態における固定砥粒ワイヤ１は、ワイヤ芯線２上にバインダ（固着材）３を介して超砥粒４および一般砥粒５が固定されたものである。ワイヤ芯線２は、ピアノ線、高張力線や高抗張力の非金属繊維線（ファイバ）等の線材であり、線径はφ１０μｍ〜φ３００μｍである。なお、ワイヤ芯線２の断面形状は円形であるが、多角形とすることも可能である。
【００２４】
バインダ３は、熱硬化樹脂やＵＶ硬化樹脂などの合成樹脂系の接着剤である。特にＵＶ硬化樹脂などの光硬化型樹脂を使用すれば、乾燥工程が不要となり、効率良く固定砥粒ワイヤを得ることができる。バインダ３のワイヤ芯線２上への塗付は、電着塗装、静電塗装、吹き付けやディッピングなどの方法による。超砥粒４は、ダイヤモンドまたはＣＢＮを使用する。一般砥粒５は、アルミナ系砥粒（アランダム）、炭化ケイ素系砥粒（カーボランダム）や炭化ホウ素系砥粒などを使用する。
【００２５】
超砥粒４および一般砥粒５は、平均粒径が２μｍ〜４０μｍ、断面のアスペクト比が１．２〜１．６のものを用いる。但し、一般砥粒５の粒径は、超砥粒４の粒径に対して１０％〜１１０％のものを使用する。ここで、断面のアスペクト比は、超砥粒４および一般砥粒５を取り囲む最小容積の直方体を構成する辺のうち最も長い辺（長辺ａ）と最も短い辺（短辺ｂ）により構成される断面の長辺ａと短辺ｂとの比（長辺ａ／短辺ｂ）である。
【００２６】
この断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒４および一般砥粒５を、粉体の状態でワイヤ芯線２上に向かって吹き付けや静電塗装法などにより飛翔させると、超砥粒４および一般砥粒５は、それぞれ前述の超砥粒４および一般砥粒５を取り囲む最小容積の直方体を構成する６面のうち、抵抗が小さくなる面積のより小さい面をバインダ３の表面に向けるようになる。すなわち、超砥粒４および一般砥粒５は、それぞれの飛翔中に断面の短辺ｂ側をバインダ３の表面に向け、長辺ａ側がワイヤ芯線２の法線方向に揃うようになり、この断面の短辺ｂ側からバインダ３の表面に突き刺さるようになる。
【００２７】
なお、超砥粒４および一般砥粒５は、予め混合した状態で飛翔させてバインダ３の表面に突き刺さらせることが可能であるし、超砥粒４を飛翔させてバインダ３の表面に突き刺さらせた後、一般砥粒５を飛翔させてバインダ３の表面に突き刺さらせることも可能である。また、いずれの場合であっても、固定される砥粒のうち５０％以上が超砥粒４となるようにする。
【００２８】
そして、本実施形態においては、静電塗装法によりマイナスに帯電させた超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させることで、超砥粒４および一般砥粒５は、静電気力によってワイヤ芯線２上のバインダ３に向かって強く引き寄せられる。そして、超砥粒４および一般砥粒５は、この間に、その断面の短辺ｂ側をバインダ３の表面に向け、この断面の短辺ｂ側からバインダ３の表面に突き刺さるようになる。これにより、長辺ａ側が突き出し高さ方向となるように超砥粒４および一般砥粒５をバインダ３上に配置することができる。
【００２９】
なお、超砥粒４については導電性であるため、帯電が不安定となるため、予め非導電性物質によりコーティングされたものを用いることが望ましい。また、一般砥粒についても、導電性のものを使用する際には、同様の理由により、予め非導電性物質によりコーティングされたものを用いることが望ましい。
【００３０】
図３は静電塗装法による超砥粒４および一般砥粒５の吹き付け工程を示す概略図である。図３に示すように、超砥粒４および一般砥粒５の吹き付け工程では、バインダ３（図示せず。）の塗付後のワイヤ芯線２の上下に、静電塗装装置のノズル１０ａ，１０ｂをそれぞれ互いに離れた位置に配置し、移動中のワイヤ芯線２に対して異なる方向から超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させる。図示例では、ノズル１０ａ，１０ｂは、ワイヤ芯線２に対して１８０°異なる方向から、それぞれ互いに離れた位置へ超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させている。
【００３１】
このように、ワイヤ芯線２に対して異なる方向から超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させることにより、ワイヤ芯線２の周囲に満遍なく超砥粒４および一般砥粒５を突き出させることができる。また、それぞれ互いに離れた位置へ飛翔させるため、互いのノズル１０ａ，１０ｂから超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させるためのエアーの干渉を防止することができ、超砥粒４および一般砥粒５の向きを、断面の短辺ｂ側からバインダ３の表面に突き出させる方向に揃えることができる。
【００３２】
なお、ノズルの個数を増やし、ワイヤ芯線２に対してさらに異なる方向から超砥粒４および一般砥粒５を飛翔させる構成とすることも可能である。この場合も、互いのノズルのエアーの干渉を防止するため、それぞれのノズルから互いに離れた位置へ飛翔させるようにする。また、ノズル１０ａ，１０ｂはワイヤ芯線２に対して左右方向に配置したり、斜め方向に配置したりすることも可能である。なお、超砥粒４と一般砥粒５とは予め混合した状態でノズル１０ａ，１０ｂから飛翔させるほか、それぞれのノズル１０ａ，１０ｂから別々に飛翔させることも可能である。超砥粒４と一般砥粒５とを別々に飛翔させることで、バインダ３の表面への吹き付け圧力を別個に制御することができ、それぞれの埋込量を容易にコントロールすることが可能となる。
【００３３】
そして、熱硬化やＵＶ硬化により、超砥粒４および一般砥粒５をバインダ３に固着させる。これにより、超砥粒４および一般砥粒５の長辺ａ側が突き出し高さ方向となった超砥粒４および一般砥粒５の突き出し高さが大きい固定砥粒ワイヤ１が得られる。また、この固定砥粒ワイヤ１では、突出している超砥粒４および一般砥粒５の表面がバインダ３等の接着剤により被覆されていない。なお、超砥粒４および一般砥粒５をバインダ３上に配置する際、それぞれの超砥粒４および一般砥粒５のバインダ３上の突き出し高さｈを、その超砥粒４および一般砥粒５の高さｈ0の４０％〜８０％となるようにする。また、超砥粒４および一般砥粒５は、ワイヤ芯線２上のバインダ３の表面積の２０〜９５％に配置されるようにする。
【００３４】
こうして得られた固定砥粒ワイヤ１では、上記のように、それぞれの突き出し高さを大きくした超砥粒４の間に一般砥粒５が配置され、超砥粒４と一般砥粒５との間に研削液を取り込むことが可能な間隙６が形成されるため、スライス加工する際に研削液が固定砥粒ワイヤ１の表面に保持される。したがって、この固定砥粒ワイヤ１を用いてスライス加工を行うと、超砥粒４の高い切削精度が得られるとともに、研削液が固定砥粒ワイヤ１の表面に保持されるので、研削面への研削液の供給が十分になされるようになり、固定砥粒ワイヤ１の寿命を延ばすことができる。
【００３５】
また、この方法により製造される固定砥粒ワイヤ１では、バインダ３の表面に突き刺さった超砥粒４および一般砥粒５の粉体のみがバインダ３に固定されるため、従来の超砥粒を電着したもののように超砥粒４および一般砥粒５が重なって複数層となることがなく、ワイヤ芯線２の周囲に１層のみが固定されたものとなる。そのため、加工面に接触する超砥粒４および一般砥粒５の固定砥粒ワイヤ１の単位長さ当たりの数が多くなる。
【００３６】
また、この固定砥粒ワイヤ１には、超砥粒４および一般砥粒５の粉体が断面の短辺ｂ側からバインダ３の表面に突き刺さらせているため、長辺ａ側から突き刺さらせた場合よりも数多くの超砥粒４および一般砥粒５がワイヤ芯線２の周囲に配置されたものとなる。したがって、超砥粒４および一般砥粒５の摩滅までの時間が長く、長寿命の固定砥粒ワイヤ１となる。
【００３７】
また、本実施形態における固定砥粒ワイヤ１は、固定される砥粒のうち５０％以上が超砥粒４であることによって、超砥粒４の高い切削精度を生かしつつ、超砥粒４と一般砥粒５との間に形成される間隙６に効率良く研削液が取り込まれるようになっている。これにより、研削液の循環が良くなり、切れ味の低下が防止されている。
【００３８】
また、本実施形態における固定砥粒ワイヤ１では、超砥粒４および一般砥粒５は、両方でワイヤ芯線２上のバインダ３の表面積の２０％〜９５％に砥粒が固定されたものであるため、バインダ３の表面に研削液の通路となる隙間６が十分に確保されており、研削液の循環が良く、切れ味の低下が防止されている。
【実施例】
【００３９】
本発明に係る固定砥粒ワイヤについて、表１に示す試験条件によりスライス加工試験を行った。
【表１】
【００４０】
図４は断面のアスペクト比が１、１．２、１．４、１．６、１．８の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤによりスライス加工試験を行ったときのウエハ内の厚みのばらつきを測定した結果を示している。同図（ａ）〜（ｃ）はニッケル（Ｎｉ）コートされたダイヤモンド（ＤＩＡ）を非導電性物質としての樹脂によりコーティングした超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ（緑化炭化珪素系）砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤである。
【００４１】
同図（ｄ）〜（ｆ）はダイヤモンドを非導電性物質としての樹脂によりコーティングした超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤである。同図（ｇ）〜（ｉ）はニッケルコートされたダイヤモンドの超砥粒（樹脂コーティング無し）と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤである。また、同図（ｊ）〜（ｌ）は、ニッケルコートされたダイヤモンドの超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを従来法により固定した固定砥粒ワイヤ（砥粒方向性無し）である。
【００４２】
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｈ）に示されるように、断面のアスペクト比が１．２、１．４、１．６ではウエハ厚みのばらつきが小さいが、アスペクト比が１．２未満である１および１．６超である１．８の場合、ウエハ厚みのばらつきが大きくなった。アスペクト比が１．２未満の場合には、砥粒が飛翔によって向きを変えにくく、砥粒の向きが不揃いになっているためである。一方、アスペクト比が１．６超の場合には、砥粒が折れやすくなっているため、ウエハ厚みのばらつきが大きくなっていると考えられる。
【００４３】
一方、図４の（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）に示されるように、超砥粒よりも一般砥粒の割合が多い（超砥粒が５０％未満）場合には、ウエハ厚みのばらつきが大きくなった。また、図４の（ｊ）〜（ｋ）に示されるように、砥粒方向性無しの固定砥粒ワイヤでは、砥粒の向きが不揃いであるため、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｈ）と比較して全体にウエハ厚みのばらつきが大きい結果となった。
【００４４】
また、図５に断面のアスペクト比が１．４の超砥粒および一般砥粒を用い、超砥粒と一般砥粒の体積比を変えた固定砥粒ワイヤによりスライス加工したウエハ内の厚みばらつき（μｍ）を比較したグラフを、図６にそれぞれの固定砥粒ワイヤの使用前後の径（μｍ）を比較したグラフをそれぞれ示した。
【００４５】
なお、図５および図６において、各グラフはそれぞれ左から順に、（１）ニッケルコートされたダイヤモンドを非導電性物質としての樹脂によりコーティングした超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤ、（２）ダイヤモンドを非導電性物質としての樹脂によりコーティングした超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤ、（３）ニッケルコートされたダイヤモンドの超砥粒（樹脂コーティング無し）と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤ、（４）ニッケルコートされたダイヤモンドの超砥粒と、一般砥粒としてのＧＣ砥粒とを従来法により固定した固定砥粒ワイヤ（砥粒方向性無し）である。
【００４６】
図５の（ａ）〜（ｄ）に示されるように、断面のアスペクト比が１．４の超砥粒および一般砥粒を、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した固定砥粒ワイヤでは、砥粒方向性無しの固定砥粒ワイヤと比較して、超砥粒および一般砥粒の体積比に関わらず、ウエハ内の厚みばらつきが約半分以下であり、高精度な加工が可能であることが分かった。一方、同図の（ｅ）、（ｆ）に示されるように、超砥粒よりも一般砥粒の割合が多い（超砥粒が５０％未満）場合には、ウエハ厚みのばらつきが大きくなった。
【００４７】
また、図６の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、超砥粒と一般砥粒との体積比が９〜７：１、６〜４：１、３〜１：１の固定砥粒ワイヤでは、同図（ａ）の超砥粒のみの固定砥粒ワイヤと比較して、使用前後での製品径の減少幅が小さく、長寿命であることが確認できた。特に、同図（ｃ）の超砥粒と一般砥粒との体積比が６〜４：１の固定砥粒ワイヤでは使用前後での製品系の減少幅が最小であった。一方、同図（ｅ）、（ｆ）に示されるように、超砥粒よりも一般砥粒の割合が多い（超砥粒が５０％未満）場合には、使用前後での製品系の減少幅が最大であった。
【００４８】
以上のように、断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒を、断面の短辺側からバインダの表面に突き出させて固定した本発明の固定砥粒ワイヤによれば、超砥粒の高い切削精度が得られるとともに、研削液が固定砥粒ワイヤの表面に保持されるので、研削面への研削液の供給が十分になされるようになり、固定砥粒ワイヤの寿命を延ばすことができることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の固定砥粒ワイヤは、太陽電池、半導体シリコン、磁性体、サファイアやＳｉＣなどの結晶系材料のスライス加工に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 固定砥粒ワイヤ
２ ワイヤ芯線
３ バインダ
４ 超砥粒
５ 一般砥粒
６ 間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ芯線上にバインダを介して砥粒が固定された固定砥粒ワイヤであって、
前記砥粒は、断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒であり、前記断面の短辺側から前記バインダの表面に突き出させて固定されたものである固定砥粒ワイヤ。
【請求項２】
前記超砥粒および一般砥粒のうち、少なくとも導電性の超砥粒および一般砥粒は、非導電性物質によりコーティングされたものである請求項１記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項３】
前記砥粒のうち５０％以上が前記超砥粒である請求項１または２に記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項４】
前記超砥粒および一般砥粒が、両方で前記ワイヤ芯線上のバインダの表面積の２０％〜９５％に固定された請求項３記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項５】
前記一般砥粒の粒径は、前記超砥粒の粒径に対して１０％〜１１０％である請求項１から４のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項６】
前記バインダが光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項７】
ワイヤ芯線上にバインダを介して砥粒が固定された固定砥粒ワイヤの製造方法であって、
前記ワイヤ芯線上にバインダを塗付すること、
断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒を、粉体の状態で前記断面の短辺側から前記バインダの表面に突き出させること
を含む固定砥粒ワイヤの製造方法。
【請求項１】
ワイヤ芯線上にバインダを介して砥粒が固定された固定砥粒ワイヤであって、
前記砥粒は、断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒であり、前記断面の短辺側から前記バインダの表面に突き出させて固定されたものである固定砥粒ワイヤ。
【請求項２】
前記超砥粒および一般砥粒のうち、少なくとも導電性の超砥粒および一般砥粒は、非導電性物質によりコーティングされたものである請求項１記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項３】
前記砥粒のうち５０％以上が前記超砥粒である請求項１または２に記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項４】
前記超砥粒および一般砥粒が、両方で前記ワイヤ芯線上のバインダの表面積の２０％〜９５％に固定された請求項３記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項５】
前記一般砥粒の粒径は、前記超砥粒の粒径に対して１０％〜１１０％である請求項１から４のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項６】
前記バインダが光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項７】
ワイヤ芯線上にバインダを介して砥粒が固定された固定砥粒ワイヤの製造方法であって、
前記ワイヤ芯線上にバインダを塗付すること、
断面のアスペクト比が１．２〜１．６の超砥粒および一般砥粒を、粉体の状態で前記断面の短辺側から前記バインダの表面に突き出させること
を含む固定砥粒ワイヤの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５２８３０（Ｐ２０１２−１５２８３０Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１７９（Ｐ２０１１−１１１７９）
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００００４２９３）株式会社ノリタケカンパニーリミテド (449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００００４２９３）株式会社ノリタケカンパニーリミテド (449)
【Ｆターム（参考）】
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