樹脂被覆鋸絲的設計方法

專利名稱：樹脂被覆鋸絲的設計方法
技術領域：
本發明涉及以鋸床切斷硅和陶瓷等的工件時所使用的鋸絲，詳細地說，是涉及設計在鋼絲的表面被覆有樹脂的樹脂被覆鋸絲的方法。
背景技術：
硅和陶瓷等的工件，被安裝有鋸絲的鋸床切斷。鋸絲沿一個方向或雙方向(往返方向)運行，通過使該鋸絲與工件接觸，工件被以任意的寬度切割。在工件的切斷時，已知的方法有，一邊向鋸絲噴射含有磨粒(以下稱為游離磨粒。)的研磨漿一邊切斷工件的方法(現有方法I)，和使用在基底絲的表面附著固定有磨粒的帶固定磨粒鋸絲切斷工件的方法(現有方法2)。前者的方法中，噴射的研磨漿所含的游 離磨粒被卷入工件與鋸絲之間，鋸絲與工件的磨耗被促進，由此工件的磨削加工得到促進，工件被切斷。另一方面，后者的方法中，通過固定在表面的磨粒使工件的磨耗得到促進，從而工件的磨削加工促進，工件被切斷。另外，在專利文獻I中，公開有一種方法(現有方法3)，其是使用以帶磨粒的樹脂皮膜被覆高碳鋼等的鋼絲的外周面的金屬絲，一邊埋入含有游離磨粒的溶液，一邊切斷工件的方法。于是，以鋸絲切斷硅的切斷體，例如，作為太陽能電池的基板使用。不過，在切斷體的切斷面，在切斷時形成有加工變質層(也稱為損傷層。)。有該加工變質層殘留的狀態下，其被指出對于基板的接合品質變差，無法充分地獲得作為太陽能電池的特性(專利文獻2)，需要除去該加工變質層。先行技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2006-179677號公報專利文獻2 日本特開2000-323736號公報圖I表示如上述現有方法I的這樣，作為鋸絲使用鋼絲，向鋼絲噴射游離磨粒，一邊卷入磨粒一邊進行切斷時的情況。若根據本發明者們的研究則可知，在該方法中，磨粒沿著對于工件切入鋼絲的方向被卷入，并且鋼絲與工件的切斷面(工件壁面)之間有磨粒卷入，因此工件的切斷面也被實施磨削加工，形成加工變質層。另外判明，切斷面的表面粗糙度也變粗。圖2表示如上述現有方法2、3這樣，將固定磨粒固定在鋸絲的表面，或一邊埋入磨粒一邊切斷工件時的情況。根據本發明者們的研究，這些方法均與上述圖I同樣，對于工件的切斷面(工件的壁面)也會實施磨削加工，因此加工變質層形成得深。如上述圖I、圖2所示，在現有方法中，在切斷體的切斷面形成有加工變質層，因此如上述專利文獻2所指出的，需要通過下游側的工序除去該加工變質層。如果省略這一加工變質層除去工序，則能夠提高切斷體的成品率和生產率。另外，上述切斷面除了形成加工變質層以外，由于切斷時所使用的磨粒還導致有凹凸形成而變得粗糙。但是切斷體的表面通常要求是平滑的，因此在下游側的工序實施蝕亥IJ。如果省略該蝕刻工序，則能夠提高切斷體的生產率。

發明內容
本發明鑒于這樣的狀況而完成，其目的在于，提供一種樹脂被覆鋸絲的設計方法，其在使用鋼絲的表面被覆有樹脂的樹脂被覆鋸絲切斷工件時，能夠得到加工變質層深度淺，有著平滑的表面的切斷體。本發明包含以下的形態。[I] 一種樹脂被覆鋸絲的設計方法，其包括以規定硬度的樹脂被覆鋼絲，得到樹脂被覆鋸絲的工序，其中，通過反復進行下述(I) (4)，以使工件的切斷面的加工變質層深度合格的方式調節樹脂的硬度。
(I)以所得到的樹脂被覆鋸絲切斷工件。(2)調查工件的切斷面的加工變質層深度。(3)確認加工變質層深度的合格與否。(4)不合格時，用更硬的樹脂被覆鋼絲。還有，作為上述合格與否的標準，只要能夠得到本發明的效果這樣的加工變質層深度即可，例如，可列舉如后述這樣，加工變質層深度5 y m以下作為合格的標準。[2]根據[I]所述的設計方法，其中，所述加工變質層深度比5pm深時，以更硬的樹脂被覆鋼絲。[3] 一種樹脂被覆鋸絲的設計方法，其包括以規定硬度的樹脂被覆鋼絲，得到樹脂被覆鋸絲的工序，其中，通過反復進行下述(I) (4)，以使工件的切斷面的表面粗糙度合格的方式調節樹脂的硬度。(I)以所得到的樹脂被覆鋸絲切斷工件。(2)調查工件的切斷面的表面粗糙度。(3)確認表面粗糙度的合格與否。(4)不合格時，以更硬的樹脂被覆鋼絲。還有，作為上述合格與否的標準，只要能夠得到本發明的效果這樣的表面粗糙度即可，例如，可列舉如后述這樣，表面粗糙度0. 5 m以下為合格的標準。[4]根據[3]所述的設計方法，其中，所述表面粗糙度比0. 5pm粗時，以更硬的樹脂被覆鋼絲。[5]根據[I] [4]中任一項所述的設計方法，其中，所述樹脂的膜厚為2 15 u m0[6]根據[I] [5]中任一項所述的設計方法，其中，所述鋼絲的線徑為130 以下。[7] 一種以樹脂被覆鋸絲切斷工件來制造切斷體的方法，其中，包括如下工序對于以調節硬度樹脂被覆鋼絲的樹脂被覆鋸絲噴射磨粒的工序；以及一邊利用所述樹脂抑制磨粒被卷入到切斷面與樹脂被覆鋸絲之間，一邊使磨粒沿著所述被覆鋸絲對于所述工件切入的方向卷入，從而切斷工件的工序。[8]根據[7]所述的制造方法，其中，以使所述工件的切斷面的加工變質層深度為5 iim以下而進行切斷。[9]根據[7]所述的制造方法，其中，以使所述工件的切斷面的表面粗糙度為0. 5iim以下而進行切斷。[10]根據[7] [9]中任一項所述的制造方法，其中，使所述工件的切斷量相對于樹脂被覆鋸絲的線徑為I I. I倍，如此進行切斷。[11]根據[7] [10]中任一項所述的制造方法，其中，作為所述磨粒，噴射金剛石磨粒來進行切斷。[12]根據[7] [11]中任一項所述的制造方法，其中，作為所述樹脂，使用120°C·下的硬度為0. 07GPa以上的。[13] 一種根據[7] [12]的任一種方法制造的切斷體。[14] 一種[7] [12]的任一種制造方法所使用的樹脂被覆鋸絲。根據本發明，以樹脂被覆鋸絲的表面，并且調節其硬度。因此，能夠一邊卷入磨粒而進行切斷，一邊利用樹脂抑制磨粒卷入切斷面與樹脂被覆鋸絲之間。因此能夠抑制切斷體表面的加工變質層的形成。另外，若使用該樹脂被覆鋸絲切斷工件，則能夠制造具有平滑的表面的切斷體。因此，能夠省略以下游側的工序除去加工變質層，或者用于使表面平滑的蝕刻工序，能夠提高切斷體的生產率。此外，如果使用本發明的樹脂被覆鋸絲，則可抑制磨粒被卷入到切斷面與樹脂被覆鋸絲之間，因此能夠減小切斷量，能夠提高切斷體的生產率。


圖I是表示以鋼絲切斷工件時的情況的模式圖。圖2是表示以帶固定磨粒的鋼絲切斷工件時的情況的模式圖。圖3是表示以樹脂被覆鋸絲切斷工件時的情況的模式圖。圖4是拍攝表2的No. 32的工件切斷后的樹脂被覆鋸絲(比較例)的表面的附圖代用照片。圖5 (a)和圖5 (b)是用于說明測量加工變質層深度的步驟的剖面圖。圖6是以光學顯微鏡拍攝表2的No. 25的工件的切斷面的附圖代用照片。圖7是以光學顯微鏡拍攝表2的No. 27的工件的切斷面的附圖代用照片。圖8是以光學顯微鏡拍攝表2的No. 32的工件的切斷面的附圖代用照片。圖9是以光學顯微鏡拍攝表2的No. 33的工件的切斷面的附圖代用照片。圖10是以光學顯微鏡拍攝表2的No. 35的工件的切斷面的附圖代用照片。圖11是以光學顯微鏡拍攝表2的No. 37的工件的切斷面的附圖代用照片。圖12是表示在120°C測量的樹脂的硬度，與侵入樹脂表面的磨粒的個數的關系的標繪圖。圖13是表示在120°C測量的樹脂的硬度，與在切斷面所形成的加工變質層的深度的關系的標繪圖。
具體實施例方式如上述圖I、圖2所示，若作為鋸絲使用鋼絲或帶固定磨粒的鋼絲，一邊向鋸絲噴射磨粒一邊切斷工件，則在工件的切斷面深深地形成加工變質層，切斷面的表面粗糙度變粗。相對于此，如果使用樹脂被覆鋸絲，則能夠使加工變質層變淺，能夠使表面平滑。運用圖3說明使用樹脂被覆鋸絲切斷工件時的情況。如圖3所示，在本發明的樹脂被覆鋸絲中，在表面形成有樹脂，在工件切斷時，表面的樹脂緊貼在切斷面上，從而能夠防止磨粒被卷入鋸絲與工件切斷面之間。因此，在切斷面難以形成加工變質層，切斷面的表面容易變
得平滑。可是，若被覆在鋼絲的表面的樹脂柔軟，則如上述現有方法3，磨粒侵入到樹脂，如上述圖2，磨粒介于樹脂被覆鋸絲和工件之間，在切斷面形成加工變質層。 因此本發明者們發現，通過適當調節被覆在鋼絲的表面的樹脂的硬度，能夠防止磨粒侵入樹脂表面，在以樹脂被覆鋸絲切斷工件時，在切斷面所形成的加工變質層深度淺，能夠減小切斷面的表面粗糙度，從而完成了本發明。具體來說，是一種樹脂被覆鋸絲的設計方法，包括以規定硬度的樹脂被覆鋼絲而得到樹脂被覆鋸絲的工序，其中，通過反復下述
(I) (4)，以使工件的切斷面的表面性狀(加工變質層深度，表面粗糙度等)合格的方式調節樹脂的硬度。(I)以所得到的樹脂被覆鋸絲切斷工件。(2)調查工件的切斷面的表面性狀(加工變質層深度，表面粗糙度)。(3)確認表面性狀的合格與否。(4)不合格時，以更硬的樹脂被覆鋼絲。對于以樹脂被覆鋸絲切斷的工件，調查切斷面的表面性狀，其特性不合格時，將更硬的樹脂被覆在鋼絲的表面而制造樹脂被覆鋸絲，如果以此方式設計樹脂，則能夠使切斷面的表面性狀良好。若使用調節到恰當的表面硬度的樹脂被覆鋸絲，一邊向該鋸絲噴射磨粒，一邊以樹脂被覆鋸絲切斷工件，則如圖3所示，雖然磨粒沿著樹脂被覆鋸絲對于工件切入的方向被卷入，但因為磨粒向切斷面和樹脂被覆鋸絲之間的卷入受到樹脂抑制，所以在工件的切斷面，加工變質層幾乎未形成，切斷面平滑。推薦在表面性狀之中，使加工變質層深度為5 y m以下(優選為4 y m以下，更優選為3 m以下)，或使表面粗糙度(算術平均粗糙度Ra)為0. 5 m以下(優選為0. 4 y m以下，更優選為0. 3 y m以下)，如此設計樹脂被覆鋸絲。以如上述這樣設計的樹脂被覆鋸絲切斷的切斷體，例如，能夠適合作為太陽能電池用的原材使用。加工變質層深度，對于切斷面進行蝕刻，測量在工件切斷時所導入的轉移的腐蝕坑深度即可。表面粗糙度，用株式會社S 卜3制“CS_3200(裝置名)”測量算術平均粗糙度(Ra)。接下來，對于本發明中能夠適用的樹脂被覆鋸絲進行說明。本發明中使用的樹脂被覆鋸絲，在鋼絲的表面被覆有遵循上述方針設計的樹脂。作為上述鋼絲，優選使用抗拉強度為3000MPa以上的鋼絲。作為抗拉強度3000MPa以上的鋼絲，例如能夠使用含有0. 5 1. 2 %的C的高碳鋼絲。作為高碳鋼絲，例如，能夠使用JIS G3502所規的鋼琴絲。還有，作為上述鋼絲的抗拉強度的上限，考慮到沒有延展性，則在跳線(目飛& )等異常時有容易發生斷線的可能性，從而優選為5000MPa。上述鋼絲的直徑，在可耐受切斷時被賦予的載荷的范圍內以盡可能地小為宜，例如，在130 iim以下，優選 為IlOiim以下，更優選為IOOiim以下。通過減小鋼絲的直徑，能夠減小切斷量，能夠使切斷體的生產率提高。還有，優選鋼絲的直徑為60 ii m以上。作為上述樹脂，能夠使用熱固化性樹脂或熱可塑性樹脂，這樣的樹脂之中，能夠適用的有如下等苯酚樹脂、酰胺系樹脂、酰亞胺系樹脂，聚酰胺酰亞胺、環氧樹脂、聚氨酯、聚乙烯醇縮甲醛、ABS樹脂、氯乙烯，聚酯等。特別是能夠適用聚酰胺酰亞胺、聚氨酯或聚酯。上述樹脂能夠通過在上述鋼絲的表面，涂布市場銷售的的清漆，對其加熱而形成。作為上述清漆，能夠使用由東特涂料株式會社銷售的琺瑯線用清漆和由京瓷株式會社銷售的電線用清漆等。作為上述琺瑯線用清漆，例如能夠使用如下。(a)聚氨酯清漆(“TPU F1”、“TPU F2_NC”、“TPU F2_NCA”、“TPU 6200，，、“TPU5100”、“TPU 5200”、“TPU 5700”、“TPU K5132，，、“TPU 3000K”、“TPU3000EA”等，東特涂料株
式會社制的商品。)(b)聚酯清漆(“LIT0N2100S，，、“LIT0N2100P，，、“LIT0N3100F，，、“LIT0N3200BF，，、“LIT0N3300”、“LIT0N3300KF”、“LIT0N3500SLD”、“Neoheat 8200K2” 等，東特涂料株式會社
制的商品。)(c)聚酰胺酰亞胺清漆(“Neoheat AI-00C”等，東特涂料株式會社制的商品。)(d)聚酷酸亞胺清漆(“Neoheat 8600A，，、“Neoheat8600AY，，、“Neoheat 8600，，、“Neoheat 8600H3”、“Neoheat 8625”、“Neoheat8600E2”等，東特涂料株式會社制的商品。)作為上述電線用清漆，例如能夠使用，耐熱聚氨酯銅線用清漆(“TVE5160-27”等，環氧改性聚乙烯醇縮甲醛樹脂)、聚乙烯醇縮甲醛銅線用清漆(“TVE5225A”等，聚乙烯醇縮甲醛樹脂)、耐熱聚乙烯醇縮甲醛銅線用清漆(“TVE5230-27”等，環氧改性聚乙烯醇縮甲醛樹脂)、聚酯銅線用清漆(“TVE5350系列”，聚酯樹脂)等(均為京瓷株式會社制的商品° ) O在上述鋼絲的表面涂布上述清漆之后，例如，以250°C以上(優選為300°C以上)使之熱固化，以樹脂被覆鋼絲的表面即可。還有，作為上述熱固化的上限，考慮到鋼絲的強度有可能開始降低而優選為400°C。上述樹脂的硬度，例如，通過改變被覆的樹脂的種類，或改變形成樹脂時的加熱溫度而進行調整。作為上述樹脂，優選使用在120°C下測量時的硬度為0. 07GPa以上的樹脂。即，在以樹脂被覆鋸絲切斷工件時，以例如500m/分鐘的線速度使金屬絲運行，金屬絲與磨粒或金屬絲與工件一邊接觸，工件一邊被切斷。因此，金屬絲的表面產生因摩擦熱而導致的溫度上升，認為會超過100°C。因此，若基于100°C以下(例如，室溫)測量時的硬度調節上述樹脂的硬度，則其經受不住在實際的工件切斷時所發生的摩擦熱，樹脂軟化。若樹脂軟化，則磨粒容易侵入樹脂，因此加工變質層的深度變大，表面變粗糙。因此，推薦上述樹脂的硬度，基于在超過100°C的溫度(例如，120°C )下測量時的硬度進行調節，以使之在工件切斷時發生摩擦熱也不會軟化。具體來說，作為上述樹脂，優選使用在120°C測量時的硬度為0. 07GPa以上的樹脂，更優選使用0. IGPa以上的樹脂。通過使用在120°C測量時的硬度為0. 07GPa以上的樹脂，能夠將侵入樹脂表面的磨粒的個數抵制在20個/ (50 y mX 200 y m)以下，能夠減小在切斷體所形成的加工變質層的深度，還能夠使切斷體表面平滑。還有，如果樹脂的硬度硬，則越硬越好，其上限沒有特別設定。上述樹脂的硬度，例如，能夠通過納米壓痕法測量。上述樹脂的膜厚，例如為2 15 y m即可。若樹脂過薄，則有可能難以在鋼絲的表面均勻地形成樹脂。另外，若樹脂過薄，則在切斷初期的階段樹脂磨損，因此芯線(鋼絲)露出，芯線磨耗而有可能容易發生斷線。因此樹脂的膜厚優選為2 以上，更優選為3以上，特別優選為4 y m以上。但是若樹脂過厚，則樹脂被覆鋸絲的直徑變大，因此切斷量變大，有可能使生產率劣化。另外，樹脂在樹脂被覆鋸絲整體中所占的比例變得過大，因此樹脂被覆鋸絲整體的強度有可能降低。因此，若想要提高生產率而加大金屬絲的線速度，則有容易斷線的傾向。因此樹脂的膜厚優選為15pm以下，更優選為13pm以下，特別優選為IOym以下。還有，使上述樹脂的膜厚的上限和下限任意組合，也能夠達到上述樹脂的膜厚的范圍。 上述樹脂被覆鋸絲的直徑(線徑)沒有特別限定，但通常為100 300i!m左右(優選為100 150 u m)。作為用上述樹脂被覆鋸絲進行切斷的作為切斷對象的工件，例如，能夠使用硅、陶瓷、水晶、半導體構件、磁性體材料等。接下來，對于使用上述樹脂被覆鋸絲切斷工件而制造切斷體時的條件進行說明。在以上述被覆鋸絲切斷工件時，向鋸絲噴射磨粒之后切斷工件。作為該磨粒，例如，能夠使用碳化硅磨粒(SiC磨粒)和金剛石磨粒等。特別是，為了使切斷面平滑，優選使用金剛石磨粒。作為上述金剛石磨粒，例如，能夠使用住石7 r -J T ^ <株式會社制的“SCM 7 T
(商品名)”。作為金剛石磨粒，能夠使用多晶型或單晶型，但優選使用單晶型。單晶型在切削時難以被破壞。上述磨粒的平均粒徑沒有特別限定，例如為2 15 U m(優選為4 10 ii m，更優選為4 7 ii m)即可。上述磨粒的平均粒徑，例如，能夠以日機裝株式會社制的4夕口卜5 夕(microtrack) HRA (裝置名)”進行測量。上述磨粒，通常是噴射使之分散在加工液中的研磨漿。作為上述加工液，能夠使用水溶性的加工液或油性的加工液。作為水溶性的加工液，能夠使用二口化學工業株式會社制的乙二醇系加工液“H4”，三洋化成工業株式會社制的丙二醇系加工液“？、4 ^夕卜TMD (商品名)”等。作為油性的加工液，能夠使用工'> 口化學工業株式會社“二口 >才4^ (商品名)”等。上述研磨漿中的磨粒的濃度，例如能夠使用5 50質量％ (優選為5 30質量％，更優選為5 10質量％ )的。上述研磨漿的溫度，例如為10 30°C (優選為20 25°C )即可。以上述樹脂被覆鋸絲切斷工件時的條件，例如，使工件的切斷速度為0. I
0.8mm/分(優選為0. I 0. 35mm/分，更優選為0. 25 0. 35mm/分)，使樹脂被覆鋸絲的線速度為300m/分以上(優選為500m/分以上，更優選為800m/分以上)即可。另外，施加到樹脂被覆鋸絲上的張力(N)，優選以滿足基于芯線(被覆樹脂前的鋼絲)的抗拉強度計算的下述式(I)的范圍的方式進行設定。在下式(I)中，之所以相對于鋼絲的抗拉強度(N)為50 70%的范圍，是因為在切斷時不會發生斷線，之所以為“-5. 0”，是由于將切斷時施加到樹脂被覆鋸絲上的切斷載荷和從工件拉拔樹脂被覆鋸絲時的拉拔載荷相加合計大致為5. 0N。抗拉強度X0. 5-5. 0彡張力彡抗拉強度X0. 7-5. 0…(I)還有，鋼絲的抗拉強度，根據鋼絲的成分組成和線徑而有所不同，但例如，使用JISG3522所規定的鋼琴絲(A種)時，線徑100 u m的鋼絲的抗拉強度為24. 3N,線徑120 u m的鋼絲的抗拉強度為34. 4N,線徑130 u m的鋼絲的抗拉強度為39. 7N,使用鋼琴絲(B種)時，線徑100 u m的鋼絲的抗拉強度為26. 5N,線徑120 u m的鋼絲的抗拉強度為37. 7N,線徑 130 u m的鋼絲的抗拉強度為45. 7N。若以上述樹脂被覆鋸絲切斷工件，則工件的切斷量相對于樹脂被覆鋸絲的線徑(直徑)大約為I I. I倍(優選為I I. 05倍，更優選為I I. 04倍，進一步優選為I
I.03倍)。因此能夠使切斷體的生產率提高。S卩，根據本發明的樹脂被覆鋸絲，因為適當調節了樹脂的硬度，所以即使向樹脂被覆鋸絲噴射磨粒，磨粒向切斷面和樹脂被覆鋸絲之間的卷入也會被上述樹脂抑制，因此切
斷量變小。相對于此，如上述現有方法1，使用鋸絲鋼絲時的切斷量，為鋼絲的直徑加上磨粒的平均直徑的3倍左右長度的寬度。因此為了使生產率提高，需要減小鋼絲的直徑，但以鋼絲不會斷線的方式提高強度存在極限，因此減小切斷量也有限度。另外，如上述現有方法3，若使磨粒侵入樹脂皮膜，則鋸絲的線徑(直徑)變大，因此工件的切斷量變大。還有，如上述現有方法2，使用帶固定磨粒鋼絲切斷工件時的切斷量，與帶固定磨粒鋼絲的直徑相等，因此為了減小切斷量，考慮減小鋼絲的直徑，減小固定磨粒的直徑。但是，若使鋼絲的直徑過小，則強度不足，無法承受切斷時被施加的切斷載荷，有可能發生斷線。另外，若減小固定磨粒的直徑，則工件難以磨削，因此生產率劣化。以下，列舉實施例更具體地說明本發明，但本發明當然不受下述實施例制限，在能夠符合前/后述宗旨的范圍當然也可以適當加以變更實施，這些均包含在本發明的技術范圍內。實施例在下述實驗例I中，對于以鋸絲切斷工件制造切斷體時的切斷量(切損)進行調查，在下述實驗例2中，對于以鋸絲切斷工件而制造切斷體時，在切斷面所形成的加工變質層深度和表面粗糙度進行調查。[實驗例I]在加工臺上安裝工件(單晶硅)，并且使鋸絲來回摩擦工件的上方，一邊對鋸絲噴射磨粒，一邊使加工臺上升，利用運行的金屬絲切斷工件，測量工件的切斷量(切損)。作為上述鋸絲，使用下述表I所示種類的鋸絲。在下述表I的No. I中，作為鋸絲，是將相當于JISG3502所規定的鋼琴絲材(A種，“SWRS82A”的線材。具體來說，是將含有C :0. 82質量％、Si :0. 19質量％、Mn :0. 49質量％，余量是由鐵和不可避免的雜質構成的的線材。)拉絲成直徑120 的鋼絲。在下述表I的No. 2中，作為鋸絲使用帶固定磨粒金屬其，其是將上述No. I中使用的鋼琴絲材拉線成直徑120 u m的鋼絲，對其表面實施鍍Ni，使該鍍Ni層上粘合最大直徑為17. 5 ii m的金剛石磨粒。帶固定磨粒付金屬絲的直徑為155 iim。下述表I的No. 3 5，是作為鋸絲，使用在鋼絲的表面，以下述表I所示厚度被覆樹脂的樹脂被覆鋸絲。作為上述鋼絲，在下述表I的No. 3中，使用將上述No. I中使用的鋼琴絲材拉絲成直徑120 iim的鋼絲，下述表I的No. 4中，使用將上述No. I中使用的鋼琴絲材拉絲成直徑130 u m的鋼絲，在下述表I的No. 5中，使用將上述No. I中使用的鋼琴絲材拉絲成直徑IlOiim的鋼絲。
上述樹脂，是在上述鋼絲的表面涂布下述清漆后，通過加熱使之固化而形成。具體來說，就是在形成樹脂之前，先對鋼絲進行脫脂處理后，將涂布次數分成4 10次而涂覆下述清漆，對其加熱而使之固化，在鋼絲的表面形成樹脂。在下述表I所示的No. 3 5中，使用JIS C2351所規定的聚氨酯線用清漆“W143” (東特涂料株式會社制，琺瑯線用清漆“TPU Fl (商品名)”，烘烤后的涂膜組成為聚氨酯)，加熱溫度為250°C。在下述表I中，顯示樹脂被覆鋸絲的直徑。接著，使用上述No. I 5的鋸絲，以多線鋸(株式會社安永制，“D-500”)切斷單晶娃(60mmX 20mmX 50mm)(切片加工)。切片加工，一邊噴射使下述表I所示的平均粒徑的SiC磨粒或金剛石磨粒懸浮在加工液中的研磨楽:一邊進行。在下述表I的No. I中，使用作為磨粒，使平均粒徑為13 iim的SiC磨粒(信濃電氣冶煉株式會社制，“ f 7 9 >夕' A (商品名)”懸浮在加工液( 口化學工業社制的“乙二醇系水溶液”)中的研磨漿。在下述表I的No. 3 5中，使用作為磨粒，使平均粒徑為5. 6iim的金剛石磨粒(住石y u 7 >文株式會社制，“scm 7 了 [m (商品名)”)懸浮在加工液(工V口化學工業社制的“乙二醇系水溶液”)中的研磨漿。研磨漿中的SiC磨粒濃度為50質量％，金剛石磨粒濃度均為5質量％，研磨漿的溫度為20 25°C，研磨漿的供給量為100L/分。載有工件的加工臺的上升速度(切斷速度)為0.3mm/分，樹脂被覆鋸絲的線速度為500m/分，樹脂被覆鋸絲的張力為25N，樹脂被覆鋸絲的匝數為41匝，樹脂被覆鋸絲的線圈節距設定為1mm。還有，在下述表I的No. 2中，一邊向鋸絲和單晶硅之間噴射作為加工液不含磨粒的乙二醇系水溶液一邊進行切片加工。測量以上述條件進行切片加工時的切斷量，結果顯示在下述表I中。另外，計算切斷量與鋸絲的線徑(直徑)的差(寬度損失)，結果顯示在下述表I中。從下述表I能夠進行如下考察。No. I是作為鋸絲使用鋼絲的比較例，在工件切斷時，游離磨粒被卷入鋼絲與工件之間，工件過剩地磨削，其結果是工件的切斷量為160 u m。另外，寬度損失高達40 Pm。因此生產率變差。為了縮減切斷量，考慮減小鋼絲的直徑，但在工件切斷時鋼絲本身也被磨削，因此若過度減小鋼絲的直徑，則鋼絲的斷線容易發生。如No. 1，鋼絲的直徑為120 y m時，為了不使斷線發生，需要更換鋼絲至鋼絲的直徑減徑為100 u m。No. 2是作為鋸絲使用帶固定磨粒金屬絲的比較例，因為不噴射游離磨粒而切斷工件，所以工件的切斷量與帶固定磨粒金屬絲的線徑(直徑)相同，為155i!m。No. 3 5是使用在鋼絲的表面被覆有樹脂的樹脂被覆鋸絲來切斷工件的例子，工件的切斷量為125 147 iim，寬度損失小至3 4iim，可知能夠提高生產率。另外，目視觀察用于切片加工的樹脂被覆鋸絲表面時，幾乎沒有磨粒附著。No. I 3均是以鋼琴絲材拉絲至直徑120 U m的鋼絲為芯線而使用的例子，因此具有相同的抗拉強度，認為對于斷線的危險性相同。若比較No. I 3，則No. 3 (樹脂被覆鋸絲)的切斷量最小，生產率最為良好。
基于上述實驗例I所得到的結果，若對于從長度為300mm的單晶硅上，切下目前主流的厚度0. 18mm的晶片時的情況進行考慮，則作為鋸絲使用上述No. I的鋼絲時，因為切斷量為160 u m，所以晶片的取得片數為882片。使用上述No. 2的帶固定磨粒金屬絲時，因為切斷量為155 ym，所以晶片的取得片數為895片，使用上述No. 3的樹脂被覆鋸絲時，因為切斷量為135 y m，所以晶片的取得片數為952片。使用樹脂被覆鋸絲時，因為樹脂具有使鋼絲的耐磨耗性提高的作用，所以即使進行切片加工，鋼絲自身的減徑也難以發生。因此，能夠進一步減小鋼絲本身的直徑。例如，如No. 5，使用在直徑為IlOiim的鋼絲的表面，以厚度6 iim被覆聚氨酯樹脂的樹脂被覆鋸絲切斷工件時，切斷量為125 u m,因此晶片的取得片數為983片，能夠進一步提高生產率。另一方面，帶固定磨粒金屬絲的情況是,從切斷性確保這一觀點出發,認為磨粒的平均粒徑需要為15 y m以上，另外帶固定磨粒金屬絲的來自金屬絲的拉拔載荷，認為需要是使用游離磨粒時的3 5倍。因此,使帶固定磨粒金屬絲的線徑達到120iim以下,從防止斷線的觀點出發有困難。因此如No. 2所示，使切斷量為155iim以下困難。表I
............................................... ——— 礙"Imm
-j-j--!- 切斷重寬度損失
亂種類—樹,,—-_手賴 (_)(卿)
___I_種類 I 厚度(I! m) I (u ni) I _ In m) __
rQ136l gTs 鋼絲.......................................................——:............................I.....................:...........................................=TIo J ——Sc——g ——13—...............................160...............................................Io —
2帶固定磨粒金屬絲 ........................................................:^= — 155 { 金剛石 )(17.5) 155-
3被覆鋸絲 _ 聚鶴5,5 — 131__金剛石__5.6 135__4
4...........................................................................~ mm1........................................ 144金剛石5.6 14 __3
~i~...........................................聚鶴 I 6......................1―Iii1111111 mm | 5:6 | m | I [實驗例2]在加工臺上安裝工件(單晶硅)，并且使鋸絲來回摩擦工件的上方，一邊向鋸絲噴射磨粒，一邊使加工臺上升，利用運行的金屬絲切斷工件，測量這時單晶硅的切斷量，在切斷面所形成的加工變質層深度和切斷面的表面粗糙度。作為上述鋸絲，使用下述表2所示的種類的鋸絲。下述表2的No. 21 32，是作為鋸絲，使用在鋼絲的表面以下述表2所示的厚度被覆有樹脂的樹脂被覆鋸絲的例子。
作為上述鋼絲，在下述表2的No. 21 32中，使用的鋼絲是將上述實驗例I的No. I中所使用的鋼琴絲材拉絲成直徑130 u m。上述樹脂，是在上述鋼絲的表面涂布下述清漆后，通過加熱而使之固化而形成。具體來說，在樹脂形成之前，對鋼絲進行脫脂處理后，將涂布次數分為4 10次而涂覆下述清漆，使樹脂的溫度為150 300°C而進行加熱，對其加熱而使之固化，從而在鋼絲的表面形成樹脂。加熱溫度顯示在下述表2中。在下述表2所示的No. 21中，使用JIS C2351所規定的聚酯線用清漆“W141” (東特涂料株式會社制，琺瑯線用清漆“LIT0N2100S(商品名)”，烘烤后的涂膜組成為對苯二酸系聚酷)。在下述表2所示的No. 22 28、30 32中，JIS C2351所規定的聚氨酯線用清漆“W143” (東特涂料株式會社制，琺瑯線用清漆“TPU Fl (商品名)”，烘烤后的涂膜組成為聚
氨酯)。在下述表2所示的No. 29中，使用聚酰胺酰亞胺線用清漆(東特涂料株式會社制，琺瑯線用清漆“Neoheat AI_00C(商品名)”，烘烤后的涂膜組成為聚酰胺酰亞胺)。在下述表2的No. 33中，使用的鋼絲是將上述實驗例I的No. I所使用的鋼琴絲材拉絲成直徑120 u m。在下述表2的No. 34,35中，使用的鋼絲是將上述實驗例I的No. I中所使用的鋼琴絲材拉絲至直徑160 u m。在下述表2的No. 36、37中，使用在上述實驗例I的No. 2中所使用的帶固定磨粒金屬絲(直徑155 u m)。在此，對于下述表2的No. 25 32所示的樹脂被覆鋸絲，以納米壓痕法測量樹脂的硬度。硬度在室溫(23°C)或120°C下進行測量。具體的測量條件如下。《室溫和120°C通用的測量條件》測量裝置AgilentTechnologies 制“Nano Indenter XP/DCM”分析軟件AgilentTechnologies 制“Test Works 4，，Tip:XP應變速度0. 05/秒測量點間隔30 V- m標準試料熔融石英(FusedSilica)《室溫下的測量條件》測量模式CSM(連續剛性測量法)激發振動頻率45Hz激發振動振幅2nm壓入深度至500nm測量點15點測量環境空調裝置內室溫23 °C室溫下的硬度測量以連續剛性測量法進行，測量距樹脂皮膜的最表面的壓入深度在400 450nm的范圍的硬度。硬度測量以15點進行，平均測量結果計算硬度。還有，在測量結果之中，有異常值(相對于平均值為3倍以上或1/3以下的值)時將其除去，加上重新測量的結果，使測量點的合計為15個點而進行調整。
《120°C的測量條件》測量模式=Basic (負荷除去測量法)壓入深度至450nm測量點10個點測量環境以電阻加熱器將試樣盤保持在120°C120°C的硬度測量以負荷除去測量法進行，測量距樹脂皮膜的最表面的壓入深度在450nm位置的硬度。即，一邊加熱試樣一邊測量硬度時，因為不能像室溫下測量硬度時那樣采用連續剛性測量法，所以使測量位置成為距最表面的壓入深度為450nm位置，如此調整載荷而進行硬度測量。120°C的硬度測量，是以陶瓷系粘接劑將上述樹脂被覆鋸絲粘貼在金屬制的納米壓痕用試樣盤，以電阻加熱器加熱試樣盤，一邊保持在120°C—邊進行。120°C的硬度測量，在10個點進行，平均測量結果而計算硬度。還有，測量結果之中，有異常值(相對于平均值為3倍以上或1/3以下的值)時將其除去，加上重新測量的結果，使測量點的合計為10個點而進行調整。以室溫或120°C測量的硬度顯示下述表2中。接著，使用上述鋸絲，以多線鋸(株式會社安永制，“D-500”)切斷(切片加工)單晶娃(60mmX20mmX50mm),制造切斷體。切片加工一邊向鋸絲和單晶娃之間噴射研磨衆一邊進行，研磨漿是使下述表2所示的平均粒徑的金剛石磨粒或SiC磨粒懸浮在乙二醇系水溶液中而成。 在下述表2的No. 21,24 32、34、35中，使用作為磨粒，使平均粒徑為5. 6 y m的金剛石磨粒(住石7 r^)T)V <株式會社制，“SCM y r ^ ^ ^ ^ {商品名)，，)懸浮在加工液(工口化學工業社制的“乙二醇系水溶液”)中的研磨漿。在下述表2的No. 22、23中，使用作為磨粒，使平均粒徑為5.6 iim的SiC磨粒(信濃電氣冶煉株式會社制，“'m飛(商品名)”)懸浮在加工液口化學工業社制的“乙二醇系水溶液”)中的研磨漿。在下述表2的No. 33中，使用作為磨粒，使平均粒徑為13 iim的SiC磨粒(信濃電氣冶煉株式會社制，“ f 7 9 >夕' A (商品名)”)懸浮在加工液(二'> 口化學工業社制的“乙二醇系水溶液”)中的研磨漿。金剛石磨粒的濃度均為5質量％，SiC磨粒的濃度，No. 22和23為5質量％，No. 33為50質量％，研磨漿的溫度為20 25°C，研磨漿的供給量為100L/分。載有工件的加工臺的上升速度為0. Imm/分、0. 3mm/分或Imm/分，樹脂被覆鋸絲的線速度為500m/分，樹脂被覆鋸絲的張力為25N，樹脂被覆鋸絲的匝數為41匝，樹脂被覆鋸絲的線圈節距設定在1mm。還有，在下述表2的No. 36，37中，一邊向鋸絲和單晶硅之間，噴射作為加工液不含磨粒的乙二醇系水溶液一邊進行切片加工。接著，目視觀察用于切片加工的樹脂被覆鋸絲的表面。其結果是在No. 21 31中使用的樹脂被覆鋸絲的表面，幾乎沒有確認到磨粒的侵入。相對于此，在No. 32中使用的樹脂被覆鋸絲的表面，可確認到有磨粒的侵入。抓捕No. 32所使用的樹脂被覆鋸絲的表面的附圖代用照片顯示在圖4中。在此，對于No. 25 32所使用的樹脂被覆鋸絲，按以下步驟測量侵入到樹脂表面的磨粒的個數。即，用光學顯微鏡以400倍對于使用過的樹脂被覆鋸絲的表面拍攝照片，目視測量在樹脂被覆鋸絲的中心附近的50 u mX200 u m的區域內所觀察到的磨粒的個數。上述圖4中以虛線表示測量區域。接著，對于經切片加工所得到的切斷體，測量在切斷面所形成的加工變質層深度和切斷面的表面粗糙度。《加工變質層深度》在切斷面所形成的加工變質層的深度，如圖5(a)所示，使切斷體相對于水平方向成4°的傾斜，如此將其埋入樹脂，如圖5(b)所示，以使切斷體的切斷面露出的方式研磨切斷體和樹脂。接著，以下述表3所示的組成的蝕刻液蝕刻露出面，以光學顯微鏡觀察在工件切斷時所形成的加工變質層(工件切斷時所導入的轉移的腐蝕坑)。以光學顯微鏡拍攝工件的切斷面的照片顯示在圖6 圖11。圖6表示No.25的附圖代用照片，圖7表示No. 27的附圖代用照片，圖8表示No. 32的附圖代用照片，圖9表示No. 33的附圖代用照片，圖10表示No. 35的附圖代用照片，圖11表示No. 37的附圖代用照片。以光學顯微鏡進行觀察時，加工變質層由黑色表示，測量其深度(厚度)。測量結果顯示在下述表2中。《表面粗糙度》切斷面的表面粗糙度，使用株式會社$ ”卜3制“CS_3200(裝置名)”，相對于切斷方向(切入的深度方向)跨越IOmm而測量算術平均粗糙度Ra。測量結果顯示在下述表2中。由下述表2能夠進行如下考察。No. 21 31是使用經本發明所規定的工序得到的樹脂被覆鋸絲制造切斷體的例子，在切斷面所形成的加工變質層深度淺達5 y m以下，切斷面的算術平均粗糙度Ra為0. 5 y m以下，大體上平滑。另一方面，No. 32 37是使用未經本發明規定的工序而得到的鋸絲制造切斷體的例子。其中No. 32是使用在鋼絲的表面被覆有樹脂的樹脂被覆鋸絲的例子，但是樹脂過于柔軟，因此在切片加工時，發生磨粒侵入樹脂的現象。另外，在切斷面所形成的加工變質層深度變深而超過5 u m。在No. 33 35中，因為作為鋸絲使用鋼絲，所以在鋼絲和工件之間有磨粒卷入，切斷量大、。另外，在切斷面所形成的加工變質層深度深，表面粗糙度也粗糙。No. 36、37，因為作為鋸絲使用帶固定磨粒金屬絲，所以切斷量大，在切斷面所形成的加工變質層深度深，表面粗糙度也粗糙。上述No. 21 31因為切斷面的算術平均粗糙度Ra為0. 5 iim以下，所以將上述切斷體作為例如太陽能電池的原材使用時，在原本的狀態下，就能夠在表面蝕刻加工微細織構。相對于此，上述No. 33 37因為切斷面的算術平均粗糙度Ra超過0. 5 iim，所以在蝕刻加工微細織構前，需要進行用于使切斷面平滑的蝕刻。其次，若將No. 25 32的樹脂的硬度和侵入樹脂表面的磨粒的個數的測量結果進行比較，則能夠進行如下考察。在No. 25 32中，室溫下測量的樹脂的硬度均為0. 27GPa左右，可知為大致相等的結果，但在120°C測量的樹脂的硬度為0. 04 0. 28GPa，可知存在偏差。如果發生偏差的原因，被認為在于樹脂的種類和加熱溫度不同。、
在此，在120°C測量的樹脂的硬度和侵入樹脂表面的磨粒的個數(觀察視野50iimX200iim的區域中的個數)的關系顯示在圖12中。由圖12可讀取，在120°C測量的樹脂的硬度越大，侵入樹脂和磨粒的數量有越少的傾向。另外，在120°C測量的樹脂的硬度與在切斷面所形成的加工變質層的深度的關系顯示在圖13中。由圖13可讀取，在120°C測量的樹脂的硬度越大，加工變質層的深度有越小的傾向。另外，如果在120°C測量的樹脂的硬度達到0. 07GPa以上，則能夠將加工變質層的深度抑制在5 以下。由上述圖12和圖13可讀取到，若侵入樹脂表面的磨粒的個數減少，則加工變質層的深度有變小的傾向。表2
權利要求
1.一種樹脂被覆鋸絲的設計方法，包括用規定硬度的樹脂被覆鋼絲，得到樹脂被覆鋸絲的エ序，其中， 通過反復進行下述(I) (4)，以使エ件的切斷面的加工變質層深度達到合格的方式來調節樹脂的硬度， (1)用所得到的樹脂被覆鋸絲切斷エ件； (2)調查エ件的切斷面的加工變質層深度； (3)確認加工變質層深度是否合格； (4)不合格時，用更硬的樹脂被覆鋼絲。
2.根據權利要求I所述的設計方法，其中，所述加工變質層深度比5u m深時，用更硬的樹脂被覆鋼絲。
3.一種樹脂被覆鋸絲的設計方法，包括用規定硬度的樹脂被覆鋼絲，得到樹脂被覆鋸絲的エ序，其中， 通過反復進行下述(I) (4)，以使エ件的切斷面的表面粗糙度達到合格的方式來調節樹脂的硬度， (1)用所得到的樹脂被覆鋸絲切斷エ件； (2)調查エ件的切斷面的表面粗糙度； (3)確認表面粗糙度是否合格； (4)不合格時，用更硬的樹脂被覆鋼絲。
4.根據權利要求3所述的設計方法，其中，所述表面粗糙度比0.5 y m粗糙時，用更硬的樹脂被覆鋼絲。
5.根據權利要求I或3所述的設計方法，其中，所述樹脂的膜厚為2 15y m。
6.根據權利要求I或3所述的設計方法，其中，所述鋼絲的線徑為130i!m以下。
7.ー種切斷體的制造方法，是用樹脂被覆鋸絲切斷エ件而制造切斷體的方法，其中，包括向樹脂被覆鋸絲噴射磨粒的エ序，該樹脂被覆鋸絲是用調節了硬度的樹脂被覆鋼絲而成；和ー邊利用所述樹脂抑制磨粒卷入切斷面和樹脂被覆鋸絲之間，一邊使磨粒沿著所述被覆鋸絲相對于所述エ件切入的方向卷入而切斷エ件的エ序。
8.根據權利要求7所述的制造方法，其中，以使所述エ件的切斷面的加工變質層深度達到5 u m以下的方式進行切斷。
9.根據權利要求7所述的制造方法，其中，以使所述エ件的切斷面的表面粗糙度達到0.5iim以下的方式進行切斷。
10.根據權利要求7所述的制造方法，其中，以使所述エ件的切斷量相對于樹脂被覆鋸絲的線徑為I I. I倍的方式進行切斷。
11.根據權利要求7所述的制造方法，其中，作為所述磨粒噴射金剛石磨粒以進行切斷。
12.根據權利要求7所述的制造方法，其中，作為所述樹脂，使用120°C時的硬度為0. 07GPa以上的樹脂。
13.根據權利要求8所述的制造方法，其中，作為所述樹脂，使用120°C時的硬度為0. 07GPa以上的樹脂。
14.根據權利要求9所述的制造方法，其中，作為所述樹脂，使用120°C時的硬度為.0.07GPa以上的樹脂。
15.根據權利要求10所述的制造方法，其中，作為所述樹脂，使用120°C時的硬度為.0.07GPa以上的樹脂。
16.根據權利要求11所述的制造方法，其中，作為所述樹脂，使用120°C時的硬度為.0.07GPa以上的樹脂。
17.ー種切斷體，其根據權利要求7 16中任一項所述的方法制造而成。
18.—種樹脂被覆鋸絲，其在權利要求7 16中任一項所述的制造方法中使用。
全文摘要
本發明提供一種在鋼絲的表面被覆有樹脂的樹脂被覆鋸絲切斷工件時，加工變質層深度淺，能夠得到平滑的表面的切斷體的樹脂被覆鋸絲的設計方法。(1)以規定的硬度的樹脂被覆鋼絲，(2)以所得到的樹脂被覆鋸絲切斷工件，(3)調查工件的切斷面的加工變質層深度，(4)確認加工變質層深度的合格與否，(5)不合格時，以更硬的樹脂被覆鋼絲，通過反復進行上述(2)～(4)，以使工件的切斷面的加工變質層深度達到合格的方式調節樹脂的硬度。
文檔編號H01L21/304GK102762338SQ20118001040
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月23日 優先權日2010年2月23日
發明者古保里隆, 吉川一男, 家口浩, 松島義武, 浦塚昭典 申請人:株式會社鋼臂功科研