JP2005508764A - 鋸断用ヤーン - Google Patents

Abstract

本発明は、結合樹脂及び研磨材を含有する研磨材混合物（２）並びに切れ難いファイバ（１）でできたマルチフィラメントコアを含む鋸断用ワイヤに関する。前記ファイバは互いに実質的に平行に配置されており、研磨材混合物（２）によって包囲されており、ファイバ（１）間の領域が前記研磨材混合物（２）によって充填されている。前記鋸断用ワイヤは、結合樹脂がポリテトラフルオロエチレンを含まないこと及び／又は前記研磨材混合物（２）中の研磨材の量が研磨ワイヤの表面から内部領域まで徐々に減少することを特徴とし、前記鋸断用ワイヤは、単結晶シリコン等の硬質で脆性の材料を切断するのに適している。

Description

本発明は鋸断用ヤーン、その製造プロセス、及び例えば単結晶シリコン等の硬質材料を切断し又は分割するためのその使用に関する。

脆性硬質材料製の薄いディスクが多くの産業セクタで使用されている。唯一の突出した例として、半導体技術でのいわゆるシリコンウェーハの使用に言及できる。このようなディスクは、概して、対応する材料のブロック又は単結晶から切断プロセス又は分割プロセスによって得られる。これらの切断プロセス又は分割プロセスは、研磨材を備えた鋼製鋸断ワイヤを使用して行われる。概して、研磨材は、材料を切断できるように切断プロセス中に緩いスラリーの形態で鋸断用ワイヤに付けられる。このような装置は、例えば、米国特許第４，１８７，８２８号に記載されている。しかしながら、この従来の方法には、作動中に鋸断用ワイヤがひどく磨耗するという不都合があり、概して一回しか使用できない更に、研磨材の緩いスラリーの使用中、無視できない量のリサイクル不能の廃棄物が発生する。

従って、研磨材を表面に直接付けることによって鋸断用ワイヤの耐久性を高める努力がなされてきた。かくして、欧州特許公開第０ ９８２ ０９４号には、鋼製鋸断用ワイヤが中間定着層で研磨材、例えばダイヤモンド粒子が組み込まれた金属製結合相に結合された鋸断用ワイヤが記載されている。同様のワイヤソーが米国特許第４，４８５，７５７号に記載されている。しかしながら、このような鋸断用ワイヤは、製造プロセスに費用がかかる。更に、多くの場合、水素脆化及びこれによる自然破断の問題点がある。

日本国特許第ＪＰ−Ａ−２０７５９８号には、ピアノ線及びこのワイヤの表面に特定のバインダーによって取り付けられた研磨材粒子を含む鋸断用ワイヤが記載されている。金属粒子等の添加剤を加えることにより、バインダーは外部からの影響に対する抵抗が大きくなる。米国特許第５，３１３，７４２号には、中央非切断領域が厚く外切断領域が薄い一部品設計により強度を高めた切断用ホイールが記載されている。この切断用ホイールは、研磨材粒子を混ぜ込んだ結合樹脂でできている。

上文中に説明した切断用工具は、硬質で脆性の材料を切断するための使用に関する設定された必要条件を満たすが、最適ではない。詳細には、単結晶シリコン等の高価な材料の場合には、切断による損失を最小にするため、切断幅は非常に小さくなくてはならない。勿論、切断用コアの直径は、研磨材を含有する層がワイヤに適用されるために大きくなり、そのため切断幅が大きくなってしまう。緩いスラリーの形態の研磨材を使用する場合には、研磨材粒子を同伴し及び従って切断を行うため、約１０００ｍ／分の高い切断速度を使用する必要がある。これにより温度がかなり上昇し、切断プロセス中に水で冷却を行うことが不可欠である。ダイヤモンドを研磨材として使用する場合には、この材料の熱伝導率が非常に良好であるため、水冷が行われていても温度が局所的に大幅に上昇し、及び従って、切断工具にかなりの負担が加わり、その結果、早期に磨耗する。研磨材が切断工具の表面に取り付けられている場合には、切断工具は、この表面層が取れてしまうと使用不能になる。これは、硬質で脆性の材料の切断中の上述の状態により非常に迅速に生じる。

ファイバ材料でできたコア及びこのファイバ材料を充填するポリマー母材を含む複合材料が原理的に周知である。例えば、米国特許第５，０６８，１４２号には、例えば地滑りが起こらないようにするために建設産業で使用されるこのようなファイバ強化複合材料が記載されている。この複合材料は、複数のファイバを含み、領域の全厚が数ｍｍ又はそれ以上である。

国際公開番号ＷＯ９３／１８８９１には、表面を研磨するためのブラシが記載されている。これは、研磨材粒子を含む熱可塑性ポリマーでできている。しかしながら、この文献には、ここに記載された構造が、特に引張強度に関し、予備成形されたコア材料が研磨材を充填した熱可塑性エラストマーのコーティングによって後に覆われる構造とは、異なると指摘されている。ここで言及されたフィラメントを硬質脆性材料の切断に使用できるということは記載されていない。

特開平１０−１５１５５９号には、水で冷却しながら切断を繰り返し行うのに適したワイヤソーが記載されている。このソー即ち鋸は、表面及び内部に研磨材が設けられたマルチフィラメントヤーンを含む。研磨材は、ポリテトラフルオロエチレンを必須成分とした特定の結合樹脂によってマルチフィラメントに結合されている。研磨材／バインダー混合物を分散液の形態でマルチフィラメントに付ける。これは、続いて蒸発工程を行うことを必要とする。この工程では気泡が形成される。従って、鋸断用ワイヤの正確な円筒形形状を得ることはできない。更に、弗素含有バインダーの使用は、生態学的及び毒物学的理由により、受け入れられない。

鋸断用ワイヤの材料としてプラスチックを使用することの可能性が、原理的に、フランス国特許第ＦＲ−Ａ−１ １４２ ６０４号に記載されている。しかしながら、この文献には、プラスチックファイバを最大３本含む鋸断用ワイヤしか記載されていない。本発明の鋸断の用途で必要なマルチフィラメントの使用は開示されていない。
米国特許第４，１８７，８２８号 欧州特許公開第０ ９８２ ０９４号 米国特許第４，４８５，７５７号 日本国特許第ＪＰ−Ａ−２０７５９８号 米国特許第５，３１３，７４２号 米国特許第５，０６８，１４２号 国際公開番号ＷＯ９３／１８８９１ 特開平１０−１５１５５９号 フランス国特許第ＦＲ−Ａ−１ １４２ ６０４号

従って、本発明の目的は、上文中に説明した従来技術の問題点を解決できる切断工具を提供することである。
[課題を解決するための手段]

上述の目的は、本発明によれば、結合樹脂及び研磨材を含有する研磨材混合物、及び好ましくは互いに実質的に平行に配置された引張強度が高いファイバでできたマルチフィラメントを含み、このマルチフィラメントが研磨材混合物によって取り囲まれており、ファイバ間間隔が研磨材混合物によって埋められた鋸断用ヤーンにおいて、結合樹脂はポリテトラフルオロエチレンを含まない、ことを特徴とする鋸断用ヤーンによって達成される。

本発明の別の特徴は、結合樹脂及び研磨材を含有する研磨材混合物、及び好ましくは互いに実質的に平行に配置された引張強度が高いファイバでできたマルチフィラメントを含み、このマルチフィラメントが研磨材混合物によって取り囲まれており、ファイバ間間隔が研磨材混合物によって埋められた鋸断用ヤーンにおいて、研磨材混合物中の研磨材の量は、研磨ヤーンの表面から内部まで徐々に減少する、ことを特徴とする鋸断用ヤーンに関する。換言すると、この鋸断用ヤーンの場合、表面に存在する研磨材粒子は、内部よりも多い。研磨材の量が徐々に減少することは、本発明によれば、研磨材の量が、ヤーンの表面からその内部まで実質的に連続的に減少するということを意味すると理解されるべきである。製造プロセスにより、連続性からの特定のずれ、例えば約１０％のずれが生じる。本発明によれば、鋸断用ヤーン中の研磨材の量は、好ましくは、表面から内部まで、３０μｍの距離で、各場合において２％乃至６０％、好ましくは５％乃至４０％、特に好ましくは５％乃至２０％減少する。本発明のこの特徴の場合にも、結合樹脂は、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレンを含まない。

本発明の好ましい実施例によれば、鋸断用ヤーンの太さは３５０μｍと等しいか或いはそれ以下である。
本発明の好ましい実施例によれば、鋸断用ヤーンの太さは１２５μｍ乃至３００μｍである。

本発明によれば、マルチフィラメントは、多くの個々のファイバでできた複合材料を意味するものと理解される。
驚くべきことに、本発明による鋸断用ヤーンは、硬質脆性材料の切断に非常に適しているということがわかった。比較的少数の２００本乃至１０００本の、好ましくは２００本乃至８００本のファイバを使用することによって、複合材料の直径は約１２５μｍ乃至３５０μｍとなり、その結果、３５０μｍと等しいか或いはそれ以下の切断幅を得ることができる。研磨材含有層が金属ワイヤの表面にしかなく、そのため、磨耗によりこの表面が脱落すると使用不能になってしまう従来技術の切断工具とは対照的に本発明による鋸断用ヤーンの個々のファイバ間には研磨材混合物が存在する。作業中、鋸断用ヤーンの表面が擦れ落ちると研磨用ヤーンの内部にある研磨材が新たに露呈され、この新たな研磨材が、表面に元々存在して磨耗により失われた研磨材に代わる。従って、本発明による鋸断用ヤーンによれば、硬質脆性材料の切断中に工具寿命を大幅に延ばすことができる。

更に、本発明による鋸断用ヤーンによる硬質脆性材料の切断は、比較的低い切断速度で行うことができる。従って、切断中に発生する高い温度により切断工具に加わる負担が減少する。更に、工程を注意深く行うことができ、切断損失を少なくして切断を更に正確に行うことができる。研磨材の緩いスラリーを供給する必要がない。

更に、特開平１０−１５１５５９号の鋸断用ヤーンとは対照的に、本発明による鋸断用ヤーンは、ポリテトラフルオロエチレンを必須成分として含む結合樹脂に限定されず、従って、ポリテトラフルオロエチレンと関連した生態学的及び毒物学的問題点がない。

更に、本発明によれば、正確に円筒形形状の鋸断用ヤーンを得ることができる。かくして、本発明による鋸断用ヤーンは、切断特性がかなり優れている。
本発明による鋸断用ヤーンは、以下に説明するように簡単に且つ経済的に製造できる。

本発明を例示の非限定的な図面を参照して以下に更に詳細に説明する。

図１に示すように、本発明による鋸断用ヤーンは、引張強度が高いファイバ（１）でできたマルチフィラメントを含む。これらのファイバは、互いに実質的に平行に配置されており、研磨材混合物（２）に埋め込んであり、この研磨材混合物（２）によって互いから分離されている。本発明による鋸断用ヤーンは、個々のファイバ（１）を２００本乃至１０００本、好ましくは２００本乃至８００本含む。これにより鋸断用ヤーンの太さは３５０μｍと等しいか或いはそれ以下であり、好ましくは１２５μｍ乃至３００μｍである。ファイバは、好ましくは実質的に円形断面であるが、本発明に従って他の形状もまた可能である。

ファイバ（１）は、ファイバ強化材料の製造に使用される材料から製造できる。例として、ｍ−及び／又はｐ−アラミド（芳香族ポリアミド）でできたファイバ、超高強度ポリエチレン、高度配向（ｈｉｇｈｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ）ポリエステル、ポリエステル、ポリアミド、カーボンファイバ、又はガラスファイバ、撚線ワイヤを挙げることができる。本発明によれば、デュポン社がノメックス（Ｎｏｍｅｘ：登録商標）の商標で、及びテイジン社がテイジンコネックス（Ｔｅｉｊｉｎｃｏｎｅｘ：登録商標）の商標で販売しているｍ−アラミドファイバ、及び／又はデュポン社がケブラー（Ｋｅｖｌａｒ：登録商標）の商標で、及びトワロン社がトワロン（Ｔｗａｒｏｎ：登録商標）の商標で、及びテイジン社がテクノーラ（Ｔｅｃｈｎｏｒａ：登録商標）の商標で販売しているｐ−アラミドファイバ、及び／又はトーヨーボー社がダイニーマ（Ｄｙｎｅｅｍａ：登録商標）の商標で販売している超高強度ポリエチレンが好ましい。本発明によれば、トーヨーボー社がザイロン（ｚｙｌｏｎ：登録商標）の商標で販売しているｐ−ポリフェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾールが特に好ましい。しかしながら、本発明によれば、全ての上述の材料の組み合わせを本発明による鋸断用ヤーン用のファイバ材料として使用できる。

ファイバ（１）は、硬質で脆性の材料を切断するためのプロセスの必要条件を満たす引張強度を備えていなければならない。従って、本願によれば、引張強度が高いファイバという用語は、引張強度が２５ｃＮ／ｔｅｘ以上、即ち３００ＭＰａ以上のファイバを意味するものと理解されるべきである。上述のファイバ材料は、この必要条件を満たす。

硬質で脆性の材料の切断に本発明による鋸断用ヤーンを使用する場合、必要とされる切断速度が低いため、使用中に生じる高温のために従来の切断工具に使用できない材料を鋸断用ヤーンの製造に使用できる。

図１から明らかなように、ファイバ（１）は研磨材混合物（２）内に互いに対して実質的に平行に埋め込まれている。研磨材混合物（２）は結合樹脂及び研磨材を含む。本発明によれば、結合樹脂は固体樹脂であってもよいし又は液体樹脂であってもよい。これらは、周知の熱可塑性樹脂又は熱硬化性ポリマー、又はこれらの材料の組み合わせであってもよいが、弗素含有結合剤を除く。これは、生態学的に及び毒物学的に不都合であるためである。ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリル（ｐｏｌｙａｒｙｌ）エーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂、又は例えば硬化性フェノール樹脂、硬化性フェノール／ホルムアルデヒド樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマルイミド（ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅｓ）、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ＤＡＰ樹脂（ｐｏｌｙｄｉａｌｌｙｌ ｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の熱硬化性プラスチック、例えばメラミン／ホルムアルデヒド成形材料、硬化性メラミン／フェノール／ホルムアルデヒド（ＭＰＦ）成形材料、又は架橋したポリウレタン等のＭＦ成形材料を例として挙げることができる。ここでは、熱可塑性プラスチックのうちの好ましい材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、又はポリアミドであり、硬化性フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化性フェノール／ホルムアルデヒド樹脂、例えばメラミン／ホルムアルデヒド成形材料及び硬化性メラミン／フェノール／ホルムアルデヒド（ＭＰＦ）成形材料等のＭＦ成形材料が熱硬化性プラスチックのうちで特に好ましい。本発明によれば、熱硬化性プラスチック材料が特に好ましい。本発明によれば、以上の物質の混合物もまた、結合樹脂として使用できる。

結合樹脂は、研磨材を分散形態で含有する。本発明によれば、これは、細かく分級されたダイヤモンド、シリコン、カーバイド（ＳｉＣ）、Ａｌ₂Ｏ₃、及び立体硼素窒化物（ｃ−ＢＮ）、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、これらのカーバイドの混合物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、又はこれらの窒化物の混合物等のいわゆる超研磨材（ｓｕｐｅｒａｂｒａｓｉｖｅｓ）である。本発明によれば、細かく分級されたダイヤモンドを研磨材として使用するのが好ましい。研磨材粒子の大きさは、好ましくは１μｍ乃至２５μｍであり、特に好ましくは５μｍ乃至２０μｍである。本発明によれば、上述の物質の混合物を研磨材粒子として使用してもよい。

本発明によれば、研磨材混合物は、研磨材を、研磨材混合物の全重量に基づいて０．１重量％乃至６０重量％、好ましくは２０重量％乃至４０重量％含む。
所望の使用に応じて、研磨材混合物に対するファイバの重量比は４：１乃至１：４である。当業者は、鋸断用ヤーンの必要な性質を考慮することによって、問題なく重量比を最適化できる。

研磨材混合物は、更に、離型剤、潤滑剤、充填材、顔料、定着剤、安定剤、抑制剤、又は促進剤システム等の従来の添加剤を含んでもよい。これらの添加剤は、原理的に当業者に周知であり、当業者は鋸断用ヤーンの必要なプロファイルに従って問題なしに選択できる。

選択されたコーティングプロセスが個々の構成要素の追加を許さないものである場合には、研磨材混合物は、当業者に周知の簡単な方法で、個々の構成要素を例えばボールミル内で混合することによって調製できる。

上述のように、本発明による鋸断用ヤーンは、簡単な方法で製造できる。ファイバは商業的に入手可能であり、ファイバを２００本乃至１０００本、好ましくは２００本乃至８００本含むロービングの形態で提供される。次いで、このロービングを研磨材混合物でコーティングし、又は充填する。

コーティング及び／又は充填は、例えば、溶融コーティング法によって行うことができる。ここでは、コーティング又は充填が行われるべきロービングを、結合充填を含む溶融体を通して引き出した後に冷却する。

ファイバのコーティング及び／又は充填を行うための別の方法は、湿潤含浸法である。ロービングをいわゆるロービングフレーム上に提供し、ここから約３００ｍ／分乃至４００ｍ／分の速度で巻き出す。巻き出されたファイバを、研磨材及び結合樹脂に加えて随意の別の添加剤を含む液体含浸浴を通して引っ張る。次いで、蒸発によって溶剤を除去しなければならない。これは、コーティングが施されたファイバを、様々な温度ゾーンを持つ「冷却塔」を通して上方及び下方に引っ張ることによって行われる。

この方法に対する変形例として、巻き出したファイバを、スプレーコーティング装置によって研磨材混合物で覆い且つ充填する。ファイバの上方に配置された回転自在の装置から、圧力下で溶解した研磨材混合物を、必要であれば、ファイバにスプレーする。スプレーが施されるべきファイバの下には収集装置が設けられており、ファイバに適用されなかった研磨材混合物がここに集められ、更に使用するため、ファイバの上方にある回転自在の装置に供給される。溶剤の除去は、上述の手順と同様に行われる。

変形例では、乾式コーティング法によってロービングのコーティング及び／又は充填を行うことができる。このような方法は、例えば、欧州特許第ＥＰ−Ａ−０ ６８０ ８１３号に記載されている。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。この場合、ロービングは、湿式含浸法と同様にロービングフレームから巻き出される。好ましくは、ロービングは、先ず最初に、これらのロービングを帯電させる装置を約４００ｍ／分乃至６００ｍ／分の速度で通過する。これにより、ファイバへの研磨材混合物の付着を促す。ロービングは、次いで、準備された研磨材混合物が粉体の形態で存在する焼結コーティング浴を通過する。粉体コーティング浴の底に設けられた穴を通して空気又は不活性ガスをコーティング浴に吹き込むことにより粉体浴形態を流動化する。粉体は、粉体コーティング浴を通して引き出されたファイバに付着したままである。かくして得られた覆われたファイバを、次いで、加熱する。これは、好ましくは、赤外線に露呈することによって行われる。ここで、ファイバ上に存在する結合樹脂が少なくとも部分的に液化し、ファイバに適用される研磨材混合物の量を調節できる。ロービングは、オーブン内で更に加熱し、次いでサイジングオリフィスに通すことによって、外径を調節できる。

国際公開番号ＷＯ９９／３６２３９に記載の好ましい方法によれば、研磨材混合物の個々の成分を乾式コーティング法で、予め調節しなくてもロービングに付けることができる。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。この目的のため、個々の成分を粉体コーティング浴に導入する。浴において、例えば、ロータ、攪拌機、超音波及び／又は電磁波を用いて混合又は完全混合が行われる。混合プロセスは、粉体コーティング浴中での個々の成分の分離が実質的に起こらないように行わなければならない。上述の乾式コーティング法と同様に別の加工が行われる。

本発明によれば、先ず最初に、上文中に説明した乾式コーティング法による第１プロセス工程でロービングを結合樹脂だけで又は結合樹脂及び少量の研磨材粒子の混合物でコーティングすることによって、研磨ヤーンの外形及び研磨材粒子の分布を正確に調節できる。次いで、付けられた結合樹脂が硬化していないため、かくして得られた中間製品を特定の寸法にできる。第２プロセス工程において、大きさが定められたかくして得られた中間製品を、研磨材粒子だけが入った、又は少量の結合樹脂を含む無粉体コーティング浴を通して再び引き出す。ロービングに着けられた結合樹脂が未だ硬化していないため、及び従って、濡れているため、第２プロセス工程で着けた研磨材粒子は結合樹脂に食い込むことができる。プロセス条件を変化させることによって、かくして形成された研磨材混合物での研磨材粒子の分布に影響を及ぼすことができる。しかしながら、上述の二段階製造法では、研磨材粒子の大部分が、製造された鋸断用ヤーンの表面に残る。

上文中に説明した方法と関連して、「少量の結合樹脂又は研磨材粒子」というのは、対応する成分が対応する粉体コーティング浴中に、夫々の他の成分、即ち結合樹脂又は研磨材粒子に基づいて５重量％を越えない量だけ存在するということを意味する。

本発明の別の実施例によれば、鋸断用ヤーンの製造は、二つの流体浴を用いて乾式コーティング法で行われる。この場合、ロービングを浴の第１タンクに供給し、ここで結合剤、好ましくは低粘度バインダーで覆う。本発明によれば、低粘度結合樹脂は、粘度が５００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１００ｍＰａ・ｓ乃至５００ｍＰａ・ｓの範囲、特に好ましくは１００ｍＰａ・ｓ乃至２００ｍＰａ・ｓの範囲の樹脂を意味するものと理解されるべきである。次いで、このようにしたコーティングしたヤーンを浴から好ましくは垂直方向に取り出し、撚って再度閉鎖する。コーティングを施したヤーンを変向器を介して双流体浴の第２タンクに通し、ここで再度少なくとも部分的に開放する。本発明の文脈において、部分的開放というのは、撚りの不完全開放を意味するものと理解され、０％乃至１００％、好ましくは５０％乃至９９％の任意の角度が含まれる。ヤーンを形成するマルチフィラメントの撚り及び再開放は、例えば、設けられた変向ロールでの差速を制御することによって行うことができる。研磨材の混合物及び或る種のバインダーの混合物が第２タンク内に存在する。第２タンクでは、好ましくは、研磨材及び結合樹脂の配合物の安定状態が形成され、その状態により、マルチフィラメントの画成されたコーティングを確保できる。第２タンクでは、研磨材及び或る種のバインダーによるヤーンのコーティングが行われる。研磨材の大部分が鋸断用ヤーンの表面に残る。しかしながら、方法のこの設計では、研磨材は、更に、鋸断用ヤーンの内部に導入され、その結果、上文中に説明したように、研磨材混合物中の研磨材の勾配が形成される。

上文中に説明した方法と関連して、「少量のバインダー」というのは、対応する成分が、対応する粉体コーティング浴中のみに、研磨材成分に基づいて５重量％を越えない量で存在するということを意味する。

上文中に説明した乾式コーティング法によって、本発明による鋸断用ヤーンの製造に制限を加えることなく上掲の結合樹脂を使用できる。これとは対照的に、湿式コーティング法による鋸断用ヤーンの製造では、使用されたファイバ材料に応じて特定の結合樹脂だけしか使用できない。

上文中に説明した乾式コーティング法、詳細には本発明による二段階製造法によって、製造されるべき鋸断用ヤーンの寸法を正確に定めることができる。実際上正確に円筒形形状の鋸断用ヤーンを製造できる。これとは対照的に、湿式コーティング法によって製造された鋸断用ヤーンは、必要とされる溶剤の蒸発によって発生する気泡形成の悪影響を被る。従って、この方法では、平滑であり且つ実際上正確に円筒形の外形状を持つ鋸断用ヤーンを得ることはできない。従って、本発明による鋸断用ヤーンの切断特性は、従来技術の鋸断用ヤーンに対して優れている。

本発明による鋸断用ヤーンは、有利には、硬質で脆性の材料の切断又は分割に使用できる。切断は、この目的で使用された方法に従って行うことができる。有利には、鋸断中、材料及び鋸断用ヤーンを、例えば水等のクーラントによって外部から冷却する。

本発明による鋸断用ヤーンは、シリコン単結晶の切断又は分割に特に適している。シリコン単結晶は、通常はゾーン溶融法によって長いインゴットの形態で製造され、半導体産業用の小さなウェーハに切断しなければならない。シリコンカーバイド（航空宇宙産業用）、サファイヤ（時計皿用又は青色光を発生する発光ダイオード（青色ＬＥＤ）の製造用）、水晶、エメラルド、ルビー、セラミック、又はＡｌ₂Ｏ₃を切断できる。

本発明による鋸断用ヤーンを使用することによって、切断プロセスを、１０００ｍ／分よりもかなり低い切断速度で、作動速度に関する不都合を生じることなく、実施できる。本発明による鋸断用ヤーンによって、低い切断速度でも高い削摩性を得ることができる。切断速度が低ければ低い程、作動精度を向上でき、切断プロセス時の高温のために従来の切断工具の場合に使用できない材料を使用できる。

本発明による鋸断用ヤーンの断面図である。

符号の説明

１ ファイバ
２ 研磨材混合物

Claims (23)

1. 結合樹脂及び研磨材を含有する研磨材混合物、及び好ましくは互いに実質的に平行に配置された引張強度が高いファイバでできたマルチフィラメントを含み、このマルチフィラメントが前記研磨材混合物によって取り囲まれており、ファイバ間間隔が前記研磨材混合物によって埋められた鋸断用ヤーンにおいて、前記結合樹脂はポリテトラフルオロエチレンを含まない、ことを特徴とする鋸断用ヤーン。
2. 結合樹脂及び研磨材を含有する研磨材混合物、及び好ましくは互いに実質的に平行に配置された引張強度が高いファイバでできたマルチフィラメントを含み、このマルチフィラメントが前記研磨材混合物によって取り囲まれており、ファイバ間間隔が前記研磨材混合物によって埋められた鋸断用ヤーンにおいて、前記研磨材混合物中の研磨材の量は、研磨ヤーンの表面から内部まで徐々に減少する、ことを特徴とする鋸断用ヤーン。
3. 請求項１又は２に記載の鋸断用ヤーンにおいて、太さが３５０μｍと等しいか或いはそれ以下である、鋸断用ヤーン。
4. 請求項１又は２に記載の鋸断用ヤーンにおいて、太さが１２５μｍ乃至３００μｍである、鋸断用ヤーン。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記ファイバは、ｍ−及び／又はｐ−アラミド、超高強度ポリエチレン、高延伸ポリエステル、ポリエステル、ポリアミド、カーボンファイバ、ｐ−ポリフェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール、又はガラスファイバ、又はこれらの材料の組み合わせを含む群から選択された材料で形成されている、鋸断用ヤーン。
6. 請求項５に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記ファイバは、ｍ−アラミド、ｐ−アラミド、又は超高強度ポリエチレンでできている、鋸断用ヤーン。
7. 請求項５に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記ファイバは、ｐ−ポリフェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾールでできている、鋸断用ヤーン。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記結合樹脂は、熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマー、又はこれらの材料の組み合わせでできている、鋸断用ヤーン。
9. 請求項８に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記結合樹脂は、熱硬化性ポリマーでできている、鋸断用ヤーン。
10. 請求項９に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記熱硬化性樹脂は、硬化性フェノール樹脂、エポキシ樹脂、硬化性フェノール／ホルムアルデヒド樹脂、ＭＦ成形材料、及び、硬化性メラミン／フェノール／ホルムアルデヒド（ＭＰＦ）成形材料、又はこれらの材料の組み合わせを含む群から選択される、鋸断用ヤーン。
11. 請求項８に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記結合樹脂は、ポリイミド、ポリアミド、及びポリエーテルエーテルケトンからなる群から選択された熱硬化性ポリマーでできている、鋸断用ヤーン。
12. 請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記研磨材は、細かく分級されたダイヤモンド、シリコン、カーバイド（ＳｉＣ）、Ａｌ₂Ｏ₃、及び立体硼素窒化物（ｃ−ＢＮ）、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、これらのカーバイドの混合物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、又はこれらの窒化物の混合物、又はこれらの材料の組み合わせからなる群から選択される、鋸断用ヤーン。
13. 請求項１２に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記研磨材は、細かく分級されたダイヤモンドである、鋸断用ヤーン。
14. 請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の鋸断用ヤーンの製造方法において、
    ａ）高い引張強度を備えたファイバでできたマルチフィラメントを形成する工程、
    ｂ）結合樹脂及び研磨材を含む研磨材混合物で前記マルチフィラメントをコーティングし又は充填する工程、
    ｃ）かくして得られたマルチフィラメントを更に加工する工程を含む、方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、工程ｂ）のコーティング又は充填は、湿式含浸法又は乾式含浸法で行われる、方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、工程ｂ）は、流動床を通して前記マルチフィラメントを引き出すことによって乾式含浸法で行われる、方法。
17. 請求項１６に記載の方法において、工程ｂ）は、先ず最初に、結合樹脂及び少量の研磨材粒子を含む又は研磨材粒子を含まない流動床を通してマルチフィラメントを引き出す工程、次いで、サイジングを行った後、研磨材手術及び少量の結合樹脂を含む又は結合樹脂を含まない流動床を通してマルチフィラメントを再度引き出す工程を含む二段階プロセスによって実施される、方法。
18. 請求項１６に記載の方法において、工程ｂ）は、双流体浴で行われる。
    結合樹脂が入った第１タンクにマルチフィラメントを通す工程、及び研磨材及び少量の結合樹脂が入った第２タンクにマルチフィラメントを送る工程を含む、方法。
19. 請求項１８に記載の方法において、前記マルチフィラメントを第１タンクから垂直方向に取り出し、撚り、変向し、少なくとも部分的に開放し、次いで前記第２タンクに供給する、方法。
20. 請求項１４乃至１９のうちのいずれか一項の方法によって得られる鋸断用ヤーン。
21. 請求項２０に記載の鋸断用ヤーンにおいて、前記研磨材中の研磨材流体の量は、外側から内側へ減少する、鋸断用ヤーン。
22. 硬質で脆性の材料を切断するための請求項１乃至１３又は請求項２０又は２１のうちのいずれか一項に記載の鋸断用ヤーンの使用。
23. 請求項２２に記載の使用において、前記硬質で脆性の材料は、単結晶シリコン、水晶、エメラルド、ルビー、セラミック、又はＡｌ₂Ｏ₃からなる群から選択される、使用。
    

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