树脂被覆锯丝和切断体的制作方法

树脂被覆锯丝和切断体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种使用锯丝切断工件时，加工变质层深度浅，能够得到平滑的表面的切断体的树脂被覆锯丝。本发明涉及树脂被覆锯丝，是一种以锯床切断工件时所使用的树脂被覆锯丝，其含有：钢线；和被覆所述钢线的表面，不含磨粒，并且120℃下的硬度为0.07GPa以上的树脂皮膜，所述树脂皮膜，以抑制在切断工件所喷吹的磨粒侵入树脂皮膜的方式控制硬度。
【专利说明】树脂被覆锯丝和切断体
【技术领域】
[0001]本发明涉及用锯床切断硅和陶瓷等的工件时所使用的锯丝，和使用该锯丝切断工件而得到的切断体，详细地说，是涉及在钢线的表面被覆有规定硬度的树脂皮膜的树脂被覆锯丝和切断体(也称为晶片)。
【背景技术】
[0002]硅和陶瓷等的工件，以安装有锯丝的锯床切断。锯丝沿一个方向或双方向(往返方向)运行，使该锯丝与工件接触，能够将工件以任意的宽度切割。
[0003]在切断工件时，已知有一边向锯丝喷吹含有磨粒(以下，称为游离磨粒。)的浆料一边切断工件的方法(现有方法1)，和使用在基底丝的表面附着固定有磨粒的带固定磨粒锯丝切断工件的方法(现有方法2)。在前者的方法中，喷吹的浆料所含的游离磨粒，夹在工件和锯丝之间，促进工件的磨耗，从而促进工件的磨削加工，工件被切断。另一方面，在后者的方法中，利用固定在表面的磨粒促进锯丝与工件的磨耗，从而促进工件的磨削加工，工件被切断。
[0004]另外，在专利文献I中，公开有一种使用以含磨粒树脂皮膜被覆高碳钢等的钢线的外周面的钢丝，一边埋入磨粒一边切断工件的方法(现有方法3)。根据专利文献I记述，“使含磨粒树脂皮膜被覆钢丝的外周面，一边使喷吹的游离磨粒侵入上述含磨粒树脂皮膜，一边将该游离磨粒引入到钢丝与工件接触的部分，因为如此形成，所以若实施以游离磨粒方式进行的线锯切割法，则游离磨粒侵入到比其相对柔软的上述含磨粒树脂皮膜，以此状态被引入工件和锯丝之间。因此，来自锯丝的游离磨粒的承载能力提高，能够将游离磨粒稳定引入(使之导入)到工件和锯丝之间。其结果是，根据本发明的锯丝，可以高成品率地生产高品质的制品(切割加工品)。”。此外还记述，“使所述含磨粒树脂皮膜中混合氧化锆和氧化铝等的硬质的无机物质所构成的微粒子的内容也有所记述，在抑制含磨粒树脂皮膜自身的磨耗的同时，能够在含磨粒树脂皮膜中，按照只有树脂皮膜的部分和有无机微粒子的部分区分出硬度不同的部分，因此能够期待相结于游离磨粒来说更高一层的承载能力提高。”。
[0005]之后，以锯丝对硅进行了切断的切断体，例如，被作为太阳能电池的基板使用。可是，在切断体的切断面，在切断时会形成加工变质层(也称为损伤层。)。在该加工变质层残留的状态下，对于基板的接合品质变差，被指出无法充分取得作为太阳能电池的性能(专利文献2)，需要除去该加工变质层。
[0006]先行技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2006 - 179677号公报
[0009]专利文献2:日本特开2000 - 323736号公报
[0010]图1表示像上述现有方法I这样，作为锯丝使用钢线，对钢线喷吹游离磨粒，一边引入磨粒一边进行切断时的情况。根据本
【发明者】们的研究，在此方法中，对于工件沿着钢线切入的方向引入磨粒，并且磨粒被引入钢线和工件的切断面(工件壁面)之间，因此对工件的切断面也实施磨削加工，可知也形成加工变质层。另外，判明切断面的表面粗糙度也变粗。
[0011]图2表示像上述现有方法2、3这样，在锯丝的表面固定有固定磨粒，或一边埋入磨粒一边切断工件时的情况。根据本
【发明者】们的研究，在这些方法中，与上述图1同样，对于工件的切断面(工件的壁面)也实施磨削加工，因此很深地形成加工变质层。另外，切断面的表面粗糙度变粗。
[0012]如上述图1、图2所示，在现有方法中，在切断体的切断面形成有加工变质层，因此如上述专利文献2所指出的，在下游侧的工序中，需要除去该加工变质层。如果能够省略该加工变质层除去工序，则能够提高切断体的成品率和生产率。
[0013]另外，上述切断面除了形成加工变质层以外，由于切断时所使用的磨粒还导致凹凸形成而变粗。但是切断体的表面，通常要求平滑，因此在下游侧的工序中，实施蚀刻。如果能够省略该蚀刻工序，则能够提高切断体的生产率。
[0014]以下，关于上述加工变质层除去工序的有用性，此外还有下游侧的蚀刻工序省略的有用性，一边展示具体例一边详细地说明。
[0015]在切断面形成有加工变质层的切断体，若以残留有加工变质层的状态作为太阳能电池的基板使用，则因太阳光而发生的电子与空穴在加工变质层复合，转换效率降低。因此在切断面所形成的加工变质层，在送达制造太阳能电池的工序之前，需要通过蚀刻完全地加以除去。
[0016]另一方面，在太阳能电池用基板表面，为了使太阳光散射而形成有被称为织构的凹凸。该织构是使用专用的蚀刻液通过蚀刻法而形成。织构形成工序中的蚀刻量，一般为5?10 μ m，但太阳能电池的转换效率随着基板的厚度越厚而越提高，因此为了尽可能增厚基板而优选蚀刻量少，近年来正在接近最小的5 μ m。
[0017]在此，表示将由锯丝切断而得到的切断体加工成太阳能电池用基板时的情况的模式图显示在图17 (a)?(b)中。图17 (a)表示加工变质层深度为15 μ m的情况，图17 (b)表示加工变质层深度为5 μ m的情况。
[0018]如图17 (a)所示，形成于切断体的一面的加工变质层深度深达15 μ m时，首先，需要进行用于除去加工变质层的蚀刻，然后，接下来需要进行用于形成织构的蚀刻。
[0019]不过，如图17 (b)所示，形成于切断体的一面的加工变质层深度浅至5μπι时，在用于形成织构的蚀刻工序中也能够一并除去加工变质层，因此能够省略用于除去加工变质层的蚀刻，生产率大幅提高。
[0020]但是，织构的形成面需要平滑。因此，如图17 (a)所示，在进行用于除去加工变质层的蚀刻时，切断体的表面虽然平滑，但如图17(b)所示，如果省略除去加工变质层的工序，则在刚切断之后的切断体的表面性状的状态下形成织构。因此刚切断之后的切断面的表面粗糙度(Ra)，例如，推荐预先抑制在0.5μπι以下。
[0021]可是，太阳能电池的转换效率，如上述，越加厚基板的厚度越高，但为了降低制造成本，有效的是减薄基板的厚度(例如，0.1mm左右)。因此，考虑太阳能电池的转换效率与制造成本的平衡，除去加工变质层，并形成了织构之后的厚度为0.13?0.16mm左右的基板被广泛使用。
[0022]因此如图17 (a)所示，形成于切断面的一面的加工变质层深度，例如，如果是15 μ m,则为了除去加工变质层而进行对于切断体的两面合计除去最大30 μ m左右的蚀刻后，为了形成织构而对于两面合计进行最大10 μ m左右蚀刻，因此最终，相比刚切断之后的切断体的厚度，最大减薄40 μ m左右。另一方面,如图17 (b)所示,如果能够使形成于切断面的一面的加工变质层深度例如为5 μ m，相对于刚切断之后的切断体的厚度，两面的合计只最大除去10 μ m左右，则能够作为太阳能电池的基板使用。
[0023]这表示形成于切断面的加工变质层深度浅时，能够使刚切断之后的切断体的厚度薄。S卩，在制造厚度为0.14mm的太阳能电池用基板时,若在切断体的一面以15 μ m的厚度形成有加工变质层，则如上述，需要包含织构的形成在内最大除去40 μ m左右，因此刚切断之后的切断体的厚度必须为0.18mm左右。但是，若形成于切断体的一面的加工变质层深度被抑制在5 μ m左右，则刚切断之后的切断体的厚度可以为0.15mm左右。因此在切断长度300mm的硅锭而制造切断体时，若使切断量为0.12mm，则刚切断之后的切断体的厚度为
0.18mm时，截止在得到1000件的切断体，但刚切断之后的切断体的厚度为0.15mm时，能够得到1111件的切断体。仅这种差量就可以降低切断体的成本。
[0024]以上，如详述，如果提供一种可以省略加工变质层除去工序，并进一步省略其下游的蚀刻工序的工件切断用锯丝，则使用该锯丝得到的切断体的成品率和生产率等大幅提高，因此期望这样的技术提供。

【发明内容】

[0025]本发明鉴于这样的状况而形成，其目的在于，提供一种使用锯丝切断工件时，加工变质层深度浅，能够得到平滑的表面的切断体的树脂被覆锯丝。
[0026]本发明提供以下的树脂被覆锯丝和切断体。
[0027](I) —种在由锯床切断工件时所使用的树脂皮膜锯丝，其特征在于，
[0028]含有:钢线；和被覆所述钢线的表面，不含有磨粒且120°C时的硬度为0.07GPa以上的树脂皮膜，
[0029]所述树脂皮膜，以抑制在切断工件时喷吹的磨粒侵入树脂皮膜方式控制硬度。
[0030](2)根据(I)所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂皮膜的膜厚为2?15 μ m。
[0031](3)根据(I)所述的树脂被覆锯丝，其中，所述钢线的线径为130μπι以下。
[0032](4)根据(2)所述的树脂被覆锯丝，其中，所述钢线的线径为130 μ m以下。
[0033](5)根据(I)所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂是聚氨酯、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
[0034](6)根据(2)所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂是聚氨酯、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
[0035](7)根据(3)所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂是聚氨酯、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
[0036](8)根据(4)所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂是聚氨酯、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
[0037](9) 一种切断体，其是对于(I)?(8)中任一项所述的树脂被覆锯丝喷吹磨粒，一边由所述树脂皮膜抑制磨粒向切断面与树脂被覆锯丝之间的引入，一边在对于工件切入所述树脂被覆锯丝的方向上引入磨粒，从而能够节断工件而得到的切断体，其特征在于，[0038]工件的切断面的加工变质层深度为5 μ m以下。
[0039](10)根据(9)所述的切断体，其中，所述工件的切断面的表面粗糙度为0.5μπι以下。
[0040](11)根据(9)所述的切断体，其中，所述工件的切断量相对于树脂被覆锯丝的线径为I?1.10倍。
[0041](12)根据(10)所述的切断体，其中，所述工件的切断量相对于树脂被覆锯丝的线径为I?1.10倍。
[0042](13)根据(9)所述的切断体,其中，所述工件的总厚度偏差(total thicknessvariation, TTV)为 20 μ m 以下。
[0043](14)根据(10)所述的切断体,其中，所述工件的总厚度偏差(total thicknessvariation, TTV)为 20 μ m 以下。
[0044](15)根据(11)所述的切断体,其中，所述工件的总厚度偏差(total thicknessvariation, TTV)为 20 μ m 以下。
[0045](16)根据(12)所述的切断体,其中，所述工件的总厚度偏差(total thicknessvariation, TTV)为 20 μ m 以下。
[0046]本发明的树脂皮膜锯丝，因为钢线(基底丝)的表面不含磨粒，并且由调节为规定的硬度的树脂皮膜被覆，所以，能够一边在树脂被覆锯丝对于工件切入的方向上引入磨粒而进行切断，一边由树脂皮膜抑制磨粒向切断面和树脂被覆锯丝之间的引入。因此能够抑制工件的切断体表面的加工变质层的形成。另外，若使用该树脂被覆锯丝切断工件，则能够减小工件的切断面的表面粗糙度，能够制造具有平滑的表面的切断体。因此在下游侧的工序中，能够省略除去加工变质层，或用于使表面平滑的蚀刻工序，能够提高切断体的生产率。
[0047]此外，如果使用本发明的树脂被覆锯丝，则磨粒向切断面和树脂被覆锯丝之间的引入受到抑制，因此能够减少工件的切断量，能够提高切断体的生产率。此外，还能够将作为表示平坦度的尺度之一的工件的总厚度偏差(TTV)抑制得很小。
【专利附图】

【附图说明】
[0048]图1是表示以钢线切断工件时的情况的模式图。
[0049]图2是表示以带有固定磨粒的钢线切断工件时的情况的模式图。
[0050]图3是表示以树脂被覆锯丝切断工件时的样子的模式图。
[0051]图4A是表示由TMA法测量树脂皮膜的硬度的温度依存性的结果的曲线图。
[0052]图4B是在图4A中，拍摄工件切断后的树脂被覆锯丝(比较例)的表面的图面代用照片。
[0053]图4C是在图4A中，拍摄工件切断后的树脂被覆锯丝(发明例)的表面的图面代用照片。
[0054]图5是表示用于评价晶片的总厚度偏差(TTV)的厚度的测量点的图。
[0055]图6表示测量侵入树脂的磨粒的个数时的测量区域。
[0056]图7 (a)?(b)是用于说明测量加工变质层深度的步骤的剖面图。
[0057]图8是以光学显微镜拍摄工件的切断面的图面代用照片。[0058]图9是以光学显微镜拍摄工件的切断面的图面代用照片。
[0059]图10是以光学显微镜拍摄工件的切断面的图面代用照片。
[0060]图11是以光学显微镜拍摄工件的切断面的图面代用照片。
[0061]图12是以光学显微镜拍摄工件的切断面的图面代用照片。
[0062]图13是以光学显微镜拍摄工件的切断面的图面代用照片。
[0063]图14是表示120°C下测量的树脂皮膜的硬度，和侵入树脂皮膜表面的磨粒的个数的关系的标绘图。
[0064]图15是表示120°C时测量的树脂皮膜的硬度和形成于切断面的加工变质层的深度的关系的坐标图。
[0065]图16是表示侵入树脂皮膜的磨粒的个数，和形成于切断面的加工变质层的深度的关系的标绘图。
[0066]图17 Ca)?(b)是表示将由锯丝切断而得到的切断体加工成太阳能电池的基板时的情况的模式图。
【具体实施方式】
[0067]本
【发明者】们为了解决上述课题反复进行各种研究，其结果发现，一种在钢线上被覆有树脂皮膜的树脂被覆锯丝，其是不含磨粒且120°C时的树脂皮膜的硬度调节到
0.07GPa以上的锯丝，若使用该锯丝切断工件，则能够得到加工变质层深度浅，并且，平滑的表面[算术平均粗糙度(Ra)，和作为晶片的平坦度的指标的TTV小]的切断体，并且也能够减小切断时的切断量，从而完成了本发明。
[0068]如上述图1、图2所示，若作为锯丝使用钢线或带固定磨粒的钢线，一边对锯丝喷吹磨粒一边切断工件，则在工件的切断面会深深地形成加工变质层，切断面的表面粗糙度变粗。
[0069]相对于此，如果使用本发明的树脂被覆锯丝，则能够使加工变质层浅，使表面平滑。用图3说明使用树脂被覆锯丝切断工件时的情况。如图3所示，本发明的树脂被覆锯丝，在钢线的表面不含磨粒，在表面形成有规定硬度的树脂皮膜，在工件切断时，表面的树脂皮膜与切断面密接，从而能够防止磨粒被引入到锯丝和工件切断面之间。因此，在切断面难以形成加工变质层，切断面的表面容易变得平滑。
[0070]可是，若被覆在钢线的表面的树脂皮膜的硬度柔软，则如上述专利文献I (现有方法3)，磨粒侵入树脂，如上述图2，磨粒介于树脂被覆锯丝与工件之间，在切断面形成加工变质层。如前述，上述专利文献I公开有用于在工件和锯丝之间稳定引入(使之导入)游离磨粒的技术，被覆于金属丝的外周面的含磨粒树脂皮膜，是比游离磨粒相对柔软的皮膜，以使其对于游离磨粒的携带能力提高。此外在专利文献I中，通过使该含磨粒树脂皮膜中混合无机物质微粒子，以使其对于游离磨粒的携带能力进一步提高。因此，根据专利文献I的方法，因为工件和锯丝之间的游离磨粒的介入量大幅增加，所以从切割初期阶段来说，作为使切割性能提高的技术也许有用，但却无法避免切断面的加工变质层的形成，在工件切断时，工件的切断面被引入的游离磨粒磨削，加工变质层形成得深，招致生产率和成品率的显著降低。如此上述专利文献I和本发明，因为课题完全不同，所以两者在树脂皮膜的硬度上实质有很大不同，根据上述专利文献1，如本发明这样将树脂皮膜的硬度提高到规定以上这样的想法没有被提起的余地。
[0071]鉴于上述情况，本
【发明者】们发现，适当调节被覆在钢线的表面的树脂皮膜的硬度，防止磨粒侵入树脂表面，以树脂被覆锯丝切断工件时，形成于切断面的加工变质层深度浅，切断面的表面粗糙度也小，厚度的偏差(TTV)也抑制得很小，从而完成了本发明。
[0072]若使用如此调节为适当的表面硬度的树脂被覆锯丝，一边对该锯丝喷吹磨粒一边以树脂被覆锯丝切断工件，则如图3所示，在树脂被覆锯丝对于工件切入的方向上，磨粒被引入，但磨粒向切断面和树脂被覆锯丝之间的引入被树脂抑制，因此在工件的切断面几乎不会形成加工变质层，切断面平滑。因此根据本发明，能够省略用于除去加工变质层的蚀刻工序，能够提高生产率。
[0073]首先，对于本发明的树脂被覆锯丝进行说明。
[0074]如前述，本发明的树脂被覆锯丝，其特征在于，在钢线的表面不含有磨粒，并且被覆有在120°C下的硬度为0.07GPa以上的树脂皮膜。上述树脂皮膜，以抑制在切断工件时喷吹的磨粒侵入树脂皮膜的方式调整硬度。
[0075]S卩，以树脂被覆锯丝切断工件时，预先使金属丝以例如线速500m/分移动，金属丝的磨粒或金属丝与工件一边接触，工件一边被切断，因此在金属丝的表面，发生因摩擦热造成的温度上升，认为会超过100°C。实际上浆料中所含的水分的蒸发在切断中可观察到。因此推测，需要树脂皮膜至少在高温下的耐热性要优异。
[0076]在本发明的树脂被覆锯丝中，使被覆于钢线的树脂皮膜的硬度，特别作为在120°C下测量时的硬度的理由，一边参照图4A?4C 一边加以说明。
[0077]图4A是表示，使用相同的聚氨酯线用清漆，变更清漆的涂布次数等而涂布在钢线的表面之后，如图4A所示这样改变加热温度而使树脂皮膜的硬化温度变化时，由TMA法(热机械的分析法)测量玻璃化转变温度(Tg)时的针的位移(相当于树脂皮膜的硬度)会根据加热温度怎样变化(即，树脂皮膜硬度的温度依存性)的调查结果。该TMA法是JIS K7196所规定的测量方法，是将针放在试料(树脂皮膜)上，使树脂皮膜的温度徐徐上升时树脂皮膜变软，针随着温度上升并侵入树脂皮膜，通过测量针的位移记录这一状况，相对地测量树脂皮膜硬度的温度依存性的方法。加热温度的上升并且树脂皮膜的硬度急剧降低的温度称为Tg (玻璃化转变温度或软化温度)，是评价树脂皮膜的耐热性的指标之一。在上述图4A中，表示对于长度IOmm的试料附加Igf的载荷，从室温以5°C /分的比例使试料的温度升温，用热机械分析装置测量试料的位移的结果。
[0078]图4A中，所谓“发明例”表示后述的表I的N0.4的结果，所谓“比较例”表示表I的N0.10的结果。另外，制作被覆有这些树脂皮膜的树脂被覆锯丝，以后述的实施例所述的方法实施切断实验时的切断后的树脂的表面观察结果，分别显示在图4B (比较例)?图4C(发明例冲。如图4B所示，可知使用被覆有Tg为95°C的树脂皮膜的比较例的锯丝时，切断后在树脂皮膜中有金刚石磨粒大量侵入，相对于此，如图4C所示，使用被覆有Tg为135°C的树脂皮膜的发明例的锯丝时，切断后的树脂皮膜中未见到磨粒的侵入。即，若使用如比较例这样基于在大约100°C下测量时的硬度调节树脂皮膜的硬度的树脂被覆锯丝，则无法耐受在实际的工件切断时发生的摩擦热，有树脂皮膜软化的情况，因此磨粒容易侵入树脂皮膜，加工变质层的深度大，表面粗糙，另外宽度损失也大。该实验结果表示，作为用于得到期望的切断体的树脂被覆锯丝，不是单纯地使用树脂皮膜的硬度硬的就行了，使用在规定温度下的硬度得到适当调整的树脂皮膜极其重要。因此，在本发明中，基于上述的实验结果，树脂皮膜的硬度以120°c下的树脂皮膜的硬度来进行调整。
[0079]具体来说，以120°C测量时的树脂皮膜的硬度为0.07GPa以上，优选为0.1GPa以上。通过以上述方式调整以120°C测量时的树脂皮膜的硬度，能够将侵入树脂皮膜表面的磨粒的个数抑制在20个八50 μ mX200 μ m)以下，使形成于切断体的加工变质层的深度变浅，另外还能够使切断体表面平滑。以120°C测量时的树脂皮膜的硬度，例如，优选为0.5GPa以下。这是由于，若树脂皮膜过硬，则树脂皮膜与工件切断时的切断面难以密接，磨粒被引入锯丝和工件切断面之间，容易在切断面很深地形成加工变质层。以120°C测量时的树脂皮膜的硬度，更优选为0.4GPa以下。
[0080]上述树脂皮膜的硬度，例如，能够以纳米压痕法测量。
[0081 ] 上述树脂皮膜，重要的是不含磨粒。这是由于，若树脂皮膜含有磨粒，则磨粒会导致加工变质层在切断面形成得深。
[0082]上述树脂皮膜，其形成方式如上述，一边抑制在切断工件时喷吹的磨粒(游离磨粒)侵入树脂皮膜，一边抑制游离磨粒引入到切断面和树脂被覆锯丝之间，同时在树脂被覆锯丝对于工件切入的方向上引入游离磨粒。即，本发明的树脂被覆锯丝，在工件切断时，因为树脂皮膜与切断面密接，所以在切断工件时喷吹的游离磨粒向树脂皮膜的侵入得到抑制，能够防止侵入的磨粒在切断面形成加工变质层。另外，规定的硬度的树脂皮膜与切断面密接，游离磨粒向切断面和树脂被覆锯丝之间的引入得到抑制，因此能够使形成于切断面的加工变质层深度浅。因此根据本发明，能够省略用于除去加工变质层的蚀刻工序，因而能够提高生产率。另一方面，在树脂被覆锯丝对于工件切入的方向上引入游离磨粒，该游离磨粒不侵入树脂皮膜，而是滞留在工件和树脂被覆锯丝之间，因此能够提高工件的切断效率，能够提高生产率。
[0083]作为构成上述树脂皮膜的树脂，能够使用热硬化性树脂或热塑性树脂，在这样的树脂之中，也能够优选使用酚醛树脂，酰胺系树脂、酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺、环氧树月旨、聚氨酯、缩甲醛、ABS树脂、氯乙烯、聚酯等。特别是聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺或聚氨酯，因为被覆树脂皮膜时的成形性，和高温下的硬度的保持性优异，所以能够优选使用，其中最优选使用聚酰胺酰亚胺。
[0084]在上述树脂皮膜，能够通过在钢线(后述。)的表面，涂布例如市场销售的清漆(将树脂溶解于干性油和有机溶剂等中的涂料)，通过加热而形成。清漆也可以分成数次?数十次反复涂布，由此，能够调节树脂皮膜的厚度。另外，为了将120°C下的硬度控制在期望的范围，例如改变被覆的树脂和硬化剂(交联剂)的种类，或改变加热温度(硬化温度)即可。另夕卜，即便使用相同的清漆时，通过改变涂膜的形成条件(例如清漆的涂布次数、硬化剂的种类、加热温度等)，也能够改变树脂皮膜在120°C下的硬度。
[0085]作为上述钢线(基底丝)，优选使用抗拉强度为3000MPa以上的钢线。作为抗拉强度为3000MPa以上的钢线，例如，能够使用含有C为0.5?1.2%的高碳钢线。作为高碳钢线，例如，能够使用JIS G3502所规定的钢琴线材。
[0086]上述钢线的直径(芯线直径)，在可耐受切断时所赋予的载荷的范围内尽可能地缩小，例如在130 μ m以下，优选为110 μ m以下，更优选为100 μ m以下。通过缩小钢线的直径，能够减小切断量，能够提高切断体的生产率。但是，若钢线的直径过小，则断线的危险性增，优选钢线的直径为50 μ m以上。
[0087]另外，作为本发明所使用的上述清漆，能够使用由东特涂料株式会社和宇部兴产株式会社等在市场销售的漆包线用清漆和由京瓷株式会社在市场销售电线用清漆等。
[0088]作为上述漆包线用清漆，例如能够使用如下。
[0089](a)聚氨酯清漆(“TPU F1”、“TPU F2 — NC，，、“TPU F2 — NCA，，、“TPU6200，，、“ TPU5100 ”、“ TPU5200 ”、“ TPU5700 ”、“ TPU K5132 ”、“ TPU3000K”、“ TPU3000EA”等；东特涂料株式会社制的商品。)
[0090](b)聚酰胺酰亚胺清漆(“Neoheat Al 一 00C”等；东特涂料株式会社制的商品。)
[0091](C)聚酰亚胺清漆(“U—清漆”等；宇部兴产株式会社的商品。)
[0092](d)聚酯清漆(“LIT0N2100S，，、“LIT0N2100P，，、“LIT0N3100F，，、“LIT0N3200BF，，、“LIT0N3300”、“LIT0N3300KF”、“LIT0N3500SLD”、“Neoheat8200K2”等;东特涂料株式会社制的商品。)
[0093]Ce)聚酷酸亚胺清漆(“Neoheat8600A，，、“Neoheat8600AY，，、“Neoheat8600，，、“Neaheat8600H3”、“Neoheat8625”、“Neoheat8600E2” 等；东特涂料株式会社制的商品。) [0094]作为上述电线用清漆，例如，耐热氨基甲酸乙酯铜线用清漆，能够使用如下:(“TVE5160 - 27”等，环氧改性缩甲醛树脂)、缩甲醛树脂铜线用清漆(“TVE5225A”等，缩甲醛树脂)，耐热缩甲醛树脂铜线用清漆(“TVE5230 — 27”等，环氧改性缩甲醛树脂)，聚酯铜线用清漆(“TVE5350系列”，聚酯树脂)等(均是京瓷株式会社制的商品。)。
[0095]在上述钢线的表面涂布上述清漆之后，例如，在250°C以上(优选为300°C以上)加热，使之热硬化，以树脂皮膜被覆钢线的表面即可。如前述，上述树脂皮膜在120°C下的硬度，例如，能够通过改变被覆的树脂和硬化剂(交联剂)的种类，或改变树脂皮膜的形成条件(清漆的涂布次数，和涂布后的加热温度等)来调整。
[0096]上述树脂皮膜的膜厚，例如为2~15 μ m即可。若树脂皮膜过薄，则难以在钢线的表面均匀地形成树脂皮膜。另外，若树脂皮膜过薄，则在切断初期的阶段树脂皮膜磨损，因此芯线(钢线)露出，芯线磨耗而容易断线。因此树脂皮膜的膜厚优选为2 μ m以上，更优选为3μπ?以上，特别优选为4μπ?以上。但是若树脂皮膜过厚，则树脂被覆锯丝的直径变大，因此切断量变大，生产率劣化。另外，因为树脂在树脂被覆锯丝整体中所占的比例过大，所以树脂被覆锯丝整体的强度降低。因此，若想要提高生产率而加大金属丝的线速，则有容易断线的倾向。因此树脂皮膜的膜厚优选为15μπ?以下，更优选为13μπ?以下，特别优选为IOym以下。
[0097]上述树脂被覆锯丝的直径(线的外径)没有特别限定，但通常为100~300 μ m左右(优选为100~150 μ m)。
[0098]作为上述树脂被覆锯丝切断对象的工件，例如，能够使用硅、陶瓷、水晶、半导体构件、磁性体材料等。
[0099]接下来，对于使用上述树脂被覆锯丝切断工件而制造切断体时的条件进行说明。
[0100]以上述被覆锯丝切断工件，一边对锯丝喷吹磨粒一边切断工件。作为此磨粒，只要是工件切断时通常使用便没有特别限定，例如，能够使用碳化硅磨粒(SiC磨粒)和金刚石磨粒等。特别是为了使切断面平滑，优选使用金刚石磨粒。
[0101]作为上述金刚石磨粒，例如，能够使用住石7 r -J T <株式会社制的“SCM 7 rP夕' H (商品名）”。作为金刚石磨粒，能够使用多晶型或单晶型，但选使用单晶型。这 是由于单晶型在切削时难以破坏。
[0102]上述磨粒的平均粒径没有特别限定，例如，为2?15 ii m (优选为4?10 ii m，更优 选为4?7 y m)即可。
[0103]上述磨粒的平均粒径，例如，能够以日机装株式会社制的4々口卜9 〃々HRA (装置名）”进行测量。
[0104]上述磨粒，通常，喷吹使之分散在加工液中的浆料。作为上述加工液，能够使用水 溶性的加工液或油性的加工液。作为水溶性的加工液，能够使用二 口化学工业株式会 社制的乙二醇系加工液“H4”、三洋化成工业株式会社制的丙二醇系加工液“？、4 ^夕^卜 TMD (商品名）”等。作为油性的加工液，能够使用二 口化学工业株式会社“二 '> 口 >才4 ^ (商品名）”等。
[0105]上述浆料中的磨粒的浓度，例如，能够使用5?50质量％ (优选为5?30质量％， 更优选为5?10质量％)的。
[0106]上述浆料的温度，例如为10?30°C (优选为20?25°C)即可。
[0107]以上述树脂被覆锯丝切断工件时的条件，例如，使工件的切断速度为0. 1?
0.35mm/分，使树脂被覆锯丝的线速为300m/分以上(优选为500m/分以上，更优选为800m/ 分以上）即可。
[0108]另外，施加到树脂被覆锯丝上的张力（单位：N)，优选以满足下式（1)的范围的方 式设定，下式（1)基于芯线(被覆树脂之前的钢线）的抗拉强度计算。在下式（1)中，对于钢 线的抗拉强度(单位：N)之所以为50?70%的范围，是为了在切断时不发生断线，之所以为 “一 5. 0”，是由于切断时施加到树脂被覆锯丝上的切断载荷和从工件拉拔树脂被覆锯丝时 施加的拉拔载荷加在一起的合计大约是5. 0N。
[0109]抗拉强度X 0.5 — 5.0≥张力≥抗拉强度X 0.7 — 5.0…(1)
[0110]还有，钢线的抗拉强度，根据钢线的成分组成和线径而有所不同，但例如，使用JIS G3522所规定的钢琴线（A种)时，线径100 u m的钢线的抗拉强度为24. 3N,线径120 u m的钢 线的抗拉强度为34. 4N,线径130 u m的钢线的抗拉强度为39. 7N,使用钢琴线（B种)时，线径 100 u m的钢线的抗拉强度为26. 5N,线径120 u m的钢线的抗拉强度为37. 7N,线径130 u m 的钢线的抗拉强度为45. 7N。
[0111]以上述树脂被覆锯丝切断工件而得到的切断体，表面性状极其优异。即，因为工件 的切断面的加工变质层深度被抑制得很小，在5 y m以下(优选为4 y m以下，更优选为3 u m 以下)，所以能够适合作为例如太阳能电池用的原材使用。
[0112]加工变质层深度，对于切断面进行蚀刻，测量在工件切断时所导入的转移的蚀坑 深度即可。
[0113]另外，工件的切断面的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)，优选控制在0.5 以下 (更优选为0.4iim以下，进一步优选为0. 3iim以下)。
[0114]表面粗糙度，用株式会社S 卜3制“CS - 3200 (装置名）”测量算术平均粗糙度 (Ra)即可。
[0115]另外，工件的切断量，相对于树脂被覆锯丝的线径(直径)，优选抑制在大约1?
1.10倍(更优选为1?1. 05倍，进一步优选为1?1. 04倍，更进一步优选为1?1. 03倍)。由此能够使切断体的生产率提高。
[0116]S卩，根据本发明的树脂被覆锯丝，因为适当调节了 120°C下的树脂皮膜的硬度，所以即使对于树脂被覆锯丝喷吹磨粒，磨粒向切断面和树脂被覆锯丝之间的引入也会被上述树脂抑制，因此切断量变小。
[0117]相对于此，如上述现有方法1，作为锯丝使用钢线时的切断量，为钢线的直径，加上磨粒的平均直径的3倍左右的长度的宽度。因此为了使生产率提高，需要减小钢线的直径，但使钢线不发生断线而提高强度存在极限，因此减小切断量也有限度。
[0118]另外，如上述现有方法3，若使在工件切断时喷吹的游离磨粒侵入含磨粒树脂皮膜，则锯丝的线径(直径)变大，因此工件的切断量变大。
[0119]还有，如上述现有方法2，使用带固定磨粒的钢线切断工件时的切断量，因为与带固定磨粒的钢线的直径相等，所以为了减少切断量，认为要缩小钢线的直径，或缩小固定磨粒的直径。但是，若过于缩小钢线的直径，则强度不足，无法耐受切断时被赋予的切断载荷，有可能发生断线。另外，若减小固定磨粒的直径，则工件难以磨削，因此生产率劣化。
[0120]另夕卜，在本发明的切断体中，工件的总厚度偏差(total thicknessvariation, TTV)优选抑制在20 μ m以下，这满足一般的太阳能电池用晶片的规格(20 μ m以下)。更优选的TTV为15 μ m以下，进一步优选为10 μ m以下。在此，所谓TTV是评价晶片等的切断体的平坦度的项目之一，以晶片的背面基准面能够测量基准面的厚度方向的高度，以晶片整个面的最大值和最小值的差(总厚度偏差)表示。在后述的表I中，从切断的多个晶片，连续提取工件的中央部的晶片3枚，使用晶片厚度测量仪测量图5所示的厚度测量位置(合计15点)的厚度，根据最大值与最小值的差计算TTV。在晶片的厚度测量中，能够使用例如株式会社东京精密制的电测微计。
[0121]以图4A?4C所示的两种树脂被覆锯丝[发明例(N0.4)和比较例(N0.10)]切断的晶片的厚度偏差(TTV)的测量结果，显示在后述的表I中。上述发明例的TTV是7μπι，大幅低于一般的太阳能电池用晶片的规格(20 μ m以下)，相对于此，比较例的TTV为201 μ m,可见很大的偏差。
[0122]以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明当然不受下述实施例限制，在能够符合前、后述的宗旨的范围，当然也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。
[0123]实施例
[0124]实施例1
[0125]在下述实施例中，在加工台上安装工件(单晶硅)，并且使表I所述的各种锯丝搭在工件的上方，一边对锯丝喷吹磨粒，一边使加工台上升，由运行的金属丝切断工件而制造切断体，对于这时在切断面所形成的加工变质层深度、表面粗糙度(Ra)、切断量(kerf loss:截口损失)、切断量对于锯丝的线径(直径)的比和TTV进行调查。
[0126](关于N0.1 ?17)
[0127]在N0.1?17中，作为锯丝，使用以表I所述的厚度在钢线的表面被覆有表I所述的各种树脂皮膜的树脂被覆锯丝。作为钢线，是JIS G3502所规定的钢琴线材(A种，相当于“SWRS82A”的线材。具体来说，是含有C:0.82质量％、S1:0.19质量％、Mn:0.49质量％，余量是铁和不可避免的杂质构成的线材。)，在N0.1?4、6、7、9?13中，使用拉丝至直径(表I中为芯线直径)130 μ m的钢线，在N0.5中使用拉丝至直径110 μ m的钢线，在N0.8、14、16、17中使用拉丝至直径120 μ m的钢线，在N0.15中使用拉丝至直径100 μ m的钢线。
[0128]详细地说，上述树脂皮膜，是在上述钢线的表面涂布下述清漆之后以，表I所述的加热温度进行加热，使之硬化而形成。具体来说，在形成树脂皮膜之前，先对钢线进行脱脂处理，之后，将涂布次数分为4?10次，涂覆下述清漆直至表I的厚度(作为树脂被覆锯丝的厚度)，对其加热使之硬化，在钢线的表面形成树脂皮膜。在表I中还记述有树脂被覆后的锯丝的直径(线的外径)。还有，上述树脂皮膜均不含磨粒。
[0129]在N0.1?10中，使用JIS C2351所规定的聚氨酯线用清漆“W143”(东特涂料株式会社制，漆包线用清漆“TPU Fl (商品名)”，烘烤后的涂膜组成为聚氨酯)。
[0130]在N0.11、12、15?17中，使用聚酰胺酰亚胺线用清漆(东特涂料株式会社制，漆包线用清漆“Neoheat Al — OOC (商品名)”，烘烤后的涂膜组成为聚酰胺酰亚胺)。
[0131]在N0.13,14中，使用聚酰亚胺清漆(宇部兴产株式会社制，聚酰亚胺清漆“U —清漆(商品名)”，烘烤后的涂膜组成为聚酰亚胺)。
[0132]对于上述的树脂被覆锯丝，以纳米压痕法测量树脂的硬度。硬度在室温(23°C)或120°C下测量。具体的的测量条件如下。
[0133]《室温和120°CT共通的测量条件》
[0134]测量装置:AgilentTechnologies 制“Nano Indenter XP/DCM”
[0135]分析软件:AgilentTechnologies 制“Test Works4”
[0136]Tip:XP
[0137]应变速度:0.05/秒
[0138]测量点间隔:30 μ m
[0139]标准试料:熔融石英
[0140]《室温下的测量条件》
[0141]测量模式:CSM (连续刚性测量法)
[0142]激发振动频率:45Hz
[0143]激发振幅:2nm
[0144]压陷深度:至500nm
[0145]测量点:15点
[0146]测量环境:以空调装置保持室温23°C
[0147]室温下的硬度测量以连续刚性测量法进行，测量距树脂皮膜的最表面的压陷深度为400?450nm的范围下的硬度。硬度测量在15点进行，将测量结果平均而计算硬度。还有，在硬度的测量时，以下述事项为基本进行，在本实施例中，没有这样异常值。
[0148]测量结果之中，如果有异常值(相对于平均值为3倍以上或1/3以下的值)，则以如下方式进行调整:除去异常值，加上重新测量的结果，使测量点的合计为15点。
[0149]《120°C下的测量条件》
[0150]测量模式:Basic (负荷除去测量法)
[0151]压陷深度:至450nm
[0152]测量点:10点
[0153]测量环境:以电阻加热器使试样盘保持在120°C[0154]120°C下的硬度测量以负荷除去测量法进行，测量距树脂皮膜的最表面的压陷深度为450nm这一位置的硬度。即，一边加热试样一边测量硬度时，不能像室温下测量硬度这样采用连续刚性测量法，因此，调整载荷，使测量位置为距最表面的压陷深度为450nm位置而进行硬度测量。
[0155]120°C下的硬度测量，是将上述树脂被覆锯丝以陶瓷系粘接剂贴在金属制的纳米压痕用试样盘上，以电阻加热器加热试样盘，一边保持在120°C—边进行。
[0156]120°C下的硬度测量，在10点进行，平均测量结果而计算硬度。还有，在硬度的测量时，以下述事项为基本进行，但在本实施例中，没有这样的异常值。
[0157]测量结果之中，如果有异常值(相对于平均值为3倍以上或1/3以下的值)时，以如下方式调整:将异常值除去，加上重新测量的结果而使测量点的合计为10点。
[0158](关于N0.18 ?20)
[0159]这些是没有实施树脂皮膜的比较例，使用将上述N0.1?17中所用的相同钢琴线材拉丝至直径120 μ m (N0.18)或160 μ m (N0.19，20)的钢线。
[0160](关于N0.21)
[0161]这些是粘合有磨粒的带固定磨粒的金属丝的现有例，使用了带固定磨粒的金属丝，其在将上述N0.1?17所用的相同钢琴线材拉丝至直径120 μ m的钢线的表面，实施镀Ni，在此Ni镀层上粘合最大直径为17.5μπι的金刚石磨粒。带固定磨粒的金属丝的直径为155 μ m。
[0162]接下来，使用上述N0.1?21的锯丝，以多线锯(株式会社安永制，“D — 500”)切断(切割加工)单晶娃(60mmX 20mmX 50mm)。切割加工,在N0.1?20中，对于锯丝与单晶娃之间，一边喷吹使表I所示的平均粒径的SiC磨粒(信浓电气制炼株式会社制> f ) P夕' A (商品名)”)或金刚石磨粒(住石7 r r )V文株式会社制，“SCM 7 r 4 >夕'4 Y (商品名)”)悬浮于加工液(二'> 口化学工业社制的“乙二醇系水溶液”)的浆料一边进行。还有，在N0.21中，一边对于锯丝与单晶硅之间，作为加工液喷吹不含磨粒的乙二醇系水溶液一边进行切割加工。
[0163]浆料中的SiC磨粒浓度为50质量％，金刚石磨粒浓度均为5质量％，浆料的温度为20?25°C，浆料的供给量为100L/分。
[0164]载有工件的加工台的上升速度(切断速度)，如表I所示，在0.1?0.3mm/分的范围内使之变化，并且树脂被覆锯丝的线速为500m/分，树脂被覆锯丝的张力为25N，树脂被覆锯丝的圈数为41圈，树脂被覆锯丝的线圈间距设定为1mm。
[0165](关于切断量对于锯丝的线径(直径)的比的算出)
[0166]在上述N0.1?21中，测量以上述条件进行切割加工时的切断量，并且在N0.1?20中，计算切断量和锯丝的线径(直径)的差(宽度损失)，和切断量对于锯丝的线径(直径)的比。在本实施例中，以上述方式计算出的切断量的比为I?1.10倍的评价为合格。
[0167](树脂被覆锯丝表面的观察)
[0168]目视观察N0.1?8、11?17的树脂被覆锯丝的表面的结果，几乎未确认到磨粒的侵入。相对于此，在N0.9、10所用的树脂被覆锯丝的表面，确认到有磨粒的侵入。为了参考，拍摄了 N0.4的树脂被覆锯丝(本发明例)，和N0.10的树脂被覆锯丝(比较例)的表面的附图代用照片显示在图4B?4C中。[0169](侵入树脂表面的磨粒的个数的测量)
[0170]对于N0.1~17所用的树脂被覆锯丝，按以下步骤测量侵入树脂表面的磨粒的个数。即，用光学显微镜，以400倍对于使用过的树脂被覆锯丝的表面进行照片拍摄，目视测量在树脂被覆锯丝的中心附近的50 μ mX 200 μ m的区域内所观察到的磨粒的个数。测量区域以虚线显示在图6中。
[0171](加工变质层深度，和切断面的表面粗糙度的测量)
[0172]对于使用N0.1~21的锯丝，以上述方式进行切割加工而得到切断体，测量在切断面所形成的加工变质层深度，和切断面的表面粗糙度。
[0173]《加工变质层深度》
[0174]形成于切断面的加工变质层的深度，如图7 (a)所示，将切断体相对于水平方向倾斜4°的方式埋入树脂，如图7 (b)所示，使切断体的切断面露出而研磨切断体和树脂。接着，用下述表2所示的组成的蚀刻液蚀刻露出面，用光学显微镜观察工件切断时所形成的加工变质层(工件切断时被导入的转移的蚀坑)。在本实施例中，加工变质层深度在5μπι以下的评价为合格。
[0175]用光学显微镜拍摄工件的切断面的照片显示在图8~图13中。图8表示N0.4的附图代用照片，图9表示N0.6的附图代用照片，图10表示N0.10的附图代用照片，图11表示N0.18的附图代用照片，图12表示N0.20的附图代用照片，图13表示N0.21的附图代用照片。
[0176]以光学显微镜观察时，加工变质层由黑色表示，测量其深度(厚度)。
[0177]《表面粗糙度》`
[0178]切断面的表面粗糙度，使用株式会社S 卜3制“CS - 3200 (装置名)”，对于切断方向(切入的深度方向)跨越IOmm测量算术平均粗糙度Ra。在本实施例中，Ra在0.5 μ m以下的评价为平滑性优异(合格)。
[0179]《TTV》
[0180]基于前述方法，对于N0.1~21测量TTV。在本实施例中，TTV在20 μ m以下的评价为合格。
[0181 ] 这些结果一并显示在表1中。
[0182][表1]
[0183]
【权利要求】
1.一种树脂被覆锯丝，其特征在于，是用锯床切断工件时所使用的树脂皮膜锯丝，其包括:钢线；和被覆所述钢线的表面，不含磨粒且120°c时的硬度为0.07GPa以上的树脂皮膜， 其中，所述树脂皮膜以抑制在切断工件时所喷吹的磨粒侵入树脂皮膜的方式来控制硬度。
2.根据权利要求1所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂皮膜的膜厚为2?15μπι。
3.根据权利要求1所述的树脂被覆锯丝，其中，所述钢线的线径在130μπι以下。
4.根据权利要求2所述的树脂被覆锯丝，其中，所述钢线的线径在130μπι以下。
5.根据权利要求1所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂是聚氨酯、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
6.根据权利要求2所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂是聚氨酯、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
7.根据权利要求3所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂是聚氨酯、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
8.根据权利要求4所述的树脂被覆锯丝，其中，所述树脂是聚氨酯、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
9.一种切断体，其特征在于，是如下而得到的切断体:对于权利要求1?8中任一项所述的树脂被覆锯丝喷吹磨粒，通过所述树脂皮膜抑制磨粒向切断面和树脂被覆锯丝之间的引入，同时在所述树脂被覆锯丝相对于工件的切入方向上引入磨粒，由此切断工件而得到切断体，其中， 工件的切断面的加工变质层深度为5 μ m以下。
10.根据权利要求9所述的切断体，其中，所述工件的切断面的表面粗糙度在0.5 μ m以下。
11.根据权利要求9所述的切断体，其中，所述工件的切断量相对于树脂被覆锯丝的线径为I?1.10倍。
12.根据权利要求10所述的切断体，其中，所述工件的切断量相对于树脂被覆锯丝的线径为I?1.10倍。
13.根据权利要求9所述的切断体,其中，所述工件的总厚度偏差(totalthicknessvariation, TTV)在 20 μ m 以下。
14.根据权利要求10所述的切断体,其中，所述工件的总厚度偏差(totalthicknessvariation, TTV)在 20 μ m 以下。
15.根据权利要求11所述的切断体,其中,所述工件的总厚度偏差(totalthicknessvariation, TTV)在 20 μ m 以下。
16.根据权利要求12所述的切断体,其中，所述工件的总厚度偏差(totalthicknessvariation, TTV)在 20 μ m 以下。
【文档编号】B28D5/04GK103764345SQ201280040082
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月17日 优先权日:2011年8月18日
【发明者】吉川一男, 家口浩, 藤泽和久, 阿南匡范, 浦塚昭典, 松岛义武 申请人:株式会社钢臂功科研