ワイヤーソーおよび切断ワイヤーの超音波インライン洗浄

ワイヤーソーやダイヤモンドワイヤーソーでは、ワイヤー表面が清浄であることが重要です。清浄で適切に保守されたワイヤーだけが、精密な切断（例えば、シリコンウェーハ、半導体、鉱物、石材の切断）を実現し、高い効率と品質をもたらします。ワイヤーソーの超音波インライン洗浄は、連続インライン工程でワイヤーソーを洗浄する優れた技術であり、常に洗浄直後の清浄なワイヤーを確保して、最適な切断性能を実現します。

超音波による鋸切断用ワイヤーおよび切断ワイヤーの洗浄

半導体基板やシリコンウェーハの製造、ならびに他の産業の切断用途では、ウェーハを薄い板状に切断するためにワイヤーソーや切断ワイヤーが広く使用されています。これらの鋸切断用ワイヤーおよび切断ワイヤー（例えば、ダイヤモンドワイヤーソー、砥粒ワイヤーソー）は、所望の切断精度と効率を得るために、適切に保守し、汚染のない状態に保つ必要があります。さらに、切断する材料の欠陥や損傷を防ぐことができるのは、清浄な鋸切断用ワイヤーまたは切断ワイヤーだけです。
強い乱流と音響キャビテーションを生じさせる高性能な低周波超音波を用いた超音波洗浄は、長尺材料を連続洗浄するための信頼性の高い技術として確立されています。
Hielscher Ultrasonicsのワイヤーソー洗浄技術は、専用設計のソノトロード（超音波プローブまたはホーン）を介して、集束超音波を連続工程で水槽内に加えます。切断ワイヤーまたは鋸切断用ワイヤーは、超音波を伝達するソノトロードのすぐ近くに沿って導かれ、強力なキャビテーションのホットゾーンを通過します。高振幅と超音波ソノトロードを介した集束超音波処理により、高い効率が確保され、超音波洗浄槽をはるかに上回る性能が得られます。（超音波洗浄浴や洗浄槽におけるキャビテーションの不足について詳しくは、こちらをご覧ください！）ソノトロードの下にあるキャビテーションのホットゾーンは、強い乱流、せん断応力、高圧と高温、およびそれぞれの差、さらに液体ジェットによって特徴づけられます。これらの強力な力は、切断ワイヤーからほこり、汚れ、汚染粒子を除去し、水槽内に分散させます。粒子はそこで洗い流されます。

ワイヤーソー機に組み込まれた超音波インライン洗浄システムの技術模式図

超音波によるワイヤーソーおよび切断ワイヤーの洗浄改善

Hielscherの超音波洗浄技術は、ワイヤーソーを使用する産業（例えば、ダイヤモンドワイヤーによる切断）– 半導体産業および太陽光発電産業におけるウェーハ切断を含む – に大幅な改善をもたらします。超音波キャビテーションにより、ダイヤモンドを含浸させたワイヤーなど、あらゆる切断ワイヤーを非常に効率よく洗浄できます。一方では、切断ワイヤーがより清浄になることで、切断面もよりきれいになります。これにより、製品品質が向上し、製造時の不良率が低下します。他方では、強力に洗浄されたワイヤーをより高い切断頻度で稼働させることができ、切断の高速化、システム利用の効率化、さらに生産効率の向上が可能になります。
太陽光発電産業および半導体産業では、切断能力と効率の高さ、ならびに耐摩耗性から、ウェーハの切断には主にダイヤモンドワイヤーが使用されています。シリコンウェーハ（例えば、単結晶シリコン）などの材料の切断は、摩擦と熱を生じさせる機械的な分離工程です。摩擦と材料の摩耗により、ほこりや破片などの粒子が切断ワイヤーの表面に残ります。このような汚染は、不正確な切断、表面の損傷、欠陥を引き起こす可能性があります。
超音波は、金属部品の洗浄能力でよく知られています。その作用原理は二つあります。第一に、洗浄液自体が振動し、洗浄対象の部品に対して液体が相対的に動きます。第二に – そしてより重要なのが – 高振幅によって生じるキャビテーションです。これら二つの超音波効果により、長尺材料の強力で確実な洗浄が実現します。

ワイヤーソーを超音波で洗浄する理由は？

鋸切断用ワイヤーおよび切断ワイヤーは、切断精度の高さと切り代（すなわち、鋸による切断幅）の小ささから、産業分野で広く使用されています。ただし、この切断精度を得るためには、ワイヤーに汚染がないことが必要です。表面のわずかな不完全さでも、切断誤差を引き起こす可能性があるためです。汚染の大部分は切断工程そのものから生じるため、ワイヤーソーの連続洗浄が不可欠です。
ワイヤーソー（例えば、ダイヤモンドを含浸させた切断ワイヤー、高精度ワイヤーソー）の洗浄工程では、ワイヤーソーの表面を損傷することなく、効果的に洗浄する必要があります。ほこりや汚れを効率よく除去しながら、切れ味が少しでも低下することを避けなければなりません。
超音波インライン洗浄は、精密ワイヤーソーの連続洗浄に最適なソリューションです。Hielscherの超音波インライン洗浄システムは、非接触でありながら強力な機械的洗浄により、汚れとほこりを除去します。切断ワイヤーなどの長尺材料を超音波インライン洗浄する作用原理は、音響キャビテーションという現象に基づいています。Hielscherの超音波インライン洗浄システムには、水槽内に挿入する専用設計のソノトロードが備わっています。切断ワイヤーはソノトロードのすぐ近くを通過します。ソノトロードは洗浄用水槽に振幅を伝達し、音響キャビテーションを発生させます。水槽は汚れの粒子を洗い流します。粒子は、オプションで用意されているベルトフィルターを使用してろ過除去できます。

超音波キャビテーションによる洗浄はどのように作用するのでしょうか？

音響キャビテーションは、強い振動、高温と高圧、およびそれぞれの差、さらにせん断力と液体ジェットによって特徴づけられます。これらの強力なキャビテーション力は、切断ワイヤーの表面からほこりと汚れを除去し、高い切断効率と精度を継続的にもたらします。
非接触洗浄： ワイヤーソーは研磨性のある洗浄工具には接触せず、超音波によって攪拌された水で洗浄されます。これにより、Hielscherの超音波洗浄技術は、ワイヤー表面のあらゆる破壊を防ぎます。

ワイヤーソーの洗浄に超音波インライン洗浄を使用すべき理由は？

連続インライン方式で効率的かつ強力に洗浄することにより、切断精度と品質が大幅に向上します：

• より精密な切断が可能になり、例えば、より薄いウェーハに対応
• より精密な切断により廃棄物が減少
• 切断速度の高速化により、ワイヤーソー機あたりの生産能力が向上
• ウェーハ表面の改善
• 切断ワイヤー／ワイヤーソーの寿命延長
• あらゆる生産において、あらゆる規模のすべての材料に適合

Hielscher Ultrasonicsの高性能インライン洗浄システム

必要な洗浄強度に応じて、Hielscherはさまざまな超音波出力の超音波トランスデューサー（例えば、 200WシステムUP200St や 1kW超音波処理装置UIP1000hdT）を、あらゆる種類のワイヤーソー機への組込み用に提供しています。Hielscherの高性能超音波トランスデューサーは産業用グレードの要件を満たし、24/7/365運転向けに製造されており、過酷な環境や高負荷条件下でも、エンドレスワイヤーの連続洗浄のために確実に稼働できます。
Hielscherの超音波トランスデューサーは汎用性が高く、取り扱いが容易で、さまざまな角度で狭いスペースにも取り付けることができます。お客様のご要望を満たすため、標準システムに加えて、カスタマイズした超音波処理装置も提供しています。

OEM向け超音波洗浄モジュール

ワイヤーソーシステムのメーカーで、Hielscherの超音波インライン洗浄モジュールの組込みをご希望ですか？具体的な要件について当社の研究開発チームとご相談いただけるよう、お問い合わせください。狭いスペースへの設置をご計画の場合も、既存のワイヤーソーシステムへの後付けをご計画の場合も、Hielscherの洗浄モジュールがお客様の要件に対応します。