JP2015120235A - 保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法 - Google Patents

保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015120235A
JP2015120235A JP2014092913A JP2014092913A JP2015120235A JP 2015120235 A JP2015120235 A JP 2015120235A JP 2014092913 A JP2014092913 A JP 2014092913A JP 2014092913 A JP2014092913 A JP 2014092913A JP 2015120235 A JP2015120235 A JP 2015120235A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ingot
holding
wire
machining
holding device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014092913A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5929957B2 (ja
Inventor
隆幸 八ケ代
Takayuki Yatsugayo
隆幸 八ケ代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Marketing Japan Inc
Original Assignee
Canon Marketing Japan Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Marketing Japan Inc filed Critical Canon Marketing Japan Inc
Priority to JP2014092913A priority Critical patent/JP5929957B2/ja
Priority to US14/338,046 priority patent/US20150027990A1/en
Publication of JP2015120235A publication Critical patent/JP2015120235A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5929957B2 publication Critical patent/JP5929957B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H11/00Auxiliary apparatus or details, not otherwise provided for
    • B23H11/003Mounting of workpieces, e.g. working-tables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/02Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
    • B23H1/028Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for multiple gap machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0082Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for supporting, holding, feeding, conveying or discharging work

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)

Abstract

【課題】インゴットが落下しないように保持しながら、放電加工が進行する領域においては、それぞれの素材が異なるインゴット保持部とインゴットとが混在して放電加工が進行する領域を無くすことで、ワイヤの断線を防止すること。
【解決手段】インゴットをワイヤが並設された間隔でスライスする放電加工において用いられる保持装置が、インゴットが保持装置から落下しないように、インゴットを保持する保持部と、インゴットに電流が流れるように、インゴットと通電する通電部とを備えており、さらにワイヤと保持部とが衝突しない箇所に、保持部が配置されており、ワイヤによってインゴットのスライス加工が終了する箇所に、通電部が配置されており、通電部のインゴットのスライス加工が終了する箇所と接触する部分の面形状を、インゴットがスライス加工される加工面に反する面形状にする。
【選択図】 図6

Description

本発明は、保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法の技術に関する。
従来よりシリコンインゴットを多数の薄片にスライスするための装置としてワイヤソーが知られているが、近年ワイヤ放電加工技術を用いてワークを薄板にスライスする技術がある。
例えば、特許文献1には、ワイヤソーにおいてインゴットの側面部分にスライスベースと呼ばれるインゴットの切り終わり部分の欠損を防ぐ保護材を接着剤で接着し、次いで、そのインゴットに接着したスライスベースをマウンティングプレートと呼ばれるワークフィードテーブルへの装着具に接着剤で接着し、そして、そのインゴットが接着されたマウンティングプレートをワークフィードテーブルのワーク保持部に取り付け、インゴットはワークフィードテーブルに装着され、スライスベースまで切断する技術が開示されている。
例えば、特許文献2には、複数本のワイヤでワークをスライスするワイヤ放電加工においてワークは、例えば低抵抗シリコンのように導電性を有する材料からなり、その周方向一部には、当該ワークの軸方向に延びるスライスベースが導電性を有する接着剤によって接着されている。スライスベースの材質は、ワークと同等のものにする技術や、切断ワイヤ部分がスライスベースに到達し、あるいは当該スライスベースを切断するまで切断送りを行うことにより、多数枚のウエハを同時に切り出す技術が開示されている。
インゴッドを放電マルチワイヤソーで加工する場合に加工するインゴッドの保持方法はいくつかあるが、加工するインゴッドに放電加工を行うための電気(通電)を安定的に供給し、加工終了までスライスしたウエハを保持する必要がある。
導電性のビームを使ったインゴットの保持方法を使用すると、インゴットを保持するためにインゴットとの界面には接着剤を必要とする。さらに接着剤は放電加工を行うための電気(通電)を安定的に供給するためには導電性の材料である必要がある。
特開平10−340869号公報 特開2000−107941号公報
その時に図9に示したように、インゴットの材料(シリコン等)とビームの素材(アルミ等)が混在し、インゴットとビームが同時に放電加工される領域においては、ビームの素材(アルミ等)とインゴットの材料(シリコン等)抵抗値はそれぞれ違うので、その抵抗値の差により、電気が流れる箇所が不安点になりワイヤの断線が発生してしまう可能性がある。つまりワイヤの断線を防止するためにはインゴットの材料(シリコン等)とビームの素材(アルミ等)とが混在しないようにして放電加工する必要がある。
本発明は、インゴットが落下しないように保持しながら、放電加工が進行する領域においては、それぞれの素材が異なるインゴット保持部とインゴットとが混在して放電加工が進行する領域を無くすことで、素材の異なるものに対する同時放電による放電加工の不安定性を低減させて、ワイヤの断線を防止することが可能な仕組みを提供することを目的とする。
本発明は、インゴットをワイヤが並設された間隔でスライスする放電加工において用いられる保持装置であって、前記インゴットが前記保持装置から落下しないように、前記インゴットを保持する保持部と、前記インゴットに電流が流れるように、前記インゴットと通電する通電部と、を備え、前記ワイヤと前記保持部とが衝突しない箇所に、前記保持部が配置されており、前記ワイヤによって前記インゴットのスライス加工が終了する箇所に、前記通電部が配置されており、前記通電部の、前記インゴットのスライス加工が終了する箇所と接触する部分の面形状が、前記インゴットがスライス加工される加工面に反する面形状であることを特徴とする。
また、前記保持装置に前記保持部が取り付けられない場合には、前記通電部単体では前記インゴットを前記落下しないように保持できないことを特徴とする。
また、前記通電部の、前記インゴットの加工面に接触する部分の形状が、前記加工面とは面接触しない形状であることを特徴とする。
また、前記通電部の前記接触する部分が前記加工面の傾斜に合うように前記通電部と前記加工面との接触角を調整する角度調整部をさらに備えることを特徴とする。
また、前記保持装置が円筒型のSiCインゴットを前記放電加工するために用いられることを特徴とする。
また、前記インゴットのスライス加工が完了した後に、前記ワイヤが並設された間隔でスライスされたウエハが前記保持装置から落下することを特徴とする。
また、前記保持部は前記落下しないように保持する爪部を有し、前記爪部により、前記保持装置が前記インゴットに接触する何れの境界面に、前記インゴットを前記保持装置に固定する接着剤を用いずに前記落下しないように保持可能であることを特徴とする。
本発明により、インゴットが落下しないように保持しながら、放電加工が進行する領域においては、それぞれの素材が異なるインゴット保持部とインゴットとが混在して放電加工が進行する領域を無くすことで、素材の異なるものに対する同時放電による放電加工の不安定性を低減させて、ワイヤの断線を防止する仕組みを提供することが可能となる。
本発明のマルチワイヤ放電加工システムを正面から見た図。 本発明のマルチワイヤ放電加工装置を正面から見た拡大図。 本発明における極間状態(電圧と電流)と、加工電圧のパルス(ON/OFF)周期を示したもの。 本発明における電気回路と各種部品の配置を示した図。 本発明における電気回路と各種部品の配置を示した図。 本発明における保持装置(押さえユニット)の各種部品の配置を示した図。 本発明における保持装置(押さえユニット)とマルチワイヤ放電加工装置の相対的な配置位置の関係を正面図で示した図。 本発明における保持装置(押さえユニット)とマルチワイヤ放電加工装置の相対的な配置位置の加工時の変遷を正面図で示した図。 従来技術におけるインゴットを保持する方法を示した図。 本発明における保持装置を構成する部品(サイドステー爪有り)の形状と材質を示した図。 本発明における保持装置を構成する部品(サイドステー爪なし)の形状と材質を示した図。 本発明における保持装置を構成する部品(インゴット押さえローラ)の形状と材質を示した図。 本発明におけるインゴット押さえローラとインゴットの接触状態を説明した図。 本発明における加工槽を構成する部品(加工槽内ウエハ押さえ)の形状と材質を示した図。 本発明における保持装置を構成する部品(押さえ支持板と支持ブロック)の形状と材質を示した図。 本発明における保持装置を構成する部品(ベース)の形状と材質を示した図。 本発明における保持装置(押さえユニット)とマルチワイヤ放電加工装置の相対的な配置位置の加工時の変遷を側面図で示した図。 本発明における通電部の形状の変形例を各種インゴットの加工面形状に対応した例を示した図。 本発明における保持装置がインゴットの加工面形状(円錐台)の変形例に対応した例を示した図。 本発明における保持装置がインゴットの加工面形状(円錐台)の変形例に対応した例を示した図。 本発明における保持装置がインゴットの加工面形状(円錐台)の変形例に対応した例を示した図。 本発明における保持装置がインゴットの加工面形状(円錐台)の変形例に対応した例を示した図。 本発明における保持装置インゴットの加工面形状(ドーム型)の変形例に対応した例を示した図。 本発明における保持装置インゴットの加工面形状(ドーム型)の変形例に対応した例を示した図。 本発明における保持装置インゴットの加工面形状(ドーム型)の変形例に対応した例を示した図。
図1を説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るマルチワイヤ放電加工機1を前方から見た外観図である。尚、図1に示す各機構の構成は一例であり、目的や用途に応じて様々な構成例があることは言うまでもない。
図1は本発明におけるマルチワイヤ放電加工システム(半導体基板または太陽電池基板の製造システム)の構成を示す図である。マルチワイヤ放電加工システムは、マルチワイヤ放電加工装置1、電源装置2、加工液供給装置50から構成されている。
マルチワイヤ放電加工システムは、放電により並設された複数本のワイヤ103の間隔で被加工物を薄片にスライスすることができる。
1はマルチワイヤ放電加工装置であり、1には、サーボモータにより駆動されるワーク送り装置3がワイヤ103上部に設けられ上下方向にワーク105を移動できる。本発明ではワーク105が下(重力)方向に送られ、ワーク105とワイヤ103の間で放電加工がおこなわれる。
2は電源装置であり、2には、サーボモータを制御する放電サーボ制御回路が放電の状態に応じて効率よく放電を発生させるために放電ギャップを一定の隙間に保つように制御し、またワーク位置決めを行い、放電加工を進行させる。
加工電源回路(図4)は、放電加工のための放電パルスをワイヤ103へ供給するとともに、放電ギャップで発生する短絡などの状態に適応する制御を行いまた放電サーボ制御回路への放電ギャップ信号を供給する。
50は加工液供給装置であり、50は、放電加工部の冷却、加工チップ(屑)の除去に必要な加工液をポンプによりワーク105とワイヤ103へ送液する共に、加工液中の加工チップの除去、イオン交換による電導度(1μS〜250μS)の管理、液温(20℃付近)の管理を行う。おもに水が使用されるが、放電加工油を用いることもできる。
8,9はメインローラであり、メインローラには、所望する厚さで加工出来るようにあらかじめ決められたピッチ、数で溝が形成されており、ワイヤ供給ボビンからの張力制御されたワイヤ103が2つのメインローラに必要数巻きつけられ、巻き取りボビンへ送られる。ワイヤ103の走行速度は100m/minから900m/min程度が用いられる。
2つのメインローラが同じ方向でかつ同じ速度で連動して回転することにより、ワイ
ヤ繰出し部から送られた1本のワイヤ103がメインローラ(2つ)の外周を周回し、並設されている複数本のワイヤ103を同一方向に走行させる(走行手段)ことができる。
ワイヤ103は図5に示すように、1本の繋がったワイヤであり、図示しないボビンから繰り出され、メインローラの外周面のガイド溝(図示しない)に嵌め込まれながら、当該メインローラの外側に多数回(最大で2000回程度)螺旋状に巻回された後、図示しないボビンに巻き取られる。
マルチワイヤ放電加工機1は、電源装置2と電線513を介して接続されており、電源装置2から供給される電力により作動する。
マルチワイヤ放電加工機1は、図1に示すように、マルチワイヤ放電加工機1の土台として機能するブロック15と、ブロック15の上部の中に設置されている、ブロック20と、ワーク送り装置3と、接着部4と、シリコンインゴット105と、加工液漕6と、メインローラ8と、ワイヤ103と、メインローラ9と、給電子ユニット10と、一括給電子104と、を備えている。
図2を説明する。
図2は、図1に示す点線16枠内の拡大図である。
8,9はメインローラであり、メインローラにワイヤ103が複数回巻きつけられており、メインローラに刻まれた溝に従い、所定ピッチでワイヤ103が整列している。
メインローラは中心に金属を使用し、外側は樹脂で覆う構造である。
2つのメインローラの間であって、メインローラ8,9の内部のほぼ中央部の上の部分には、給電子ユニット10に取り付けられた一括給電子104を配置し、一括給電子104は、上向きに露出する表面をワイヤ103に接触させることで走行する複数本のワイヤ103に加工電圧を一括して給電する。
一括給電子104はワイヤ103の10本と接触することで、加工電源部501からの放電パルス(図4の504)を10本のワイヤ103に供給している。
一括給電子104が配置される位置は、シリコンインゴット105の両端よりワイヤの長さがほぼ等しくなる位置(511L1=511L2)に設けてある。
一括給電子104には、機械的摩耗に強く、導電性があることが要求され超硬合金が使用されている。
2つのメインローラの間であって、メインローラ8,9の内部のほぼ中央部の下の部分には、ワーク送り装置3に取付けたシリコンインゴット105を配置し、ワーク送り装置3がワークを105下方向に送り出すことでスライス加工が進行する。
メインローラの下部に加工槽6を設け、ワイヤ103およびシリコンインゴット105を浸漬し、放電加工部の冷却、加工チップの除去を行う。加工槽6は加工液を貯留し、送り出されたワークを浸漬するためのものである。
ワイヤ103の本数を10本に対して接触する一括給電子104を1個で示しているが、一括給電子104あたりに接触するワイヤの本数や、最大で2000回程度螺旋状に巻回されたワイヤ103に接触する一括給電子104の総数は必要数に応じて増やすことは言うまでもない。
ブロック20は、ワーク送り部3と接合されている。また、ワーク送り部3は、シリコンインゴット105(ワーク)をワーク保持部800が保持したものを重力方向に下降するように駆動することでシリコンインゴット105を薄片にスライス加工する。
本実施例では、加工材料(ワーク)として、シリコンインゴット105を例に説明する。
ワーク保持部800は、ワーク送り装置3と、シリコンインゴット105(ワーク)とを保持するためのもので、例えば、電導性の素材が用いられる。
なおワーク保持部800は、シリコンインゴット105(ワーク)を適正にセットする時にはワーク保持具として取り外し可能である。
ワーク送り部3は、ワーク保持部800により保持されているシリコンインゴット105を上下方向に移動する機構を備えた装置であり、ワーク105を保持した状態でワーク送り部3が下方向(重力方向)に移動することにより、シリコンインゴット105をワイヤ103の方向に近づけることが可能となる。
ワーク保持部800を構成する通電部814は図5に示す電気回路内に構成されることで、放電加工によりインゴット105を通過する加工電流は、通電部814から加工電源部501および加工電源部502と導通して流れることはいうまでもない。
ワーク送り部3は一括給電子104よりも低い位置に配置されている。
保持するワーク105が加工液に浸漬されるように、ワーク送り部3はワーク105を周回するワイヤ103に接近する方向に送りしている。
加工液漕6は、加工液を貯留するための容器であり複数のメインローラ(8,9)を周回するワイヤ103の外側に配置されている。
加工液は、例えば、抵抗値が高い脱イオン水である。ワイヤ103と、シリコンインゴット105との間に、加工液を設けられることにより、ワイヤ103と、シリコンインゴット105との間で放電が起き、シリコンインゴット105を削ることが可能となる。
メインローラ8、9には、ワイヤ103を取り付けるための溝が複数列形成されており、その溝にワイヤ103が取り付けられている。そして、メインローラ8、9が右又は左回転することにより、ワイヤ103が走行する。
また、図2に示すように、ワイヤ103は、メインローラ8、9に取り付けられ、メインローラ8、9の上側、及び下側にワイヤ列を形成している。
また、ワイヤ103は、伝導体であり、電源装置2から加工電圧が供給された給電子ユニット10の一括給電子104とワイヤ103とが接触することにより、当該供給された加工電圧が一括給電子104からワイヤ103に印加される。(一括給電子104がワイヤ103に加工電圧を印加している。)
そして、ワイヤ103と、シリコンインゴット105との間で放電が起き、シリコンインゴット105を削り(放電加工を行い)、薄板状のシリコン(シリコンウエハ)を作成することが可能となる。
図4は、本発明の極間放電電圧(Vgn)及び極間放電電流(Ign)の変化とTr1、Tr2のON/OFF動作(タイミングチャート)を示す。グラフの横軸は時間である。
まずトランジスタTr1503をONし、誘発電圧を印加する。このときワイヤ103とワーク105間(極間)は絶縁されているため、ほとんど極間放電電流は流れない。その後、極間放電電流が流れ始めて放電を開始するとVgnが電圧降下することで、放電開始を検出しTr2をONすると、大きな極間放電電流を得る。所定時間経過後にTr2をOFFする。Tr2のOFFを所定時間経過した後に再び一連の動作を繰り返す。
図4を説明する。
図4は本発明における、一括給電子104から複数本のワイヤ(10本)に一括で加工電圧を給電する一括給電での電気回路2とワイヤ放電加工装置1との関係を示す図である。Tr2がONしている状態であるので、加工電流であるワイヤ電流や極間放電電流が流れている状態を示している。
図4は、図5に示す電気回路2との等価回路を示している。
一般的な個別給電方式の電気回路を、複数のワイヤ(10本)に一括で加工電流を給電する一括給電での電気回路に導入したとすれば、加工電源部から給電点の間にて加工電流の上限を制限するためには、複数のワイヤ(10本)に供給される各ワイヤ103に流れる電流の合計(10倍)の加工電流が供給されるように抵抗値を固定した電流制限抵抗体(Rm)を加工電源部501から給電点との間に設置すればよい。
まず、このように固定された抵抗値を持つRmを加工電源部501から一括給電子104との間に設置した場合を説明する。
電流制限抵抗体(Rm)を設置した場合、10本全てのワイヤ103とワークとの間で放電状態が均一にかつ同時に起こった場合には、固定された抵抗値Rmに応じた加工電流が各ワイヤ103に供給され、10本のワイヤ103で加工電流が均等分散されるので各ワイヤ103では過剰な加工電流の供給は問題とならない。
しかしながら電流制限抵抗体(Rm)を設置した場合、10本全てのワイヤ103とワークとの間で放電状態が均一にかつ同時に起こらなかった場合には、固定された抵抗値Rmに応じた加工電流が放電状態になったワイヤ103に集中して供給されるので、各ワイヤ103では過剰な加工電流の供給が問題となる。つまり、10本の中でもしも1本のみが放電状態になった場合には、本来均一にかつ同時に起こった場合に1本のワイヤ103に供給されるべき加工電流の10倍の加工電流が、放電状態になっているワイヤ103のみに流れるので、ワイヤ103が断線してしまうことがある。
505は配線513の内部抵抗によるインピーダンス(抵抗値)である。Vmnの
513はマイナス側に接続する上り用のケーブルである。加工電源部501から一括給電子104に加工電圧を供給する。
520は配線514の内部抵抗によるインピーダンス(抵抗値)である。Vmnの
514はプラス側に接続する下り用のケーブルである。
本発明の配線513の抵抗値Rmn505を十分小さくすることは、従来方式の加工電流制限抵抗体(Rm)を用いて加工電流を所定の上限に制限するものではなく、10本の中で1本のみが放電状態になった場合であっても、放電状態となったワイヤ103の本数に応じてワイヤの合成の抵抗値が変動するように制御できる機構を備えている。
このように、本発明では配線513の抵抗値Rmn505をワイヤ103の抵抗値Rwn509と比べても十分に小さな抵抗値の範囲にして、放電状態となったワイヤ103の本数に応じてワイヤの合成の抵抗値を変動させることで、加工電流の上限を制限するパラメータとしてRwn509の方が支配的になり、配線513の抵抗値Rmn505の影響はほぼ無視することができる。
つまり、本発明では加工電源部501から一括給電子104までの間に流れ、極間ではワーク105に放電する極間放電電流になる加工電流の上限を制限する加工電流制限抵抗体(Rm)を備えなくてもよいということである。
つまり、本発明ではRwnを10本(メインローラ8、9を巻回する周回数)で単純に割った抵抗値よりも、Rmnをもっと小さい抵抗値にすればよいということである。
つまり、加工電流の上限を制限するパラメータとして、電流制限抵抗体(Rm)の代わりに、各ワイヤ103の抵抗Rwn509であるインピーダンスを利用することで、各ワイヤ103にはワイヤ電流Iwnが安定して供給されるので、ワイヤ103に加工電流の集中が起こらない。
509はワイヤ1本毎のワイヤによる抵抗値である。
ここで一括給電子104から放電部までのワイヤ103による抵抗値とは、一括給電子104と接触してから、かつ走行するワイヤ(1本)による、放電部までのワイヤ103の長さよる抵抗値である。
例えば、ワイヤ10本(メインローラ8、9を10周巻回する)に一括で給電する場合の各ワイヤ103の抵抗値をそれぞれRw1、Rw2、〜Rw10とする。
一般的な個別給電方式のように、Rmではなく、Rwnの方を1本毎のワイヤ電流(Iw)や放電電流(Ig)の合計値を制限する抵抗とすることで、1本毎に流れるワイヤ電流(Iwn)や放電電流(Ign)を制限することができる。つまり給電点(一括給電子104)と放電点(放電部)との距離(長さL)を変えることでRwnを任意の抵抗値に設定することができる。
例えばVmn=60V、Vgn=30V、Rwn=10Ωとした場合には、Iwn(Ign)=(60V−30V)/10Ω=3Aとなる。
なお、上記の計算式では、ワイヤの抵抗値(Rwn)による給電点から放電点までの電圧降下を30Vとしたが、加工電源部501から給電点までの電圧降下を起こす抵抗(Rmn)による給電点から放電点までの電圧降下は考慮していない。
つまり本発明である一括給電方式においてワイヤ103に加工電流の集中が起こらないようにするには、IwnをRmnにより決定すればよくので、1本毎に所望のワイヤ電流(Iwn)や放電電流(Ign)を得るためには、加工電源部501から給電点までの電圧降下を起こす抵抗RmnがRmn<<Rwnの関係になるように設定されればよい。
また各ワイヤ個別のワイヤの抵抗値Rwnは(1)ワイヤ103の材質による電気抵抗値ρ、(2)ワイヤ103の断面積B、(3)ワイヤ103の長さL、の3つのパラメータからRwn=(ρ×B)/Lの関係式によりで定めることができる。
501は加工電源部である。Vmnは放電加工に必要な加工電流を供給するために設定される加工電圧である。加工電源部501はVmnを任意の加工電圧に設定することができる。さらに一般的な個別給電方式よりも加工電流の供給量が大きくなるので、401と比べると大きな電力(加工電圧と加工電流の積)を供給する容量が必要となる。
加工電源部501は一括給電子104に加工電圧(Vmn)を供給する。
502は加工電源部である。Vsnは放電を誘発するために設定される誘発電圧である。さらにワイヤ103とワークとの間にて極間電圧(極間電流)の状態をモニターし、ワーク送り装置の制御に利用する目的にも使用される。加工電源部502はVsnを任意の誘発電圧に設定することができる。さらに一般的な個別給電方式よりも誘発電流の供給量が大きくなるので、402と比べると大きな電力を供給する容量が必要となる。
加工電源部502は一括給電子104に加工電圧(Vsn)を供給する。
503はトランジスタ(Tr2)である。加工電圧VmnのON(導通)状態とOFF(非導通)状態をスイッチングで切り替える。
504はトランジスタ(Tr1)である。加工電圧VsnのON(導通)状態とOFF(非導通)状態をスイッチングで切り替える。
507は放電極間電圧(Vgn)である。放電中にワイヤ103とワーク105との間に印加される放電極間電圧である。
例えば、ワイヤ10本に一括で給電する場合の各放電極間電圧をそれぞれVg1、Vg2、〜Vg10とする。
放電によりワイヤ103とワーク105との間に放電極間電圧が印加される部分が放電部である。放電部において、走行する複数本のワイヤ103と一括給電子104との接触により走行する複数本のワイヤ103に一括で給電された加工電圧によりワークに放電する。
508は放電極間電流(Ign)である。放電中にワイヤ103とワーク105との間に流れる放電極間電流である。
例えば、ワイヤ10本に一括で給電する場合の各放電極間電流をそれぞれIg1、Ig2、〜Ig10とする。
放電によりワイヤ103とワーク105との間に放電極間電流が流れる部分が放電部である。放電部において、走行する複数本のワイヤ103と一括給電子104との接触により走行する複数本のワイヤ103に一括で給電された加工電圧によりワークに放電する。
510はワイヤ1本毎に個別に供給されるワイヤ電流(Iwn)である。
例えば、ワイヤ10本に一括で給電する場合の各ワイヤ電流をそれぞれIw1、Iw2、〜Iw10とする。
511は給電点から放電点までの距離Lであり、すなわち給電点(一括給電子104)から放電点(ワーク)までのワイヤ103の長さである。
図5を説明する。
図5は本発明における複数本のワイヤ(10本)に一括で加工電流を給電する一括給電の電気回路2により複数本のワイヤ103に一括給電している図である。
104は一括給電子である。一括給電子104は走行する複数本のワイヤ103に一括で接触する。シリコンインゴット105と対向する位置に設けた、1ヶ所の一括給電子104から放電パルスを印加し、放電加工を行う。
メインローラを巻回するワイヤ103の本数(10本)に対して1つの電源回路2が接続されている。
以下、図5の配置を参照して、ワイヤ103に流れる加工電流(各ワイヤ電流の合計)を説明する。
図5に示すように、給電点(一括給電子104とワイヤ103が接触する位置)から放電点(ワイヤ103とワーク105との間)に流れるワイヤ電流は左右のメインローラの2方向に流れるので、各方向に対するワイヤによる抵抗が存在している。
511L1は電流が左のメインローラ方向に流れた場合の給電点と放電点との長さ(距離)であり、L1の場合に定まるワイヤの抵抗値をRw1aとする。
511L2は電流が右のメインローラ方向に流れた場合の、放電点と給電点との長さ(距離)であり、L2の場合に定まるワイヤの抵抗値をRw1bとする。
ワイヤ103がメインローラ8、9を1周巻回する長さを2mとする。
一括給電子104は、1周巻回する長さのほぼ半分の距離に配置されているので、放電点と給電点との距離(ワイヤの長さL)を1mである。
よって一括給電子104から放電部までを走行するワイヤ103の距離は0.5mよりも長い。
ワイヤ103の材質の主成分は鉄であり、ワイヤ103の直径は0.12mm(断面積0.06×0.06×πmm)である。ワイヤ103の抵抗値Rw1a、Rw1bはそれぞれ、同じ長さ(L1=L2=1m)であるので各々のワイヤの抵抗値は同一の20Ω程度とすればRw1aとRw1bによる1本(メインローラ8、9を1周巻回する)の合成のワイヤの抵抗値は10Ω程度となる。
また、図5のようにL1及びL2の長さによるワイヤの抵抗値を同じ抵抗値にするために、L1とL2の長さが同じになるように一括給電子104を配置することが好ましいが、L1とL2の長さの違いが10%程度(例えばL1が1mでL2が1.1m)ことなるように一括給電子104を配置しても特に問題はない。
放電電圧Vg1〜Vg10がほぼ等しい場合、VmnがそれぞれのRw1〜Rw10に印加されているので、Iw1〜Iw10は全て同じワイヤ電流である。
ここでワイヤの抵抗値による電圧降下値(Rw1×Iw1)と放電電圧(Vgn)からVmnを求める.
一括給電子104から放電部までの電圧降下は走行するワイヤの抵抗値による電圧降下である。
Rw1=10Ω(一括給電子104から放電部までの抵抗値)。
Iw1=3A
Vgn=30Vとすれば、Vmnは以下のようになる。
Vmn=10(Ω)×3(A)+30V=60V
よって一括給電子から放電部までの電圧降下は10Vよりも大きい。
よって一括給電子から放電部までの抵抗値が1Ωよりも大きい。
尚、Rwn=(ρ×B)/Lの関係式により、ワイヤ103のパラメータによりワイヤの抵抗値による電圧降下値を設定してもよい。
よって、10本全てのワイヤ103とワークとの間で放電状態が均一にかつ同時に起こった場合の抵抗値Rmnを計算すると、全てのワイヤ103で放電状態となり10本のワイヤ103にIw1=3Aが流れている場合は、加工電源部501から給電点との間では全体で10本×3A=30Aの加工電流が必要となり、この加工電源部501から給電点との間の電圧降下をVmnの100分の1(0.6V)とすれば、この場合の抵抗値Rmnは以下のようになる。
よって加工電源部501から一括給電子104までの電圧降下は1Vよりも小さい。
よって加工電源部501から一括給電子までの電圧降下は、一括給電子から放電部までの電圧降下よりも小さい。
Rmn=0.6V/30A=0.02Ω(加工電源部501から一括給電子104までの抵抗値)。
よって加工電源部501から一括給電子までの抵抗値は0.1Ωより小さい。
よって加工電源部501から一括給電子までの抵抗値が、一括給電子から放電部までの抵抗値よりも小さい。
よって加工電源部501から一括給電子104までの電圧降下と一括給電子104から放電部までの電圧降下との比は10倍以上である。
よって加工電源部501から一括給電子104までの抵抗値と一括給電子から放電部までの抵抗値との比が10倍以上である。
よってRmnを考慮して10本の加工電流をもとめると(60V−30V)/((10Ω/10本)+0.02Ω)=29.41Aとなり
ワイヤ一本当たりに割ったあとの加工電流は2.941Aとなる。
また、10本全てのワイヤ103とワークとの間で放電状態が均一にかつ同時に起こらなかった場合に1本のワイヤ電流が流れたとしても、ワイヤ一本当たりに割ったあとの加工電流は(60V−30V)/(10Ω+0.02Ω)=2.994Aとなり、10本全てのワイヤ103とワークとの間で放電状態が均一にかつ同時に起こった場合と比べても大きな差は生じない。
また更なる効果として、複数本であるN本(メインローラ8、9をN周巻回する)のワイヤ103に1箇所(一括)で給電する場合には、1本のワイヤ毎に個別に給電したときの加工速度に比べて加工速度が1/Nとなるが,本発明によれば、N本のワイヤ103へ1箇所(一括)で給電した場合においても1本のワイヤ103へ個別に給電したときと同等の加工速度を維持することができる。
<保持装置800の第1の実施形態>
図6を説明する。
図6、図10、図11、図12、図15、図16は本発明の保持装置800の第1の実施形態を示す図である。第1の実施形態の保持装置800は、円錐台型のインゴットを保持する場合に好適な保持装置800である。
図6は本発明における保持装置(押さえユニット)800の各種部品の配置を示した図である。
以下各種部品の機能をそれぞれ説明する。
800は押さえユニットである。
800は、インゴットをスライスするワイヤ放電加工装置において用いられ、鉛直方向に落下しないようにこのインゴット105を保持する保持装置である。
図6の例ではインゴットの形状は円筒型であって、保持部が円形状(平面)である非加工面と接することで保持し、通電部が円筒形状(曲面である円柱面)であるワイヤ103によってスライス加工される加工面と接することで通電させている。
また、押さえユニット800は、略円筒であるインゴット(円筒型のインゴットにオリフラ面がある場合も含む)をインゴットの円筒となる面に対向する方向に放電スライス加工する装置1において用いられる保持装置である。
また、押さえユニット800は、インゴットをインゴットにある表面に略垂直な方向に放電スライス加工する装置1において用いられる保持装置である。
以下は押さえユニット800を構成するための各種部品である。
811はサイドステーAである。このサイドステーAとは通電部814が接触する箇所とは異なる箇所(ワーク105の円形となっている一方の面)でワーク105に密着することでワークが鉛直方向に落下しないように保持する保持部である。
811は、インゴットのスライスされない非加工面と接することで、インゴットが鉛直方向に落下しないように保持する。
812も、インゴットのスライスされない非加工面と接することで、インゴットが鉛直方向に落下しないように保持する。
保持部811は、インゴットの円となる面と接することで、インゴットが鉛直方向に落下しないように保持するために機能する。
保持部811は、通電部814が接している一つの表面とは異なるインゴットのいずれかの表面と接することで、インゴットが鉛直方向に落下しないように保持するために機能する。
また、押さえユニット800には複数(2枚)の保持部があり、この複数の保持部が円となる面(図9の901)の両面でそれぞれ接している。
保持部811は、図17のようにワーク105の加工が進むとワイヤ103に接触してしまうルート上にはないので、ワイヤ103により放電加工されない場所(位置)でワーク105に密着してワークが鉛直方向に落下しないように保持している。
通電部814の役割は、安定的に通電するのみであるので、通電部814単体であればインゴットを鉛直方向に落下しないように保持することではないので、通電部814以外の部分でワークが鉛直方向に落下しないように保持する必要がある。
814は、インゴットのスライスされる加工面の表面形状とは全面で接触しない表面形状で、加工面と接することで、加工面と放電加工による加工電流を通電させている。
814は、インゴットが放電加工される場合には、インゴットの加工面がスライスされたあとに通電部がスライスされる箇所に配置されている。
保持部811によって鉛直方向に落下しないようにインゴットを保持しない場合には、通電部814はインゴットを保持することはできない。
保持部811の役割はまず、ワーク105のスライスが完全に終了するまで、ワーク105が鉛直方向に落下しないように保持できればよい。
ワーク105のスライスが完全に終了するまでは、ワーク105が鉛直方向に落下しないように保持するためには、図18のようにワーク105がワイヤ103により放電加工されて、ワーク105が移動していくルート(スライス面方向)以外の場所(位置)でワーク105を保持する必要がある。なぜなら、ワーク105が移動していくルート(スライス面方向)には複数本の並列したワイヤ103が走行しているので、ワーク105が移動していくルート(スライス面方向)以外の場所(位置)で保持しないと走行するワイヤ103と衝突してしまうからである。
よって保持部811を円筒状のインゴット105の円形となっている面(図9の902)で保持すれば、図17に示したように走行するワイヤ103と保持部811とは衝突することはない。
さらに、保持部812を円筒状のインゴット105の円形となっている面(図9の902)の反対側からも両サイドから同時に保持することで、重量の重い円筒状のインゴット105であっても鉛直方向に落下することはなく安定的に保持することができる。
<保持部811の第1の実施形態>
保持部811と保持部812をつかって重量の重い円筒状のインゴット105を落下させないためには、図10に示したように、保持部811と保持部812の間に重い円筒状インゴット105を挟んで、保持部811と保持部812の落下する方向の先端部分に設けた爪部で挟んだインゴット105の両端をひっかけてもいい。図10に示したように、爪部はワーク105が移動していくルート(スライス面方向)以外の場所(位置)で保持しているので走行するワイヤ103と保持部811とは衝突することはない。
保持部811がインゴット105のスライスされない非加工面と接し、かつ加工面にも接触する爪部を保持部811が備えることで、鉛直方向に落下しないようにインゴットを保持することができる。
さらにこの場合、爪部によりインゴットを鉛直方向に落下しないように両側から持ち抱えることができるので、保持部811と保持部812がインゴット105と両側から接触する接触面には非導電性の接着剤を一切使用しなくてもインゴット105は鉛直方向に落下しないが、爪部で引っ掛ける必要がありので、爪部のでっぱり部分がワーク105が移動していくルート(スライス面方向)での加工当初にルート上の邪魔となってしまい、インゴット105の両側でスライス加工できない領域が一部発生するという短所がある。
つまり、爪部により、保持装置800がインゴットに接触する何れの境界面に、インゴットを保持装置に固定する接着剤を用いずに、インゴットが落下しないように保持することも可能である。
<保持部811の第2の実施形態>
保持部811と保持部812をつかって重量の重い円筒状のインゴット105を落下させないためには、図11に示したように、保持部811と保持部812の間に重い円筒状インゴット105を挟んで、保持部811(または保持部812)とインゴット105の接触面に非導電性の接着剤を使用して、円筒状インゴット105を接着してもいい。図11に示したように、保持部811はワーク105が移動していくルート(スライス面方向)以外の場所(位置)で接着しているので走行するワイヤ103と保持部811とは衝突することはない。
保持部811と非加工面とが接触する界面に接着部材(非導電性の接着剤)が塗布されて保持部811と非加工面とが接することで、鉛直方向に落下しないようにインゴット105を保持している。
さらにこの場合、非導電性の接着剤の保持力でインゴットを鉛直方向に落下しないように両側から持ち抱えることができ、実施例1のような爪部で引っ掛けなくてもよいのでルート(スライス面方向)での加工当初にルート上の邪魔とならず、インゴット105の両側でスライス加工できない領域は発生しない。
なお、保持部811の素材としては、主に保持機能を目的とするので、ガラス、半導体、プラスチック、ゴミ等、導電性以外の素材あってもよい。
本発明では、導電性の素材であるアルミを使用しているのは、保持部811の少なくとも一部をワークに流れる電流を通電させるために導電性の素材としてワークの円形となる面(図9の902)と接触させることで、保持機能に合わせて通電性能も合わせて持たせることができるためである。
812はサイドステーBである。このサイドステーBとは通電部814が接触する箇所とは異なる箇所(ワーク105の円形となっている他方の面)でワーク105に密着することでワークが鉛直方向に落下しないように保持する保持部である。
複数の保持部811と812を備えており、複数の保持部が複数箇所の非加工面とそれぞれ接することでインゴットを保持している。
保持部812は、図17のようにワーク105の加工が進むとワイヤ103に接触してしまうルート上にはないので、ワイヤ103により放電加工されない場所(位置)でワーク105に密着してワークが鉛直方向に落下しないように保持している。
保持部812は、インゴットの円となる面と接することで、インゴットが鉛直方向に落下しないように保持するために機能する。
保持部812は、通電部814が接している一つの表面とは異なるインゴットのいずれかの表面と接することで、インゴットが鉛直方向に落下しないように保持するために機能する。
813はインゴット押さえローラ支持板である。
814はインゴット押さえローラである。このインゴット押さえローラとは円筒形となる面の曲面形状とは相反する形状で円筒形となる面に接触して、接触によりワーク105に流れる電流を通電させる導電性の通電部である。
通電部814は、インゴットの円筒となる面の形状とは相反する表面の形状にて円筒となる面と接することで、インゴットと電流を通電させるために機能する。
通電部814は、インゴットにある表面の形状とは相反する表面の形状にてインゴットのいずれか一つの表面と接することで、インゴットと電流を通電させるために機能する。
通電部814は、図17のようにワーク105の加工が進むとワイヤ103に接触してしまうルート上にあるので、ワイヤ103により放電加工される場所(位置)でワーク105と接触してワーク105に流れる電流を通電させている。
通電部814の役割はまず、ワーク105のスライスが完全に終了するまで、ワーク105に流れる電流の通電を維持しなければならない。つまり、ワーク105の円筒形となる面(図9の901)とは必ず直接接触していなければならない。しかし、図9のビームの形状のように、ワークと接触する面(図9の901)の形状に沿った形状で接触させた場合には、広い面積でワーク105に流れる電流の通電を維持することが可能であるが、円筒状のインゴットを完全にスライスしようとした場合には、放電加工が終了する直前の過程においては、ビームとインゴットの両方を放電加工する領域(図9の903)が発生してしまう。このビームとインゴットの両方を放電加工する領域においては、それぞれ素材の異なるビーム(例えばAl等)とインゴット(例えばSiC等)の混在領域を一本のワイヤ103にて同時に放電加工しなくてはならず、その混在領域では一本のワイヤ103で起こる放電現象に局所的な違いがおこるため、放電現象が不安定となり、ワイヤ103が断線しやすくなる。
よって、図9の903のようなビームとインゴットの両方を放電加工する領域を無くすためには、通電部814の役割としては円筒状ワークと接触する面積は極力狭くして、かつ安定的に通電できればよい。つまり円筒状ワークと接触する最適な形状としては、通電するワークの表面(図9の901)に沿った形状の通電部の表面同士を互いに広い面積で接触させるのではなく、通電するワークの表面(図9の901)とは相反する形状になるように通電部の接触表面部分のみを加工し、図18に示したような通電部814の接触面の形状で互いに狭い面積で接触させればよい。
このように図18に示したような通電部814の形状で互いに狭い面積で接触させることで接触する面積が極力狭くしてかつ安定的に通電できるが、図9に示したビームと比べると接触する界面の面積が減少するので、たとえ導電性の接着剤を使用してもインゴットを鉛直方向に落下しないように保持することはできなくなる。よって通電部814の役割は、安定的に通電するのみで、インゴットを鉛直方向に落下しないように保持することではないので、通電部814がワーク105と接触する界面には導電性の接着剤を一切使用しなくてもよい。
このように通電部814単体ではインゴットを鉛直方向に落下しないように保持することではないので、図8および図17にて示したように、スライス加工が完全に終了すると、スライスされたウエハ105を保持することはできないので、スライスされたウエハ105は鉛直方向に落下してしまう。
815はベースである。
図7を説明する。
図7は保持装置(押さえユニット)800とマルチワイヤ放電加工装置の相対的な配置位置の関係を正面図で示した図。図8の加工終了時(2)の状態である。
808はスライスウエハ押さえである。
図8を説明する。
図8は保持装置(押さえユニット)800とマルチワイヤ放電加工装置の相対的な配置位置の加工時の変遷を正面図で示した図である。
図9を説明する。
図9は従来技術におけるインゴットを保持する方法を示した図である。
従来技術では、加工面とビームを面接触させ、その界面に接着剤(導電性)を使用すすることで、インゴットとビームとの通電を保ち、さらにインゴットがビームから落下しないように保持している。この時に加工面が平面である角状のインゴットの場合には、放電加工が進行する領域においては、それぞれの素材が異なるビームとインゴットとが混在して放電加工が進行する領域が存在しないが、加工面が曲面である円筒型のインゴットの場合には、放電加工が進行する領域においては、それぞれの素材が異なるビームとインゴットとが混在して放電加工が進行する領域が存在してしまう。
図10を説明する。
図10は保持装置800を構成する部品(サイドステー爪有り)の形状と材質を示した図である。
図10は保持部の実施例1を示した図である。
図10において保持部811にはインゴット105が円筒となる面(図9の902)に対向する方向(加工方向)にスライスされているときに放電加工されない場所においてインゴット105が鉛直方向に落下しないように保持可能な爪部がある。
また保持部811には、支持ブロック816にビスを使って取り付けるためのビス穴(2か所)が開けられている。
また保持部812にも、ベース815にビスを使って取り付けるためのビス穴(2か所)が開けられている。
図10において保持部812にもインゴット105が円筒となる面(図9の902)に対向する方向(加工方向)にスライスされているときに放電加工されない場所においてインゴット105が鉛直方向に落下しないように保持可能な爪部がある。
図11を説明する。
図11は保持装置800を構成する部品(サイドステー爪なし)の形状と材質を示した図である。
図11は保持部の実施例2を示した図である。
図11において保持部811は、円となる面(図9の902)との接触界面には非導電性の接着剤が塗布されて円となる面と接することで、インゴット105を保持している。
図11において保持部812も、円となる面(図9の902)との接触界面には非導電性の接着剤が塗布されて円となる反対面と接することで、インゴット105を保持している。
図12を説明する。
図12は保持装置800を構成する部品(インゴット押さえローラ)の形状と材質を示した図である。
図13を説明する。
図13はインゴット押さえローラとインゴットの接触状態を説明した図である。
図14を説明する。
図14は加工槽6を構成する部品(加工槽内ウエハ押さえ)の形状と材質を示した図である。
図15を説明する。
図15は保持装置800を構成する部品(押さえ支持板と支持ブロック)の形状と材質を示した図である。
保持装置800を構成する他の部品(通電部や保持部)とインゴットのサイズによる距離を微調整できる長穴があり、ネジ止めの位置を変えて他の部品(通電部や保持部)とインゴットとの距離を調整することができる。
図16を説明する。
図16は保持装置800を構成する部品(ベース)の形状と材質を示した図である。
保持装置800を構成する他の部品とはネジ止めで連結されている。
図17を説明する。
図17は保持装置800とマルチワイヤ放電加工装置の相対的な配置位置の加工時の変遷を側面図で示した図である。
図17に示したように通電部814は、インゴット105が円筒となる面に対向する方向(加工方向)にスライスされたあとに放電加工される場所(加工終了(2)の時の位置)において円筒となる面(図9の902)と接することで、インゴットと電流を通電させている。
つまりこの位置で接することで放電スライス完了するまで、インゴットとの通電を継続させることができる。よってインゴット105がウエハにスライスされたあとには通電部814も一部がスライスされる。
さらに通電部814は、円筒となる面(図9の902)との接触界面には導電性の接着剤が塗布されずに円筒となる面と接しているので、スライス加工されたあとのインゴット(ウエハ)を保持できず、Zステージ引き揚げ(3)に示したようにスライス加工されたウエハは重力方向に落下する。
図17に示したように保持部811と保持部812は、インゴット105が円筒となる面に対向する方向にスライスされているときに放電加工されない場所において円となる面(図9の901)と接することで、インゴット105を保持している。つまりこの位置で保持することで放電スライスする間に、マルチワイヤ103の走行位置には一切干渉しない位置で、インゴットが上下に駆動する間にインゴット105の保持を継続することができる。
<通電部814の変形例>
図18を説明する。
図18は通電部814の形状の変形例を各種インゴット(円筒型、立方体型)の加工面形状に対応した例を示した図である。
なお、各種インゴットの形状は円筒(円柱)型、立方体型のものでなくても通電部814は使用できる。例えば三角柱や多角柱でもよい。
以下本発明の課題を解決するために好適な通電部の形状とインゴットの形状との関係を説明する。
(その1)円筒型のインゴットと通電部(図18のA型)を用いて通電させる場合を説明する。
通電部と加工面とが接触して通電している関係を正面から見た場合には、通電部はワイヤ103に向かって凸型をしている。なおこの場合凸型であればよいので、ロール型ではなく蒲鉾型であってもよい。
通電部と加工面とが接触して通電している関係を側面から見た場合には、通電部は加工面とは、面接触ではなく線接触している。
(その2)円筒型のインゴットと通電部(図18のB型)を用いて通電させる場合を説明する。
通電部と加工面とが接触して通電している関係を正面から見た場合には、通電部はワイヤ103に向かって凸型をしている。
通電部と加工面とが接触して通電している関係を側面から見た場合には、通電部は加工面とは、面接触ではなく線接触している。
(その3)円筒型のインゴットと通電部(図18のC型)を用いて通電させる場合を説明する。
通電部と加工面とが接触して通電している関係を正面から見た場合には、通電部はワイヤ103とは平行な平坦型をしている。
通電部と加工面とが接触して通電している関係を側面から見た場合には、通電部は加工面とは、面接触ではなく線接触している。
(その4)角状のインゴットと通電部(図18のA型)を用いて通電させる場合を説明する。
通電部と加工面とが接触して通電している関係を正面から見た場合には、通電部はワイヤ103に向かって凸型をしている。なおこの場合凸型であればよいので、ロール型ではなくてもロール型を半分にした蒲鉾型であってもよい。
通電部と加工面とが接触して通電している関係を側面から見た場合には、通電部は加工面とは、面接触ではなく線接触している。
このように通電部の形状をワイヤ103とは平行な平坦型あるいはワイヤ103に向かって凸型にすることで、放電加工が進行する領域においては、それぞれの素材が異なるインゴット保持部とインゴットとが混在して放電加工が進行する領域がなくなり、加工面と通電部の接触面積を最小限にすることができる。
<保持装置800の第2の実施形態>
図19を説明する。
図19は本発明の保持装置800の第2の実施形態を示す図である。第2の実施形態の保持装置800は、円錐台型のインゴットを保持する場合に好適な保持装置800である。
105は円錐台型のインゴットである。円錐台型のインゴットの加工面にはテーパ角がある。
820は角度調整機構(角度調整部)である。このようにおおよそ円錐台形状である加工面のテーパ角度に相応するように、通電部814が円筒形状または円錐台形状である加工面と接触する角度(接触角)を調整するためのものである。
図19の例ではインゴットの形状は円錐台型であって、保持部が円形状である非加工面と接することで保持し、通電部が円錐台形状である加工面と接することで通電させている。
図20を説明する。
保持部に、水流による抵抗を抑えるための傾斜部821を加えたものである。
なおこの場合には、105は円錐台型、円筒型、角型のインゴットであってもよい。
図21を説明する。
水流の水流による抵抗による問題を示したものである。
図22を説明する。
保持部に、水流による抵抗を抑えるための面積拡張部を加えたものである。
なおこの場合には、105は円錐台型、円筒型、角型のインゴットであってもよい。
<保持装置800の第3の実施形態>
図23を説明する。
図23〜図25は本発明の保持装置800の第3の実施形態を示す図である。第3の実施形態の保持装置800は、ドーム型のインゴットを保持する場合に好適な保持装置800である。
SiCの結晶を坩堝(るつぼ)で作成する場合、坩堝(るつぼ)でSiCインゴッドを成長させ、成長したSiCインゴッドを坩堝から切り離す。そして、切り離した部分を研磨して平らな面(図24の平面形状をした側)を出し、周辺は円筒型に切りおとすが、結晶の成長方向であるドーム部分(図24のドーム形状をした側)は切り離さないインゴッドでスライス加工を行う場合がある。
その際には、ウエハの面内の結晶方向に合わせてオリフラが設けられるが、そのオリフラ部分に給電用の通電部814を利用して放電加工に必要な電気を給電する。
材質は、アルミ、SUS、グラファイトなどである。
また、この通電部814は、インゴッドの加工終了時において、スライスされたウエハが水流によってバラつかないように、複数個で押さえる役目も担う。
また、インゴッド取り付け時には、保持部811とインゴッドを非導電性の接着剤を使用して取り付ける。
保持部811については、材質はアルミ、SUSなどが好ましい。
取り付ける際には、ステーに備えている爪部にインゴッドの部分をひっかけることにより取付位置再現性の精度を確保することが可能となる。
図24を説明する。
保持部811は、片側で押さえており、この部分からも加工用の電気が供給されるがインゴッド前面を覆うように設置することで、電気的な供給のムラを避けている。
押さえ支持板813については、通電部814の高さを調整できるように長穴を設けており、微妙なインゴッドサイズの大きさのズレに合わせることが可能である。
図25を説明する。
水流避けである傾斜部821は、加工開始時の部分と加工終了時の部分に備えており、水流を一方向に安定させて流れる役割をもっており、それによるワイヤ103の暴れを防ぐことが可能となった。
加工開始時には、水流の影響によるワイヤ103の暴れを防ぎ、切始めのワイヤ間隔のバラつきを抑え、加工終了時には、水流の影響による暴れを防ぎワイヤ103の暴れや、スライス終了時のウエハの暴れを抑えることが可能である。
1 マルチワイヤ放電加工装置(放電スライス加工する装置)
2 電源装置
3 ワーク送り部
10 給電ユニット
103 ワイヤ電極(マルチワイヤ)
104 一括給電子
105 スライス前のワーク(インゴット)
105 スライス後のワーク(ウエハ)
800 ワーク保持部(保持装置)
814 通電部(通電手段)
811 保持部A(保持手段)
812 保持部B(保持手段)
815 ベース
816 支持ブロック
813 押さえ支持板

Claims (10)

  1. インゴットをワイヤが並設された間隔でスライスする放電加工において用いられる保持装置であって、
    前記インゴットが前記保持装置から落下しないように、前記インゴットを保持する保持部と、
    前記インゴットに電流が流れるように、前記インゴットと通電する通電部と、
    を備え、
    前記ワイヤと前記保持部とが衝突しない箇所に、前記保持部が配置されており、
    前記ワイヤによって前記インゴットのスライス加工が終了する箇所に、前記通電部が配置されており、
    前記通電部の、前記インゴットのスライス加工が終了する箇所と接触する部分の面形状が、前記インゴットがスライス加工される加工面に反する面形状であることを特徴とする保持装置。
  2. 前記保持装置に前記保持部が取り付けられない場合には、前記通電部単体では前記インゴットを前記落下しないように保持できないことを特徴とする請求項1に記載の保持装置。
  3. 前記通電部の、前記インゴットの加工面に接触する部分の形状が、前記加工面とは面接触しない形状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の保持装置。
  4. 前記通電部の前記接触する部分が前記加工面の傾斜に合うように前記通電部と前記加工面との接触角を調整する角度調整部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の保持装置。
  5. 前記保持装置が円筒型のSiCインゴットを前記放電加工するために用いられることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の保持装置。
  6. 前記インゴットのスライス加工が完了した後に、前記ワイヤが並設された間隔でスライスされたウエハが前記保持装置から落下することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の保持装置。
  7. 前記保持部は前記落下しないように保持する爪部を有し、
    前記爪部により、前記保持装置が前記インゴットに接触する何れの境界面に、前記インゴットを前記保持装置に固定する接着剤を用いずに前記落下しないように保持可能であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の保持装置。
  8. 前記インゴットが前記保持装置から落下しないように、前記インゴットを保持する保持部と、前記インゴットに電流が流れるように、前記インゴットと通電する通電部と、を備え、
    前記ワイヤと前記保持部とが衝突しない箇所に、前記保持部が配置されており、前記ワイヤによって前記インゴットのスライス加工が終了する箇所に、前記通電部が配置されており、
    インゴットをワイヤが並設された間隔でスライスする放電加工において用いられる保持装置を用いたインゴットの保持方法であって、
    前記通電部の、前記インゴットのスライス加工が終了する箇所と接触する部分の面形状が、前記インゴットがスライス加工される加工面に反する面形状であることを特徴とする保持方法。
  9. インゴットをワイヤが並設された間隔でスライスするワイヤ放電加工装置であって、
    前記インゴットが前記保持装置から落下しないように、前記インゴットを保持する保持部と、
    前記インゴットに電流が流れるように、前記インゴットと通電する通電部と、
    を備え、
    前記ワイヤと前記保持部とが衝突しない箇所に、前記保持部が配置されており、
    前記ワイヤによって前記インゴットのスライス加工が終了する箇所に、前記通電部が配置されており、
    前記通電部の、前記インゴットのスライス加工が終了する箇所と接触する部分の面形状が、前記インゴットがスライス加工される加工面に反する面形状であることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
  10. 前記インゴットが前記保持装置から落下しないように、前記インゴットを保持する保持部と、前記インゴットに電流が流れるように、前記インゴットと通電する通電部と、を備え、
    前記ワイヤと前記保持部とが衝突しない箇所に、前記保持部が配置されており、前記ワイヤによって前記インゴットのスライス加工が終了する箇所に、前記通電部が配置されており、
    インゴットをワイヤが並設された間隔でスライスする放電加工において用いられるワイヤ放電加工装置を用いたインゴットの加工方法であって、
    前記通電部の、前記インゴットのスライス加工が終了する箇所と接触する部分の面形状が、前記インゴットがスライス加工される加工面に反する面形状であることを特徴とする加工方法。
JP2014092913A 2013-07-25 2014-04-28 保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法 Active JP5929957B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014092913A JP5929957B2 (ja) 2013-07-25 2014-04-28 保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法
US14/338,046 US20150027990A1 (en) 2013-07-25 2014-07-22 Holding apparatus, holding method thereof, wire electrical discharge machining apparatus, and machining method thereof

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013155069 2013-07-25
JP2013155069 2013-07-25
JP2013243400 2013-11-25
JP2013243400 2013-11-25
JP2014092913A JP5929957B2 (ja) 2013-07-25 2014-04-28 保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016090471A Division JP6237818B2 (ja) 2013-07-25 2016-04-28 保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015120235A true JP2015120235A (ja) 2015-07-02
JP5929957B2 JP5929957B2 (ja) 2016-06-08

Family

ID=52389598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014092913A Active JP5929957B2 (ja) 2013-07-25 2014-04-28 保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20150027990A1 (ja)
JP (1) JP5929957B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114953228A (zh) * 2022-05-31 2022-08-30 青岛高测科技股份有限公司 棒体切割系统
CN114953229A (zh) * 2022-06-30 2022-08-30 青岛高测科技股份有限公司 一种线切割机的复合加工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09123163A (ja) * 1995-10-27 1997-05-13 Tokyo Seimitsu Co Ltd ワイヤソーのワーク保持装置
JP2000109397A (ja) * 1998-10-01 2000-04-18 Toyo Advanced Technologies Co Ltd 導電性を有するインゴット及びその切断方法
US20100126489A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-27 Abhaya Kumar Bakshi In-situ wafer processing system and method
JP2012061550A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Tokyo Cathode Laboratory Co Ltd マルチワイヤ放電加工装置及びマルチワイヤ放電加工方法並びに炭化ケイ素板の製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8397374B2 (en) * 2009-07-16 2013-03-19 National Taipei University Of Technology Micro spherical stylus manufacturing machine
US20120240128A1 (en) * 2009-09-30 2012-09-20 St-Ericsson Sa Memory Access Performance Diagnosis
JP5863277B2 (ja) * 2011-05-16 2016-02-16 トーヨーエイテック株式会社 放電式ワイヤソー装置及び放電加工方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09123163A (ja) * 1995-10-27 1997-05-13 Tokyo Seimitsu Co Ltd ワイヤソーのワーク保持装置
JP2000109397A (ja) * 1998-10-01 2000-04-18 Toyo Advanced Technologies Co Ltd 導電性を有するインゴット及びその切断方法
US20100126489A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-27 Abhaya Kumar Bakshi In-situ wafer processing system and method
JP2012061550A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Tokyo Cathode Laboratory Co Ltd マルチワイヤ放電加工装置及びマルチワイヤ放電加工方法並びに炭化ケイ素板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5929957B2 (ja) 2016-06-08
US20150027990A1 (en) 2015-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9833854B2 (en) Workpiece retainer, wire electric discharge machining device, thin-plate manufacturing method, and semiconductor-wafer manufacturing method
TWI495526B (zh) Line discharge machining system, wire discharge machining method
JP5929957B2 (ja) 保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法
JP5578223B2 (ja) マルチワイヤ放電加工システム、マルチワイヤ放電加工装置、電源装置、半導体基板または太陽電池基板の製造方法、放電加工方法
TWI721855B (zh) 線放電加工機
JP6237818B2 (ja) 保持装置とその保持方法、ワイヤ放電加工装置およびその加工方法
JP6537440B2 (ja) マルチワイヤ放電加工装置
JP2014172096A (ja) ワイヤ放電加工システム、電源装置、及びその制御方法とプログラム。
JP5888345B2 (ja) ワイヤ放電加工システム、ワイヤ放電加工方法
JP6098744B2 (ja) マルチワイヤ放電加工システム、マルチワイヤ放電加工方法
JP2016140927A (ja) ウェーハの製造方法及びマルチワイヤ放電加工装置
JP6011031B2 (ja) ワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法
JP5786917B2 (ja) ワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法。
JP5811201B2 (ja) ワイヤ放電加工システム、ワイヤ放電加工方法
JP7177334B2 (ja) 保持装置
JP6293502B2 (ja) ワイヤ放電加工システム、ワイヤ放電加工装置
JP2016016489A (ja) マルチワイヤ放電加工装置
JP2014200873A (ja) ワイヤ放電加工システム、電源装置、及びその制御方法とプログラム。
JP2014000661A (ja) 給電子ユニット、ワイヤ放電加工システム、給電方法。
JP2014069242A (ja) マルチワイヤ放電加工装置およびその加工方法。
JP6127423B2 (ja) 電源装置、ワイヤ放電加工装置、その制御方法およびプログラム
JP2017087394A (ja) マルチワイヤ放電加工装置
JP2018086691A (ja) マルチワイヤ放電加工装置、保持装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151002

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160418

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5929957

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250