JP2016147357A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工屑の排出や加工液の導入を容易とすることによって、ワークを効率良くくり抜くことができる放電加工装置を提供する。【解決手段】電極部材２１は、ワーク１０からくり抜かれるべき加工領域１１の少なくとも一部を囲む位置に配置される。加工液通路２２は、放電加工用の加工液が電極部材の面方向又は厚さ方向に通過できるように、電極部材２１の近傍に形成される。給電部３０は、ワーク１０と電極部材２１との間に放電用の電圧を印加する。駆動部４０は、放電加工の進行に応じて、電極部材２１とワーク１０との相対的な位置関係を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、放電加工を用いてワークの一部をくり抜く加工を行うための技術に関するものである。

パワー半導体の高性能化ならびに損失低減を進める上で、基板材料として用いられてきた単結晶シリコンウェハは、その材料特性のために限界に達しつつある。このような高度な要求に応えられる材料として、電気的に優れた特性を持つ単結晶ＳｉＣ（Silicon Carbide）ウェハに高い期待が寄せられている。ＳｉＣウェハは、シリコンでは動作できないような高温や高放射線のような過酷な環境下でも動作しうる素材として期待されている（下記非特許文献１）。

しかしながら、ＳｉＣは高価であり、省エネの推進すなわちシリコンパワー半導体のＳｉＣパワー半導体への置き換えには、ＳｉＣウェハの価格低下が必要とされている（下記非特許文献２）。

単結晶ＳｉＣのインゴット／ウェハ（以下両者を総合して単に単結晶ＳｉＣあるいはＳｉＣと呼ぶことがある。）の製造プロセスにおいては、結晶成長後の状態の単結晶インゴットが最終的なウェハ形状に加工される。単結晶シリコンの場合と同様に、結晶成長直後のＳｉＣインゴットは幾何学的に完全な円柱体ではなく、うねりやテーパーがあったり、表面には成長中に生じた凹凸も存在する。そのため、結晶成長工程においては製品ウェハの口径よりも大きな外径のインゴットを製造し、加工工程でオリエンテーションフラットなどが付与された円柱状の幾何学的形状のブロックに加工して、ウェハ状にスライスした後に平坦加工に供される。

結晶成長工程や切断工程においては、結晶欠陥やクラックのような部分的な損傷を生じることがある。結晶欠陥が無い場合においては、円柱状に加工する場合は外周側の加工量が概ね均等になるように設定することによって、加工時間が無用に長くなることを避けている。しかし結晶欠陥がある場合は、結晶欠陥の部分を避ける必要がある。つまり、偏心させた位置から所定の口径のインゴットやウェハを得る必要がある。また加工途中にクラックなどの損傷が生じた場合も、取得位置を偏心させる必要が生じる。このように偏心が必要になった場合、その偏心量だけ加工量が増えることになる。

さらに結晶欠陥や、加工途中での損傷が大きい場合は、口径の小さい単結晶ＳｉＣを取り出すこととなる。この場合も加工量は大幅に大きくなる。

これらに対応する方法として、例えば、ダイヤモンド砥粒のような硬質の砥粒を用いた研削加工により、欠陥部分を除去する方法が用いられてきている。しかしながら、この方法では、高価なダイヤモンド砥粒を大量に用いる必要があるばかりか、加工時間が長くなってしまうため、加工コストが高くなってしまうという問題がある。

一方、ワイヤ放電加工を用いて、単結晶ＳｉＣの外周側から内側に切り込むことによって、非欠陥部分をくり抜く方法も考えられる。

しかしながら、単結晶ＳｉＣの外周領域には、残留応力が存在する場合がある。外周側から切り込んで単結晶ＳｉＣをワイヤ放電加工により部分的に切断しようとすると、この残留応力の影響により、単結晶ＳｉＣに大きな割れを生じることがある。このため、ワイヤ放電加工を用いて単結晶ＳｉＣの一部をくり抜く場合には、加工に失敗するケースが多くなってしまい高価なＳｉＣを破損させるという問題があった。

P. Friedrichs, T. Kimoto, L. Ley, G. Pensl, Silicon Carbide 1: Growth, Defects, and Novel Applications, Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim, 2010. P. Friedrichs, T. Kimoto, L. Ley, G. Pensl, Silicon Carbide 2: Power Devices and Sensors, Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim, 2010.

そこで、本発明者らは、放電加工用の薄板電極を円筒状に加工し、その端面をワークに接近させることにより、円柱状にワークをくり抜く技術について検討した。しかしながら、この技術では、加工の進行に伴い、加工屑の排出が難しくなり、放電点への加工液の導入も難しくなるため、加工速度が遅くなったり、短絡によって放電加工が成立しなくなると予想される。

本発明は、前記した状況に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、加工屑の排出や加工液の導入を容易とすることによって、ワークを効率良くくり抜くことができる放電加工装置を提供することである。

前記した課題を解決する手段は、以下の項目のように記載できる。

（項目１）
放電加工を用いてワークの一部をくり抜く加工を行うための装置であって、工具電極部と、給電部と、駆動部とを備えており、
前記工具電極部は、電極部材と、加工液通路とを備えており、
前記電極部材は、前記ワークからくり抜かれるべき加工領域の少なくとも一部を囲む位置に配置されており、
前記加工液通路は、放電加工用の加工液が前記電極部材の面方向又は厚さ方向に通過できるように、前記電極部材の近傍に形成されており、
前記給電部は、前記ワークと前記電極部材との間に放電用の電圧を印加する構成とされており、
前記駆動部は、放電加工の進行に応じて、前記電極部材と前記ワークとの相対的な位置関係を調整する構成となっている
ことを特徴とする放電加工装置。

（項目２）
前記電極部材は、前記加工領域の少なくとも一部を囲む位置に配置された複数の電極片を備えており、
前記複数の電極片の間には、間隙が形成されており、
前記間隙は、前記加工液通路を構成している
項目１に記載の放電加工装置。

（項目３）
前記複数の電極片は、少なくともくり抜き方向に延長された棒状又は箔状に形成されている
項目２記載の放電加工装置。

（項目４）
さらに回転部を備えており、
前記回転部は、前記電極部材を、前記加工領域の周囲に沿って、前記ワークに対して相対的に回転させる構成となっている
項目１〜３のいずれか１項に記載の放電加工装置。

（項目５）
前記電極部材には、この電極部材の面方向に沿って延長されたスリットが形成されており、前記スリットにより、前記加工液通路が形成されている
項目１〜４のいずれか１項に記載の放電加工装置。

（項目６）
前記複数の電極片は、ｎ本（ここでｎは１≦ｎとなる整数）ごとの群に分割されており、前記給電部は、前記群ごとに給電を行う構成となっている
項目２又は３に記載の放電加工装置。

（項目７）
前記ワークは、半導体インゴット又は半導体ウェハである
項目１〜６のいずれか１項に記載の放電加工装置。

（項目８）
前記半導体はＳｉＣである
項目７に記載の放電加工装置。

（項目９）
前記電極部材の表面には、絶縁コーティング層が形成されている
項目１〜８のいずれか１項に記載の放電加工装置。

（項目１０）
前記絶縁コーティング層には、硬質粒子が含まれている
項目９に記載の放電加工装置。

本発明は、前記した構成を備えているので、加工液通路を介して、加工屑の排出や加工液の導入を容易とすることができる。このため、ワークを効率良く安定してくり抜くことができる放電加工装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態における放電加工装置の全体的な構成を説明するための概略的な説明図である。 図１の装置において用いられる工具電極部の拡大斜視図である。 図２における要部の拡大図である。 ワークにおける加工領域を説明するための説明図である。 給電部から工具電極部への給電回路において形成される給電容量を説明するための概略的な説明図である。 給電部を用いた給電回路の等価回路である。 本発明の第２実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図である。 第２実施形態における電極部材の回転方向を示す説明図である。 本発明の第３実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図である。 本発明の第４実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図である。 本発明の第５実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図であり、図（ａ）は正面図、図（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う要部拡大断面図である。また、図（ｃ）及び図（ｄ）は、それぞれ、電極部材の変形例を説明するための、図（ｂ）に対応する断面図である。 本発明の第６実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図である。 本発明の第７実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図である。 本発明の第８実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図であり、図（ａ）は正面図、図（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う要部拡大断面図である。 本発明の第９実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図である。 本発明の第１０実施形態において用いられる電極部材を説明するための概略的な説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る放電加工装置（以下、「加工装置」と略称することがある）について説明する。この加工装置は、放電加工を用いてワーク１０（図１参照）の一部をくり抜く加工を行うためのものである。

（第１実施形態の構成）
本実施形態の加工装置では、ワーク１０として、ＳｉＣ半導体インゴット又はＳｉＣ半導体ウェハを想定している。本実施形態の加工装置は、工具電極部２０と、給電部３０と、駆動部４０とを主な構成として備えている（図１参照）。さらに、本実施形態の加工装置は、回転部５０と加工液槽６０とを追加的な構成として備えている。

（工具電極部）
工具電極部２０は、電極部材２１と、加工液通路２２と、マンドレル２３と、ガイド部２４と、ホルダ部２５とを備えている（図２及び図３参照）。

電極部材２１は、ワーク１０からくり抜かれるべき加工領域１１（図４参照）の少なくとも一部を囲む位置に配置されている。すなわち、本例では、円柱状のワーク１０の内側から、円柱状の領域をくり抜くことを想定している。なお、加工前には、電極部材２１は、加工領域１１の端面に対向している状態であるが、この状態を含めて、本明細書では、「電極部材が領域を囲んでいる」ものとする。

電極部材２１は、加工領域１１の少なくとも一部を囲む位置に配置された複数の電極片２１１を備えている。複数の電極片２１１どうしの間には、間隙が形成されており、これらの間隙は、加工液通路２２を構成している（図２参照）。これにより、本例の加工液通路２２は、放電加工用の加工液６２（後述）が電極部材２１の面方向又は厚さ方向に通過できるように、電極部材２１の近傍に形成されたものとなっている。

本実施形態における各電極片２１１は、くり抜き方向（図１において下方）に延長された棒状（より具体的には細径の円柱状）に形成されている。棒状電極片２１１の材質としては、特に制約されないが、例えば超硬材料、銅タングステン、銀タングステンなどを用いることができる。本実施形態における電極片２１１は、複数本（図示例では７本）ごとの群に分割されており（図２参照）、後述するように、給電部３０は、これらの群ごとに給電を行う構成となっている。

マンドレル２３は、本例では、軸部２３１と、板状部２３２とから構成されている（図２参照）。軸部２３１は、回転部５０のチャック５４（後述）に取り付けられる部分である。板状部２３２は、軸部２３１に直交する面方向に延長された円板状に形成されており、板状部２３２の軸心上に軸部２３１が配置されている。本例の軸部２３１及び板状部２３２は、ともに導電性材料（例えば黄銅）により構成されており、給電部３０による電極片２１１への給電回路の一部を形成するようになっている（後述）。

ガイド部２４は、断面視して略Ｖ字形状の複数の溝部２４１（図３参照）を備えている。これらの溝部２４１の内部に、電極片２１１の側面が収納されており、これによって、電極片２１１の位置決めを行うことができるようになっている。

ホルダ部２５は、ガイド部２４とのあいだで電極片２１１を挟むことによって、電極片２１１を保持する構成となっている。ホルダ部２５は、固定具２６（例えば固定用のボルト）によってガイド部２４に固定されている。

本実施形態では、マンドレル２３の板状部２３２の外縁部とガイド部２４との間に絶縁体２７（図５参照）が介装されており、これによって、板状部２３２の外縁部とガイド部２４とが電気的に個別に絶縁されている。

（給電部）
給電部３０は、ワーク１０と電極部材２１との間に放電用の電圧を印加する構成とされている。具体的には、本例の給電部３０は、電源３１（図１参照）と、複数の給電容量（具体的にはコンデンサ）３２（図５参照）とを備えている。

電源３１は、本実施形態では、高周波のパルス電源が用いられている。ただし、電源３１としては、直流成分の有無にかかわらず、所定の交流電圧を発生できるものであればよい。また、交流電圧の波形としては、矩形波に限らず、正弦波や三角波など、適宜の波形を用いることができる。

電源３１の一方の極は、回転部５０のチャック５４（後述）、工具電極部２０のマンドレル２３、給電容量３２（図５参照）、及びガイド部２４を介して、電極部材２１の電極片２１１に電気的に接続されている。本実施形態では、各ガイド部２４に対応する給電容量（コンデンサ）３２を介して、各群の電極片２１１に個別に給電する構成となっている。

電源３１の他方の極は、加工液槽６０のテーブル６１（後述）を介して、ワーク１０に電気的に接続されている。これにより、本実施形態の電源３１は、電極片２１１とワーク１０との間に所定の交番電圧を印加できるようになっている。

（駆動部）
駆動部４０は、放電加工の進行に応じて、ジャンプ動作などのように電極部材２１とワーク１０との相対的な位置関係を調整する構成となっている。具体的には、本実施形態の駆動部４０は、支持体４１（図１参照）と、主軸４２とを備えている。支持体４１は、主軸４２の外面に取り付けられている。主軸４２は、上下動可能とされており、支持体４１は、主軸４２の上下動につれて上下動するようになっている。また、主軸４２は、放電加工の加工量に応じて下降して、電極位置を制御するようになっている。加工量に応じた電極位置の制御は、従来の放電加工機と同様に構成できるので、これについての詳しい説明は省略する。

（回転部）
回転部５０は、電極部材２１を、加工領域１１の周囲に沿って回転させる構成となっている。本実施形態の回転部５０は、駆動モータ５１と、伝動ベルト５２と、プーリ５３と、チャック５４とから構成されている。

駆動モータ５１は、駆動部４０の支持体４１に取り付けられており、支持体４１と一緒に上下するようになっている。伝動ベルト５２は、駆動モータ５１の出力をプーリ５３に伝達するようになっている。伝動ベルト５２とプーリ５３とは、この例では減速機構を構成している。もちろん伝動ベルト５２に代えてビルトインモータによるダイレクトドライブなどの他の適宜な動力伝達手段を用いることは可能である。プーリ５３は、主軸４２の下端近傍に、主軸４２の軸心を中心として自転可能なように取り付けられている。チャック５４は、主軸４２の下端に取り付けられて、プーリ５３と同軸で回転するようになっている。また、チャック５４は、その下端においてマンドレル２３の軸部２３１を保持するようになっている。さらに、本実施形態のチャック５４は、主軸４２を介して、駆動部４０により、軸方向に短いストロークで往復動可能なようになっている。

（加工液槽）
加工液槽６０は、テーブル６１と、加工液６２と、液槽本体６３とを備えている。テーブル６１は、液槽本体６３内において、ワーク１０の底面を支持するようになっている。加工液６２は、液槽本体６３に収容されており、これによって、少なくとも電極部材２１の電極片２１１とワーク１０との間の空間を加工液６２で満たすことができるようになっている。

（放電回路の等価回路）
前記した第１実施形態における放電回路の概略的な等価回路を、図６を参照しながら説明する。図６では、直列接続された一つの給電容量３２から給電される一群の電極片（本例では７本の電極片から一つの群が構成されている）をＧ_ｉで表している（ｉは１以上の整数）。本例では、一群の電極片Ｇ_ｉごとに放電を生じさせることができる。

（本実施形態の動作）
次に、本実施形態の加工装置の動作について説明する。

まず、駆動部４０の主軸４２を下降させることにより、工具電極部２０の電極片２１１の先端をワーク１０の加工領域１１に接近させる（図１参照）。また、これに前後して、給電部３０により、電極片２１１とワーク１０との間に交番電圧を発生させる。ここで、給電部３０は、給電容量３２を介して電極片２１１に給電しているので、電源電圧における直流成分は無視できる。

すると、電極片２１１からなる群Ｇ_ｉごとに、ワーク１０との間で放電を生じる（図６の等価回路参照）。つまり、ある群に属するいずれかの電極片２１１において放電を生じると、当該群に属するすべての電極片２１１とワーク１０との間の電位差が低下する。しかし、他の群に属する電極片２１１の電位は下がらないので、電源３１から供給された一つの正のパルスにより、すべての群において放電を生じ得る。そして、パルスの正負が反転すると、給電容量３２が反対の極性でチャージされ、一つの負のパルスの間に、すべての群において、その群に属するいずれかの電極片２１１とワーク１０との間で放電を生じ、以降、パルスの正負の反転ごとに同じ動作が繰り返される。

電極部材２１を、くり抜き形状に対応した大径の円筒状とし、これに対して給電した場合には、ワイヤを用いて外周部から内側に切り込む場合に生じる破損のリスクを大幅に下げることは可能であるが、同一時間における放電は円筒状電極の円周上の一箇所となり、ワーク１０との間の電位差の低下は電極全体として生じることになる。これに対して、本実施形態の装置では、複数の群ごとに放電を生じさせることができるので、電極全体として、単位時間当たりの放電回数を増やすことができ、加工効率を向上させることができるという利点もある。

また、本実施形態では、主軸４２を上下動させること（いわゆるジャンプ動作）により、加工初期段階における放電加工を安定的に行うことができるという利点もある。

さらに、本実施形態では、回転部５０によって電極部材２１を回転させているので、加工に伴って生じる加工屑を、電極片２１１の移動により、ワーク１０の外部に効率的に排出することができる。このため、放電加工の効率を向上させることができるという利点がある。

また、本実施形態では、電極片２１１の移動に伴い、加工液６２を放電点近傍に導入しやすくなるという利点がある。特に、本実施形態では、複数の電極片２１１の間の間隙によって、加工液通路２２を形成しているので、この加工液通路２２を介して、放電点への加工液の導入を効率的に行うことができる。これにより、加工効率をさらに向上させることができる。さらに、加工液通路２２を介して加工屑の排出効率を向上させることもできる。

さらに、本実施形態では、電極片２１１を棒状としているので、放電加工用に広く用いられている安価な棒状電極を電極片２１１として用いることができる。

しかも、本実施形態では、一部の電極片２１１が損耗して短くなった場合、長尺状の電極片２１１を長さ方向に繰り出すことにより、容易に長さ調整を行うことができる。つまり、本実施形態では、電極片２１１の交換回数を減らすこともできる。これにより、本実施形態では、放電加工装置の運用コストを抑制することができる。

さらに、本実施形態において、電極片２１１を交換する場合には、ガイド部２４の溝部２４１を用いて、新たな電極片２１１の位置決めを効率よく行うことができるという利点もある。

放電加工の進行に伴って、駆動部４０により、電極部材２１を下降させることができる。電極部材２１がワーク１０の下端に達すると、ワーク１０から円柱状の加工領域１１（図４参照）を取り出すことができる。ここで、本実施形態では、電極片２１１の回転軌跡に沿った形状で、加工領域１１が切り出される。したがって、放電加工によって除去される加工量は、電極片２１１の径と加工領域１１の円周との積に近似することができる。電極部材２１として細径の電極片２１１を用いることにより、少ない加工量でくり抜き加工を行うことができ、ワーク１０の利用効率を向上させることができる。

なお、前記した実施形態では、電極片２１１として細径の円筒状のものを用いたが、円柱状、角柱状など、適宜な棒状の形態を用いることが可能である。

また、前記した実施形態では、複数本ごとの群をなす電極片２１１の単位で、給電容量３２を介して給電したが、１本ごとに給電容量を介して給電することは可能である。また、電極片２１１どうしの間隔も、加工液通路２２を形成しうるものであれば、適宜に設定できる。また、一部の電極片どうしは密に配置し、他の電極片どうしを疎に配置することもできる。

さらに、前記した実施形態の回転部５０は、電極片２１１を回転させるものとしたが、これとは逆に、例えばテーブル６１を回転させることにより、電極片２１１に対してワーク１０を回転させる構成であってもよい。要するに、ワークと電極片２１１とが相対的に回転移動可能であればよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る加工装置を、図７を参照しながら説明する。なお、この第２実施形態の説明においては、前記した第１実施形態の構成要素と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

前記した第１実施形態では、電極部材２１の電極片２１１として、棒状電極を用いていた。これに対して、第２実施形態では、電極片２１１として、箔状電極を用いている。

箔状の電極片２１１は、横断面が円弧状に形成されてガイド部２４とホルダ部２５（図７においては省略）に保持される。あるいは、箔状電極片２１１としては、ガイド部２４とホルダ部２５（図７においては省略）に挟まれることによって容易に円弧状に変形して保持されるような材質と厚さを持つ平板状のものを使用することもできる。なお、第２実施形態のガイド部２４には、溝部２４１を形成する必要はない。また、図７においては、第１実施形態において説明したマンドレル２３とガイド部２４とを、煩雑を避けるため、全体として一体の円盤状として記載している。

第２実施形態では、箔状の電極片２１１の間に、加工液通路２２を構成する間隙が形成されている。

また、第１実施形態では、棒状電極片２１１からなる群ごとに給電部３０から給電していたが、第２実施形態では、各電極片２１１に対して個別に給電を行うことで高い加工能率を得ることが可能となる。なお、図８に、電極片２１１とワーク１０との位置関係と、電極片２１１の回転方向（図中矢印方向）とを、模式的に示した。

第２実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、給電部３０によって電極片２１１とワーク１０との間に所定の電圧を印加することにより、ワーク１０に対する放電加工を行うことができる。

箔状電極の厚さは、電極材料や形状の選択によっては、棒状電極の直径よりも狭くすることが可能と考えられる。このため、箔状電極を用いた場合は、第１実施形態で用いた棒状電極の場合よりも、加工幅を狭くすることが可能になるという利点もある。

第２実施形態における他の構成及び利点は、前記した第１実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る加工装置を、図９を参照しながら説明する。なお、この第３実施形態の説明においては、前記した第２実施形態の構成要素と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

前記した第２実施形態では、箔状の電極片２１１の間に、加工液通路２２を構成する間隙を形成した。第３実施形態では、箔状の電極片２１１に、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２１２を形成し、これによって、電極片２１１の厚さ方向に加工液を通過させることが可能な加工液通路２２を追加的に形成している。

これらの貫通孔２１２は、加工屑の排出に必要な加工液の流動を促進することから、安定して放電加工を持続させることができる。また加工液の流動を促進することにより、電極の冷却を促進しうる。

第３実施形態における他の構成及び利点は、前記した第２実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

なお、図９における箔状電極片２１１の記載においては、図面記載の煩雑を避けるため、便宜的に、電極片を平板状として記載している。以降の実施形態においても基本的に同様である。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る加工装置を、図１０を参照しながら説明する。なお、この第４実施形態の説明においては、前記した第２実施形態の構成要素と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

第４実施形態では、箔状の電極片２１１の下端に、上下方向に延長した複数のスリット２１３を形成し、これによって、電極片２１１の厚さ方向に加工液を通過させることが可能な加工液通路２２を追加的に形成した。

これらのスリット２１３は、前記第３実施形態における貫通孔より大きな面積となるため、加工屑の排出に必要な加工液の流動をより促進し、より安定な放電加工を持続させることができる。また、加工液の流動の促進により電極の冷却をさらに促進することもできると考えられる。ただし、スリットを形成した場合に機械的な剛性が低下して安定な放電加工を継続できない材質や厚さの電極材料を用いた場合には、貫通孔のほうが好ましい場合もある。

第４実施形態における他の構成及び利点は、前記した第２実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る加工装置を、図１１（ａ）及び（ｂ）を参照しながら説明する。なお、この第５実施形態の説明においては、前記した第２実施形態の構成要素と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

第５実施形態では、箔状の電極片２１１の表面に、波状部（あるいは表面溝）２１４を形成した。図１１（ｂ）に示す波状部２１４の場合は、例えばプレス加工により容易に形成できる。

本実施形態の波状部２１４の延長方向は、放電加工の切込み方向を図中下方、電極片２１１の回転方向を図中左方向としたときには、右上から左下の方向に延長されたものとなっている。つまり、波状部２１４の延長方向は、回転方向のベクトルと切込み方向のベクトルとの合成ベクトルの向きにほぼ沿うものとされている。これにより、本実施形態では、加工液及び加工屑を、ワーク１０から離間する方向に流出させることができ、加工効率を向上させることが可能となる。したがって、本実施形態の波状部２１４は、加工液通路２２の一例に相当する。

ここで、図１１（ｂ）に示す電極片厚さｔと波状部２１４の深さｇとの関係は、ｇ／ｔ＝１／５〜１／１０程度とすることが好ましい。

この第５実施形態では、加工液を加工点から図１１（ｂ）の波状部の凹部分に沿って安定的に一方向に流動させる効果があり、加工屑を安定的に外部に排出させることができることから、インゴットのように厚いＳｉＣ素材のくり抜き加工を安定的に行うことができる。したがって、加工屑が電極の側面と加工面との間に挟まれる確率を低減することが可能となり、加工屑の存在に起因する短絡を抑制する効果も期待できる。

図１１（ｃ）は、第５実施形態の電極片２１１の変形例を示す拡大断面図である。この例では、波状部２１４を、例えば切削加工などの適宜な加工手段で形成可能な溝により構成している。この変形例における波状部２１４の他の構成は、前記した図１１（ｂ）の例と同様とすることができる。

図１１（ｄ）は、第５実施形態の電極片２１１のさらに他の変形例を示す説明図である。この例では、波状部２１４を、電極片２１１の表裏両面に形成している。ここで、波状部２１４の溝部分の延長方向の傾斜を、表面と裏面との間で逆方向にすれば、一方で加工屑排出、他方で加工液導入の作用を図ることができる。

第５実施形態における他の構成及び利点は、前記した第２実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る加工装置を、図１２を参照しながら説明する。なお、この第６実施形態の説明においては、前記した第３実施形態（図９）及び第５実施形態（図１１）と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

第６実施形態では、第３実施形態のような貫通孔２１２と、第５実施形態のような波状部２１４との両方を電極片２１１に形成した。

第６実施形態における他の構成及び利点は、前記した第３及び第５実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る加工装置を、図１３を参照しながら説明する。なお、この第７実施形態の説明においては、前記した第４実施形態（図１０）及び第５実施形態（図１１）と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

第７実施形態では、第４実施形態のようなスリット２１３と、第５実施形態のような波状部２１４との両方を電極片２１１に形成した。

第７実施形態における他の構成及び利点は、前記した第４及び第５実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態に係る加工装置を、図１４を参照しながら説明する。なお、この第８実施形態の説明においては、前記した第５実施形態（図１１）と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

第８実施形態では、箔状の電極片２１１の下端側（ワーク１０に対面すると予想される部分）に、絶縁コーティング２１５を形成した（図１４（ｂ）参照）。絶縁コーティングは、くり抜き加工に必要な切込み進行方向のみに放電を生じさせ、進行方向から見て側面となる領域での無駄な放電を防ぐためのものである。したがって、電極片２１１の下端（ワーク１０との放電を生じる部分）には、絶縁コーティングを行わず、電極片２１１の下端を露出させた。これにより、電極の進行方向となる下端で放電加工を行いつつ、電極の進行方向に対し側面となる電極片２１１の表面とワーク１０との間で不意の放電を生じる可能性を減らすことができる。このように電極の側面に絶縁コーティング層を形成することで加工方向以外の放電を抑制することが出来るため、給電エネルギーを加工点に集中させ加工能率のロスを低減できる。なお、同様の絶縁コーティングを図１に示す丸棒状の電極側面にも形成して、同様の効果を得ることもできる。

また、絶縁コーティング２１５に、ダイヤモンド、ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、Ｂ_４Ｃ（炭化ホウ素）のような硬質砥粒（硬質粒子に相当）を含有させることも可能である（図示せず）。これにより、放電加工後のワーク１０の表面（加工面）を研削して表面粗さを改善することができる。これは放電加工された表面が、放電エネルギーによってＳｉＣ表面が分解し、シリコンが抜け炭素リッチの表面状態となって軟質な表面状態に変質したことを利用するもので、後工程の加工量を低減することが可能となる。

第８実施形態における他の構成及び利点は、前記した第５実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態に係る加工装置を、図１５を参照しながら説明する。なお、この第９実施形態の説明においては、前記した第６実施形態（図１２）及び第８実施形態（図１４）と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

第９実施形態でも、第８実施形態と同様に、箔状の電極片２１１の下端側に絶縁コーティング２１５を形成した。

第９実施形態における他の構成及び利点は、前記した第６実施形態及び第８実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態に係る加工装置を、図１６を参照しながら説明する。なお、この第１０実施形態の説明においては、前記した第７実施形態（図１３）及び第８実施形態（図１４）と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明の煩雑を避ける。

第１０実施形態でも、第８実施形態と同様に、箔状の電極片２１１の下端側に絶縁コーティング２１５を形成した。

第１０実施形態における他の構成及び利点は、前記した第７実施形態及び第８実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明を省略する。

なお、本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得るものである。

例えば、前記した各実施形態では、電極部材２１の電極片２１１を一方向に回転させることにより、その軌跡に沿ってワーク１０をくり抜くこととした。しかしながら、電極片２１１を比較的に密に配置することにより、回転を省略してもくり抜き加工が可能になる。

あるいは、電極部材２１を大径の筒状とし、電極部材２１の下端から上方に向けて、切込み方向に対して傾斜する方向に延長された複数のスリットを形成する構成も可能である。このようにすると、これらのスリットにより加工液通路を形成することができる。しかも、スリットが傾斜しているために、放電加工の進行（つまり電極下端部の損耗）に伴って、ワーク１０に対面する電極の位置が少しずつずれていく。このため、電極部材２１を回転させなくとも、電極部材の形状に沿ってワーク１０をくり抜くことができる。

また、前記各実施形態では、電極を一方向に継続的に回転させた。しかしながら、所定角度ごと（例えば９０度ごと）に、時計回りと反時計回りを繰り返す（つまり往復動作させる）ことによっても、くり抜き加工を実施可能である。さらに、電極材料の移動速度を、加工状況などの条件に応じて、適宜に変動させることもできる。

１０ ワーク
１１ 加工領域
２０ 工具電極部
２１ 電極部材
２１１ 電極片
２１２ 貫通孔
２１３ スリット
２１４ 波状部
２１５ 絶縁コーティング
２２ 加工液通路
２３ マンドレル
２３１ 軸部
２３２ 板状部
２４ ガイド部
２４１ 溝部
２５ ホルダ部
２６ 固定具
２７ 絶縁体
３０ 給電部
３１ 電源
３２ 給電容量
４０ 駆動部
４１ 支持体
４２ 主軸
５０ 回転部
５１ 駆動モータ
５２ 伝動ベルト
５３ プーリ
５４ チャック
６０ 加工液槽
６１ テーブル
６２ 加工液
６３ 液槽本体
Ｇ_ｉ 電極片で構成される群

Claims (10)

1. 放電加工を用いてワークの一部をくり抜く加工を行うための装置であって、工具電極部と、給電部と、駆動部とを備えており、
   前記工具電極部は、電極部材と、加工液通路とを備えており、
   前記電極部材は、前記ワークからくり抜かれるべき加工領域の少なくとも一部を囲む位置に配置されており、
   前記加工液通路は、放電加工用の加工液が前記電極部材の面方向又は厚さ方向に通過できるように、前記電極部材の近傍に形成されており、
   前記給電部は、前記ワークと前記電極部材との間に放電用の電圧を印加する構成とされており、
   前記駆動部は、放電加工の進行に応じて、前記電極部材と前記ワークとの相対的な位置関係を調整する構成となっている
   ことを特徴とする放電加工装置。
2. 前記電極部材は、前記加工領域の少なくとも一部を囲む位置に配置された複数の電極片を備えており、
   前記複数の電極片の間には、間隙が形成されており、
   前記間隙は、前記加工液通路を構成している
   請求項１に記載の放電加工装置。
3. 前記複数の電極片は、少なくともくり抜き方向に延長された棒状又は箔状に形成されている
   請求項２記載の放電加工装置。
4. さらに回転部を備えており、
   前記回転部は、前記電極部材を、前記加工領域の周囲に沿って、前記ワークに対して相対的に回転させる構成となっている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の放電加工装置。
5. 前記電極部材には、この電極部材の面方向に沿って延長されたスリットが形成されており、前記スリットにより、前記加工液通路が形成されている
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電加工装置。
6. 前記複数の電極片は、ｎ本（ここでｎは１≦ｎとなる整数）ごとの群に分割されており、前記給電部は、前記群ごとに給電を行う構成となっている
   請求項２又は３に記載の放電加工装置。
7. 前記ワークは、半導体インゴット又は半導体ウェハである
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の放電加工装置。
8. 前記半導体はＳｉＣである
   請求項７に記載の放電加工装置。
9. 前記電極部材の表面には、絶縁コーティング層が形成されている
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の放電加工装置。
10. 前記絶縁コーティング層には、硬質粒子が含まれている
    請求項９に記載の放電加工装置。

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