JP6293502B2 - ワイヤ放電加工システム、ワイヤ放電加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤ放電加工システム、ワイヤ放電加工装置に関する。

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、ワイヤ放電加工により部材を薄板に加工する技術がある。
例えば、先行文献１には、３本の巻回するワイヤに１ヶ所で給電し、半導体インゴットを放電加工する技術が開示されている。

特開平９−２４８７１９号公報

しかしながら特許文献１には、一個の給電子から一括で給電された複数本のワイヤがワークとの間で放電が同時に起こらずに放電が起こっている特定のワイヤに過剰な加工電流が供給される状況が起こるという問題を解決する方法に関しては何ら開示されていない。

本発明は、一個の給電子から一括で給電された複数本のワイヤがワークとの間で放電が同時に起こらずに放電が起こっている特定のワイヤに過剰な加工電流が供給される状況においても、ワイヤ１本当たりの加工電流を放電が同時に起こる場合と同じように放電させることができる仕組みを提供することを目的とする。

本願発明は、並設されたワイヤの間隔でワークを薄片にスライスするワイヤ放電加工システムであって、前記並設されたワイヤを同一方向に走行させる二つのメインローラと、一個が、前記同一方向に走行するワイヤ中の複数本のワイヤに一括して給電する、回転しない給電子と、を有するワイヤ放電加工装置と、前記給電子に加工電圧を印加する加工電源部を有する電源装置と、電流が、前記給電子と接触している複数本のワイヤを通って前記ワークとの間で放電する放電部と、を備え、前記給電子により、前記複数本のワイヤに前記加工電圧を印加することで前記ワークを放電加工し、前記ワイヤ放電加工装置は、ワイヤが前記二つのメインローラを複数回巻回することで並設されており、前記ワークと前記給電子とがそれぞれ、巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられ、前記給電子と前記ワークとの間で電流が第１のメインローラ方向に流れる前記巻回上の第１のワイヤ長と、前記給電子と前記ワークとの間で電流が第２のメインローラ方向に流れる前記巻回上の第２のワイヤ長とが同じになるように前記ワークと前記給電子とがそれぞれ、巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられ、前記第１のワイヤ長と、前記第２のワイヤ長とが同じになるように巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられた前記給電子から給電することを特徴とする。

本発明により、一個の給電子から一括で給電された複数本のワイヤがワークとの間で放電が同時に起こらずに放電が起こっている特定のワイヤに過剰な加工電流が供給される状況においても、ワイヤ１本当たりの加工電流を放電が同時に起こる場合と同じように放電させることができる仕組みを提供することが可能となる。

本発明におけるマルチワイヤ放電加工システム。 本発明におけるマルチワイヤ放電加工装置。 本発明における給電子。 従来技術における電気回路図。 従来技術におけるマルチワイヤ放電加工装置。 本発明における放電パルス。 本発明における電気回路図。 本発明におけるマルチワイヤ放電加工システム。 本発明におけるマルチワイヤ放電加工システムの加工電流とワイヤの本数との相関を理論計算した結果。 本発明におけるマルチワイヤ放電加工システムのモニター電流とワイヤの本数との相関を実測した結果。

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が、ワーク送り装置３をワイヤ１０３の下部へ設けワーク１０５を上方向へ移動してもよい。

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７）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８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、電源ユニット２と電線５１３を介して接続されており、電源ユニット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、給電ユニット１０と、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。
メインガイドローラの間中央部の下部に、加工電源からの放電パルスを供給するため
に給電子１０４が設けられていてワイヤ１０３の１０本と接触させている（図３）。
給電子１０４の配置は、シリコンインゴット１０５の両端よりワイヤの長さが等しくなる位置を中心に設けてある。
給電子１０４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。
メインローラの間中央部の上部に、シリコンインゴット１０５を配置、ワーク送り装置３に取付け上下方向に移動し加工を行う。
メインローラの間中央部に加工液槽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

図３のように、ワイヤ１０４の本数を１０本に対して接触する給電子１０４を１個で示しているが、給電子あたりのワイヤ本数や給電子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、ワーク送り装置３と接合されている。また、ワーク送り装置３は、シリコンインゴット１０５（ワーク）と接着部４により接着（接合）されている。
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。

接着部４は、ワーク送り装置３と、シリコンインゴット１０５（ワーク）とを接着（接合）するためのものであれば何でもよく、例えば、電導性の接着剤が用いられる。

ワーク送り装置３は、接着部４により接着（接合）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、ワーク送り装置３が下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に近づけることが可能となる。

加工液漕６は、加工液を溜めるための容器である。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、電源ユニット２から電圧が供給された給電ユニット１０の給電子１０４と、ワイヤ１０３とが接触することにより、当該供給された電圧が給電子１０４からワイヤ１０３に印加される。（給電子１０４がワイヤ１０３に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３を説明する。
図３は、給電子１０４の拡大図を示す。
給電子１０４（１個）はワイヤ１０３（１０本）と接触している。
ワイヤ１０３同士の間隔（ワイヤのピッチ）は０．３ｍｍ程度である。
図４を説明する。
図４は従来方式であるワイヤ毎に個別に加工電流を給電する個別給電での電気回路４００を示す図である。

４０１は加工電源（Ｖｍ）である。放電加工に必要な電流を供給するために設定される加工電圧である。Ｖｍは６０Ｖ〜１５０Ｖで任意の加工電圧に設定することができる。

４０２は加工電源（Ｖｓ）である。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）の状態をモニターする目的にも使用される。Ｖｓは６０Ｖ〜３００Ｖで任意の誘発電圧に設定することができる。
４０３はトランジスタ（Ｔｒ２）である。加工電源Ｖｍ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。
４０４はトランジスタ（Ｔｒ１）である。加工電源Ｖｓ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。

４０５は加工電流制限抵抗体の抵抗（Ｒｍ）である。固定の抵抗値を設定することで、１本毎のワイヤ電流（Ｉｗ）や極間放電電流（Ｉｇ）を制限する。Ｒｍは１Ω〜１００Ωで任意の抵抗値に設定することができる。つまりＶｍ＝６０Ｖ（ボルト）、Ｖｇ＝３０Ｖ、Ｒｍ＝１０Ωとした場合で、Ｉｗ（Ｉｇ）＝（６０Ｖ−３０Ｖ）／１０Ω＝３Ａ（アンペア）となる。

なお、上記の計算式では、加工電源（Ｖｍ）から給電点（給電子）までの電圧降下を３０Ｖとしたが、ワイヤ抵抗（Ｒｗ）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。

つまり従来方式である個別給電方式の場合には加工電流Ｉｗの値は、加工電流制限抵抗体の抵抗Ｒｍにより決定されるので、１本毎に所望のワイヤ電流や放電電流（Ｉｇ）を得るためには、ワイヤ抵抗ＲｗがＲｍ＞Ｒｗの関係になるように設定される。

４０６は誘発電流制限抵抗（Ｒｓ）である。固定の抵抗値を設定することで放電を誘発する誘発電流を制限する。Ｒｓは１Ω〜１００Ωで任意の抵抗値に設定することができる。
４０７は極間電圧（Ｖｇ）である。放電中にワイヤ１０３とワーク１０５との間（極間）に印加される極間放電電圧である。
４０８は極間電流（Ｉｇ）である。放電中にワイヤ１０３とワーク１０５との間に流れる極間放電電流である。
４１０はワイヤ１本毎に個別に供給される加工電流（Ｉｗ）である。
図５を説明する。
図５は従来方式であるワイヤ毎に個別に加工電流を給電する個別給電での電気回路４００が複数本のワイヤに給電している図である。
４０９はワイヤ１本毎の抵抗を示すワイヤ抵抗（Ｒｗ）である。
２０４は個別の給電子である。シリコンインゴット１０５の両端の近傍に設けた、２ヶ所の個別給電子から加工電圧のパルスを印加し、放電加工を行う。
巻回するワイヤ１０３の本数と同数の電源回路４００に接続されている。

図６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７を説明する。

図７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での電気回路２を示す図である。加工電流とワイヤ電流と極間放電電流が流れている状態を示している。
図８に示す電気回路２との等価回路を示している。

仮に図４に示す従来方式の電気回路４００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そのまま導入したとすれば、加工電源から給電点の間にて加工電流を制御するために、電流制限抵抗体Ｒｍ４０５の代わりに、複数のワイヤ（１０本）に供給されるワイヤ電流の合計（１０倍）の加工電流が供給されるように、Ｒｍを１０本（メインローラ８、９を巻回する周回数）で割った抵抗値の電流制限抵抗体を加工電源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／１０本を加工電源から給電子との間に設置した場合を説明する。

１０本全てのワイヤ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、１０本のワイヤで放電電流が均等に分散されるので、固定された抵抗値（Ｒｍ／１０本）に応じた放電電流が各ワイヤとワークとの間に供給されるので、過剰な放電電流の供給は問題とならない。

しかしながら、１０本全てのワイヤ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／１０本）に応じたワイヤ電流が放電状態になったワイヤとワークとの間に集中して供給されるので、過剰なワイヤ電流の供給が問題となる。つまり、１０本の中で１本のみが放電状態になった場合には、本来１本のワイヤとワークに供給されるべきワイヤ電流の１０倍のワイヤ電流が、放電状態になっているワイヤとワークに供給され、ワイヤが断線してしまう。

本発明の配線５１３の抵抗値Ｒｍｎ５０５は従来方式の加工電流制限抵抗体のように抵抗値を所定の値に固定するものではなく、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、放電状態となった本数に応じて抵抗値が変動するように制御できる機構を備えている。

さらに、本発明の抵抗値Ｒｍｎ５０５をワイヤ抵抗Ｒｗｎ５０９と比べて十分に小さな抵抗値の範囲で変動させることで、加工電流を制限するにあたってＲｗｎ５０９の方が支配的になり、抵抗値Ｒｍｎ５０５の影響はほぼ無視することができる。

つまり、加工電源部５０１から給電子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下限を制限する加工電流制限抵抗体を備えなくてもよいということである。
つまり、Ｒｍｎ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小さい抵抗値にすればよいということである。

つまり各ワイヤの抵抗Ｒｗｎ５０９であるインピーダンスを利用することで、各ワイヤのワイヤ電流Ｉｗｎが安定して供給されるので、ワイヤ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（Ｒｗｎ）である。

ここで給電子１０４から放電部までのワイヤ抵抗値とは、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の長さよる抵抗である。
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抵抗をそれぞれＲｗ１、Ｒｗ２、〜Ｒｗ１０とする。

従来方式のように、ＲｍｎではなくＲｗｎを１本毎のワイヤ電流（Ｉｗ）や放電電流（Ｉｇ）を制限する抵抗とすることで、１本毎のワイヤ電流（Ｉｗｎ）や放電電流（Ｉｇｎ）を制限することができる。つまり給電点（給電子）と放電点（放電部）との距離（長さＬ）を変えることで任意の抵抗値に設定することができる。つまり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、ワイヤ抵抗（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の場合にはＩｗｎは、Ｒｍｎにより決定されるので、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る。

また各ワイヤ個別のワイヤ抵抗Ｒｗｎは（１）ワイヤの材質による電気抵抗値ρ、（２）ワイヤの断面積Ｂ、（３）ワイヤの長さ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（Ｖｍｎ）である。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。Ｖｍｎは任意の加工電圧に設定することができる。さらに従来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。
加工電源部５０１は給電子１０４に加工電源（Ｖｍｎ）を供給する。

５０２は加工電源部（Ｖｓｎ）である。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。Ｖｓｎは任意の誘発電圧に設定することができる。さらに従来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。
加工電源部５０２は給電子１０４に加工電源（Ｖｓｎ）を供給する。
５０３はトランジスタ（Ｔｒ２）である。加工電源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。加工電源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、走行する複数のワイヤと給電子との接触により走行する複数のワイヤに一括で給電された加工電源をワークに放電する。
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、走行する複数のワイヤと給電子との接触により走行する複数のワイヤに一括で給電された加工電源をワークに放電する。
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（給電子）から放電点（ワーク）までのワイヤの長さである。
図８を説明する。
図８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に一括給電している図である。

１０４は給電子である。給電子１０４は走行する複数本のワイヤに一括で接触する。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８の配置を参照して、ワイヤに流れる加工電流（各ワイヤ電流の合計）を説明する。

図８に示すように、給電点（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抵抗を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抵抗を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。
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。
よって給電子から放電部までを走行するワイヤの距離は０．５ｍよりも長い。

ワイヤ１０３の材質の主成分は鉄であり、ワイヤの直径は０．１２ｍｍ（断面積０．０６×０．０６×πｍｍ^２）である。ワイヤの抵抗値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）の合成のワイヤ抵抗値は１０Ω程度となる。

また、図８のようにＬ１及びＬ２の長さによるワイヤ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。
ここでワイヤ抵抗による電圧降下値（Ｒｗ１×Ｉｗ１）と放電電圧（Ｖｇｎ）からＶｍｎを求める．
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による電圧降下である。
Ｒｗ１＝１０Ω（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、ワイヤのパラメータによりワイヤ抵抗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Ｒｍｎを計算すると、全てのワイヤで放電状態となり１０本のワイヤにＩｗ１＝３Ａが流れている場合は、加工電源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Ｒｍｎは以下のようになる。
よって加工電源部から給電子１０４までの電圧降下は１Ｖよりも小さい。
よって加工電源部から給電子までの電圧降下は、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から給電子１０４までの抵抗値）。
よって加工電源部から給電子までの抵抗値は０．１Ωより小さい。
よって加工電源部から給電子までの抵抗値が、給電子から放電部までの抵抗値よりも小さい。
よって加工電源部から給電子１０４までの電圧降下と給電子１０４から放電部までの電圧降下との比は１０倍以上である。
よって加工電源部から給電子１０４までの抵抗値と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本のワイヤへ１箇所（一括）で給電した場合においても１本のワイヤ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。

図９は、上述の（Ｖｍｎ−Ｖｇｎ）／（（Ｒｗｎ／ワイヤの本数）＋Ｒｍｎ）＝加工電流の計算式を用いて、ワイヤの本数の増加にともなって変化する合計の加工電流の理論計算値を、Ｒｍｎだけを可変にして比較したグラフである。また式においてはＶｍｎ＝６０Ｖ、Ｖｇｎ＝３０Ｖ、Ｒｗｎ＝１０Ωとして加工電流の値（アンペア）を求めた。

グラフの縦軸は合計の加工電流を示すアンペアであり、グラフの縦軸は給電子に接し、１箇所（一括）で給電されるワイヤの本数である。異なるサイズの給電子１０４をワイヤと接触されて給電することで、１箇所（一括）で給電されるワイヤの本数（１本、２本、１０本、、、、１００本）を変える事ができる。
グラフはＲｍｎ以外のパラメータを固定しＲｍｎの抵抗値（Ω）だけをそれぞれ異なる３つの抵抗値に置き換えて比較したものである。

グラフから、Ｒｍｎをより小さくするほど、ワイヤの本数の増加にともなって加工速度と直接関連性があるといえる加工電流の合計はワイヤの本数にほぼ比例するように増加していることがわかる。

図１０は、Ａ点に流れるモニター電流を測定可能な電流測定器１０００を設置した配置図とそれにより実測したモニター電流値の測定結果の表である。モニター電流値を加工電流値の合計として見た場合、モニター電流値の実測値から加工電流値の挙動を確認することができる。

実測したモニター電流値と給電子１０４から一括給電されるワイヤ本数との関係を見ると、一括給電されるワイヤ本数の増加に応じてモニター電流値が増加することが確認された。表から一括給電されるワイヤ本数が５倍になると、モニター電流値が約３倍程度になっている。この結果により図９で示したようにＲｍｎを０．０２Ω程度まで小さくした場合、ワイヤの本数の増加にともなって加工速度と直接関連性があるといえる加工電流の合計はワイヤの本数にほぼ比例するように増加していることを実証している。すなはち、加工電流の合計が増加することで、ワイヤ１本毎に流れるワイヤ電流（Ｉｗｎ）もワイヤの本数にほぼ比例するように増加するので、Ｎ本のワイヤへ１箇所（一括）で給電した場合においても１本のワイヤ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。
また、Ｒｓｎ５０６の抵抗値は、Ｒｍｎ５０５とは逆に、高い抵抗値が設定されることが望ましい。Ｖｓｎ５０２の役割は、上述した放電を誘発するために設定される誘発電圧としての役割の他に、極間の状態であるワイヤとワークの間で発生する短絡の有無を検出に使用する役割があるため、なるべくＶｓｎ５０２から供給されるエネルギーは小さい方が好ましい。換言すれば、Ｖｓｎ５０２から供給される誘発電圧および電流は、Ｖｍｎ５０１とは異なり加工速度には直接的に寄与しない電圧および電流であると言うことができる。
本発明においては、ワイヤ１０３とワーク１０５間（極間）の加工液の抵抗値は極間の距離により変化する。よって誘発電流制限抵抗であるＲｓｎ５０６をこの極間の加工液の抵抗値とほぼ同じ程度の値に設定することで、極間電圧（Ｖｇｎ）の変動を検出することができる。
尚、本発明のマルチワイヤ放電加工システムでスライスされた半導体インゴットは、半導体用の基板または太陽電池用の基板として製造され、半導体デバイスや太陽電池として使用することができる。

１ マルチワイヤ放電加工装置
２ 電源装置
１０３ ワイヤ電極
１０４ 給電子
１０５ ワーク（シリコンインゴット）

Claims (6)

1. 並設されたワイヤの間隔でワークを薄片にスライスするワイヤ放電加工システムであって、
   前記並設されたワイヤを同一方向に走行させる二つのメインローラと、
   一個が、前記同一方向に走行するワイヤ中の複数本のワイヤに一括して給電する、回転しない給電子と、
   を有するワイヤ放電加工装置と、
   前記給電子に加工電圧を印加する加工電源部を有する電源装置と、
   電流が、前記給電子と接触している複数本のワイヤを通って前記ワークとの間で放電する放電部と、
   を備え、
   前記給電子により、前記複数本のワイヤに前記加工電圧を印加することで前記ワークを放電加工し、
   前記ワイヤ放電加工装置は、ワイヤが前記二つのメインローラを複数回巻回することで並設されており、
   前記ワークと前記給電子とがそれぞれ、巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられ、
   前記給電子と前記ワークとの間で電流が第１のメインローラ方向に流れる前記巻回上の第１のワイヤ長と、前記給電子と前記ワークとの間で電流が第２のメインローラ方向に流れる前記巻回上の第２のワイヤ長とが同じになるように前記ワークと前記給電子とがそれぞれ、巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられ、
   前記第１のワイヤ長と、前記第２のワイヤ長とが同じになるように巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられた前記給電子から給電することを特徴とするワイヤ放電加工システム。
2. 前記ワークと前記給電子とがそれぞれ、前記ワイヤ列上で、前記二つのメインローラ間の中心部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工システム。
3. 前記電源装置から前記給電子までの電源配線の抵抗値が、前記給電子に接触している複数本のワイヤが前記給電子から前記放電部までを走行する、ワイヤの長さによる抵抗値よりも小さくなる箇所に前記給電子が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤ放電加工システム。
4. 並設されたワイヤの間隔でワークを薄片にスライスするワイヤ放電加工装置であって、
   前記並設されたワイヤを同一方向に走行させる二つのメインローラと、
   一個が、前記同一方向に走行するワイヤ中の複数本のワイヤに一括して給電する、回転しない給電子と、
   前記給電子に加工電圧を印加する加工電源部と、
   電流が、前記給電子と接触している複数本のワイヤを通って前記ワークとの間で放電する放電部と、
   を備え、
   前記給電子により、前記複数本のワイヤに前記加工電圧を印加することで前記ワークを放電加工し、
   ワイヤが前記二つのメインローラを複数回巻回することで並設されており、
   前記ワークと前記給電子とがそれぞれ、巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられ、
   前記給電子と前記ワークとの間で電流が第１のメインローラ方向に流れる前記巻回上の第１のワイヤ長と、前記給電子と前記ワークとの間で電流が第２のメインローラ方向に流れる前記巻回上の第２のワイヤ長とが同じになるように前記ワークと前記給電子とがそれぞれ、巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられ、
   前記第１のワイヤ長と、前記第２のワイヤ長とが同じになるように巻回上で対向しているワイヤ列上に設けられた前記給電子から給電することを特徴とするワイヤ放電加工装置。
5. 前記ワークと前記給電子とがそれぞれ、前記ワイヤ列上で、前記二つのメインローラ間の中心部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のワイヤ放電加工装置。
6. 前記加工電源部から前記給電子までの電源配線の抵抗値が、前記給電子に接触している複数本のワイヤが前記給電子から前記放電部までを走行する、ワイヤの長さによる抵抗値よりも小さくなる箇所に前記給電子が設けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のワイヤ放電加工装置。
   

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