TWI574764B

TWI574764B - Wire EDM and Wire EDM

Info

Publication number: TWI574764B
Application number: TW103100809A
Authority: TW
Inventors: Haruya Kurihara
Original assignee: Canon Marketing Japan Kk; Kk Makino Huraisu Seisakusho
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2017-03-21
Also published as: JP5786917B2; TW201501846A; JP2014166674A

Description

線放電加工裝置及線放電加工方法

本發明有關線(wire)放電加工裝置以及線放電加工方法的技術。

以往，作為用於將矽錠(silicon ingot)切割為複數個薄片的裝置已知線鋸(wire saw)，但近年來，有使用線放電加工技術而將工件切割為薄板的技術。

例如，在專利文獻1中，公開了在使線行走之複數個導輥中配置工件輸送裝置的技術。

(先前技術文獻) 專利文獻

〔專利文獻1〕日本特開2010-260151號專利公報

在多線放電加工中即使對複數條線一併供電了同一脈衝且同一電壓值的加工電源，極間隔的放電的發生是針對每條線分別不同的，所以未必針對每條線，同時達到穩定狀態而流出放電電流。

在專利文獻1中，對於如下問題完全沒有公開，亦即，如果這樣針對極間隔的每條線，放電電流的上升時間產生偏差，則放電電流上升之後的加工能量變化，所以每條線的加工形狀也變得不均勻。

本發明的目的在於提供一種即使在對複數條線一併供電的情況下，也能夠防止在極間隔穩定地發生放電加工的時間依存於實際上放電的線的條數而加工能量產生偏差的結構。

本發明提供一種線放電加工裝置，係以並列設置的線的間隔，利用放電加工對工件進行切割；其特徵在於，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成朝同一方向行走；供電件，對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，將前述工件朝接近前述環繞的線的方向進給；以及電源配線，與前述供電件以及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；前述供電件以及前述工件進給部配置於對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件以及前述工件進給部相連接。

另外，其特徵在於，更具備加工槽，其配置於對前述複數個主輥進行環繞的線的外側，並儲存加工液；前述工件進給部配置在比前述供電件還要低的位置；前述工件進給部將前述工件向接近前述環繞的線的方向送出，使得將所保持的前述工件浸漬到前述加工液中。

另外，其特徵在於，前述電源配線具有：含有上行用以及下行用的纜線的同軸配線部；以及前述含有的前述上行用或者前述下行用的纜線從前述同軸配線部分支而與前述供電件和前述工件進給部中的一個連接的單線部；比起在前述複數個主輥的外周形成之朝不同的方向移動的2個線行走面彼此的間隔所致的長度，前述分支過的單線部的長度更短。

另外，其特徵在於，前述電源配線具有：含有上行用以及下行用的纜線的同軸配線部；以及前述含有的前述上行用或者前述下行用的纜線從前述同軸配線部分支而與前述供電件和前述工件進給部中的其中一個連接的單線部；前述分支過的單線部的長度、與前述工件進給部把前述工件朝接近環繞的線的方向進給的距離，大致相等。

另外，其特徵在於，具備：放電部，使被一併供給到前述線的前述加工電源放電到前述工件；以及電源部，對前述供電件供給用於前述放電加工的加工電源；前述電源部至前述供電件的電源配線的電阻，小於前述供電件至前述放電部的線的電阻。

另外，其特徵在於，前述電源部至前述供電件的電源配線的電阻小於0.1Ω。

經由本發明，能夠提供即使對複數條線一併供電了的情況下，也能夠在極間隔放電加工穩定而防止加工能量依存於線的條數產生偏差的結構。

1‧‧‧多線放電加工裝置

2‧‧‧電源裝置

3‧‧‧工件進給部

103‧‧‧線電極

104‧‧‧供電件

105‧‧‧工件(矽錠)

505‧‧‧由加工電源(負側)至供電件(供電部)的纜線產生的阻抗

520‧‧‧由工件進給部(工件)至加工電源(正側)的纜線產生的阻抗

509‧‧‧由供電件(供電部)至極間隔(放電部)的1條線產生的阻抗

513‧‧‧與加工電源(負側)連接的電源用配線纜線

514‧‧‧與加工電源(正側)連接的電源用配線纜線

515‧‧‧單線纜線(單線部)

600‧‧‧同軸纜線(同軸配線部)

〔圖1〕為從正面觀看了本發明的線放電加工系統的圖。

〔圖2〕為從正面觀看了本發明的線放電加工裝置的圖。

〔圖3〕為從側面觀看了本發明中的供電件與線的配置關係的圖。

〔圖4〕為表示以往技術(單線放電加工系統)中的電路和各種零件的配置的圖。

〔圖5〕為表示以往技術(多線放電加工系統)中的電路和各種零件的配置的圖。

〔圖6〕為表示本發明中的極間隔狀態(電壓和電流)、和加工電源的脈衝(ON/OFF)週期的圖。

〔圖7〕為表示本發明中的電路和各種零件的配置的圖。

〔圖8〕為表示本發明中的電路和各種零件的配置的圖。

〔圖9〕為示出本發明中的電路和各種零件的配置的圖。

〔圖10〕為從正面觀看了理想地配置了供電件和工件的情況的纜線配線的圖。

〔圖11〕為表示分別配置了主要由電感構成的配線電阻較大的以往的供電件和工件的情況的纜線配線的圖。

〔圖12〕為表示以使主要由電感構成的配線電阻變小的方式理想地配置了供電件和工件的情況的纜線配線的圖。

〔圖13〕為在本發明中的複數條線之間，比較了放電的上升(initial rise)時間τ的結果。

〔圖14〕為比較了本發明中的伴隨線的條數增加而變化的合計的加工電流的理論計算值的圖表。

〔圖15〕為分情況表示了本發明的多線放電加工系統中的放電電流的上升方式的圖。

〔圖16〕為從正面觀看了本發明中的供電件單元與工件進給部的配置關係的變形例的圖。

〔圖17〕為從正面觀看了本發明中的供電件單元與工件進給部的配置關係的變形例的圖。

〔圖18〕為從正面觀看了本發明中的供電件單元與工件進給部的配置關係的變形例的圖。

說明圖1。

圖1是從前方觀看了本發明的實施方式的多線放電加工機1的外觀圖。另外，圖1所示的各機構的結構是一個例子，當然根據目的、用途有各種構成例。

圖1是示出本發明中的多線放電加工系統(半導體基板或者太陽能電池基板的製造系統)的構成的圖。多線放電加工系統由多線放電加工裝置1、電源裝置2、加工液供給裝置50構成。

多線放電加工系統能夠經由放電以並列設置了的複數條線的間隔將被加工物切割為薄片。

符號1是多線放電加工裝置，在符號1中，透過伺服馬達驅動的工件輸送裝置3設置於線103上部並能夠在上下方向上使工件105移動。在本發明中，工件105被輸送到向下(重力)方向，在工件105與線103之間進行放電加工。

符號2是電源裝置，在符號2中，控制伺服馬達的放電伺服控制電路為了根據放電的狀態高效地發生放電，以將放電縫隙(gap)保持為一定的間隙的方式進行控制，並且進行工件定位而推進放電加工。

加工電源電路(圖7)將用於放電加工的放電脈衝供給到線103，並且進行適應於在放電縫隙中發生的短路等狀態的控制，而且供給向放電伺服控制電路的放電縫隙信號。

符號50是加工液供給裝置，符號50將放電加工部的冷卻、加工碎片(屑)的去除所需的加工液透過泵向工件105和線103送液，並且進行加工液中的加工碎片的去除、以離子交換為基礎的電導率(1μS~250μS)的管理、液溫(20℃附近)的管理。雖然主要使用水，但還能夠使用放電加工油。

符號8、9是主輥，在主輥上，以能夠按照期望的厚度加工的方式，按照預先決定的間距、數量形成了槽，將來自線供給繞線管的被張力控制了的線以必要數量繞在2個主輥上，送到捲繞繞線管。線速度使用100m/min至900m/min程度。

透過2個主輥在相同的方向上並且以相同的速度連動地旋轉，從線抽出部送出的1條線103對主輥(2個)的外周進行環繞，能夠使並列設置的複數條線103在同一方向上行走(行走手段)。

線103是如圖8所示的1條連接的線，從未圖示的繞線管被抽出並一邊嵌入到主輥的外周面的導向槽(未圖示)，一邊在該主輥的外側螺旋狀地捲繞多次(最大2000次程度)之後，纏繞到未圖示的繞線管上。

多線放電加工機1與電源單元2經由電線513連接，透過從電源單元2供給的電力動作。

多線放電加工機1如圖1所示，具備作為多線放電加工機1的基座發揮功能的區塊15；設置於區塊15的上部中的、區塊20、工件輸送裝置3、接著部4、矽錠105、加工液槽6、主輥8、線103、主輥9、供電單元10、以及供電件104。

說明圖2。

圖2是圖1所示的虛線16框內的放大圖。

符號8、9是主輥，在主輥上將線103繞上了多次，依照在主輥上刻出的槽，對線103按照規定間距進行了整隊。

主輥是在中心處使用金屬，外側用樹脂覆蓋的構造。

在2個主輥之間的、主輥8、9的內部的大致中央部的上方的部分，配置了安裝於供電單元的供電件104，供電件104透過使朝上露出的表面接觸到線而對移動的複數條線103一併供給加工電源。

如圖3所示，供電件104透過與10條線103接觸，將來自加工電源的放電脈衝(圖6的504)供給到10條線。

配置供電件104的位置是設置於從矽錠105的兩端起線的長度大致相等的位置(511L1=511L2)。

供電件104要求抗機械磨損能力強且具有導電性，使用了超硬合金。

在2個主輥之間的、主輥8、9的內部的大致中央部的下方的部分，配置了安裝於工件輸送裝置3的矽錠105，工件輸送裝置3將工件105向下方向送出，從而推進切割加工。

在主輥的下部設置加工槽6，浸漬線103以及矽錠105，進行放電加工部的冷卻、加工碎片的去除。加工槽6用於儲存加工液，浸漬所送出的工件。

如圖3那樣，示出了線上104的條數為10條時所接觸的供電件104為1個，但針對每個供電件的線的條數、供電件的總數當然根據必要數量而增加。

區塊20與工件輸送裝置3接合。另外，工件進給部3與矽錠105(工件)透過接著部4黏接(接合)。

在本實施例中，作為加工材料(工件)，以矽錠105為例子進行說明。

接著部4只要是用於接著(接合)工件輸送裝置3和矽錠105(工件)的零件，則可以是任意零件，例如，使用導電性的黏接劑。

工件進給部3是具備使透過接著部4黏接(接合)的矽錠105在上下方向上移動的機構的裝置，透過工件進給部3在保持了工件105的狀態下向下方向(重力方向)移動，能夠使矽錠105接近線103的方向。

工件進給部3配置在比供電件104還要低的位置。

以使所保持的工件105浸漬到加工液中的方式，工件進給部3將工件105朝接近環繞的線的方向進給。

加工液槽6是用於儲存加工液的容器，配置於對複數個主輥(8、9)進行環繞的線的外側。

加工液是例如電阻值高的去離子水。透過線103與矽錠105之間設置加工液，線103與矽錠105之間引起放電，能夠切削矽錠105。

在主輥8、9中，形成了多列用於安裝線103的槽，並在該槽中安裝了線103。於是，透過主輥8、9向右或者左旋轉，線103行走。

另外，如圖2所示，線103安裝在主輥8、9上，在主輥8、9的上側、以及下側形成了線列。

另外，線103是導體，透過使從電源單元2供給了電壓的供電單元10的供電件104、和線103接觸，將該供給了的電壓從供電件104施加到線103(供電件104對線103施加了電壓)。

於是，線103與矽錠105之間引起放電，能夠切削矽錠105(進行放電加工)，製作薄板狀的矽(矽晶圓)。

說明圖3。

圖3為表示供電件104的放大圖。

供電件104(1個)與線103(10條)接觸。

線103彼此的間隔(線的間距)是0.3mm程度。

說明圖4。

圖4為表示在是為以往方式的針對每條線獨立地供給加工電流的獨立供電中的電路400的圖。

符號401是加工電源(Vm)。是為了供給放電加工所需的電流而設定的加工電壓。關於Vm，能夠設定為60V~150V中的任意的加工電壓。

符號402是加工電源(Vs)。是為了感應出放電而設定的感應電壓。進而，還被用於線上與工件之間監視極間隔電壓(極間隔電流)的狀態的目的。關於Vs，能夠設定為60V~300V中的任意的感應電壓。

符號403是電晶體(Tr2)。透過開關方式切換加工電源Vm的ON(導通)狀態和OFF(非導通)狀態。

符號404是電晶體(Tr1)。透過開關方式切換加工電源Vs的ON(導通)狀態和OFF(非導通)狀態。

符號405是加工電流限制電阻體的電阻(Rm)。以設定固定的電阻值的方式，限制每1條的線電流(Iw)、極間隔放電電流(Ig)。關於Rm，能夠設定為1Ω~100Ω中的任意的電阻值。即，在設為Vm=60V(伏特)、Vg=30V、Rm=10Ω的情況下，成為Iw(Ig)=(60V-30V)/10Ω=3A(安培)。

另外，在上述計算式中，將加工電源(Vm) 至供電點(供電件)的電壓降設為30V，但未考慮線電阻(Rw)所致的供電點至放電點的電壓降。

即，在作為以往方式的獨立供電方式的情況下，加工電流Iw的值由加工電流限制電阻體的電阻Rm決定，所以為了針對每1條得到期望的線電流、放電電流(Ig)，設定為線電阻Rw成為Rm>Rw的關係。

符號406是感應電流限制電阻(Rs)。以設定固定的電阻值的方式而限制感應出放電的感應電流。關於Rs，能夠設定為1Ω~100Ω中的任意的電阻值。

符號407是極間隔電壓(Vg)。是在放電過程中對線103與工件105之間(極間隔)施加的極間隔放電電壓。

符號408是極間隔電流(Ig)。是在放電過程中線103與工件105之間流過的極間隔放電電流。

符號410是針對每1條線獨立地供給的加工電流(Iw)。

說明圖5。

圖5是在作為以往方式的針對每條線獨立地供給加工電流的獨立供電中的電路400對複數條線進行供電的圖。

符號409是表示每1條線的電阻的線電阻(Rw)。

符號204是獨立的供電件。從設置於矽錠105的兩端的附近的、兩處獨立供電件施加加工電壓的脈衝，進行放電加工。

和與所捲繞的線103的條數相同數量的電源電路400 連接。

圖6示出本發明的極間隔放電電壓(Vgn)以及極間隔放電電流(Ign)的變化和Tr1、Tr2的ON/OFF動作(時序圖)。圖表的橫軸是時間。

首先，使電晶體Tr1503成為ON，施加感應電壓。此時，線103與工件105之間(極間隔)被絕緣，所以幾乎不流過極間隔放電電流。之後，如果開始流過極間隔放電電流而開始放電，則Vgn產生電壓降，從而檢測到放電開始而使Tr2成為ON時，得到大的極間隔放電電流。在經過規定時間之後使Tr2成為OFF。在使Tr2的OFF經過了規定時間之後再次反復一連串的動作。

說明圖7。

圖7為表示本發明中的對複數條線(10條)一併供給加工電流的一併供電中的電路2與線放電加工裝置1的關係的圖。表示著流過加工電流、線電流、以及極間隔放電電流的狀態。

圖7為表示與圖8所表示的電路2的等效電路。

如果假設將圖4所示的以往方式的電路400直接導入到對複數條線(10條)一併地供給加工電流的一併供電中的電路中，則為了在加工電源至供電點之間控制加工電流，代替電流限制電阻體Rm405，把將Rm除以10條(捲繞主輥8、9的環繞數)而得到的電阻值的電流限制電阻體設置於加工電源至供電點之間以供給對複數條線(10條)供給的線電流的合計(10倍)的加工電流即可。

首先，說明將具有這樣固定的電阻值的Rm/10條設置於加工電源至供電件之間的情況。

在所有10條線與工件之間均勻並且同時引起放電狀態的情況下，放電電流在10條線中均等地分散，所以與固定的電阻值(Rm/10條)對應的放電電流被供給到各線與工件之間，所以過剩的放電電流的供給不成為問題。

但是，在所有10條線與工件之間未均勻並且同時引起放電狀態的情況下，與固定的電阻值(Rm/10條)對應的線電流被集中供給到成為放電狀態的線與工件之間，所以過剩的線電流的供給成為問題。即，在10條中僅1條成為放電狀態的情況下，本來應供給到1條線和工件的線電流的10倍的線電流被供給到成為放電狀態的線和工件，導致線發生斷線。

符號505是配線513的阻抗(電阻)。是與加工電源(Vmn)負側連接的上行用的纜線。從加工電源部(Vmn)對供電件104供給加工電源。

符號520是配線514的阻抗(電阻)。是與加工電源(Vmn)正側連接的下行用的纜線。

關於本發明的配線513的電阻值Rmn505，並非如以往方式的加工電流限制電阻體那樣，將電阻值固定為規定的值，而是具備即使在10條中僅1條成為放電狀態的情況下，也能夠控制為根據成為放電狀態的條數使電阻值變動的機構。

更進一步，以使本發明的電阻值Rmn505在比線電阻Rwn509充分小的電阻值的範圍內變動的方式，在限制加工電流時，Rwn509處於支配地位，電阻值Rmn505的影響能夠大致忽略。

即，也可以不具備限制加工電流的下限的加工電流限制電阻體，其中，該加工電流是成為在加工電源部501至供電件104之間流過並在極間隔對工件105放電的極間隔放電電流的電流。

即，設為比將Rmn單純地除以10條(捲繞主輥8、9的環繞數)而得到的電阻值小的電阻值即可。

亦即，透過利用作為各線的電阻Rwn509的阻抗，穩定地供給各線的線電流Iwn，所以不會引起線電流的集中。

符號509是每1條線的由線產生的電阻(Rwn)。

此處，從供電件104至放電部的線電阻值，乃是與供電件104接觸後並行走的線(1條)之從供電件104至放電部的長度的電阻值。

例如，將對10條線(將主輥8、9捲繞10周)一併供電的情況的各線電阻分別設為Rw1、Rw2、~Rw10。

以並非如以往方式那樣的Rmn而將Rwn設為限制每1條的線電流(Iw)、放電電流(Ig)的電阻的方式，能夠限制每1條的線電流(Iwn)、放電電流(Ign)。亦即，能夠透過變更供電點(供電件)與放電點(放電部)的距離(長度L)而設定為任意的電阻值。即，在設為Vmn=60V、Vgn=30V、Rwn=10Ω的情況下，成為Iwn(Ign)=(60V-30V)/10Ω=3A。

另外，在上述計算式中，使由線電阻(Rwn)產生的供電點至放電點的電壓降成為30V，但未考慮引起加工電源至供電點的電壓降的電阻(Rmn)所致的供電點至放電點的電壓降。

亦即，在作為本發明之一併供電方式的情況下，Iwn由Rmn決定，所以為了針對每1條得到期望的線電流(Iwn)、放電電流(Ign)，設定為使引起加工電源至供電點的電壓降的電阻Rmn成為Rmn<Rwn的關係。

另外，能夠根據(1)基於線的材質的電阻值ρ、(2)線的截面積B、(3)線的長度L這3個參數，透過Rwn=(ρ×B)/L的關係式，決定各線獨立的線電阻Rwn。

符號501是加工電源部(Vmn)。是為了供給放電加工所需的加工電流而設定的加工電壓。Vmn能夠設定為任意的加工電壓。進而，相比於以往方式，加工電流的供給量更大，所以相比於符號401，供給更大的電力(加工電壓與加工電流之積)。

加工電源部501對供電件104供給加工電源(Vmn)。

符號502是加工電源部(Vsn)。是為了感應出放電而設定的感應電壓。進而，還被用於線上與工件之間監視極間隔電壓(極間隔電流)的狀態而用於工件輸送裝置的控制的目的。Vsn能夠設定為任意的感應電壓。進而，相比於以往方式，感應電流的供給量更大，所以相比於402，供給更大的電力。

加工電源部502對供電件104供給加工電源(Vsn)。

符號503是電晶體(Tr2)。以開關方式切換加工電源Vmn的ON(導通)狀態和OFF(非導通)狀態。

符號504是電晶體(Trl)。透過開關方式切換加工電源Vsn的ON(導通)狀態和OFF(非導通)狀態。

符號507是放電極間隔電壓(Vgn)。是在放電過程中對線103與工件105之間施加的放電極間隔電壓。

例如，將對10條線一併供電的情況的各放電極間隔電壓分別設為Vg1、Vg2、~Vg10。

透過放電對線103與工件105之間施加放電極間隔電壓的部分是放電部。在放電部中，將透過所移動的複數條線和供電件的接觸而對移動的複數條線一併供電的加工電源向工件放電。

符號508是放電極間隔電流(Ign)。是在放電過程中線103與工件105之間流過的放電極間隔電流。

例如，將對10條線一併供電的情況的各放電極間隔電流分別設為Ig1、Ig2、~Ig10。

藉由放電，線103與工件105之間流過放電極間隔電流的部分是放電部。在放電部中，將透過所移動的複數條線和供電件的接觸而對移動的複數條線一併供電的加工電源向工件放電。

符號510是針對每1條線獨立地供給的線電流(Iwn)。

例如，將對10條線一併供電的情況的各線電流分別設為Iw1、Iw2、~Iw10。

符號511是供電點至放電點的距離L，即是供電點(供電件)至放電點(工件)的線的長度。

說明圖8。

圖8為本發明中的藉由對複數條線(10條)一併供給加工電流的一併供電的電路2，對複數條線一併供電的圖。

符號104是供電件。供電件104與移動的複數條線一併接觸。從設置於與矽錠105對向的位置的、一處供電件104施加放電脈衝，進行放電加工。

針對捲繞主輥的線103的條數(10條)連接了1個電源電路2。

以下，參照圖8的配置，說明線中流過的加工電流 (各線電流的合計)。

如圖8所示，關於從供電點(供電件104和線103接觸的位置)流入放電點(線103與工件105之間)的線電流，向左右的主輥的2個方向流過，所以存在針對各方向的線電阻。

符號511L1是電流向左面的主輥方向流過的情況的供電點與放電點間的長度(距離)，將在L1的情況下決定的線電阻設為Rw1a。

符號511L2是電流向右面的主輥方向流過的情況的、放電點與供電點間的長度(距離)，將在L2的情況下決定的線電阻設為Rw1b。

將線103捲繞主輥8、9一周的長度設為2m。

供電件104被配置於捲繞1周的長度的大致一半的距離，所以放電點與供電點間的距離(線的長度L)是1m。

因此，行走在供電件至放電部的線的距離比0.5m長。

線103的材質的主成分是鐵，線的直徑是0.12mm(截面積0.06×0.06×πmm²)。線的電阻值Rw1a、Rw1b分別是相同的長度(L1=L2=1m)，所以如果設各個線電阻值為相同的20Ω程度，則基於Rw1a和Rw1b的1條(將主輥8、9捲繞1周)的合成的線電阻值成為10Ω程度。

另外，如圖8那樣，為了使基於L1以及L2的長度的線電阻值成為相同的電阻值，以使L1和L2的長度成為相同的方式者為佳，配置供電件104，但即使以使L1和L2的長度的差異為10%程度(例如L1是1m且L2是1.1m)不同的方式配置供電件104，也沒有特別問題。

在放電電壓Vg1~Vg10大致相等的情況下，由於Vmn被施加到各個Rw1~Rw10，所以Iw1~Iw10是全部相同的線電流。

此處，根據由線電阻產生的電壓降值(Rw1×Iw1)和放電電壓(Vgn)求出Vmn。

供電件104至放電部的電壓降是由移動的線的電阻產生的電壓降。

如果設為Rw1=10Ω(供電件104至放電部的電阻值)

Iw1=3A

Vgn=30V，則Vmn成為以下那樣。

Vmn=10(Ω)×3(A)+30V=60V

因此，供電件至放電部的電壓降大於10V。

因此，供電件至放電部的電阻值大於1Ω。

另外，也可以透過Rwn=(ρ×B)/L的關係式，利用線的參數設定由線電阻產生的電壓降值。

因此，如果計算在所有10條線與工件之間均勻並且同時引起了放電狀態的情況的Rmn，則在所有線中成為放電狀態而在10條線中流過了Iw1=3A的情況下，在加工電源至供電點之間，整體需要10條×3A=30A的加工電流，如果將該加工電源至供電點之間的電壓降設為Vmn的百分之一(0.6V)，則該情況的Rmn成為以下那樣。

因此，加工電源部至供電件104的電壓降小於1V。

因此，加工電源部至供電件的電壓降小於供電件至放電部的電壓降。

Rmn=0.6V/30A=0.02Ω(加工電源部501至供電件104的電阻值)。

因此，加工電源部至供電件的電阻值小於0.1Ω。

因此，加工電源部至供電件的電阻值小於供電件至放電部的電阻值。

因此，加工電源部至供電件104的電壓降與供電件104至放電部的電壓降的比是10倍以上。

因此，加工電源部至供電件104的電阻值與供電件至放電部的電阻值的比是10倍以上。

因此，如果考慮Rmn而求出10條的加工電流，則成為(60V-30V)/((10Ω/10條)+0.02Ω)=29.41A，分到每一條線後的加工電流成為2.941A。

另外，在所有10條線與工件之間未均勻並且同時引起放電狀態的情況下，即使流過1條線電流，分到每一條線後的加工電流成為(60V-30V)/(10Ω+0.02Ω) =2.994A，相比於在所有10條線與工件之間均勻並且同時引起了放電狀態的情況，也不會產生大的差。

此外，作為進一步的效果，當對作為複數條的N條(將主輥8、9捲繞N周)的線在1處(一併)供電的情況下，相比於針對每1條線獨立地供電了時的加工速度，加工速度成為1/N，但根據本發明，即使在向N條線在1處(一併)供電了的情況下，也能夠維持與向1條線獨立地供電了時等同的加工速度。

說明圖9以及圖10。

符號600是同軸纜線(同軸配線部)，將用於放電加工的電源供給到線放電加工裝置1。在同軸配線部中，為了抑制配線電阻LL，含有對A點供給加工的電流的上行用配線513和使加工之後的電流返回到加工電源部(Vmn)的下行用配線514。

符號601L是配線513的纜線的物理長度。

符號602L是配線514的纜線的物理長度。

A點是配線513的纜線的終點，與供電件104電連接。

B點是同軸纜線中的配線514的纜線的終點，此處開始前端進而與配線515連接。B點至C點被分支為單線(配線515)。

C點是配線515的單線纜線的終點，經由工件進給部3與工件105和3電連接。

515是單線纜線(單線部)，是同軸配線部600含有的上行用或者下行用的纜線從同軸配線部600分支的部分。

進而，分支的單線部與供電件或者工件進給部3中的某一方側(或者兩方側)電連接。在圖10的情況下，示出與工件進給部3連接的情況。

說明圖11。

從電源裝置透過同軸纜線600配線至中繼端子(A點和B點)。直至中繼端子為止是同軸纜線，所以是低阻抗，長度的影響不大。

為了進行放電加工，向工件和線施加電壓，所以在中繼端子中分離(分支)為工件側(+)和供電件(線)側(-)，向它們分別透過單線的電線進行配線。

所分支的單線部與供電件或者工件進給部3中的某一方側(或者兩方側)電連接。在圖11的情況下，示出與工件進給部3連接的情況。

在如圖11般在環繞的線的環路的外側配置了工件進給部3、供電件104的情況下，為了避免向工件、供電件的單線部與環繞的線的干擾，需要把電線走線到線的環路的外側。

向工件、供電件的各單線部的長度需要50cm~1m程度。2條合計成為1m~2m，因此，具有比較大的阻抗，根據放電的線的條數，各個放電能量不固定。

說明圖12。

說明將工件和供電件配置於線的環路內的情況。關於向工件和供電件的配線，將來自電源裝置的同軸纜線的單側(負極)直接安裝到供電件或者供電件安裝臺上。同軸纜線的正極與單線的電線連接，朝工件安裝台配線。

如果能夠將供電件安裝台與工件安裝台的間隔配置為最短距離，則單線部的長度是利用與工件的移動量相應的電線的餘裕就充分，工件的移動量是標準的矽錠的大小156mm，所以從同軸配線部僅分支伴隨工件的移動而追蹤工件的纜線部分即可，單線部515的長度最短成為20cm程度(與工件進給部3向接近環繞的線103的方向送出工件105的距離大致等同)。

因此，在與圖11比較的情況下，能夠將單線部的長度縮短至1/5~1/10。

亦即，當如該圖12那樣在內側配置了供電件104和工件進給部3的情況下，即便最長，相比於在複數個主輥8、9的外周形成且分別向不同的方向移動的2個線行走面(上表面和下表面)彼此的間隔所形成的長度(距離)，從同軸纜線部分支的單線部515的長度更短。

另外，關於從同軸纜線部分支的單線部511，既可以是如圖12那樣僅與工件105連接的下行用的1條，也可以是僅與供電件104連接的上行用的1條。另外，也可以是與工件連接的下行用的1條和與供電件104連接的上行用的1條這2條分別分支的方式。在該情況下，合計了2條的單線部515的總延長比在複數個主輥8、9的外周形成的、分別向不同的方向移動的2個線行走面(上表面和下表面)彼此的間隔所形成的長度(距離)短即可。

說明圖13。

圖13是將後述理論計算的結果歸納為表而得到的。

透過Tr1發生脈衝電壓，控制線與工件之間的放電電流。

能夠利用電源電壓(Vmn)和主要由電感構成的配線電阻L_L、線電阻(純電阻Rwn、電感Lw)，透過下式簡易地計算放電電流I(另外，雖然嚴密而言有放電極間隔電壓，但此處省略)。

配線電阻L_L是指，與配線513、配線514、配線515的合計的電阻分量相同。

在所放電的線是1條的情況下，放電電流(安培)能夠透過下式計算。

I=(Vmn/Rw)*(1-e^-t/τ)

τ是指放電電流的上升時間。

τ=(L_L+Lw)/Rw

另外，線上是複數條(10條)的情況下，放電電流能夠透過下式計算。

I10=(Vmn/(Rw/n)*(1-e^-t/τ)

τ10=(L_L+(Lw/n))/(Rw/n)

此處，n是一併供電的線的條數(放電的線的條數)。

配線電阻LL主要是電感，所以大幅影響極間隔的放電電流(Ign)的上升時間。

這樣，作為上升時間的τ(圖15所示)與作為配線電阻LL(電感)的電源配線的電阻值的大小相關。

本來線上放電加工裝置中使用的電源供給的電源配線纜線所致的阻抗(電阻)分量有可能成為加工電源的電壓降的主要原因，所以一般期望盡可能小。

因此，即使在一般的單線中的線放電加工裝置中，從電源裝置至線放電加工裝置的附近，使用能夠減小其阻抗(電阻)分量的同軸纜線來配線。

如圖11所示，在本發明的多線放電加工裝置中，關於分別配置工件和供電件的位置，根據如上所述的以下2個理由，供電件單元和放電點各自分離，進而工件伴隨放電加工推進而可動，所以為了構成從電源裝置對供電件供給加工電源，使線上中流過的線電流在極間隔發生放電，並使在工件中流過的極間隔電流返回到加工電源的電源電路，一定需要用從配線至多線放電加工裝置的附近的同軸纜線分支的單線配線的纜線。

(1)透過盡可能延長放電點至供電件單元的線長(線移動的長度)，線長所致的阻抗(電阻分量)進一步變大，其結果，每條線的阻抗(電阻分量)在電源電路中處於支配地位，能夠用每條線的阻抗(電阻分量)決定每條線中流過的電流值。

(2)透過使供電件單元至放電點的左右兩側的線長(L1和L2)盡可能相等，線長所致的阻抗(電阻分量)也大致相等，其結果，能夠使在每條線中流過的電流值在左右兩側相等，能夠在左右兩側(移動的線的行進方向)高精度地加工工件。

以所述的2個理由各自遠離供電件單元與放電點，更進一步因為工件隨著進行放電加工而可動的緣故，從電源裝置供給加工電源到供電件，流動在線中的線電流在極間隔中發生放電，為了構成流到工件的極間隔電流回到加工電源之電源電路，變成非得要以從一直配線到多線放電加工裝置的附近之同軸纜線所分支的單線來做配線的纜線。

如果用單線配線的纜線長度變長，則纜線長度所致的阻抗(電阻)分量變大，成為使配線電阻L_L(電感)增加的主要原因。

但是在本發明的多線放電加工裝置中，盡可能縮短用單線配線的纜線長度的理由與成為加工電源的電壓降的主要原因這樣的一般的用單線的線放電加工裝置中的一般的理由不同，其目的在於使各線的每一個的加工能量不依存於放電狀態而變得均勻。

這樣，在本發明的多線放電加工裝置中，為了盡可能降低單線部分的纜線的阻抗，纜線長度盡可能短者為佳，為了滿足上述2個條件而使單線部分的纜線長度成為最短，最佳的是將工件進給部和供電件單元這兩方配置於複數個主輥的內側。

以下是使用上述算式進行理論計算而得到的結果。

能夠透過該理論計算表示作為上升時間的τ的偏差和電源配線的長度的影響。

在設為1條配線向10條線進行一併供電的情況下，假設為線電阻Rwn：10Ω、線的電感Lw：50μH。

分別計算了使配線的長度是2m時的配線電阻L_L設為2μH、0.2m時的配線電阻L_L：0.2μH的情況的τ。

符號1301是在極間隔放電的線的條數。

符號1302是合計了配線電阻和線的電感而得到的結果。單位是[微亨]。

符號1303是線的電阻。

符號1304是τ。單位是時間[微秒]。

符號1305是τ的偏差。

表示放電的發生狀態所致的影響。

根據表，在比較結果1300和結果1400時，可以認為，在單線部的長度是0.2m的情況下，相比於2m的情況，τ的偏差更小，即在放電的線彼此中放電上升的時間[微秒]大致均勻地對齊。

圖14是使用上述(Vmn-Vgn)/((Rwn/線的條數)+Rmn)=加工電流的計算式，僅使Rmn可變而比較了伴隨線的條數增加而變化的合計的加工電流的理論計算值的圖表。另外，在式中，設為Vmn=60V、Vgn=30V、Rwn=10Ω，求出了加工電流的值(安培)。

圖表的縱軸是表示合計的加工電流的安培，圖表的縱軸是與供電件相接而在1處(一併)供電的線的條數。透過使不同的尺寸的供電件104與線接觸而進行供電，能夠變更在1處(一併)供電的線的條數(1條、2條、10條、...、100條)。

圖表是固定Rmn以外的參數且僅將Rmn的電阻值(Ω)分別置換為不同的3個電阻值並比較而得到的結果。

根據圖表可知，使Rmn越小，越是伴隨線的條數增加使可以認為與加工速度直接有關聯性的加工電流的合計與線的條數大致成比例地增加。

在本發明中，線103與工件105之間(極間隔)的加工液的電阻值根據極間隔的距離而變化。因此，透過將作為感應電流限制電阻的Rsn506設定為與該極間隔的加工液的電阻值大致相同的程度的值，能夠檢測極間隔電壓(Vgn)的變動。

說明圖15。

圖15為表示脈衝電源的施加、以及隨著脈衝電源的施加放電電流上升之關係者。在本發明的線放電加工中，即使在對複數條線一併供給了同一脈衝且同一電壓值的加工電源的情況下，如類比為以下那樣：

1.上升快的線的情況的加工(右上圖)

2.上升慢的線的情況的加工(右下圖)

和電流與時間之積亦即電氣量成比例地決定加工能量。極間隔的放電的發生針對每條線分別不同，因此，如果電流的上升時間不同，則加工能量不同。亦即，在上圖的上升時間(τ)短的情況下，電氣量即加工能量增加，工件被加工得多。

相反地，在下圖的上升時間(τ)長的情況下，電氣量即加工能量減少而工件被加工得少。如果這樣針對極間隔的每條線，直至放電電流穩定而流出為止的上升時間(τ)產生偏差，則放電電流上升之後的加工能量也變化，所以每條線的加工形狀也變得不均勻。

說明圖16。

圖16是圖2的配置的變形例。在該情況下，在所示出的配置例中，將工件進給部和供電件單元這兩方配置於複數個主輥的內側，將L1(行走左側的主輥的長度)和L2(行走右側的主輥的長度)設為大致等距離，但工件進給部的配置和供電件單元的配置即便未在鉛垂方向上整隊，仍達成本發明的目的。

說明圖17。

圖17是圖2的配置的變形例。在該情況下，將工件進給部和供電件單元這兩方配置於複數個主輥的內側，但L1(當線透過左側的主輥8移動的情況下的、從供電件104到放電點的長度)和L2(當線透過右側的主輥9移動的情況下的、從供電件104到放電點的長度)不同。在該情況下，在每條線中流過的電流值在左右兩側不同，所以工件在左右兩側(移動的線的行進方向)的精度也受到加工影響，但只要其差是10%程度，就達成本發明的目的。

說明圖18。

圖18是圖2的配置的變形例。在該情況下，在所示出的配置例中，將工件進給部和供電件單元這兩方配置於複數個主輥的內側，將L1(行走左側的主輥的長度)和L2(行走右側的主輥的長度)設為大致等距離，但即使將複數個主輥並非如圖2那樣配置於2處，而如圖18那樣配置於4處，仍達成本發明的目的。在所示出的配置例中，即使將供電件單元的數量並非如圖2那樣配置於1處而如圖18那樣配置於2處，仍達成本發明的目的。

另外，用本發明的多線放電加工系統所切割出的半導體鑄錠，係被製造成半導體用的基板或者太陽能電池用的基板，能夠用作半導體裝置、太陽能電池。

1‧‧‧多線放電加工裝置

2‧‧‧電源裝置

3‧‧‧工件進給部

4‧‧‧接著部

6‧‧‧加工液漕

8、9‧‧‧主輥

10‧‧‧供電單元

15‧‧‧區塊

16‧‧‧虛線

50‧‧‧加工液供給裝置

103‧‧‧線電極

104‧‧‧供電件

105‧‧‧工件(矽錠)

513‧‧‧與加工電源(負側)連接的電源用配線纜線

514‧‧‧與加工電源(正側)連接的電源用配線纜線

Claims

一種線放電加工裝置，係以並列設置的線，利用放電加工對工件進行切割；其特徵在於，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成同一方向行走；供電件，係對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，係將前述工件，朝接近前述環繞的線的方向進給；以及電源配線，係與前述供電件及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；前述供電件及前述工件進給部被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件及前述工件進給部相連接；具備儲存加工液的加工槽；前述加工槽被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的外側；在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，前述工件進給部這一方被配置在比前述供電件還低的位置；前述工件進給部把前述工件，從對前述複數個主輥進行環繞的線的內側進給到外側，以使前述工件進給部所保持的前述工件浸漬到前述加工槽的中的前述加工液中。
一種線放電加工裝置，係以並列設置的線，利用放電加工對工件進行切割；其特徵在於，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成同一方向行走；供電件，係對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，係將前述工件，朝接近前述環繞的線的方向進給；以及電源配線，係與前述供電件及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；前述供電件及前述工件進給部被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件及前述工件進給部相連接；前述電源配線，具有：同軸配線部，係含有上行用以及下行用的纜線；以及單線部，係前述含有的前述上行用或是前述下行用的纜線從前述同軸配線部分支而與前述供電件或是前述工件進給部中的其中一個連接；比起在前述複數個主輥的外周圍形成之朝不同的方向行走的2個線行走面彼此的間隔所致的長度，前述分支過的單線部的長度更短。
一種線放電加工裝置，係以並列設置的線，利用放電加工對工件進行切割；其特徵在於，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成同一方向行走；供電件，係對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，係將前述工件，朝接近前述環繞的線的方向進給；以及電源配線，係與前述供電件及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；前述供電件及前述工件進給部被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件及前述工件進給部相連接；前述電源配線，具有：同軸配線部，係含有上行用以及下行用的纜線；以及單線部，係前述含有的前述上行用或是前述下行用的纜線從前述同軸配線部分支而與前述供電件或是前述工件進給部中的其中一個連接；前述分支過的單線部的長度、與前述工件進給部把前述工件朝接近環繞的線的方向進給的距離，大致相等。
一種線放電加工裝置，係以並列設置的線，利用放電加工對工件進行切割；其特徵在於，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成同一方向行走；供電件，係對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，係將前述工件，朝接近前述環繞的線的方向進給；以及電源配線，係與前述供電件及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；前述供電件及前述工件進給部被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件及前述工件進給部相連接；具備：放電部，係把一併被供給到前述線的前述加工電源放電到前述工件；以及電源部，係對前述供電件供給用於前述放電加工的加工電源；從前述電源部至前述供電件為止的電源配線的電阻，小於從前述供電件至前述放電部為止的線的電阻。
如請求項4之線放電加工裝置，其中，從前述電源部至前述供電件為止的電源配線的電阻，小於0.1Ω。
一種線放電加工方法，係用在線放電加工裝置中，該線放電加工裝置係以並列設置的線，利用放電加工對工件進行切割，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成朝同一方向行走；供電件，係對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，係將前述工件，朝接近前述環繞的線的方向進給；電源配線，係與前述供電件以及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；以及，加工槽，係儲存加工液；其中，前述供電件以及前述工件進給部被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件及前述工件進給部相連接；前述加工槽被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的外側；在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，前述工件進給部這一方被配置在比前述供電件還低的位置；前述工件進給部把前述工件，從對前述複數個主輥進行環繞的線的內側進給到外側，以使前述工件進給部所保持的前述工件浸漬到前述加工槽的中的前述加工液中。
一種線放電加工方法，係用在線放電加工裝置中，該線放電加工裝置係以並列設置的線，利用放電加工對工件進行切割，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成同一方向行走；供電件，係對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，係將前述工件，朝接近前述環繞的線的方向進給；以及，電源配線，係與前述供電件及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；前述電源配線，具有：同軸配線部，係含有上行用及下行用的纜線；以及，單線部，係前述含有的前述上行用或是前述下行用的纜線從前述同軸配線部分支而與前述供電件或是前述工件進給部的其中一個連接；其中，前述供電件及前述工件進給部被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件及前述工件進給部相連接；比起在前述複數個主輥的外周圍形成之朝不同的方向行走的2個線行走面彼此的間隔所致的長度，前述分支過的單線部的長度的方更短。
一種線放電加工方法，係用在線放電加工裝置中，該線放電加工裝置係以並列設置的線，利用放電加工對工件進行切割，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成同一方向行走；供電件，係對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，係將前述工件，朝接近前述環繞的線的方向進給；以及，電源配線，係與前述供電件及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；前述電源配線，具有：同軸配線部，係含有上行用及下行用的纜線；以及，單線部，係前述含有的前述上行用或是前述下行用的纜線從前述同軸配線部分支而與前述供電件或是前述工件進給部的其中一個連接；其中，前述供電件及前述工件進給部被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件及前述工件進給部相連接；前述分支過的單線部的長度、與前述工件進給部把前述工件朝接近環繞的線的方向進給的距離，大致相等。
一種線放電加工方法，係用在線放電加工裝置中，該線放電加工裝置係以並列設置的線，利用放電加工對工件進行切割，具備：複數個主輥，係使前述線環繞成同一方向行走；供電件，係對前述環繞的複數條線，一併供給用於前述放電加工的加工電源；工件進給部，係將前述工件，朝接近前述環繞的線的方向進給；電源配線，係與前述供電件及前述工件導通，而供給用於前述放電加工的加工電源；放電部，係把一併被供給到前述線的前述加工電源，放電到前述工件；以及電源部，係對前述供電件供給用於前述放電加工的加工電源；其中，前述供電件及前述工件進給部被配置在對前述複數個主輥進行環繞的線的內側，使用了前述電源配線的前述加工電源的電源電路分別與前述供電件及前述工件進給部相連接；從前述電源部至前述供電件為止的電源配線的電阻，小於從前述供電件至前述放電部為止的線的電阻。