TWI812204B - 可調整加工參數之放電加工裝置及放電加工方法 - Google Patents
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Abstract
一種可調整加工參數之放電加工裝置與方法包含一載台以及一放電加工(EDM)單元。載台用以放置定義有一加工目標區之待加工物。利用放電加工(EDM)單元之放電電極以至少一加工參數沿著第一切割方向切割待加工物之加工目標區，其中加工參數係依據待加工物之一指定參數變化至一第一數值時而對應調整，藉以利用調整後之加工參數對待加工物之加工目標區進行第二切割步驟。本發明提出分段式切割技術，可解決放電加工切割指定參數變化導致切割速度(Cutting speed，mm2/min)變慢而延長切割總時間的問題。
Description
本發明是有關於一種加工裝置與加工方法，特別是有關於一種可調整加工參數之放電加工裝置及放電加工方法。
隨著半導體產業蓬勃發展，放電加工技術已常見用於加工處理晶錠或晶圓。放電加工(Electrical Discharge Machining，EDM)是一種藉由放電產生火花，使待加工物成為所需形狀的一種製造工藝。介電材料分隔兩電極並施以電壓，產生週期性快速變化的電流放電，用以加工上述之待加工物。放電加工技術採用兩個電極，其中一個電極稱為工具電極，或稱為放電電極，另一個電極則稱為工件電極，連接上述之待加工物。在放電加工的過程中，放電電極和工件電極間不會有實際的接觸。
當兩個電極間的電位差增大時，兩電極之間的電場亦會增大，直到電場強度高過介電強度，此時會發生介電崩潰，電流流過兩電極，並去除部分材料。當電流停止時，新的介電材料會流到電極間的電場，排除上述的部分材料，並重新提供介電質絕緣效果。在電流流過之後，兩電極間的電位差會回到介電崩潰之前，如此可以重複進行新一次的介電崩潰。然而，傳統放電加工
技術存在切割厚度較大而造成切割速度(即加工時放電電極在加工物的進給速度與切割厚度之乘積；mm2/min)較慢的問題。
有鑑於此，本發明之一目的就是在提供一種可調整加工參數之放電加工裝置及放電加工方法，以解決上述習知技藝之問題。
為達前述目的，本發明提出一種可調整加工參數之放電加工裝置，用以進行一切割程序，包含：一載台，用以放置至少一待加工物，該待加工物定義有一加工目標區；以及一放電加工(EDM)單元，用以在該切割程序之一第一切割步驟中，利用該放電加工(EDM)單元之至少一放電電極以至少一加工參數沿著一第一切割方向切割該待加工物之該加工目標區，其中該加工參數係依據該待加工物之一指定參數變化至一第一數值時而對應調整，藉以利用調整後之該加工參數對該待加工物之該加工目標區進行一第二切割步驟。
其中，該加工參數包含一位向參數、一放電電性參數、一排渣(Debris Removal)參數及一移動與張力參數中之一者或複數者。
其中，該位向參數為一與待加工物相對之加工之方向；該放電電性參數包含一峰值電流(放電時在該放電電極之兩極間通過的最大電流)、該待加工物與該放電電極遠離時的一電壓、一放電脈衝持續時間、一放電脈衝休止時間以及該放電電極與該待加工物間的一伺服基準電壓中之一者或複數者；該排渣參數包含提供於該放電電極上之排渣液之流速；該移動與張力參數包含該放電電極之一移動速度及該放電電極之一張力中之一者或複數者。
其中，該指定參數包含待加工物之一第一待切割厚度，該加工參數係依據該待加工物之一第一待切割厚度增加至該第一數值時而對應調整，藉以利用調整後之該加工參數對該待加工物之該加工目標區進行該第二切割步驟。
其中，該加工參數為一位向參數，當該待加工物之該第一待切割厚度增加至該第一數值時，該放電加工(EDM)單元將該位向參數由該第一切割方向改變為一第二切割方向，藉以沿著該第二切割方向對該待加工物之該加工目標區進行該第二切割步驟。
其中，該第二切割方向與該第一切割方向之間具有一第一夾角，該第一夾角之範圍介於0度至360度之間。
其中，該第一夾角為180度。
其中，該待加工物在該第二切割步驟中之一第二待切割厚度小於該第一數值。
其中，該放電電極在該第二切割步驟中對該待加工物之一切割速度大於該放電電極對該待加工物於該第一待切割厚度為該第一數值時之一切割速度。
其中，當該待加工物在該第二切割步驟中之一第二待切割厚度增加至一第二數值時，該放電加工(EDM)單元將該位向參數由該第二切割方向改變為一第三切割方向，藉以沿著該第三切割方向對該待加工物之該加工目標區進行一第三切割步驟，其中該待加工物於該第三切割步驟中具有一第三待切割厚度。
其中，該第三切割方向與該第二切割方向之間具有一第二夾角，該第二夾角介於0度至360度之間。
其中，該第二夾角為90度。
其中，該待加工物在該第三切割步驟中之該第三待切割厚度小於該第一數值或該第二數值。
其中，該放電電極在該第三切割步驟中對該待加工物之一切割速度大於該放電電極對該待加工物於該第一待切割厚度為該第一數值時之一切割速度或該第二待切割厚度為該第二數值時之一切割速度。
其中，更包含一熱源，該熱源在該切割程序中加熱該待加工物。
其中，該放電電極係於一流體中切割該待加工物之該加工目標區。
其中，該加工目標區上係具有一填補材料，藉以填補在該切割程序中形成於該加工目標區上之表面裂縫。
其中，該填補材料係藉由一熱源而形成於該加工目標區上，藉以填補在該切割程序中形成於該加工目標區上之表面裂縫。
其中，更包含一外力擾動源，該外力擾動源在該切割程序中促使一填補材料填補該加工目標區上之表面裂縫。
其中，該待加工物之數量為一或複數個。
其中，該放電電極之數量為一或複數個。
其中，該放電電極係於一真空環境中切割該待加工物之該加工目標區。
為達前述目的，本發明提出一種可調整加工參數之放電加工方法，其係使用上述之可調整加工參數之放電加工裝置來進行一切割程序。
為達前述目的，本發明提出一種可調整加工參數之放電加工方法，用以進行一切割程序，包含下列步驟：提供至少一待加工物，該待加工物放置於一載台上，該待加工物定義有一加工目標區；進行一第一切割步驟，其係經由至少一放電電極以至少一加工參數沿著一第一切割方向施加一放電能量予該待加工物之該加工目標區，藉以切割該待加工物之該加工目標區；進行一第一調整步驟，其係依據該待加工物之一第一待切割厚度增加至一第一數值時而對應調整該加工參數；以及進行一第二切割步驟，其係經由該放電電極以該第一調整步驟所調整後之該加工參數施加該放電能量予該待加工物之該加工目標區，藉以切割該待加工物之該加工目標區。
其中，該加工參數為一位向參數，且在該第一切割步驟中，當該待加工物之該第一待切割厚度增加至一第一數值時，則進行該第一調整步驟，藉以將該位向參數由該第一切割方向改變為一第二切割方向，且沿著該第二切割方向對該待加工物之該加工目標區進行該第二切割步驟。
其中，該待加工物在該第二切割步驟中之一第二待切割厚度小於該第一數值。
其中，在該第二切割步驟中，當該放電電極所切割之該待加工物之一第二待切割厚度增加至一第二數值時，則進行一第二調整步驟，藉以將該位向參數由該第二切割方向改變為一第三切割方向，且沿著該第三切割方向對該待加工物之該加工目標區進行一第三切割步驟。
其中，該待加工物在該第三切割步驟中之一第三待切割厚度小於該第一數值或該第二數值。
其中，該第一調整步驟係改變該待加工物之一擺置方向以調整該加工參數。
其中，該第一調整步驟係改變該放電電極相對於該待加工物之一進給方向以調整該加工參數。
其中，該第一調整步驟係利用該載台改變該待加工物之一擺置方向以調整該加工參數。
其中，更包含進行一填補步驟，藉以填補在該切割程序中形成於該加工目標區上之表面裂縫。
綜上所述，本發明之可調整加工參數之放電加工裝置及放電加工方法，具有以下優點：
(1)藉由分段式切割技術，可解決放電加工切割厚度較大造成切割總時間較長的問題。
(2)藉由分段式切割技術，當指定參數變化至設定數值時，則立即更換進給方向。
(3)藉由分段式切割技術，當待切割厚度大於設定數值時，則立即更換進給方向，能夠將厚度較大的待切割面，區分成數個厚度較小的切割面，藉以解決放電加工切割厚度大造成切割速度較慢的問題。
茲為使鈞審對本發明的技術特徵及所能達到的技術功效有更進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例及配合詳細的說明如後。
10:放電加工裝置
20:載台
22:治具
50:放電加工(EDM)單元
52:放電電極
54:電力源
56a:送線捲線器
56b:收線捲線器
57a、57b:滑輪
59a:液體槽
59b:液體
60:微波或射頻源
70:熱源
95:超音波單元
100:待加工物
100a、100b、100c:切割面
110:加工目標區
S10、S20、S30、S40、S50、S60:步驟
D1:第一切割方向
D2:第二切割方向
D3:第三切割方向
T1:第一待切割厚度
T2:第二待切割厚度
T3:第三待切割厚度
圖1為本發明之可調整加工參數之放電加工方法之步驟流程圖。
圖2為本發明之可調整加工參數之放電加工裝置之第一實施例之示意圖。
圖3為本發明之可調整加工參數之放電加工裝置之第二實施例之示意圖。
圖4a及圖4b分別為本發明中進行第一切割步驟時待加工物之正視圖及剖面側視圖。
圖5a及圖5b分別為本發明中進行第二切割步驟時待加工物之正視圖及剖面側視圖。
圖6a及圖6b分別為本發明中進行第三切割步驟時待加工物之正視圖及剖面側視圖。
圖7a為本發明以單一放電電極切割多個待加工物之示意圖，圖7b為本發明以多個放電電極切割單一待加工物之示意圖，圖7c為本發明以多個放電電極切割多個待加工物之示意圖，其中圖7a之視角不同於圖7b及圖7c。
為利瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實
施上的權利範圍。此外，為使便於理解，下述實施例中的相同元件係以相同的符號標示來說明。
另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用的用詞，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本創作的用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本創作的描述上額外的引導。
關於本文中如使用“第一”、“第二”、“第三”等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本創作，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的組件或操作而已。
其次，在本文中如使用用詞“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，其均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
本發明係提出一種分段式切割技術，較佳為可在指定參數變化至對應之設定數值(第一數值、第二數值、第三數值、...)時，調整加工參數，藉以解決放電加工程序中指定參數的變化造成切割速度較慢，導致切割總時間較長的問題。其中，上述之指定參數例如為待加工物之待切割厚度或切割速度。以指定參數為待加工物之待切割厚度為例，在放電加工程序之第一切割步驟中，當待加工物之第一待切割厚度增加至對應之設定數值如第一數值時，則調整加工參數，並以調整後之加工參數進行後續的第二切割步驟，依此類推。以指定參數為待加工物之切割速度為例，在放電加工程序之第一切割步驟中，當待加工物之第一切割速度降低至對應之設定數值(如第一數值)時，則調整加工參數，並以調整後之加工參數進行後續的第二切割步驟，依此類推。
請參閱圖1及圖2，圖1為本發明之可調整加工參數之放電加工方法之步驟流程圖。圖2為本發明之可調整加工參數之放電加工裝置之第一實施例之示意圖。本發明係提出一種分段式切割技術，其可在指定參數變化至對應之設定數值時，調整加工參數，藉以解決放電加工切割厚度大造成切割速度較慢，導致切割總時間較長的間題。在本發明之第一實施例中，本發明之放電加工裝置10包含載台20以及放電加工(EDM)單元50，用以對待加工物100進行放電加工程序，例如切割程序，以達到切片(Cutting、Slicing)或薄化(Thinning)效果。載台20係例如設有治具22，載台20可為移動式載台或固定式載台。
首先，本發明之放電加工方法係提供待加工物100(步驟S10)，並利用治具22將此待加工物100放置於載台20上，其中待加工物100係定義有加工目標區110，且此加工目標區110可位於待加工物100之任何適合加工之位置上。待加工物100可為任何導體或半導體結構，例如晶圓或晶錠等，惟待加工物100之剖面不限於圓形，其可為任意形狀。
本發明之放電加工裝置10之放電加工(EDM)單元50至少具有放電電極52，放電電極52例如為線狀之導電線、板狀之導電板或其他形狀之導電結構。本發明之放電加工(EDM)單元50還可選擇性具有送線捲線器56a及收線捲線器56b，其中放電電極52之兩端係分別連接於送線捲線器56a及收線捲線器56b，且送線捲線器56a及收線捲線器56b可選擇性分別利用滑輪57a、57b套接放電電極52，藉以定位放電電極52，並且例如調整放電電極52之張力。
請繼續參閱圖2，本發明的放電加工(EDM)單元50更具有電力源54，電力源54係以一電性迴路連接放電電極52，藉以在放電電極52與待加工物
100之間產生電壓差，並提供放電能量予待加工物100之加工目標區110，藉此可沿著加工目標區110切割待加工物100(步驟S20)。
本發明亦可選擇性包含微波或射頻源60，用以供應微波能量或射頻能量予待加工物100之加工目標區110，藉以提供加熱功效、退火功效或磨拋功效，可有效降低表面粗糙度，避免後續還需要進行機械或化學磨拋步驟。同理，本發明之微波或射頻源60亦可經由放電電極52供應微波能量或射頻能量予待加工物100之加工目標區110。以微波或射頻源60為微波為例，本發明之微波之波長範圍為約1mm至約1m，頻率範圍為約300GHz至約0.3GHz之，功率範圍為約200瓦至約5,000瓦。放電電極52的材質可例如選自由銅(Copper)、黃銅(Brass)、鉬(Molybdenum)、鎢(Tungsten)、石墨(Graphite)、鋼(Steel)、鋁(Aluminum)及鋅(Zinc)所組成之族群。放電電極52的厚度範圍約小於300μm，較佳為約30μm至300μm。
詳言之，如圖2及圖4a所示，在步驟S20中，放電電極52係以至少一加工參數沿著第一切割方向D1施加放電能量予待加工物100之加工目標區110，藉以切割待加工物100之加工目標區110。以待加工物100為圓柱狀之晶錠舉例，加工目標區110例如為定義在晶錠之徑向上，如圖4b及圖5b之點虛線所示，其中點虛線表示尚未切割之加工目標區110，實線表示已切割之加工目標區110。由於，晶錠的待切割厚度並非為定值，而是會改變，例如就放電電極52由上往下平行切割而言，晶錠頂端的待切割厚度為最小值，而晶錠待切割厚度的最大值則為其直徑長度。而且，通常當晶錠的待切割厚度超過某一數值時，晶錠的切割速度就會隨著其待切割厚度增加而呈非線性下降。因此，本發明所提出之分段式切割技術中之指定參數係以待切割厚度為例，亦即依據待加工物100
之待切割厚度而對應地調整加工參數。例如，當放電電極52與待加工物100重疊之長度(即待加工物100之待切割厚度)到達一設定數值時，就可改變加工參數，例如改變相對於待加工物100的進給方向，因此可使得待加工物100後續之待切割厚度小於此設定數值，故能達到最佳化整體待加工物的切割總時間之功效。舉例來說，本發明可依據待加工物100在第一切割步驟S20中之第一待切割厚度T1而對應地調整加工參數(步驟S30)，亦即判斷待加工物100在第一切割步驟S20中之第一待切割厚度T1是否到達前述之設定數值(第一數值)，若“是”，則可調整加工參數，然後再利用調整後之加工參數對待加工物100之加工目標區110進行第二切割步驟S40。
以加工參數為位向參數(即與待加工物相對之加工之方向)舉例，在第一切割步驟S20中，放電電極52係以至少一加工參數施加放電能量予待加工物100之加工目標區110，藉以沿著第一切割方向D1切割待加工物100。然而，當待加工物100之第一待切割厚度T1增加至設定數值(第一數值)時，則本發明進行第一調整步驟S30，藉以將上述之位向參數由第一切割方向D1改變為第二切割方向D2。接著，再進行第二切割步驟S40。其中，第二切割方向D2與第一切割方向D1之間具有一第一夾角，例如180度。然而，本發明不限於此，上述之第一夾角之範圍係例如介於0度至360度之間。
同理，在第二切割步驟S40中，放電電極52係以第二切割方向D2切割待加工物100。在第二切割步驟S40中，當放電電極52所切割之待加工物100之第二待切割厚度T2增加至第二數值時，則放電加工(EDM)單元50再次調整位向參數，藉以將位向參數由第二切割方向D2改變為第三切割方向D3，再沿著第三切割方向D3對該待加工物100之加工目標區110進行一第三切割步驟
S60，其中，在第三切割步驟S60中，待加工物100於第三切割方向D3上之第三待切割厚度T3具有第三數值。第二數值係例如小於、大於或等於第一數值。上述之第三數值則係例如小於、大於或等於第一數值或第二數值。在本發明之一實施態樣中，第二數值等於第一數值，且第三數值小於第一數值(第二數值)。其中，第三切割方向D3與第二切割方向D2之間具有一第二夾角，該第二夾角介於0度至360度之間，例如90度。然而，本發明不限於此，上述之第二夾角之範圍係例如介於0度至360度之間。惟，在本發明之另一實施樣態中，以兩段式切割為例，若第二數值等於第一數值，且放電電極52所切割之待加工物100在第二切割步驟S40中，其第二待切割厚度T2均未增加至第二數值(第一數值)時，則本發明可以上述之第二切割方向D2切割待加工物100，直至切割完成。由於，在兩段式切割中，本發明之第二待切割厚度T2皆小於晶錠之直徑，因此本發明切割待加工物100之速度仍可比傳統未分段之切割技術更快，所需的切割總時間更短。
以待加工物100為晶錠為例，本發明之一特色在於可使得指定參數(如第一待切割厚度T1、第二待切割厚度T2及第三待切割厚度T3)之數值皆小於晶錠的直徑，所以可解決傳統放電加工技術，因切割厚度較大造成切割速度較慢的間題。而且，以上述舉例之三段式切割為例，本發明之第三待切割厚度T3之第三數值小於第一待切割厚度T1之第一數值(即第二待切割厚度T2之第二數值)，當然小於晶錠之直徑，因此若沿著第三切割方向D3(由左側朝向右側)完全切割晶錠，本發明切割待加工物100之速度可比傳統未分段之切割技術更快，所需的切割總時間更短。
其中，上述提及之設定數值，可例如由計算而得，例如使用者可先量測待加工物之尺寸，藉以獲得符合第一待切割厚度T1之第一數值大於第三
待切割厚度T3之第三數值之條件之數值，再手動輸入這些數值至放電加工(EDM)單元50中，以便放電加工(EDM)單元50調整不同待切割厚度時之加工參數，其中此設定數值的設定可根據待切割厚度與切割速度之關係找出最佳解。或者是，上述之第一待切割厚度T1、第二待切割厚度T2及第三待切割厚度T3之數值也可例如由學習演算法學習而得，例如可依據多次實際加工數據建立資料庫以提供學習演算法最佳化的加工參數，藉以自動調整不同厚度時之加工參數。又或者，本發明也可以不須考量第一待切割厚度T1、第二待切割厚度T2及第三待切割厚度T3之間的數值關係，而是使用者例如直接指定第一待切割厚度T1之第一數值及/或第二待切割厚度T2之第二數值，其中此第一數值及/或第二數值可為任何大於0且小於晶錠直徑之數值。若以待加工物100之徑向截面為正圓形舉例，上述之設定數值(第一數值)可例如為介於圓內正方形之邊長與圓的直徑之間。惟，在其他實施態樣中，上述之設定數值(第一數值)亦可例如為小於或等於圓內正方形之邊長。亦即，只要上述之第二待切割厚度T2或第三待切割厚度T3小於晶錠之直徑，則有助於提升整體切割速度。例如，在其他實施態樣中，只要放電電極52在第一切割步驟S20中沿著第一切割方向D1部份切割待加工物100之加工目標區110，則本發明就可以例如將與待加工物100相對之加工之方向由第一切割方向D1改變為第二切割方向D2，並沿著第二切割方向D2進行第二切割步驟S40。同理，待放電電極52在第二切割步驟S40中沿著第二切割方向D2部份切割待加工物100之加工目標區110，則本發明就可以例如將與待加工物100相對之加工之方向由第二切割方向D2改變為第三切割方向D3，並沿著第三切割方向D3進行第三切割步驟S60，依此類推。再者，本發明之分段式切割技術雖以三段式切割舉例，惟本發明並不限於上述舉例之三段式切割，本發明也可進行兩
段式切割、四段式切割或甚至更多段切割，只要能夠使得整體切割速度優於傳統未分段的切割技術，均可適用於本發明。
續言之，以加工參數為位向參數(即與待加工物相對之加工之方向)舉例，本發明可例如藉由調整待加工物100之擺置方向，藉以達到改變進給方向之效果。以自動改變待加工物100之擺置方向為例，如圖2所示，本發明之載台20可例如為具有多軸(例如，2軸、3軸或以上)馬達之移動式載台，藉以改變治具22相對於放電電極52之加工方向，使得放電電極52可從前述之第一切割方向D1、第二切割方向D2、第三切割方向D3或其他方向切割待加工物100。或是，如圖2所示，本發明之放電加工(EDM)單元50，例如其送線捲線器56a及收線捲線器56b可例如為具有多軸(例如，2軸、3軸或以上)馬達，藉由調整放電加工(EDM)單元50之進給方向，可改變放電電極52相對於待加工物100之加工方向，藉以使得放電電極52可從前述之第一切割方向D1、第二切割方向D2、第三切割方向D3或其他方向切割待加工物100。以手動改變待加工物100之擺置方向為例，使用者可例如手動改變載台20上之待加工物100之擺置方向，藉以使得放電電極52可從前述之第一切割方向D1、第二切割方向D2、第三切割方向D3或其他方向切割待加工物100。
此外，本發明之加工參數雖以位向參數舉例，但非用以限定本發明。其中，加工參數亦可例如為位向參數、放電電性參數、排渣參數及移動與張力參數中之一種或多種。詳言之，位向參數例如為與待加工物相對之加工之方向；放電電性參數係包含峰值電流(放電時在放電電極之兩極間通過的最大電流)、待加工物與放電電極遠離時的電壓、放電脈衝持續時間、放電脈衝休止時間、放電電極與待加工物間的伺服基準電壓中之一種或多種；排渣參數係
包含提供於放電電極上之排渣液之流速，排渣液則例如為水，較佳為去離子水，且排渣液例如為提供於放電電極之兩端點間；移動與張力參數係包含放電電極之移動速度及放電電極之張力中之一或複數者。其中，極間電壓(放電電極與工件電極間之電壓)的範圍為約0至約300V，放電脈衝持續時間的範圍為約5μs至約2400μs，放電脈衝休止時間的範圍為約5μs至約2400μs。換言之，本發明之加工參數可例如包含各種放電加工參數，且不限於調整這些加工參數中之一種或多種。而且，本發明較佳為可依據不同的待切割厚度，調整上述之加工參數。
除此之外，如圖3及圖4b所示，放電電極52之表面與待加工物100在行進方向之表面(切割面100a)及非行進方向之表面(切割面100b、100c)之間存在有一間隙，其中此間隙中填充有空氣、去離子水或油等絕緣材料或其他合適之絕緣物質，以作為介電材料。例如，若在去離子水中進行放電加工步驟，則去離子水會填充入上述之間隙中。同理，若在具有大氣環境中進行放電加工步驟，則空氣會填充入上述之間隙中。此外，如圖3所示，在本發明之第二實施例中，若在液體槽59a中進行放電加工步驟，則液體59b會填充入上述之間隙中，而且液體槽59a中的液體59b，例如為油等可加熱液體，還可以減少熱衝擊或增加熱均勻性。此外，在放電加工程序的過程中，本發明藉由液體壓力可使得待加工物100減少產生抖動，減少切割面100b、100c的表面粗糙度，有助於提升放電加工品質。如上所述，本發明雖以一條放電電極52(單一導電結構)對一個待加工物(即單一固體結構)進行切割舉例說明，如圖4a所示，然而本發明不侷限於此。本發明之放電電極52也可例如同時對多個待加工物100(即多個固體結構)進行放電加工程序，如圖7a所示，亦即放電電極52可同時切割多個待加工物100。同理，本發明亦可以多條分離之放電電極52(多個導電結構)同時對一個待加工物
100(如圖7b所示)或多個待加工物(如圖7c所示)進行切割程序。而且，本發明之放電加工程序不侷限於在上述之液態或氣態等流體中進行，本發明之放電加工程序亦可在真空環境中進行。換言之，本發明之放電加工程序除了可以放電電極52濕式切割待加工物100(亦即在液體槽59a中進行)，還可以放電電極52乾式切割待加工物100(亦即在空氣中或真空環境中)。其中，本發明在放電電極52乾式切割待加工物100的過程中，亦可選擇性對放電電極52進行降溫，例如，使用液體或氣體等降溫流體使放電電極52降溫或保持溫度，或者是也可以使得放電電極52藉由放電能量而昇溫，亦即不使用液體或氣體等降溫流體。
此外，本發明還可選擇性進行填補步驟，例如利用外力擾動源，如超音波單元95提供超音波，促使填補材料填補加工目標區110之切割面100b、100c上之表面裂縫，避免這些多餘之表面裂縫持續擴大，不僅能夠藉此強化其結構，還可藉此達到快速(甚至加快)進行切割步驟S20、S40或S60的功效。填補材料之成分可例如為Si、SiC、SiGe、Ge、GaAs、GaN或InP等材料，但不限於此，任何適合填補裂縫之材料，例如填補劑或塗膠，均可適用於本發明中。超音波之頻率範圍例如，但不限於為約15KHz至約30KHz。此填補步驟較佳為在流體中進行，此流體例如為油或水等液體59b或空氣等傳導媒介，超音波可在流體中產生流體滴柱及衝擊壓力波，促使填補材料之材料顆粒嵌入加工目標區110之切割或薄化面上之表面裂縫。此外，本發明並不侷限於特定構造之超音波單元95，超音波單元95提供超音波之方向也無特別限定，其可為任意方向，只要能夠達成填補效果，即可適用於本發明中。本發明在切割程序中，更可以使用熱源70來加熱待加工物。熱源70可例如為前述之液體槽59a、微波或射頻源60，或者是雷射源及/或紅外光源。另外，本發明亦可藉由上述之熱源70所提供之熱能，
使得分離或切割後之固體結構之表面或其改質層之表面(如切割面100b、100c所示)進行氧化或其他化學反應，而形成填補材料，例如氧化矽或氧化物，進而填補表面裂縫並防止表面裂縫傳遞。
綜上所述，本發明之可調整加工參數之放電加工裝置及放電加工方法，具有以下優點：
(1)藉由分段式切割技術，可解決放電加工切割厚度較大造成切割總時間較長的問題。
(2)藉由分段式切割技術，當待切割參數變化至設定數值時，則立即更換進給方向。
(3)藉由分段式切割技術，當待切割厚度大於設定數值時，則立即更換進給方向，能夠將厚度較大的待切割面，區分成數個厚度較小的切割面，藉以解決放電加工切割厚度大造成切割速度較慢的問題。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
52:放電電極
100:待加工物
100a:切割面
100b:切割面
100c:切割面
110:加工目標區
D1:第一切割方向
Claims (29)
- 一種可調整加工參數之放電加工裝置，用以進行一切割程序，包含：一載台，用以放置至少一待加工物，該待加工物定義有一加工目標區；以及一放電加工(EDM)單元，用以在該切割程序之一第一切割步驟中，利用該放電加工(EDM)單元之至少一放電電極以至少一加工參數沿著一第一切割方向切割該待加工物之該加工目標區，其中該加工參數係依據該待加工物之一指定參數變化至一第一數值時而對應調整，藉以利用調整後之該加工參數對該待加工物之該加工目標區進行一第二切割步驟，其中該指定參數包含該待加工物之一第一待切割厚度，該加工參數係依據該待加工物之該第一待切割厚度增加至該第一數值時而對應調整，藉以利用調整後之該加工參數對該待加工物之該加工目標區進行該第二切割步驟，其中該加工參數為一位向參數，當該待加工物之該第一待切割厚度增加至該第一數值時，該放電加工(EDM)單元將該位向參數由該第一切割方向改變為一第二切割方向，藉以沿著該第二切割方向對該待加工物之該加工目標區進行該第二切割步驟。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該加工參數更包含一放電電性參數、一排渣參數及一移動與張力參數中之一者或複數者。
- 如請求項2所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該位向參數為一與該待加工物相對之加工之方向；該放電電性參數包含一峰值電 流、該待加工物與該放電電極遠離時的一電壓、一放電脈衝持續時間、一放電脈衝休止時間以及該放電電極與該待加工物間的一伺服基準電壓中之一者或複數者；該排渣參數包含提供於該放電電極上之排渣液之流速；該移動與張力參數包含該放電電極之一移動速度及該放電電極之一張力中之一者或複數者。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該第二切割方向與該第一切割方向之間具有一第一夾角，該第一夾角之範圍介於0度至360度之間。
- 如請求項4所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該第一夾角為180度。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該待加工物在該第二切割步驟中之一第二待切割厚度小於該第一數值。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該放電電極在該第二切割步驟中對該待加工物之一切割速度大於該放電電極對該待加工物於該第一待切割厚度為該第一數值時之一切割速度。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中當該待加工物在該第二切割步驟中之一第二待切割厚度增加至一第二數值時，該放電加工(EDM)單元將該位向參數由該第二切割方向改變為一第三切割方向，藉以沿著該第三切割方向對該待加工物之該加工目標區進行一第三切割步驟，其中該待加工物於該第三切割步驟中具有一第三待切割厚度。
- 如請求項8所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該第三切割方向與該第二切割方向之間具有一第二夾角，該第二夾角介於0度至360度之間。
- 如請求項9所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該第二夾角為90度。
- 如請求項8所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該待加工物在該第三切割步驟中之該第三待切割厚度小於該第一數值或該第二數值。
- 如請求項8所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該放電電極在該第三切割步驟中對該待加工物之一切割速度大於該放電電極對該待加工物於該第一待切割厚度為該第一數值時之一切割速度或該第二待切割厚度為該第二數值時之一切割速度。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，更包含一熱源，該熱源在該切割程序中加熱該待加工物。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該放電電極係於一流體中切割該待加工物之該加工目標區。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該加工目標區上係具有一填補材料，藉以填補在該切割程序中形成於該加工目標區上之表面裂縫。
- 如請求項15所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該填補材料係藉由一熱源而形成於該加工目標區上，藉以填補在該切割程序中形成於該加工目標區上之表面裂縫。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，更包含一外力擾動源，該外力擾動源在該切割程序中促使一填補材料填補該加工目標區上之表面裂縫。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該待加工物之數量為一或複數個。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該放電電極之數量為一或複數個。
- 如請求項1所述之可調整加工參數之放電加工裝置，其中該放電電極係於一真空環境中切割該待加工物之該加工目標區。
- 一種可調整加工參數之放電加工方法，係使用如請求項1至3中任一項所述之可調整加工參數之放電加工裝置來進行一切割程序。
- 一種可調整加工參數之放電加工方法，用以進行一切割程序，包含下列步驟：提供至少一待加工物，該待加工物放置於一載台上，該待加工物定義有一加工目標區；進行一第一切割步驟，其係經由至少一放電電極以至少一加工參數沿著一第一切割方向施加一放電能量予該待加工物之該加工目標區，藉以切割該待加工物之該加工目標區；進行一第一調整步驟，其係依據該待加工物之一第一待切割厚度增加至一第一數值時而對應調整該加工參數；以及進行一第二切割步驟，其係經由該放電電極以該第一調整步驟所調整後之該加工參數施加該放電能量予該待加工物之該加工目標區，藉以切割該待加工物之該加工目標區，其中該加工參數為一位向參數，且在該第一切割步驟中，當該待加工物之該第一待切割厚度增加至該第一數值時，則進行該第一調整步驟，藉以將該位向參數由該第一切割方向改變為一第二切 割方向，且沿著該第二切割方向對該待加工物之該加工目標區進行該第二切割步驟。
- 如請求項22所述之可調整加工參數之放電加工方法，其中該待加工物在該第二切割步驟中之一第二待切割厚度小於該第一數值。
- 如請求項22所述之可調整加工參數之放電加工方法，其中在該第二切割步驟中，當該放電電極所切割之該待加工物之一第二待切割厚度增加至一第二數值時，則進行一第二調整步驟，藉以將該位向參數由該第二切割方向改變為一第三切割方向，且沿著該第三切割方向對該待加工物之該加工目標區進行一第三切割步驟。
- 如請求項24所述之可調整加工參數之放電加工方法，其中該待加工物在該第三切割步驟中之一第三待切割厚度小於該第一數值或該第二數值。
- 如請求項22所述之可調整加工參數之放電加工方法，其中該第一調整步驟係改變該待加工物之一擺置方向以調整該加工參數。
- 如請求項22所述之可調整加工參數之放電加工方法，其中該第一調整步驟係改變該放電電極相對於該待加工物之一進給方向以調整該加工參數。
- 如請求項22所述之可調整加工參數之放電加工方法，其中該第一調整步驟係利用該載台改變該待加工物之一擺置方向以調整該加工參數。
- 如請求項22所述之可調整加工參數之放電加工方法，更包含進行一填補步驟，藉以填補在該切割程序中形成於該加工目標區上之表面裂縫。
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