(57)【要約】【課題】ワークを上部からワイヤ列方向に送り出し、放電加工でスライスする場合に、スライスが完了後もワーク片を落下させず、かつスライスが完了するまでワークとの通電性も確保すること。【解決手段】並設されたワイヤでワークをスライスする放電加工において用いられ、ワークを重力方向に送り出す場合にワークを保持する保持装置がワークと通電する導電性部材を備えており、導電性部材とワークの上部平面とが接する第１の界面内にはワークと導電性部材とが通電する通電領域とワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられている。さらに通電領域が第１の界面内のワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了するまで並設されたワイヤが放電可能な領域に設けられており、接着領域が第１の界面内のワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了した場合でも複数のワイヤ片を接着可能な領域に設けられている。 【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設されたワイヤでワークをスライスする放電加工において用いられ、前記ワークを重力方向に送り出す場合に前記ワークを保持する保持装置であって、
前記ワークと通電する導電性部材を備え、
前記導電性部材と前記ワークの上部平面とが接する第１の界面内には前記ワークと前記導電性部材とが通電する通電領域と前記ワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられており、
前記通電領域が、前記第１の界面内の、前記ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了するまで前記並設されたワイヤが放電可能な領域に設けられており、
前記接着領域が、前記第１の界面内の、前記ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了した場合でも、前記複数のワイヤ片を接着可能な領域に設けられていることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記並設されたワイヤによって放電加工されない箇所で、前記ワークを保持する保持部材をさらに備え、
前記保持部材と前記ワークの側部平面とが接する第２の界面内には前記ワークと前記保持部材とが通電する通電領域と前記ワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられていること特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記第１の界面内の通電領域が凸型の形状で、前記導電性部材の一部として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に記載の保持装置。
【請求項４】
前記第１の界面内の通電領域及び接着領域は、前記並設されたワイヤが走行する方向と交差する方向にそれぞれが直線状に並ぶように前記第１の界面内に設けられてい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。
【請求項５】
前記第２の界面内の接着領域が凹型の形状で、前記保持部材の一部として設けられてい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。
【請求項６】
ワークを重力方向に送り出し、並設されたワイヤでワークを放電加工することで、複数のワーク片にスライスするワイヤ放電加工装置であって、
前記ワークと通電する導電部を備え、
前記導電部と前記ワークの上部平面とが接する第１の界面内には前記ワークと前記導電性部材とが通電する通電領域と前記ワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられており、
前記通電領域が、前記第１の界面内の、前記ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了するまで前記並設されたワイヤが放電可能な領域に設けられており、
前記接着領域が、前記第１の界面内の、前記ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了した場合でも、前記複数のワイヤ片を接着可能な領域に設けられていることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項７】
前記並設されたワイヤによって放電加工されない箇所で、前記ワークを保持する保持部をさらに備え、
前記保持部と前記ワークの側部平面とが接する第２の界面内には前記ワークと前記保持部材とが通電する通電領域と前記ワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられていること特徴とする請求項６に記載のワイヤ放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持装置、ワイヤ放電加工装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりシリコンインゴットを板状のウエハ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の技術を用いてワークを薄板にスライスする技術がある。
特許文献１には、スライスベースの一面とインゴットとの接着面に、粘着性の両面テープと接着剤の領域を設ける技術が開示されている。
【０００３】
ワイヤソーでインゴットをワイヤ列に押し下げてスライスする場合には、インゴットがスライス中に落下しないように、インゴットとスライスベースの界面を接着すれば、加工ができるが、放電加工の場合には、さらにインゴットとスライスベースが通電しないと放電回路上に加工電流が流れずに放電不良が発生するので、インゴットとスライスベースとの界面には通電する材料が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８３８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワークを上部からワイヤ列方向に送り出し、放電加工によってワーク片にスライスする場合に、導電性の両面テープを用いてワークをスライスベースに張り付けた場合、通電性は確保できるが、両面テープの粘着力ではワークの重さに耐えられずに落下してしまい、重量が数ｋｇといった大きなワークには適応できない。
【０００６】
また接着剤でワークをスライスベースに接着した場合には、接着剤の種類や特性によって、例えばワイヤソーで用いられるエポキシ系接着剤は非導電性であるためスライスベースとの通電性が確保できなかったり、一方で導電性の接着剤はスライス後にインゴットをスライスベースから剥離しずらい特性があるといった問題がある。
【０００７】
本願発明は、ワークを上部からワイヤ列方向に送り出し、放電加工でスライスする場合に、スライスが完了後もワーク片を落下させず、かつスライスが完了するまでワークとの通電性も確保できる仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、並設されたワイヤでワークをスライスする放電加工において用いられ、前記ワークを重力方向に送り出す場合に前記ワークを保持する保持装置であって、前記ワークと通電する導電性部材を備え、前記導電性部材と前記ワークの上部平面とが接する第１の界面内には前記ワークと前記導電性部材とが通電する通電領域と前記ワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられており、前記通電領域が、前記第１の界面内の、前記ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了するまで前記並設されたワイヤが放電可能な領域に設けられており、前記接着領域が、前記第１の界面内の、前記ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了した場合でも、前記複数のワイヤ片を接着可能な領域に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、ワークを重力方向に送り出し、並設されたワイヤでワークを放電加工することで、複数のワーク片にスライスするワイヤ放電加工装置であって、前記ワークと通電する導電性部を備え、前記導電性部と前記ワークの上部平面とが接する第１の界面内には前記ワークと前記導電性部材とが通電する通電領域と前記ワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられており、前記通電領域が、前記第１の界面内の、前記ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了するまで前記並設されたワイヤが放電可能な領域に設けられており、前記接着領域が、前記第１の界面内の、前記ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了した場合でも、前記複数のワイヤ片を接着可能な領域に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明により、ワークを上部からワイヤ列方向に送り出し、放電加工でスライスする場合に、スライスが完了後もワーク片を落下させず、かつスライスが完了するまでワークとの通電性も確保できる仕組みを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願発明のワイヤ放電加工装置を装置正面方向から見た図。
【図２】本願発明のワイヤ放電加工装置によってスライス前のワークまたはスライス後のワーク片の形状を装置正面方向から見た図。
【図３】本願発明において、スライス完了時のワーク片とワイヤ列との相対位置を、装置正面方向から見た図。
【図４】本願発明において、スライス完了時のワーク片とワイヤ列との相対位置を、装置側面方向から見た図。
【図５】本願発明において、スライス完了時のワーク片とワイヤ列との相対位置を、装置上面方向から見た図。
【図６】本願発明において、スライス開始前の保持装置とワークとワイヤ列とのそれぞれの相対位置を、装置側面方向から見た図。
【図７】本願発明のサイド板がワークの側面と接触する表面を表わした図。
【図８】本願発明のサイド板の断面図を表わした図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を説明する。
【００１３】
図１は本発明におけるワイヤ放電加工システムの構成を示す図である。ワイヤ放電加工システムは、ワイヤ放電加工装置１、電源装置２、加工液供給装置１２により構成されている。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。
【００１４】
ワイヤ放電加工システムは放電加工により、並設されたワイヤ１０３の間隔で被加工物であるワーク１０５を薄板状にスライスすることができる。本発明では並設されたワイヤ１０３でワーク１０５を加工するワイヤ放電加工装置に関するものであり、ワイヤ放電加工装置１では、サーボモータにより駆動されるワーク送りユニット３がワイヤ１０３の上部に設けられ上下方向にワーク１０５（またはインゴットとも言う）を移動できる。本実施例ではワーク１０５が下方向に送られて放電加工がおこなわれるが、変形例としてワーク送りユニット３をワイヤ１０３の下部に設けることでワーク１０５を上方向へ移動して放電加工をしてもよい。
【００１５】
電源装置２は、並設されているワイヤ１０３とワーク１０５との極間にパルス電圧を印加することでワーク１０５を放電加工する。電源装置２はサーボモータを制御する放電サーボ制御回路が検出した放電の状態に応じて、効率よくワーク送りユニット３を移動させるために、放電ギャップ（極間）を一定の距離に保つように制御して、ワーク１０５の相対的な位置決めを行い、放電加工を少しずつ進行させる。
【００１６】
電源装置２は、放電加工のためのパルス電圧をワイヤ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、放電サーボ制御回路への放電ギャップ信号を発信する。
【００１７】
ワイヤ放電加工装置１は電源装置２と電源配線１１を介して接続されており、ワイヤ放電加工装置１は電源装置２から供給される電力（加工電圧と加工電流の積）を用いて、ワーク１０５を放電加工する。
【００１８】
加工液供給装置１２は、放電が発生する部分の冷却や、極間に残留する加工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との極間へ送液すると共に、加工液中に溜まった加工屑の除去や、イオン交換による電導度（１μＳ〜２５０μＳ）の管理や、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。
【００１９】
メインローラ８，９には、所望する厚みでワークをスライス加工出来るようにあらかじめ決められたピッチや、所望する枚数でワークをスライス加工出来るようにあらかじめ決められたピッチ数のＶ溝が形成されており、ワイヤの供給ボビン（図示しない）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（図示しない）へ送られる。この時のワイヤの走行速度は例えば１００ｍ／ｍｉｎから９００ｍ／ｍｉｎ程度が用いられる。
【００２０】
この２つのメインローラ８，９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、ワイヤの繰出し部（図示しない）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、ワイヤ１０３を複数本に並設させて同一方向に走行させることができる。ワイヤ１０３は１本の繋がったワイヤであり、繰出し部から繰り出され、メインローラの外周面のＶ溝に嵌め込まれながら、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に巻き取りボビンに巻き取られる。
【００２１】
メインローラ８，９は中心軸に金属を使用し、外側を樹脂で覆う構造である。メインローラ８．９の間の下部には、電源装置２からのパルス電圧をワイヤに給電するために給電子１０４が設けられており、給電子１０４は並設されている複数本のワイヤ１０３（例えば１０本）に一括接触している。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るので超硬合金が使用されている。
メインローラ８，９の上部に、ワーク送りユニット３にワーク１０５を取付けてから、下方向にワーク１０５を移動し放電加工を行う。
【００２２】
メインローラ８，９の内側の、中央部には加工槽６が設けられており、加工液の中にワイヤ１０３およびワーク１０５が浸漬することで、放電部分の冷却や加工屑の除去を行う。
【００２３】
電源装置２の中にある加工電源（図示しない）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Ｖを供給するものであり、Ｖは任意の電圧に設定することができる。
【００２４】
放電電圧は放電加工時にワイヤ１０３とワーク１０５との間に印加される電圧であり、放電電圧が印加される部分が放電部分である。放電部分でワイヤ１０３からワーク１０５に放電する。放電電流は放電加工時にワイヤ１０３とワーク１０５との間に流れる電流である。
【００２５】
給電子１０４は走行する複数本のワイヤ１０３に一括で給電する。周回するワイヤの中で１ヶ所に配置されている給電子１０４からパルス電圧を印加し放電加工が行われる。１個の給電子１０４に対応して１個の電源回路が構成されている。
給電子１０４から放電部分までの間を流れる電流は、メインローラ８、９を経由する左右２つの経路から流れ、各経路にはワイヤの素材による抵抗が存在する。
【００２６】
ワーク送りユニット３は、保持機構８００に固定されているワーク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を固定した状態でワーク送りユニット３が下方向（重力方向）に段階的に移動することにより、ワーク１０５を並設されたワイヤ１０３に段階的に近づけることができる。
【００２７】
尚、並設されたワイヤが走行する方向は、図１に示した実施例の場合、並設されたワイヤが右側に走行する第１の方向（上部のワイヤ）と、並設されたワイヤが左側に走行する第２の方向（下部部のワイヤ）とがある。
【００２８】
加工槽６は、加工液を溜めるための容器である。加工液とは例えば抵抗値が高い脱イオン水である。ワイヤ１０３とワーク１０５との間に加工液が存在することにより、ワイヤ１０３とワーク１０５との間で良好な放電が発生し、ワーク１０５を削ることが可能となる。
【００２９】
メインローラ８、９には、ワイヤ１０３を取り付けるためのＶ溝が複数列形成されており、このＶ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。
このようにワイヤ１０３がメインローラ８、９に取り付けられることで、メインローラ８、９の上側及び下側にはワイヤ列を形成している。
【００３０】
ワイヤ１０３は電気伝導体であり、電源装置２からパルス電圧が供給された給電子１０４とワイヤ１０３とが接触することにより、供給されたパルス電圧が給電子１０４を介してワイヤ１０３に給電される。放電が起きることでワーク１０５を削り、薄板状の加工物（例えばウエハ等）を作成することができる。ワイヤ１０３の材質の主成分は鉄であり、ワイヤの直径は約０．１２ｍｍ（断面積０．０６×０．０６×πｍｍ２）程度である。
【００３１】
給電子１０４は給電ユニット１０に固定されている。給電ユニット１０は給電子１０４とワイヤ１０３との接触圧力を調整するために上下方向に給電ユニット１０全体の位置を移動することができる。
【００３２】
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。なお、本明細書において、上下とは重力方向における上方向と下方向にそれぞれ対応し、左右とはワイヤ放電加工装置を正面から見た場合の左及び右にそれぞれ対応する。
【００３３】
ブロック５はワイヤ放電加工装置１の筐体の一部である。ブロック５は、ワーク送りユニット３と接合されている。ワーク送りユニット３がワーク１０５を重力方向に下降するように駆動することで、ワイヤによる放電加工を利用してワーク１０５を板状のワーク片１０６にスライス加工する。
図２を説明する。
図３乃至図５はワーク１０５のワイヤ列によるスライス加工が完了し、ワーク１０５が複数のワーク片に放電加工された後の状態を示している。
図３を説明する。
【００３４】
図３はスライスベース３００とオリフラ部の間の界面（第１の界面）を示している。このようにスライスベース３００とオリフラ部とが接する界面内にはワークとスライスベース３００とが通電する通電領域と、ワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられている。
【００３５】
スライスベース３００は導電性の素材（例えばアルミニウム）で保持するワークの体積に合うように直方体に加工されたものでありスライスビームともいう。このスライスベース３００は図示しない放電用の直流電源回路（図示しない）とも接続されており放電加工中には加工電流が流れる。
この通電領域には通電部材としてアルミ製のシートや薄板の棒等が配置されればよい。
【００３６】
その他変形例として、第１の界面内に通電領域を設けるために、スライスベース３００の平面を凸型の形状に予め加工し、導電性部材がスライスベース３００の平面の一部に予め設けられていてもよく、通電領域を準備する手間が省略できる。
【００３７】
さらに接着領域には非導電性で、８０℃程度のお湯に浸すことで、スライスベース３００から簡単に剥離できる接着剤がスライスベース３００表面に塗布されればよい。
図４を説明する。
【００３８】
図４に示したように接着剤は第１の界面内において、ワークが複数のワーク片になるようにスライスを終了した場合でも、複数のワイヤ片を接着可能な領域に塗布されていればよく、つまり、複数のワーク片になるようにスライスを終了した場合でも、スライスベース３００が複数のワイヤ片を保持可能な領域に接着剤が存在していればよい。
【００３９】
このようにすることで、切り終わりの完了直前から切り終わり完了後までの間はワーク片に近づきスライスベースだけでワーク片を保持している状態になるので、硬化性の接着剤により各ワーク片を加工液の水流の影響を受けても振動しない様にできるので、各ワーク片の位置が固定された状態で切り終わり時点のワイヤ列による放電加工を完了することができ、切り終わり部分の各ワイヤ片の加工精度（幅の均一性等）が向上する。
図５を説明する。
【００４０】
図５に示したように通電領域は第１の界面内において、ワークが複数のワーク片になるようにスライスが完了するまで、ワイヤ列が放電可能な領域に設けられていればよい。そのためには通電領域は、ワイヤ列と全て交わるような領域に存在する必要があり、その1例としては、図５のように通電領域を設けることで、ワイヤ列と全て交わることができ、通電領域とワイヤ列との相対位置が、ワイヤ列が並んでいる方向に多少ずれたとしても、スライス完了まで確実にワイヤ列が通電領域に放電することができる。
【００４１】
通電領域が、ワイヤ列と全て交わるような領域に存在するためには、例えば図５に示したように、第１の界面内の通電領域及び接着領域が、ワイヤ列が走行する方向と交差する方向（並んでいる方向）にそれぞれが直線状に並ぶように第１の界面内に設けられていることが好ましい。
通電領域は導電性の材料であるアルミ等の材料から構成されるが。通電領域は通電を目的とするので導電性の他の金属材料から構成されてもよい。
【００４２】
図３に示したように通電領域は、ワーク１０５のスライスが完了したあとでもワイヤが放電できる箇所に配置されなければならない。この理由はワーク１０５のスライスが完了すると、図４に示すようにワーク１０５は複数のワーク片１０６となって、それぞれが互いに分離して互いの導通が分断しまうため、この時でも唯一通電（放電）可能な箇所はワーク片１０６の上側だけであるからである。
このように通電領域の役割は、放電加工が終了するまで、全てのワーク片に対して継続的に通電することである。
図６を説明する。
【００４３】
図６は本発明におけるスライスベース（導電性部材）３００が、ワーク１０５のオリフラ部（ワーク１０５の上部平面）を接着剤で保持し、さらにワーク１０５の側部平面に取り付けたサイド板（保持部材）８１２でも保持することで、スライス加工前のワーク１０５が重力方向に落下しないように保持している保持装置の状態を示したものである。
【００４４】
図６に示すように加工開始時において、ワーク送りユニット３の下降動作に基づいてワイヤ１０３に向かってワーク１０５が移動を開始する。その後、ワイヤ１０３によってワーク１０５が放電加工され、図４に示す切り終わりのワイヤ位置において放電加工が終了する。
【００４５】
図６に示すようにスライスベース３００はワイヤ列とは干渉しない位置で下降していくので、ワイヤ列によって放電加工されない箇所でワークを保持していることになる。
図７を説明する。
【００４６】
図７はサイド板８１２がワーク１０５の側部平面に接触する界面（第２の界面）を示している。このようにサイド板８１２が側部平面に接する界面内にはワーク１０５とサイド板８１２とが通電する通電領域と、ワークを接着剤で固定する接着領域とがそれぞれ設けられている。
サイド板８１２は導電性の材料であるアルミやＳＵＳ等の材料で構成することができる。
サイド板８１２に設けられた機能をそれぞれ説明する。
尚、サイド板８１２の形状は、図７に示した形状には限定されず、ワーク１０５をサイドから保持する面を備えた形状であればよい。
【００４７】
図７の例では、ワーク１０５とサイド板８１２が接触するサイド板８１２の表面に、深溝（凹部）が加工されており、深溝の中を接着剤で充填し、ワーク１０５とサイド板８１２を接着剤で接着させて、ワークの側面をサイド板８１２で強固に固定することができる。この接着剤が充填されている領域は、ワークが落下しない様に保持する接着領域として機能する。第２の界面内に接着領域を設けるために、サイド板８１２の表面を凹型（溝）の形状に予め加工し、接着領域がサイド板８１２の平面の一部に予め設けられていてもよく、接着領域を準備する手間も省略できる。
【００４８】
接着剤の種類は、砥粒タイプのワイヤソーで現在主流である非導電性接着剤を使用ことがこの好ましい。理由は、非導電性接着剤は常温で接着することができ、80℃以上のお湯に非導電性接着剤を浸すだけで簡単にワークから剥離することができる。しかしながら非導電性であるため、非導電性接着剤で接着された領域ではワーク１０５は通電することは出来ない。従って、非導電性接着剤で充填されていない、サイド板８１２上の領域が、ワーク１０５が通電できる通電領域として機能する。非導電性接着剤としてエポキシ樹脂等が利用される。
【００４９】
なお、もし導電性接着剤を用いた場合は、上記のような方法ではワーク片からサイド板８１２を簡単に剥離することができないため、サイド板８１２と接着したワーク片部分が利用できなくなる。
【００５０】
サイド板８１２は、図７に示すように接着領域に塗られた非導電性接着剤でワーク１０５をサイドから保持することで、図４や図６に示すように放電加工中にはワイヤ１０３とは一切接触せずに、放電加工が終了するまでワーク１０５が鉛直方向に落下しないようにサイドから保持することができる。
このようにサイド板８１２は、放電加工時にワイヤ１０３に接触してしまうルート上にはないので、ワイヤ１０３がサイド板８１２を放電加工することはない。
図８は、サイド板８１２の断面図であり、非導電性接着剤で充填する深溝が形成されている。
【符号の説明】
【００５１】
１        ワイヤ放電加工装置
２        電源装置
３        ワーク送りユニット
１０３    ワイヤ
１０４    給電子
１０５    ワーク
３００    スライスベース
８１２    サイド板
【図１】
2017007048.tif 000003
【図２】
2017007048.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017007048.tif 000007
【図６】
2017007048.tif 000008
【図７】
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【図８】
2017007048.tif 000010