线放电加工设备和方法、电源设备、半导体基板制造方法
【专利摘要】本发明涉及线放电加工设备、线放电加工系统、电源设备、线放电加工方法和制造半导体基板的方法，其中线放电加工设备包括：多个主辊，线平行地缠绕所述多个主辊；多个工件给进单元，用于将所述工件向着线给进；加工电源单元，用于向所述工件供应加工电压；电源端子，用于向线供应所述加工电压。所述多个工件给进单元分别布置在第一位置和第二位置，在所述第一位置，向着具有线的线平面的线部分给进工件，在所述第二位置，向着具有线的另一线平面的另一线部分给进另一工件。所述电源端子布置在所述第一位置和所述第二位置之间的第三位置。从单个加工电源单元供应的加工电压被供应到将由所述多个工件给进单元而被放电加工的工件。
【专利说明】线放电加工设备和方法、电源设备、半导体基板制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及线放电加工设备、线放电加工系统、电源设备、线放电加工方法和制造半导体基板的方法。
【背景技术】
[0002]迄今为止，已知线锯是作为将硅晶锭切割成多个薄片的设备。近年来，存在通过使用线放电加工技术将工件切割成薄片的技术。例如，日本专利申请特开N0.2012-200802公开了通过使用多线放电加工设备加工多个晶锭的技术。
[0003]日本专利申请特开N0.2012-200802公开了以下技术:旋转电极和两个晶锭被交替布置，使得三个旋转电极与两个切割线的中心之间的距离彼此相等，并且为了向各个晶锭供应均匀的放电加工电流，单独地向晶锭施加两个加工电压。
[0004]采用这种设备结构，可以实现在与电极相距最短距离的两个晶锭的方向上流动均匀的加工电流。然而，加工电流还从各电极流向电极之间的远侧，即，电流还在相反方向上流动。因此，对切割这两个晶锭不起作用的加工电流在线内流动。
[0005]另外，在日本专利申请特开N0.2012-200802中，当以批量处理执行对两个晶锭的线放电加工时，因为是针对各晶锭单独设置加工电压，所以可以针对各晶锭单独地控制加工电压和工件的给进量。然而，用于向这两个晶锭施加加工电压的控制单元的数量增加，因此控制单元变复杂，从而导致设备成本升高。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的是提供一种通过利用在缠绕多个主辊的线的一圈中相对于一个电源端子在相反方向上流动的两个放电加工电流而能够以低成本作为批量处理执行对多个工件的线放电加工的机制。
[0007]为了实现本发明的目的，根据本发明的一个实施例，提供了一种用于对工件进行放电加工的线放电加工设备，所述线放电加工设备包括:多个主辊，线平行地缠绕所述多个主辊；多个工件给进单元，被布置成将所述工件向着缠绕所述多个主辊的线供给；加工电源单元，被构造成向所述工件供应加工电压；以及电源端子，被构造成向缠绕所述多个主辊的线供应所述加工电压。所述多个工件给进单元分别布置在第一位置和第二位置，在所述第一位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的线平面的线部分供给工件，在所述第二位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的另一线平面的另一线部分供给另一工件。所述电源端子布置在所述第一位置和所述第二位置之间的第三位置，在所述第三位置，线平行缠绕所述多个主辊。所述加工电压被从单个加工电源单元供应到将由所述多个工件给进单元而将被放电加工的工件。
[0008]根据下面参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的多线放电加工系统的前视图。
[0010]图2是根据本发明的多线放电加工设备的放大前视图。
[0011]图3是示出本发明中的电源端子和线之间的位置关系的侧视图。
[0012]图4示出根据相关技术的单线放电加工系统的电子电路和各种组件的布局。
[0013]图5示出根据相关技术的多线放电加工系统的电子电路和各种组件的布局。
[0014]图6示出根据本发明的加工电压的极间状态(电压和电流)和脉动(0N/0FF)周期。
[0015]图7示出根据本发明的电路和各种组件的布局。
[0016]图8示出根据本发明的电路和各种组件的布局。
[0017]图9示出从斜的方向观察到的根据相关技术的电源端子和多线放电加工系统的线之间的位置关系。
[0018]图10是根据相关技术的多线放电加工系统中的电路和加工电流流动的示意图。
[0019]图11是根据相关技术的多线放电加工系统中的电路和均匀放电时的加工电流流动的示意图。
[0020]图12是根据相关技术的多线放电加工系统中的电路和部分放电时的加工电流流动的示意图。
[0021]图13示出从斜的方向观察到的根据本发明的电源端子和多线放电加工系统的线之间的位置关系。
[0022]图14是根据本发明的多线放电加工系统中的电路和加工电流流动的示意图。
[0023]图15是根据相关技术的多线放电加工系统中的电路和部分放电时的加工电流流动的示意图。
[0024]图16A是根据本发明的用于同时加工多个工件的多线放电加工系统的前视图。
[0025]图16B是根据本发明的用于同时加工多个工件的多线放电加工设备的前视图。
[0026]图17示出根据本发明的用于同时加工多个工件的多线放电加工系统中在对多个工件同时进行切片时电源端子和线之间的从对角方向观察到的位置关系。
[0027]图18是在根据本发明的用于同时加工多个工件的多线放电加工系统中的、在对多个工件同时进行切片时的电路和加工电流流动的示意图。
[0028]图19示出根据本发明的线放电加工设备中适于同时加工具有不同电阻率值的多个工件的电源端子的布局示例。
[0029]图20A、图20B和图20C示出根据本发明的线放电加工设备中驱动单元的移动。
[0030]图21示出根据本发明的线放电加工设备中适于同时加工具有不同电阻率值的多个工件的电源端子的布局示例。
[0031]图22示出根据本发明的线放电加工设备中适于同时加工具有不同电阻率值的多个工件的电源端子的布局示例。
[0032]图23示出根据本发明的线放电加工设备中适于同时加工具有相同电阻率和短电极间隙长度的多个工件的电源端子的布局示例。
[0033]图24示出根据本发明的线放电加工设备中适于同时加工具有相同电阻率和短电极间隙长度的多个工件的电源端子的布局示例。
[0034]图25示出被配置成控制根据本发明的操作的控制计算机的硬件构造的示例。
【具体实施方式】
[0035]现在，将按照附图详细描述本发明的优选实施例。
[0036]参照图1进行描述。图1是根据本发明的实施例的从前方观察到的多线放电加工设备I的外部视图。应该理解，图1中示出的机构的结构是示例，根据目的和用途存在各种结构示例。
[0037]图1示出根据本发明的多线放电加工系统(用于半导体基板或太阳能电池基板的制造系统)的结构。多线放电加工系统包括多线放电加工设备1、电源设备2和加工液供应设备50。多线放电加工系统可以以平行布置的多条线为间隔通过放电将工件切割成薄片。
[0038]在多线放电加工设备I中，由伺服电机驱动的工件给进单元3布置在线103上方，工件105可以在上下方向上移动。在本发明中，工件105被向下(在重力方向上)给进，在工件105和线103之间执行放电加工。在此说明书中，上下方向分别对应于重力方向上的向上方向和向下方向，左右方向分别对应于当从前方观察多线放电加工设备时的向左方向和向右方向。
[0039]在电源设备2中，被配置成控制伺服电机的放电伺服控制电路控制放电间隙，使其是恒定的，以根据放电状态高效地产生放电，并且执行对工件的定位，使得放电加工进行。
[0040]加工电源电路(图7中示出)向线103施加用于进行放电加工的放电脉冲，执行控制以适应诸如在放电间隙中发生短路的状态，并且为放电伺服控制电路供应放电间隙信号。
[0041]加工液供应设备50用泵为工件105和线103供应冷却放电加工部分和去除加工碎片(废料)所需的加工液，去除加工液中的加工碎片，通过离子交换控制导电率(I μ s/cm至250 μ S/cm)，并且控制液体温度(20°C左右)。主要使用的水，但也可以使用放电加工油。
[0042]在主辊8和9中，以预定节距形成预定数量的凹槽，使得能够将工件切割成具有所需厚度。由线供应线轴供应的张力受控制的线在两个主辊上缠绕所需数量的圈数并且被传送到重绕线轴。线速度是大致100m/min至900m/min。这两个主棍以相同速度在同一方向上一起旋转，从线供给部分传送的一条线103缠绕(这两个)主辊的外周，以驱动平行布置的多条线103，使其在同一方向上行进，S卩，主辊能够作为线驱动单元而工作。
[0043]如图8中所示，作为一条连续线的线103被从线轴(未示出)传送出，嵌入主辊外围表面上的导向槽(未不出)，以螺旋方式在主棍的外围表面上缠绕多圈(至多约2000圈)，然后被线轴(未示出)重新缠绕。
[0044]多线放电加工设备I经由电线513和514连接到电源设备2并且通过电源设备2供应的电力而工作。
[0045]如图1中所示，多线放电加工设备I包括用作多线放电加工设备I的底座的块15，并且在块15上方的部分中还包括工件给进单元3、结合部分4、工件105、加工液容器6、主辊8、线103、主辊9、电力供给单元10和电源端子104。
[0046]参照图2进行描述。图2是图1中示出的虚线框16中的部分的放大视图。
[0047]线103在主辊8和9上缠绕多圈，使得线103按照主辊上形成的凹槽以预定节距布置。主辊具有包括金属芯和覆盖芯的树脂的结构
[0048]在两个主辊之间的在主辊8和9之间的间隔的大致中心上方的位置处，布置被安装到电力供给单元10的电源端子104。电源端子104具有向上暴露的表面，该表面接触线，使得加工电压被成批施加到多个行进的线103。
[0049]如图3中所示，电源单元104接触线103中的十条，以向这十条线供应来自加工电源单元的放电脉冲(图6中示出的晶体管tr2 503的放电脉冲)。电源端子104的布置位置使得在线的较长方向上的工件105的两端起算的线长度大致彼此相等(图8中示出的511L1 = 511L2)。需要电源端子104具有高耐机械磨损性和导电率并且由超硬合金制成。
[0050]在两个主辊之间的在主辊8和9之间的间隔的大致中心下方的位置处，布置安装于工件给进单元3的工件105。当工件给进单元3向下给进工件105时，执行切片工艺。
[0051]在主棍下方，布置加工液容器6,线103和工件105被浸入加工液容器6中，以冷却放电加工部分并且去除加工碎片。加工液容器6装有加工液，给进的工件被浸入加工液中。
[0052]图3示出与十条线104接触的一个电源端子104。然而，应该理解，接触一个电源端子的线的数量和电源端子的数量可以根据需要而改变。
[0053]块15被接合到工件给进单元3。另外,工件给进单元3借助结合部分4结合(接合)到工件105。
[0054]在本实施例中，硅晶锭被作为待加工材料(工件105)的示例。
[0055]结合部分4可以是用于粘附(接合)工件给进单元3和工件5的任何东西。例如，使用导电粘合剂。
[0056]工件给进单元3是包括用于将用结合部分4粘附(接合)的工件105在上下方向移动的机构。当保持工件105的工件给进单元3向下(在重力方向上)移动时，工件105可以接近线103。工件给进单元3布置在比电源端子104低的位置。工件给进单元3在使得工件105接近缠绕主辊8和9的线的方向上给进工件105，以致被工件给进单元3保持的工件105被浸入加工液中。
[0057]加工液容器6是装有加工液的容器并且布置在缠绕多个主辊8和9的线的外部。加工液是例如具有高电阻值的去离子水。加工液被设置在线103和工件105之间。在线103和工件105之间发生放电，使得工件105能够被切割。
[0058]主辊8和9设置有多行用于缠绕线103的凹槽，线103顺着凹槽缠绕辊8和9。当主辊8和9在左方向或右方向上旋转时，线103行进。另外，如图2中所示，线103缠绕主辊8和9，以在主辊8和9的上侧和下侧形成线的行。
[0059]另外，线103是导体。当被电源设备2供应电压的电力供给单元10的电源端子104接触线103时，供应的电压从电源端子104被施加到线103。换句话讲，电源端子104向线103施加电压。
[0060]然后，在线103和工件105之间发生放电，以切割工件105 (放电加工)，因此可以制作出薄硅板(硅晶圆)。
[0061]参照图3进行描述。图3是电源端子104的放大视图。
[0062]电源端子104(—个端子)接触布线103(十条线)。线103之间的间隔(线节距)大致是0.3mm。
[0063]参照图4进行描述。图4示出作为相关技术方法的单独供电方法的线放电加工设备4000和电路400，其中，加工电压被单独地供应到线。
[0064]加工电源单元401供应加工电压Vm。在此，Vm是被设置成供应放电加工所需电流的加工电压。加工电压Vm可以被设置成60V至150V的任意电压。
[0065]加工电源单元402施加感应电压Vs。在此，Vs是被设置成诱发放电的感应电压。另外，加工电源单元402还用于监控线103和工件105之间的极间间隔或极间的电压(放电电流)的状态。感应电压Vs可以被设置成60V至300V的任意电压。
[0066]晶体管(Tr2) 403在加工电压Vm的ON(导通)状态和OFF (非导通)状态之间切换。晶体管(Trl)404在感应电压Ns的0N(导通)状态和0FF(非导通)状态之间切换。
[0067]通过使用限流电阻器来设置固定的电阻值Rm405，限制各线的线电流(Iw)和极间的放电电流(Ig)。电阻Rm可以被设置成1Ω至100 Ω的任意值。换句话讲，假定设置Vm=60V (伏)，Vg = 30V 且 Rm = 10 Ω，则满足 Iw (Ig) = (60V-30V)/10 Ω = 3A (安)。
[0068]在以上给出的计算公式中，假定从加工电压(Vm)到供电点(电源端子)的电压降是30V。然而，不考虑由于线电阻(Rw)导致的从供电点到放电点的电压降。
[0069]换句话讲，在作为相关技术方法的单独供电方法中，通过限流电阻器的电阻Rm来确定加工电流Iw的值。因此，为了得到各线的所需线电流和放电电流(Ig)，线电阻Rw被设置成满足Rm>Rw的关系。
[0070]通过使用限流电阻器来设置固定的电阻值Rs406，限制用于诱发放电的感生电流。电阻Rs可以被设置成I Ω至100 Ω的任意值。
[0071]放电电压(Vg)407是放电期间在线103和工件105之间施加的极间(施加到极间)的放电电压。放电电流(Ig)408是放电期间在线103和工件105之间流动的极间的放电电流。加工电流(Iw)410是供应到各线的加工电流。
[0072]参照图5进行描述。图5示出采用作为相关技术方法的单独供电方法，电路400向多条线供电，其中，加工电压被单独供应到线。
[0073]线电阻(Rw)409示出各线的电阻。在线的较长方向上的工件105两端附近的两个位置处布置的个体电源端子204施加加工电压的脉冲，以执行放电加工。个体电源端子204连接到与缠绕主辊的线103的数量一样多的电源电路400。
[0074]参照图6进行描述。图6示出根据本发明的极间的放电电压(Vgn)和极间的放电电流(Ign)的变形和晶体管Trl和Tr2的导通/截止动作(时序图)。曲线图的横轴示出时间。
[0075]首先，晶体管Trl504导通，施加感应电压。在这种情况下，因为线103和工件105 (极间)彼此绝缘，所以极间几乎没有放电电流流动。此后，当极间开始有放电电流流动使得放电开始时，放电电压Vgn降低，检测放电的开始使得晶体管Tr2导通。因此，得到极间的大放电电流。当过去预定时间时，晶体管Tr2截止。当从晶体管Tr2截止起过去预定时间时，再次重复这一系列操作。
[0076]参照图7进行描述。图7示出本发明的批量供电方法中的电源设备2中的电路和线放电加工设备I之间的关系，其中，加工电压被批量地供应到多条(十条)线。图7示出作为线电流的加工电流和极间的放电电流正在流动的状态。图7示出图8中示出的电源设备2中的电路的等效电路。
[0077]如果将图4中示出的相关技术方法的电路400原样地引入其中加工电压被批量地供应到多条(十条)线的批量供电方法的电路，则为了控制加工电源单元和供电点之间的加工电流，必须布置限流电阻(该限流电阻具有通过将Rm除以在加工电源单元和供电点之间线缠绕主辊8和9的次数的数量(十)而得到的电阻值)，以供应被供应到这多条(十条)线的线电流的总和(十倍)的加工电流。首先，对以下情况进行描述:在加工电源单元和电源端子之间布置具有固定电阻值Rm/?Ο的限流电阻。
[0078]如果在工件和所有这十条线之间同时均匀地发生放电，则放电电流在这十条线之间均匀地分布，使得与固定电阻值(Rm/10)对应的放电电流被供应到工件和各线之间。因此，供应过量的放电电流不成问题。
[0079]然而，如果在工件和所有这十条线之间没有同时均匀地发生放电，则与固定电阻值(Rm/10)对应的线电流集中在处于放电状态的线和工件之间。因此，供应过量的线电流变成问题。换句话讲，如果十条线中只有一条变成放电状态，则通常在这条线和工件之间供应的线电流的十倍的线电流被供应到处于放电状态的线和工件之间，从而导致线断裂。
[0080]布线513是具有与加工电源单元501 (Vmn)的负极连接的阻抗(电阻)505的上行线的电缆。布线513从加工电源单元501 (Vmn)向电源端子104供应加工电压。布线514是具有与加工电源单元501 (Vmn)的正侧连接的阻抗(电阻)520的下行线的电缆。
[0081]不同于相关技术方法的限流电阻器，本发明中的布线513的电阻值Rmn505不固定于预定值，本实施例的多线放电加工设备包括即使十条线中只有一条变成放电状态也能够控制电阻值根据处于放电状态的线的数量来变化的机构。
[0082]另外，通过使用在比线电阻Rwm509充分小的电阻值范围内的本发明的电阻值Rmn505,线电阻Rwm509在限制加工电流的过程中变成主因，因此可以大致忽略电阻值Rmn505的影响。
[0083]换句话讲，不必设置用于限制加工电流上限的限流电阻器，所述加工电流从加工电源单元501流向电源端子104并且变成对极间的工件105进行放电的放电电流。另外，电阻值只需要小于通过仅仅将Rmn除以线缠绕主辊8和9的次数的数量(十)而得到的电阻值。
[0084]换句话讲，通过使用作为各线的电阻Rwn509的阻抗，线电流Iwn被稳定地供应到各线，因此可以防止线电流集中。电阻Rwn509是各线的电阻。
[0085]在此，从电源端子104到放电部分的线电阻值意指由于从与电源端子104的接触点行进到放电部分的线(一条线)的线长度导致的电阻。例如，当批量地向十条线(在主辊8和9上缠绕十圈)供电时，用Rwl、Rw2、…、RwlO表示这十条线的线电阻。
[0086]不是如相关技术方法那样使用电阻Rm作为用于限制一条线的线电流(Iw)和放电电流(Ig)的电阻，电阻Rwn被用作限制一条线的线电流(Iw)和放电电流(Ig)的电阻，使得一条线的线电流(Iwn)和放电电流(Ign)能够受到限制。换句话讲，改变供电点(电源端子)和放电点(放电部分)之间的距离(长度L)，使得能够设置任意的电阻值。换句话讲，当设置 Vmn = 60V, Vgn = 30V 且 Rw = 10 Ω 时，满足 Iwn(Ign) = (60V-30V) /10 Ω =3A。
[0087]注意的是，在以上给出的计算公式中，假定由于线电阻Rwn导致的从供电点到放电点的电压降是30V。然而，不考虑由于造成从加工电源点到供电点的电压降的电阻Rmn导致的从供电点到放电点的电压降。
[0088]换句话讲，在本发明的批量供电方法的情况下，基于线电阻Rwn决定线电流(Iwn)。因此，为了得到各线的所需线电流(I.)和放电电流(Ign)，造成从加工电源点到供电点的电压降的电阻Rmn被设置成满足RmrKRwn的关系。
[0089]通过使用三个参数的关系式Rwn = (P XL)/B确定各线的线电阻Rwn,这三个参数是(I)取决于线材料的电阻率P、(2)线的横截面积B和(3)线的长度L。
[0090]加工电源单元501供应加工电压Vmn。在此，Vmn是被设置成供应放电加工所需的加工电流的加工电压。加工电压Vmn能够被设置成任意电压。另外，因为加工电流供应量变成大于相关技术方法中的加工电流供应量，所以加工电源单元501供应比加工电源单元401供应的功率大的功率(加工电压与加工电流的乘积)。加工电源单元501向电源端子104供应加工电压(Vmn)。
[0091]加工电源单元502供应感应电压Vsn。在此，Vsn是被设置成诱发放电的感应电压。加工电源单元502还监控线103和工件105之间的放电电压(放电电流)的状态，这用于控制工件给进单元。感应电压Vsn能够被设置成任意电压。另外，因为感生电流供应量变成大于相关技术方法中的感生电流供应量，所以加工电源单元502供应比加工电源单元402供应的功率大的功率。加工电源单元502向电源端子104供应感应电压(Vsn)。
[0092]晶体管(Tr2) 503在加工电压Vmn的ON(导通)状态和OFF (非导通)状态之间切换。晶体管(Trl) 504在感应电压Vsn的0N(导通)状态和0FF(非导通)状态之间切换。
[0093]极间的放电电压(Vgn)507是放电期间施加在线103和工件105之间的电压。例如，用Vgl、Vg2、…、VglO表示当批量地向十条线供电时的放电电压。
[0094]放电部分是通过放电在线103和工件105之间施加放电电压的部分。在该放电部分，基于通过电源端子和多条行进线之间的接触而被批量地供应到多条行进线的加工电压，对工件发生放电。
[0095]极间的放电电流(Igm) 508是放电期间在线103和工件105之间流动的电流。例如，用Igl、Ig2、…、IglO表示当批量地向十条线供电时的放电电流。
[0096]放电部分是通过放电在线103和工件105之间流动放电电流的部分。在该放电部分，基于通过电源端子和多条行进线之间的接触而被批量地供应到多条行进线的加工电压，对工件发生放电。
[0097]线电流(Iwn)510是供应到各条线的线电流。例如，当批量地向十条线供电时，用Iwl、Iw2、…、IwlO表示线电流。
[0098]供电点和放电点之间的距离511L是供电点(电源端子)和放电点(工件)之间的线长度。
[0099]参照图8进行描述。图8示出在本发明的批量供电方法中通过电源设备2中的电路批量地向多条线供电，其中，加工电压被批量地供应到多条(十条)线。另外，应该注意，图8中示出的多线放电加工设备I的结构布局与图1和图2中示出的多线放电加工设备I的结构布局不同，但电气结构是相同的。
[0100]电源端子104批量地接触多条行进线。从布置在与工件105相对的一个位置的电源端子104施加放电脉冲，以执行放电加工。一个电源电路2连接到缠绕主辊的多条(十条)线103。现在，参照图8的布局，描述在线中流动的加工电流(线电流的总电流)。
[0101]如图8中所示，从供电点(电源端子104接触线103处)流向放电点(线103和工件105之间)的线电流流过经过左边的主辊和右边的主辊的两条路径，因此存在对应于各路径的线电阻。长度511L1是当电流流经左边的主辊8和9时供电点和放电点之间的长度(距离)，用Rwla表示当长度是L1时确定的线电阻。长度511L2是当电流流经右边的主辊时放电点和供电点之间的长度(距离)，用Rwlb表示当长度是L2时确定的线电阻。
[0102]假定线103在主辊8和9上缠绕一圈的长度是2m。因为电源端子104和工件105被布置成距离是在主辊上缠绕一圈的线的长度的大致一半，所以放电点和供电点之间的距离(线长度L)是lm。在此，从电源端子(供电点)行进到放电部分的线的距离只需要比0.5m 长。
[0103]线103的材料的主要成分是铁，线的直径是0.12mm(横截面积是0.06X0.06 X 31 mm2)。因为线具有相同的长度(LI = 12 = lm)，所以线电阻值Rwla和Rwlb被设置成是大致20 Ω的相同值，因此由Rwla和Rwlb构成的一条线(在主辊8和9上缠绕一圈)的组合线电阻值是大致10 Ω。
[0104]另外，为了将图8中示出的长度L1和L2的线电阻值设置成相同值，优选地布置电源端子104，使得长度L1和L2具有相同的值。然而，即使电源端子104被布置成使得长度L1和L2彼此不同，相差大致10% (例如，L1是lm而L2是1.lm)，也不存在具体问题。当放电电压Vgl至VglO大致彼此相等时，因为Vmn被施加到Rwl至RwlO中的每个，所以Iwl至IwlO都是相同的线电流。在此，用由于线电阻导致的电压降值(RwlXIwl)和放电电压(Vgn)来确定Vmn。从电源端子104到放电部分的电压降是由于行进线的电阻导致的电压降。在此，Rwl是10 Ω (从电源端子104到放电部分的电阻)。当Iwl是3A并且Vgn是30V时，如下地推导出Vmn:Vmn = 10Ω X3A+30V = 60V。因此，从电源端子到放电部分的电压降只需要大于10V，电源端子和放电部分之间的电阻值只需要大于1 Ω。另外根据关系式Rwn=(P XL)/B，能够基于线参数设置由于线电阻导致的电压降值。
[0105]因此，为了计算当在工件和所有十条线之间同时均匀地发生放电状态时的Rmn，如果在所有线的放电状态下Iwn = 3A正流入这十条线，则在加工电源单元501和供电点之间整体需要10X3A = 30A的加工电流。假定加工电源单元501和供电点之间的电压降是Vmn的百分之一(0.6V)，如下地推导出这种情况下的Rmn。从加工电源单元501到电源端子104的电压降只需要小于IV，从加工电源单元501到电源端子104的电压降只需要小于从电源端子到放电部分的电压降。在此，Rmn(加工电源单元501和电源端子104之间的电阻值)是0.6V/30A = 0.02Ω。因此，加工电源单元501和电源端子104之间的电阻值只需要小于0.1Ω，加工电源单元501和电源端子104之间的电阻值只需要小于电源端子104和放电部分之间的电阻值。另外，从加工电源单元501到电源端子104的电压降与从电源端子104到放电部分的电压降之比是10或更大。另外，从加工电源单元501到电源端子104的电阻值与从电源端子104到放电部分的电阻值之比是10或更大。在此，考虑到Rmn，确定这十条线的加工电流是(60V-30V)/((10 Ω/10)+0.02 Ω) = 29.41A，一条线的加工电流是2.941A。
[0106]另外，即使当在工件和所有这十条线之间没有同时均匀地发生放电状态时电流流入一条线，一条线的加工电流也变成(60ν-30ν)/(10Ω+0.02Ω) = 2.994Α，这不同于在工件和所有这十条线之间同时均匀地发生放电状态的情况。
[0107]另外，作为另一效果，当在一个位置(批量地)向多条(Ν条)线(在主辊8和9上缠绕N圈)供电时，加工速度变成单独向线供电的情况下的加工速度的1/Ν。然而，根据本发明，即使在一个位置(批量地)向Ν条线供电的情况下，也能够保持与向线单独供电的情况下的加工速度相同的加工速度。
[0108]参照图9进行描述。类似于图5，图9示出个体供电方法的多线放电加工系统的示例。
[0109]针对缠绕四个主辊的线，布置靠近待加工工件105的一对个体电源端子，以执行供电。针对缠绕主辊的线的一圈，布置两个(一对)个体电源端子。另外，在这对个体电源端子的上游，布置内部电阻Rm405，内部电阻Rm405用于限制流入这对个体电源端子的加工电流的上限。注意的是，在图9中，为了简化说明，省略除了关于内部电阻Rm405的部分之外的电路。
[0110]这个内部电阻Rm405布置于电布线中，以限制平行布置的行进线中的每条的加工电流值的上限。内部电阻Rm405的电阻充分大于对应于长度的线的电阻值RW(Rm>>RW)。原因在于，内部电阻Rm405单独地针对线的一圈控制每圈流入线的加工电流。
[0111]用411L1表示工件的放电点和个体电源端子204a之间的线长度。线的长度411L1形成线的电阻值并且对应于Rwla。用411L2表示工件的放电点和个体电源端子204b之间的线长度。这个线长度411L2形成线的电阻值并且对应于Rwlb。用412L表示在没有经过工件的放电点的那侧的个体电源端子204b和个体电源端子204c之间的线长度。这个线长度412L形成线的电阻值并且对应于Rwl2。
[0112]如图9中所示，在没有经过放电部分侧的这对电源端子之间行进的线的距离412L(第二距离)比411L1 (第一距离)长。这是因为，除非长度412L的电阻值大于长度411L1的电阻值，否则加工电流在具有线电阻值Rwl2的方向(路径)上流动。作为示例，当411L1或411L2(第一距离)被设置成lm而412L (第二距离)被设置为4m时，长度412L的电阻值(阻抗)大于长度411L或411L2的电阻值(阻抗)。
[0113]参照图10进行描述。图10是通过线性并且虚拟地展开图9中示出的缠绕线而示出线103、电源端子204和工件的放电点之间的位置关系的示图。
[0114]当虚拟展开缠绕四个主辊的线时，个体电源端子204a至204f相对于工件的放电点W1至W3布置在线103上。工件的放电点(W1至W3)分别布置在电源端子204a和204b之间、电源端子204c和204d之间和电源端子204e和204f之间。在放电点的各位置发生放电。
[0115]被布置成单独限制从加工电源单元401和工件的放电点(W1至W3)流出的加工电流(Iwl至Iw3)的个体线的内部电阻Rm分别用Rml、Rm2和Rm3表示。另外，在图10中，没有示出图4中示出的用于形成加工电流脉冲的开关元件(晶体管)403和放电电压Vg。
[0116]用Rwla表示工件W1的放电点和个体电源端子204a之间的线长度的电阻值。用Rwlb表示工件W1的放电点和个体电源端子204b之间的线长度的电阻值。用Rw2a表示工件W2的放电点和个体电源端子204c之间的线长度的电阻值。用Rw2b表示工件W2的放电点和个体电源端子204d之间的线长度的电阻值。用Rw3a表示工件W3的放电点和个体电源端子204e之间的线长度的电阻值。用Rw3b表示工件W3的放电点和个体电源端子204f之间的线长度的电阻值。
[0117]在此，因为从W1通往两侧的电源端子的电路是并联电路，所以为了方便起见，假定线的电阻值Rwla和Rwlb构成并联电路的组合线长度(411L)的电阻值Rwl。类似地，用Rw2表示从W2通往两侧的电源端子的并联电路的组合线的电阻值，用Rw3表示从W3通往两侧的电源端子的并联电路的组合线的电阻值。
[0118]另外，用Rwl2表示经过除了放电点侧之外的那侧的个体电源端子204b和个体电源端子204c之间的线长度(412L)的电阻值。用Rw23表示经过除了放电点侧之外的那侧的个体电源端子204d和个体电源端子204e之间的线长度(412L)的电阻值。
[0119]参照图11进行描述。图11是图9中示出的系统的简化等效电路，其中示出了加工电源单元401。图11示出在放电点Wl至W3同时发生放电并且电流Iwl至Iw3正分别流入线中的状态下单独供电方法的多线放电加工系统的等效电路。
[0120]在这个等效电路中，能够如下地表示从线的一圈绕线的放电点流出的加工电流Iwl、Iw2 和 Iw3。
Vm
[0121]Iwt = Λ~—
(Rwt + Rmt)
Vm
[0122]lw2 = (iw2......?......'""m
Vm
[0123]lw3 = (/?W3______?_______iS3)(公式 υ
[0124]在此，当电源端子204布置在靠近放电点W的位置时，电源端子204和放电点W之间的线长度减小，使得线的电阻值Rwl至Rw3变成充分小于线的内部电阻Rml至Rm3。因此，相比于Rml、Rm2和Rm3，能够忽略公式I中的Rwl、Rw2和Rw3。在此，用Vl表示电源端子204a或204b的电位，用V2表示电源端子204c或204d的电位，用V3表示电源端子204e或204f的电位。然后，能够如下地根据公式I简化电源端子的位置处的电位V1、V2和V3和电流Iwl、Iw2和Iw3。
Vm
[0125]Fl = Iwl K Rmt Iwl =—-
Rmt
￥m
[0126]V2 = Ιιν2 X Rm2M Iw2 =-—-
Rm2
Vm
[0127]V3 = lw3 K Rmil Iw3 =——(公式 2)
Rmi
[0128]因此，Rml、Rm2和Rm3被设置成相同的电阻值，还假定Iwl、Iw2和Iw3是相同的加工电流。然后，要理解，根据简化的公式2，电位V1、V2和V3彼此相等。因此，在这种情况下，加工电流没有流入具有连接相同电位的Vl和V2的电阻值Rwl2的路径中，加工电流也没有流入具有连接相同电位的V2和V3的电阻值Rw23的路径中。
[0129]参照图12进行描述。图12是图9的系统的简化等效电路，其中示出了加工电源单元401。图11示出在放电点Wl至W3没有同时发生放电而只有在放电点W2发生放电并因此只有电路Iw2流入线中的状态下单独供电方法的多线放电加工系统的等效电路。
[0130]在这种情况下，加工电流Iw2从电源端子204c沿三条路径(方向)流动。因此， 能够如下地推导电流值。
Vm
[0131]Iw2 =、(公式 3)
(Kw￡ τ ΚΛ)
[0132]其中，如下地定义Ra。
1
?Μ llllllll] _
[0133]酿一~I；~I~；I；(公式 4)
kiRwt2 + Rml) + 臟 + (誠3 + 馳 3)J
[0134]另外，在这种情况下，如在以上参照图11描述的情况中一样，当电源端子204布置在靠近放电点W的位置时，电源端子204和放电点W之间的线长度减小，使得线的电阻值Rwl至Rw3变成充分小于线的内部电阻Rml至Rm3，因此能够忽略Rwl、Rw2和Rw3。当用V2表示电源端子204c或204d的电位时，能够如下根据公式3简化电源端子的位置处的电位V2。
V2 ^
[0135]—..........................................(公式 5)
Ra
[0136]其中，如下地定义Ra。
1
|f%
[0137]Κα = f1, 1.1,(公式 6)
kiRwt2 + Rml)十 RmZ 十(Rw23 + RmBy
[0138]因此，要理解，根据电阻值Rwl2和Rw23确定电流Iw2。
[0139]当电源端子204布置在靠近放电点的位置时，经过除了放电点侧之外的那侧的个体电源端子204b和个体电源端子204c之间的线长度(412L)的电阻值Rwl2变成大于Rm2，使得Rm2不再是大电阻。因此，流入具有电阻Rwl2的路径(方向)中的线电流小，线电流主要流向具有电阻Rm2的路径。类似地，经过除了放电点侧之外的那侧的个体电源端子204e和个体电源端子204d之间的线长度(412L)的电阻值Rw23变成大于Rm2，使得Rm2不再是大电阻。因此，流入具有电阻Rw23的路径(方向)中的线电流小，线电流主要流向具有电阻Rm2的路径。
[0140]然而，如图12中所示，当电源端子204布置在远离放电点的位置时，经过除了放电点侧之外的那侧的个体电源端子204c和个体电源端子204b之间的线长度(412L)的电阻值Rwl2充分小于Rm2，使得Rwl2能够被忽略。因此，电流Iw2流入三个方向，其电流值I1、12和13如下。
Vm
[0141]11 =-
Rml
Vm,
[0142]12 =-
Rml
Vm
[0143]/3 =-(公式 7)
Rm3
[0144]因此，线电流Il也流入具有电阻Rwl2的路径(方向)中。类似地，经过除了放电点侧之外的那侧的个体电源端子204e和个体电源端子204d之间的线长度(412L)的电阻值Rw23充分小于Rm2，使得Rw23能够被忽略。因此，线电流13也流入具有电阻Rw23的路径(方向)中。
[0145]以此方式，为了防止线电流Il和13流入具有电阻Rwl2和Rw23的路径(方向)中，必须将电源端子204布置在靠近放电点W的位置，以增大电阻值Rwl2和Rw23。当内部电阻Rml、Rm2和Rm3分别布置在线中时，必须将个体电源端子204布置在尽可能靠近放电点W的位置(如图5中所示)，个体电源端子204不能布置在远离放电点的位置。
[0146]参照图13进行描述。当如图13中所示地采用四个主辊的结构时，出现下面的问题。在四个辊的结构中，如果电源端子104以如图1中一样的方式布置，则电源端子104和工件105(放电点)之间的距离(即，线长度511L)变长。如果线长度511L变得太长，则线电阻值(阻抗)变得太大，并且由于电压降的影响，放电电流值降低。另外，因为加工速度(加工速率)与放电电流值成正比，所以加工速度也降低。
[0147]为了防止加工速度降低，方法是增大施加的电压使得电流增大，但这种方法造成的问题是，电压增大造成功耗增加和效率降低。
[0148]多线放电加工系统可能具有线引导件、工件尺寸和加工液容器的物理尺寸方面的限制，因此供电点和放电点之间的距离(即，线长度L)不能被任意地设置。
[0149]因为电源端子和工件布置在线环的内部，所以采用包括四个主辊的结构。在这种结构中，一对电源端子布置在左侧和右侧，与工件相距相同距离。电源端子104a和104b可以布置在任意的各种位置，只要与工件的距离彼此相等即可。
[0150]以此方式，能够任意地调节基于线长度确定的电阻值(阻抗)。类似于图1，能够通过基于线长度确定的电阻值(阻抗)来限制放电电流值。因此，相同的放电电流流入多条线中，能够在相同的施加的电压下任意地调节电流值。换句话讲，即使整个线长度因包括四个主辊的结构而变长，也能够具有如图1中一样的电特性。
[0151]这对电源端子104a和104b被分别布置在使得从放电部分W行进的线的511L1和511L2(第一距离)大致彼此相等的位置。在图13的示例中，电源端子104a和104b布置在两侧。另外，能够移动这对电源端子和电力供给单元的驱动单元布置在缠绕多个主辊的线的环内部。
[0152]通过如图13中所示将供电点的数量从I个增至2个(一对电源端子)，供电点和放电点(放电部分)之间的距离具有灵活性，使得阻抗能够被调节。
[0153]因为驱动单元(未示出)驱动整个电力供给单元10滑动，所以能够致使这对电源端子接触线并且移动接触位置，使得行进线的511L1 (第一距离)变化。
[0154]另外，因为这对电源端子和驱动单元布置在缠绕多个主辊的线的环内部，所以能够缩短分支的电布线的长度，使得电源设备和这对电源端子之间的电阻值能够更加减小。
[0155]在图13中，没有经过放电部分侧而在这对电源端子之间行进的线的512L(第二距离)比511L1 (第一距离)短。这是因为，即使使长度512L的电阻值小于长度511L1的电阻值，加工电流也没有流入具有线电阻值Rwl2和Rw23的路径(方向)中。作为示例，当51 ILl和511L2(第一距离)被设置成2m而512L (第二距离)被设置成1.9111时，长度5121^的电阻值(阻抗)小于长度511L1的电阻值(阻抗)。
[0156]如以上参照图1描述的，在图13中示出的线驱动单元中，也是一条连续线在多个(四个)主辊上缠绕多圈(例如，大致2000圈)使得线以大致相同的间隔平行布置并且在相同方向上行进。当以此方式将511L1和511L2(第一距离)中的每个设置成2m而将512L (第二距离)设置成1.9m时，在多个主辊上缠绕一圈的线的行进距离是5.9m。在此，512L(第二距离)只需要小于在多个主辊上缠绕一圈的线的行进距离的三分之一。
[0157]参照图14进行描述。图14示出与图10中一样表达的批量供电方法中的线和电源端子之间的位置关系和放电电路。在此，图14与图10的明显不同在于，在电路内部，没有用于根据线电阻值限制流入线中的最大电流的、个体线的内部电阻Rml至Rm3。
[0158]参照图15进行描述。图15是图14的等效电路，示出了在放电点W1至W3没有同时发生放电而只有在放电点W2发生放电并只有电路Iw2流入线中的状态下批量供电方法的多线放电加工系统。
[0159]在电源端子104a和104b与电源(Vmn) 501的负极之间没有限流电阻器。因此，电源端子位置处的电位V1、V2和V3彼此相等(VI = V2 = V3)，因此加工电流没有流入具有线电阻值Rwl2和Rw23的路径(方向)中。
[0160]换句话讲，在如图13中所示在电布线中排除了内部电阻(Rmn〈〈Rwn)的供电方法中，加工电流没有流入具有电阻值Rwl2和Rw23的路径(方向)中。因此，与其中电布线具有内部电阻(Rm>>Rw)的如图9中所示的供电方法不同，不必将个体电源端子204布置成尽可能靠近放电点。在图13的供电方法(Rmn〈〈Rwn)中，这对电源端子104可以布置在任意位置，即使这对电源端子104的位置改变，也没有问题。
[0161]换句话讲，电源设备和这对电源端子之间的电阻值充分小于从这对电源端子中的一个行进到放电部分(放电部分W)的线的511L1 (第一距离)的电阻值，因此加工电流没有流入具有线电阻值Rwl2和Rw23的路径(方向)中。
[0162]当这对电源端子批量地向多条(例如，十条)平行布置的行进线施加加工电压时，电位V1、V2和V3彼此相等。
[0163]参照图16A进行描述。图16A是根据本发明的用于同时加工多个工件的多线放电加工系统的前视图。图16A示出多个(四个)主辊8和9、两个工件105a和105b、两个工件给进单元3a和3b、两个加工液容器6a和6b。电源设备2等与图1中示出的电源设备等相同，因此省略对其的描述。
[0164]主辊8和9是线以在相同方向上行进的方式缠绕在其上的四个主辊。图16A示出缠绕多个(四个)主辊的线的一圈的行进距离。
[0165]例如，当一条线在多个(四个)主辊100上缠绕100圈时，100条线平行布置以形成线平面，因此工件能够被切割成大量的薄片(基板)，这些薄片的厚度对应于100条线之中的相邻线之间的间隔。电源端子104a和104b批量地向缠绕四个主辊的多条线供应用于进行放电加工的电力。电源端子104a能够向缠绕多个(四个)主辊的线供应从Vmn501供应的加工电压。电源端子104b能够向缠绕多个(四个)主辊的线供应从Vmn501供应的加工电压。两个工件给进单元3a和3b单独地在使得工件105a和工件105b接近缠绕线这样的方向上给进工件105a和工件105b。
[0166]第一工件给进单元3b固定地布置在区域A中的能够将工件向着平行缠绕多个(四个)主辊的线的线部分给进的位置。固定布置工件给进单元3b的位置被称为第一位置。
[0167]第二工件给进单元3a固定地布置在区域B中的能够将工件向着平行缠绕多个(四个)主辊的线的线部分给进的位置。固定布置工件给进单元3a的位置被称为第二位置。
[0168]在此，布置工件给进单元3a的第二位置是能够将工件向着另一线部分给进的位置，所述另一线部分具有与如图16A中所示布置有工件给进单元3b的线部分的线平面不同的、平行缠绕主辊的线的另一线平面。
[0169]电源端子(104b)固定地布置在区域C中的能够向如图16A中所示的第一位置和第二位置之间平行缠绕多个主辊的线的线部分供电的位置。固定布置电源端子104b的位置被称为第三位置。
[0170]在此，布置电源端子104b的第三位置是能够向具有与布置有工件给进单元3b的线部分的线平面不同的、平行缠绕主辊的线的另一线平面的另一线部分供电的位置，并且第三位置还是能够向具有与布置有工件给进单元3a的线部分的线平面不同的、平行缠绕主辊的线的另一线平面的另一线部分供电的位置。因此，只要第三位置是能够向与第一位置和第二位置完全不同的另一线部分供电的位置，就没有问题。
[0171]如图16A中所示，电源端子布置在缠绕多个主辊的线的多个(两个)线部分处，多个工件给进单元分别布置在等量划分缠绕多个主辊的线的行进距离的位置。电源端子104a和104b还有工件给进单元3a和3b都面对缠绕四个主辊的线。两个电源端子和两个工件给进单元沿着缠绕四个主辊的线一个接一个地交替布置。
[0172]电源端子和工件给进单元被布置成，使得对于交替布置的电源端子104a和104b和工件给进单元3a和3b而言，线在两个电源端子之中的电源端子和一个工件给进单元面对缠绕主辊的线的位置之间行进的最短距离(511L1至511L4)大致相同。
[0173]理想的是，两个工件给进单元布置在将缠绕四个主辊的线的行进距离(一圈的总距离)划分成大致相等的部分(一半)的位置处。
[0174]换句话讲，如图16A中所示，如果电源端子布置在缠绕多个主辊的线的多个位置处，则理想的是，多个工件给进单元布置在将缠绕多个主辊的线的行进距离划分成相等部分的位置处。然后，通过将缠绕多个(四个)主辊的线的一圈的行进距离除以工件给进单元的数量，能够等量地划分工件给进单元之间线的阻抗分量。当以此方式等分工件给进单元之间的距离时，带来的效果是，能够容易地控制工件给进单元之间线的阻抗分量。
[0175]另外，图16A示出将工件给进单元布置在缠绕主辊的线的一圈的两个位置处的示例。然而，即使工件给进单元布置在缠绕主辊的线的一圈的三个或更多个位置处，也能够得到相同的效果，也就是说，当将缠绕多个(四个)主辊的线的一圈行进距离除以工件给进单元的数量以等分工件给进单元之间的距离时，能够容易地控制工件给进单元之间线的阻抗分量。
[0176]两个电源端子布置在将缠绕四个主辊的线的行进距离(一圈的总距离)划分成大致相等的部分(一半)的位置处。这两个电源端子分别布置在两个工件给进单元之间。
[0177]至于这两个工件给进单元，与这两个工件给进单元对应的两个电源端子面对缠绕四个主辊的一条线。以此方式，即使有多个工件给进单元，电源端子的数量也能够减至最少。因此，如果有四个工件给进单元以同时加工四个工件，则与这四个工件给进单元对应的四个电源端子被布置成面对缠绕四个主辊的一条线。
[0178]参照图16B进行描述。图16B是根据本发明的用于同时加工多个工件的多线放电加工设备1的前视图。
[0179]图16B中示出的多线放电加工设备1的结构与图16A中示出的多线放电加工设备1的结构类似，但图16B中示出的多线放电加工设备1包括放电伺服控制单元和加工电源单元。具有这种结构的多线放电加工设备1也能够执行与图16A中示出的多线放电加工系统的操作相同的操作。
[0180]参照图17和图18进行描述。
[0181]图17中示出的加工电源单元(Vmn) 501向多个工件(105a和105b)供电。因此，能够批量地向多个工件(105a和105b)供应一个公共加工电压。
[0182]图17中示出的电阻值Rmn505是从Vmn501的负极通向多个电源端子(104a和104b)的电布线的电阻值。因为这个电布线没有用于限制过量加工电流的限流电阻器(将成为内部电阻的材料)，所以这个电布线的电阻值是0.1Ω或更小(大致为电布线的电阻)。图17中示出的电阻值Rmn520是从Vmn501的正极通向多个工件(105a和105b)的电布线的电阻值。因为这个电布线没有用于限制过量加工电流的限流电阻器，所以这个电布线的电阻值是0.1 Ω或更小(大致为电布线的电阻)。
[0183]Rmn505和Rmn520中的每个的电阻值被设置成0.1 Ω或更小的原因如下。因为线的阻抗分量(电阻值)比Rmn505和Rmn520更支配性(充分大于Rmn505和Rmn520)，所以不是通过电源设备2的电路来限制总加工电流，而目标是按照造成实际放电的那些数量的线的阻抗分量(组合电阻)来控制流入电布线的加工电流的总值。在批量供电方法的情况下，作为并联电路方法，向多条线施加一个加工电压。因此，随着造成放电的线的数量变大，造成实际放电的那些数量的线的阻抗分量(组合电阻)变小(即，将组合电阻除以造成放电的线的数量)，加工电流的总值增大。相比之下，随着造成放电的线的数量变小，造成实际放电的那些数量的线的阻抗分量(组合电阻)变大(即，将组合电阻除以造成放电的线的数量)，加工电流的总值减小。因为线的阻抗分量(电阻值)比电阻值Rmn505和Rmn520更为支配性(充分大于电阻值Rmn505和Rmn520)，所以能够通过线的阻抗分量(电阻值)来控制加工电流的总值。
[0184]图17是示出改变图13的布局使得通过缠绕(四个)主辊的线将两个工件同时切割成片的布局的示图。该结构包括四个主辊。电源端子104a和104b布置在左侧和右侧，与工件105a和105b相距相同距离。
[0185]如图17中所示，电源端子布置在缠绕多个主辊的线的两个相对线平面上。另外，电源端子和工件给进单元布置在平行缠绕多个主辊的线的相同数量的(两个)位置处。
[0186]另外，多个(两个)电源端子和多个(两个)工件给进单元一个接一个地交替沿着平行缠绕多个主辊的线而布置。通过这种布局，能够有效利用在相对于一个电源端子在彼此相反方向上流动的两个放电电流。除此之外，相对于一个位置的工件在彼此相反方向上流动的两个放电电流能够被进一步等分，使得工件的电极间隙长度中的加工精度能够提闻。
[0187]参照图18进行描述。图18是示意性示出作为在图16A和图16B中示出的放电加工的情况下的、将在电源端子和两个不同位置处的工件的各放电部分(极间)之间的线长度虚拟地延伸为一条线的状态的示图。
[0188]另外，在包括四个主辊的结构的情况下，电源端子104a和104b被布置成与相应工件相距相同的距离(垂直距离)。用511L1表示线从电源端子104a到工件105a中心的行进距离。用511L2表示线从电源端子104b到工件105a中心的行进距离。用511L3表示线从电源端子104b到工件105b中心的行进距离。用511L4表示线从电源端子104a到工件105b中心的行进距离。接着，按照满足51 ILl = 511L2 = 511L3 = 511L4的位置，电源端子104a、电源端子104b、工件105a和工件105b以相同间隔沿着缠绕(四个)主辊的线交替布置。因此，个体间隔的线长度变成彼此相等，使得个体线长度的阻抗分量变成彼此相等。
[0189]因此，加工电流从电源端子104a流向工件105a中心所通过的线的电阻值(Rwla)、加工电流从电源端子104b流向工件105a中心所通过的线的电阻值(Rwlb)、加工电流从电源端子104b流向工件105b中心所通过的线的电阻值(Rwlc)和加工电流从电源端子104a流向工件105b中心所通过的线的电阻值(Rwld)大致满足Rwla = Rwlb = Rwlc = Rwld。因为加工电流值的上限受到基于线长度确定的电阻值(阻抗)的限制，所以能够流动相同值的加工电流。因此，相同值的加工电流流入工件105a和工件105b。
[0190]相对于电源端子104a和电源端子104b的上半圈(工件105b侧)和相对于电源端子104a和电源端子104b的下半圈(工件105a侧)并联连接。
[0191]另外，如图18中所示，上半圈和下半圈彼此独立，在工件105a的放电点Wl产生的放电电流和在工件105b的放电点Wl产生的放电电流流入最接近电源端子的方向。因此，在工件105a的放电点Wl产生的放电电流和在工件105b的放电点Wl产生的放电电流没有相互干扰。另外，电布线513没有内部电阻，从电源设备通向电源端子的布线的电阻值Rmn小于从电源端子到放电部分W的最短行进距离的线电阻值Rwn。因此，加工电流的上限值受到线长度(511L)的电阻值的限制。因此，能够得到与如图14中示出的加工单个工件的情况下大致相同的加工电流。在图16A和图16B中示出的多线放电加工设备中，以与加工单个工件的情况下的加工速率相同的加工速率，对两个工件同时执行放电加工，因此加工效率能够提高。
[0192]对当大致满足511L1 = 511L2 = 511L3 = 511L4时线的最小长度进行描述。图7是图16A中示出的放电电路的等效电路。用Vmn表示电源，用Trl表示晶体管，用Rwn表示线电阻，用Vgn表示极间的电压(工件和线之间的放电电压)。因为在批量供电(成组供电)时形成并联电路，所以用Rwn和Vgn表示线电阻和极间的电压。然后，用下面的公式确定放电电流Ign。
memg
(Vnm — Van)
[0193]1n = --(公式 8)
Iiwi
[0194]因此，当确定Rwn、Vgh和Vmn时推导Ign。在此,假定Rwn是5Ω。因为Vgn通常大致是30V，所以当Ign是2A时Vmn变成40V。Vmn的这个值是最小的必须值，满足这种条件的电阻值是5Ω。
[0195]至于在批量供电时对应于5Ω的线长度，Rwn是线的电阻并且因此对应于线长度。假定线的材料是铁并且线直径是0.1mm，每米的电阻值大致是20Ω。对应于5 Ω的线长度是0.25m。因为对应于并联连接从左边和右边向放电点供电，所以一侧的电阻值是10Ω。对应于10Ω的线长度是0.5m。当大致满足511L1 = 511L2 = 511L3 = 511L4时，各线长度被设置成50cm或更大。
[0196]参照图19进行描述。
[0197]在本发明的实施例中，驱动单元1901是例如驱使整个电力供给单元10b沿着线平面平行滑动以移动要与线平面接触的电源端子104b的供电位置的机构。通过驱动单元1901，能够任意地改变区域C内的电源端子104b的固定位置。注意的是，用于任意改变该固定位置的机构不限于滑动机构。用户能够手动地将电力供给单元10b重新定位到从多个预定的固定位置中选择的任意位置，从而任意地改变固定位置。
[0198]以此方式，通过促使整个电力供给单元10b沿着线平面平行地滑动，能够任意地调节从第一位置到第三位置的线长度(第一距离)和从第二位置到第三位置的线长度(第二距离)，如图17中所示。
[0199]换句话讲，线长度(第一距离)对应于从第一位置到第三位置的线长度的阻抗分量A，线长度(第二距离)对应于从第二位置到第三位置的线长度的阻抗分量B。因此，驱动单元1901是用于调节分别影响多个工件的阻抗分量A和B的机构。
[0200]首先，如图16A和图16B中所示，现在假定在放电加工之前预先测得的大致具有相同电阻率(相差少于1% )的两个工件被设置在多个位置处的工件给进单元(3a和3b)以执行同时的放电加工(作为批量处理)。驱动单元1901固定地布置电源端子104b使得511L3(第一距离)和511L2(第二距离)大致是相同的距离(相差少于1%)。因此，能够依据加工宽度、加工速度等在两个工件之间以高均匀度实现放电加工的批量处理。
[0201]接下来，如图19中所示，现在假定在放电加工之前预先测得的具有不同电阻率值(相差10%或更大)的两个工件105a和105c被设置在多个位置处的工件给进单元(3a和3b)以执行同时的放电加工(作为批量处理)。驱动单元固定地布置电源端子104b使得511L3(第一距离)和511L2(第二距离)之比或之差变成用户基于预先测得的工件的电阻率值之比(1.2等)或之差(10%等)确定的最佳距离。因此，能够依据加工宽度、加工速度等在两个工件之间以高均匀度实现放电加工的批量处理。
[0202]注意的是，基于预先测得的工件105a和105c的电阻率值之比(1.2等)或之差(10%等)的最佳距离只需要与工件的电阻率值之比或之差相关，因此511L3(第一距离)和511L2(第二距离)之比或之差不必是与预先测得的工件的电阻率值之比或之差同步的值。
[0203]另外，作为另一实施例，本发明的线放电加工设备能够保持预先优化的布局位置和电阻率差之间的关系的数据表，本发明的线放电加工设备能够按照预先测得且用户输入的工件的电阻率值之间的或之差来自动地确定布局位置。
[0204]另外，如图19中所示，驱动单元将电源端子移到靠近具有预先测得的较高电阻率值的工件的位置，以执行放电加工。然后，工件具有较高电阻率值的样品的线长度的阻抗分量A变成小于工件具有较低电阻率值的样品的线长度的阻抗分量B。因此，带来的效果是，通过缩短第一距离而减小的阻抗分量能够补偿由于工件具有较高电阻率值的样品而导致的电压降。另外，在放电加工之前预先测得的具有不同电阻率值的两个工件被设置在多个位置处的工件给进单元(3a和3b)以执行同时的放电加工(批量处理)的情况下，能够依据加工宽度、加工速度等在两个工件之间以高均匀度实现放电加工的批量处理。
[0205]另外，如图16A和图16B中所示，即使由于在相同制造批次中制造像两个SiC晶锭那样的材料或三维形状而导致工件的电阻率值看似相同，但当在放电加工之前预先测得的工件的电阻率值被测得是不同的电阻率值时，如图19中所示，驱动单元1901也移动电源端子104b以执行放电加工，使得第一距离和第二距离之比或之差变成基于预先测得的电阻率值之比或之差的距离。
[0206]参照图20A至图20C进行描述。图20A示出驱动单元1901驱使电力供给单元向上滑动(或者相对于滑动表面向右滑动)以定位电源端子104b的状态。在这种情况下，第一距离比第二距离短。
[0207]图20B示出驱动单元1901驱使电力供给单元滑向中心(或者第一距离和第二距离彼此相等)以定位电源端子104b的状态。
[0208]图20C示出驱动单元1901驱使电力供给单元向下滑动(或者相对于滑动表面向左滑动)以定位电源端子104b的状态。在这种情况下，第一距离比第二距离长。
[0209]参照图21进行描述。图21是图19中示出的线放电加工设备的透视图。
[0210]该结构包括四个主辊。电源端子104a和104b布置在左侧和右侧，与工件105c (圆柱体晶锭)和105a(四棱柱晶锭)相距不同距离。
[0211]图21中示出的加工电源单元(Vmn) 501电连接到多个工件(105a和105c)，因此一个公共加工电压能够被批量地供应到多个工件(105a和105c)。
[0212]图21中示出的电阻值Rmn505是从加工电源单元(Vmn) 501的负极通向多个电源端子(104a和104b)的电布线的电阻值。因为在电布线中没有布置用于限制过量加工电流的限流电阻器，所以电布线的电阻值能够是0.1 Ω或更小(大致为电布线的电阻)。
[0213]图21中示出的电阻值Rmn520是从加工电源单元(Vmn) 501的正极通向多个工件(105a和105b)的电布线的电阻值。因为在电布线中没有布置用于限制过量加工电流的限流电阻器，所以电布线的电阻值能够是0.1 Ω或更小(大致，电布线的电阻)。
[0214]参照图22进行描述。图22是示意性示出作为在图19中示出的线放电加工设备中的、将从两个位置处的不同工件的各放电部分(极间)到电源端子的线长度虚拟地延伸成一条线的状态的示图。
[0215]另外，在包括四个主辊的结构的情况下，电源端子104a和104b被布置成与相应工件相距不同的距离(垂直距离)。用2011L1表示线从电源端子104a到工件105a中心的行进距离。用2011L2表示线从电源端子104b到工件105a中心的行进距离。用2011L3表示线从电源端子104b到工件105c中心的行进距离。用2011L4表示线从电源端子104a到工件105c中心的行进距离。接着，按照满足2011L1 = 2011L2且2011L3 = 2011L4的位置，电源端子104a、电源端子104b、工件105a和工件105c沿着缠绕(四个)主辊的线交替布置。因此，2011L1和2011L2的线长度L变成彼此相等，使得能够使线长度的阻抗分量彼此相等。另外，2011L3和2011L4的线长度L也彼此相等，使得能够使线长度的阻抗分量彼此相等。
[0216]因此，加工电流从电源端子104a流向工件105a中心所通过的线的电阻值Rwla、力口工电流从电源端子104b流向工件105a中心所通过的线的电阻值Rwlb、加工电流从电源端子104b流向工件105c中心所通过的线的电阻值Rwlc和加工电流从电源端子104a流向工件105c中心所通过的线的电阻值Rwld大致满足Rwla = Rwlb且Rwlc = Rwld。因为加工电流值的上限受到基于线长度确定的电阻值(阻抗)的限制，所以在工件的两侧能够流动相同值的加工电流，使得加工精度能够提高。
[0217]参照图23进行描述。图23示出样品小并且对电极间隙长度(通过线对工件的加工面放电的最大长度)是例如3cm的工件执行放电加工的情况。在图16A和图16B中示出的示例中，如果工件是6英寸的晶锭，则电极间隙长度是15.6cm。因为这种情况下的电极间隙长度相对长，所以为了在电极间隙长度内均匀地加工工件，电源端子需要布置在左侧和右侧，如图16A和图16B中所示。然而，如果如图23中所示电极间隙长度短，则电极间隙长度内发生放电的位置的变化变小。因此，如图23中所示，即使电源端子布置在左侧和右侧中的一个，也能够在电极间隙长度内均匀地执行加工。
[0218]在这种情况下，电源端子能够布置在左侧和右侧中的一个，只要电极间隙长度是第一距离(511L3)的10%或更小。例如，当电极间隙长度是3cm并且第一距离(511L3)是50cm时，即使电源端子布置在左侧和右侧中的一个，对加工精度的影响也小。相比之下，例如，当电极间隙长度是15.6cm并且第一距离(511L3)是50cm时，可以通过将电源端子布置在左侧和右侧的两个位置来得到更好的加工精度。
[0219]参照图24进行描述。图24示出进一步修改图23中示出的布局的示图。在作为批量处理对具有相同电阻率的工件同时执行加工的情况下，当第一距离和第二距离彼此相等时，即使线平行布置以在第一位置和第二位置在相反方向上行进(如图23中所示)，也没有问题，并且即使线平行布置以在相同方向上行进(如图24中所示)，也没有问题。
[0220]参照图25进行描述。图25示出在线放电加工设备中内置的控制计算机1000的硬件构造。
[0221]在图25中，MPU(CPU) 1001 一体地控制与系统总线1004连接的装置和控制器。R0M1002或外部存储器1011存储作为CPU1001的控制程序的基本输入/输出系统(B1S)和操作系统程序(下文中，称为OS)和随后描述的用于实现服务器和PC的功能所需的各种程序。
[0222]RAM1003用作CPU1001的主存储器和工作区。当执行进程时，CPU将来自R0M1002或外部存储器1011的必要程序等加载到RAM1003，执行加载的程序以实现各种操作。
[0223]输入控制器1005控制来自键盘(KB) 1009或诸如鼠标(未示出)的示出装置的输入。视频控制器1006控制显示单元1010上的显示。注意的是,显示单元1010不仅能够是CRT，而且能够是诸如液晶显示器的其它显示器。管理员根据需要使用显示器。另外，显示单元能够具有触摸面板功能，通过触摸面板功能，用户使用手指或笔指定显示屏上的对象位置。
[0224]存储器控制器1007控制对外部存储器1011(诸如，硬盘(HD)、软盘(FD)和经由适配器连接到PCMCIA卡槽的compact flash(商标)存储器)的访问，外部存储器1011存储启动程序、各种应用、字体数据、用户文件、经编辑文件、各种数据等。
[0225]通信Ι/F控制器1008经由诸如LAN1012和WAN(未示出)等网络(通信链路)与外部装置进行连接和通信，以控制基于网络的通信。例如，能够执行使用TCP/IP的通信。
[0226]注意的是，CPU1001执行RAM1003中的显示信息区中的空心字的配置(栅格化)过程，使其能够在显示单元1010上显示。另外，CPU1001使用户能够通过鼠标光标(未示出)等指定CRT上的位置。
[0227]随后描述的用于实现本发明的各种程序被存储在外部存储器1011中并且根据需要被加载到RAM1003，由CPU1001来执行。另外，当执行程序时使用的数据文件、数据表等也被存储在外部存储器1011或存储单元中。
[0228]另外，本发明中的程序是控制计算机1000能够执行的用于按照多线放电加工方法执行多线放电加工操作的程序，本发明的存储介质存储能够被执行以实施多线放电加工操作的程序。
[0229](本发明的其它实施例)
[0230]应该理解，还能够通过以下结构实现本发明的目的:向线放电加工设备供应存储了用于实现上述实施例的功能的程序的非暂态计算机可读记录介质，系统或设备中的计算机(CPU或MPU)读取并且执行非暂态计算机可读记录介质中存储的程序。
[0231]在这种情况下，从记录介质读取的程序本身实现本发明的新颖功能，存储了程序的非暂态计算机可读记录介质构成本发明。
[0232]至于用于供应程序的记录介质，能够使用例如软盘、硬盘、光盘、磁-光盘、CD-ROM、CD-R、DVD-ROM、BD-R0M、磁带、非易失性存储卡、ROM、EEPR0M、硅盘等。
[0233]另外，应该理解，本发明不仅涵盖当执行读取的程序时实现实施例的上述功能的情况，而且涵盖基于程序的指令，在计算机上运行的操作系统(OS)等执行实际处理中的部分或全部以实现实施例的上述功能的情况。
[0234]另外，应该理解，本发明还涵盖以下情况:从记录介质读取的程序被写入插入计算机中的功能扩展板或连接到计算机的功能扩展单元的存储器中，然后基于程序代码的指令，功能扩展板或功能扩展单元的CPU等执行实际处理的部分或全部，以实现实施例的上述功能。
[0235]另外，本发明能够应用于包括多个装置的系统或包括单个装置的设备。另外，应该理解，本发明还能够支持通过向系统或设备供应程序来实现上述功能的情况。在这种情况下，系统或设备读取存储了用于实现本发明的程序的记录介质，使得系统或设备能够得到本发明的效果。
[0236]另外，通过使用通信程序从网络上的服务器、数据库等下载和读取用于实现本发明的程序，系统和设备能够得到本发明的效果。
[0237]注意的是，通过组合上述实施例和变形形式而得到的结构都被涵盖在本发明中。
[0238]虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求书的范围将符合最广义的理解，以涵盖所有这种修改形式和等同的结构和功能。
【权利要求】
1.一种用于对工件进行放电加工的线放电加工设备，所述线放电加工设备包括: 多个主辊，线平行地缠绕所述多个主辊； 多个工件给进单元，被布置成将所述工件向着缠绕所述多个主辊的线给进； 加工电源单元，被构造成向所述工件供应加工电压；以及 电源端子，被构造成向缠绕所述多个主辊的线供应所述加工电压， 其中所述多个工件给进单元分别布置在第一位置和第二位置，在所述第一位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的线平面的线部分给进工件，在所述第二位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的另一线平面的另一线部分给进另一工件， 其中所述电源端子布置在所述第一位置和所述第二位置之间的第三位置，在所述第三位置，线平行缠绕所述多个主辊，并且 其中所述加工电压被从单个加工电源单元供应到将由所述多个工件给进单元而被放电加工的工件。
2.根据权利要求1所述的线放电加工设备，所述线放电加工设备还包括驱动单元，所述驱动单元被布置成改变布置所述电源端子的第三位置，从而调节平行缠绕所述多个主辊的线的所述第一位置和所述第三位置之间的第一距离并且一起调节平行缠绕所述多个主辊的线的所述第二位置和所述第三位置之间的第二距离， 其中，当在放电加工之前预先测得的具有大致相同电阻率值的工件由所述多个工件给进单元而被分别放电加工时，所述驱动单元移动所述电源端子，使得所述第一距离和所述第二距离变成彼此相等。
3.根据权利要求2所述的线放电加工设备，其中，当在放电加工之前预先测得的具有不同电阻率值的工件由所述多个工件给进单元而被分别放电加工时，所述驱动单元移动所述电源端子，使得所述第一距离和所述第二距离之比和之差中的一个变成基于预先测得的电阻率值之比和之差中的一个而确定的值。
4.根据权利要求3所述的线放电加工设备，其中所述驱动单元将所述电源端子移动到接近具有预先测得的较高电阻率值的工件的位置，以执行放电加工。
5.根据权利要求2所述的线放电加工设备，其中，当在尽管由于工件之间的材料和三维形状之一而视在电阻率值相同的情况下，在放电加工之前预先测得的具有不同电阻率值的工件通过由所述多个工件给进单元来给进工件而分别被放电加工时，所述驱动单元移动所述电源端子，使得所述第一距离和所述第二距离之比和之差中的一个变成基于预先测得的电阻率值之比和之差中的一个而确定的值。
6.根据权利要求1所述的线放电加工设备， 其中所述电源端子布置在缠绕所述多个主辊的线的多个位置处， 其中所述多个工件给进单元分别布置在等量划分缠绕所述主辊的线的行进距离的位置处。
7.根据权利要求1所述的线放电加工设备， 其中所述电源端子布置在缠绕所述多个主辊的线的多个位置处， 其中沿着平行缠绕所述多个主辊的线布置的电源端子的数目和工件给进单元的数目彼此相等,并且 其中所述多个电源端子和布置在所述多个位置处的所述工件给进单元沿着平行缠绕所述多个主辊的线一个一个地交替布置。
8.一种用于对工件进行放电加工的线放电加工系统，所述线放电加工系统包括: 线放电加工设备，其包括: 多个主辊，线平行地缠绕所述多个主辊； 多个工件给进单元，被布置成将所述工件向着缠绕所述多个主辊的线给进；以及电源端子，被构造成向着缠绕所述多个主辊的线供应加工电压；以及电源设备，包括加工电源单元，所述加工电源单元被构造成向所述工件供应所述加工电压； 其中所述多个工件给进单元分别布置在第一位置和第二位置，在所述第一位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的线平面的线部分给进工件，在所述第二位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的另一线平面的另一线部分给进另一工件， 其中所述电源端子布置在所述第一位置和所述第二位置之间的第三位置，在所述第三位置，线平行缠绕所述多个主辊，并且 其中所述加工电压被从单个加工电源单元供应到将由所述多个工件给进单元而被放电加工的工件。
9.一种用于对工件进行放电加工的线放电加工设备的电源设备， 所述线放电加工设备包括: 多个主辊，线平行地缠绕所述多个主辊； 多个工件给进单元，被布置成将所述工件向着缠绕所述多个主辊的线给进；以及 电源端子，被构造成向着缠绕所述多个主辊的线供应加工电压， 所述多个工件给进单元分别布置在第一位置和第二位置，在所述第一位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的线平面的线部分给进工件，在所述第二位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的另一线平面的另一线部分给进另一工件， 所述电源端子布置在所述第一位置和所述第二位置之间的第三位置，在所述第三位置，线平行缠绕所述多个主辊， 所述电源设备包括加工电源单元，所述加工电源单元被构造成向所述线放电加工设备中将被放电加工的工件供应加工电压，以及 其中从单个加工电源单元供应的所述加工电压被供应到将由所述多个工件给进单元而被放电加工的工件。
10.一种用于对工件进行放电加工的线放电加工设备的线放电加工方法，所述线放电加工方法包括: 通过加工电源单元向工件供应加工电压； 通过电源端子向平行缠绕多个主辊的线供应所述加工电压； 通过多个工件给进单元向着平行缠绕所述多个主辊的线给进工件， 所述多个工件给进单元分别布置在第一位置和第二位置，在所述第一位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的线平面的线部分给进工件，在所述第二位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的另一线平面的另一线部分给进另一工件， 所述电源端子布置在所述第一位置和所述第二位置之间的第三位置，在所述第三位置，线平行缠绕所述多个主辊， 所述加工电压被从单个加工电源单元供应到将由所述多个工件给进单元而被放电加工的工件。
11.一种制造半导体基板的方法，所述半导体基板受到对工件进行放电加工的线放电加工设备进行的线放电加工，所述方法包括: 通过加工电源单元向工件供应加工电压； 通过电源端子向平行缠绕多个主辊的线供应所述加工电压；以及 通过多个工件给进单元向着平行缠绕所述多个主辊的线给进工件， 所述多个工件给进单元分别布置在第一位置和第二位置，在所述第一位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的线平面的线部分给进工件，在所述第二位置，向着具有平行缠绕所述多个主辊的线的另一线平面的另一线部分给进另一工件， 所述电源端子布置在所述第一位置和所述第二位置之间的第三位置，在所述第三位置，线平行缠绕所述多个主辊， 所述加工电压被从单个加工电源单元供应到将由所述多个工件给进单元而被放电加工的工件。
【文档编号】B23H7/02GK104249201SQ201410302212
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】栗原治弥 申请人:佳能市场营销日本株式会社, 株式会社牧野铣床制作所