放電加工用ワイヤおよびマルチ放電加工方法
【課題】加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができるとともに、安定した給電を行うことができるようにする。
【解決手段】ワイヤ表面に、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを、ワイヤ断面において放電域Ａおよび給電域Ｃを通る対称軸Ｓに関して線対称の配置で有する放電加工用ワイヤ１０とする。
【解決手段】ワイヤ表面に、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを、ワイヤ断面において放電域Ａおよび給電域Ｃを通る対称軸Ｓに関して線対称の配置で有する放電加工用ワイヤ１０とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電エネルギーにより被加工物を切断するワイヤ放電加工に関するもので、特に、一方向加工に好適な放電加工用ワイヤ、およびこの放電加工用ワイヤを使用して被加工物の複数箇所を平行方向に同時に放電切断加工するマルチ放電加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工は、細いワイヤを電極線として、電極線（ワイヤ）と被加工物との間に電圧を印加し、放電による熱で被加工物を切断する加工方法である。この加工では、電極線を、張力をかけた状態で連続走行させながら、加工液雰囲気において電極線と被加工物（例えば金型やダイス等）との間に電圧をかけ、被加工物と電極線との間でパルス状の放電を繰り返し発生させる。その際、安定して放電を発生させるために電極線と被加工物との間に数ミクロン〜数十ミクロンの間隙（極間距離）すなわち放電ギャップが必要で、加工中の放電電圧および放電電流をモニターしながら被加工物を加工方向へサブミリ秒オーダで前進後退させて放電ギャップを適正に保持する制御（極間サーボ制御）を行う。加工液としては純度の高い水または油が使用される。そして、加工液が放電部位に供給される中で、あるいは加工液中で放電加工が行われる。
【０００３】
放電加工は、溶融、爆発、飛散、冷却、スラッジ除去の工程で構成される。そして、電極線と被加工物が連続して接近することで放電加工が繰り返し行われ、被加工物が所定の形状に加工される。使用する電極線は、線径０．２ｍｍ程度のものが一般的である。また、微細加工では、線径１００μｍ以下（０．０１〜０．１ｍｍ）の細線径の電極線を使用する。
【０００４】
図６は、従来の代表的な放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【０００５】
図６の（ａ）に示す従来の放電加工用ワイヤ１は、母材１１のみからなるワイヤで、例えば黄銅線や、タングステン線、モリブデン線等である。線径が比較的大きいものでは黄銅線が一般に使用されている。黄銅線は、導電率が高いため放電時の発熱が小さく、放電特性も優れている。しかし、黄銅線は強度（引張り強さ）が大きくないため、線径が小さい電極線には使用することができない。そこで、線径が小さいもの、特に、微細加工用の線径１００μｍ以下の電極線には、高温での強度（引張り強さ）が高いタングステン線やモリブデン線が使用されている。但し、タングステン線やモリブデン線は、価格および製造性に問題がある。
【０００６】
また、図６の（ｂ）に示す従来の放電加工用ワイヤ２は、母材１１の表面に金属層１３をメッキあるいは改質により形成したもので、例えば、母材１１として鋼線（ピアノ線）を用い、金属層１３としてブラスメッキ層等を形成したもの（例えば、特許文献１参照。）が知られている。表面にメッキ等で金属層を形成することで、伸線性が向上する
【０００７】
また、図６の（ｃ）に示す従来の放電加工用ワイヤ３は、母材１１の表面に金属層１３をメッキあるいは改質により形成し、更に最表面の略全面に母材１１よりも電気抵抗の大きい高抵抗層１４を形成したもので、例えば、母材１１として鋼線（ピアノ線）を用い、金属層１３としてブラスメッキ層等を形成し、最表面の高抵抗層１４として、アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂、金属炭化物等の非絶縁高抵抗層を設けたもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。このような構成のワイヤは、小さな放電ギャップで安定して放電を発生させることができる。また、ワイヤ放電加工機に使用して極間サーボ制御（サーボ電圧値の制御）を最適化することで、放電ギャップを小さくして加工面を平滑にすることができるとともに、加工溝幅を小さくすることができ、且つ、放電回数を増やして加工速度を速くすることができ、微細加工の加工能率を高めることが可能となる。
【０００８】
ワイヤ放電加工は元来、様々な曲面を有する物品の製作に使用されてきたもので、従来は、複雑な加工面を形成するのに好んで使用されてきた。しかし、近年では、ワイヤ放電加工は、加工性能が向上したことにより、複雑な形状の加工のみならず、ＳｉやＳｉＣの化合物半導体等の硬脆性材料のスライス加工への使用が検討されている。
【０００９】
そのような化合物半導体等のスライス加工のためのワイヤ放電加工方法として、放電加工用ワイヤを供給リールから供給しローラ間に等間隔で多重に巻き掛けて排出リールに巻き取り、そのワイヤのローラ間で互いに平行な状態で走行する複数条のワイヤ部分に前記放電域側から被加工物を近づけつつ、前記給電域側から給電子を介し電圧を印加して放電を発生させることにより、被加工物の複数箇所を同時に切断加工する所謂マルチ放電加工（例えば、特許文献３、４参照。）が従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１３６９５２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９６３５０号公報
【特許文献３】特開平９−２４８７１９号公報
【特許文献４】特開２０００−１０７９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来の放電加工用ワイヤは、化合物半導体等のスライス加工のような、加工方向が一方向に特定される加工（以下、一方向加工と称す。）には適していない。
【００１２】
複雑な加工面を形成するための放電加工と、化合物半導体等のスライス加工のような単純スリット加工とでは、要求される加工性能に差異がある。
【００１３】
つまり、複雑な加工面を形成するための放電加工では、複雑な加工面を得るために、放電により切り進む方向（以下、加工方向と称す。）が刻々と変わり、その際、被加工物に対し加工方向に対面するワイヤ表面の周方向位置が刻々と変わる。そのため、このような複雑な加工面を得るための放電加工に使用するワイヤは、ワイヤ表面の全面において均一な加工性能を有することが求められていた。加工方向が不特定であると、放電加工性能がワイヤ表面の全面において均一でないと、安定した加工を行うことができないものである。
【００１４】
それに対し、一方向加工の場合は、従来の放電加工用ワイヤのようにワイヤ表面が全面において均一な加工性能を有していることが、かえって弊害となる。一方向加工の場合は、特定の加工方向にのみ放電が行われればよいのであるが、従来の放電加工用ワイヤを用いた場合では、加工方向のみならず、加工方向に対する幅方向両側から後方にかけての広い範囲で放電が発生する。このような加工方向以外の放電は、加工に直接寄与しない無用な放電であるばかりでなく、有害である。この加工方向以外の無用な放電が加工面を荒らし、また、加工溝幅を大きくしてしまう。
【００１５】
放電加工では、被加工物を溶融し、爆発し、飛散させる。加工溝幅が大きいというのは、溶融し、爆発し、飛散する量が多いということである。つまり、加工溝幅は被加工物の歩留まりに大きく影響する。特に、マルチ放電加工の場合、加工溝幅の影響が大きいため、できるだけ加工溝幅を小さくすることが求められる。例えばＳｉウエハを数十枚、数百枚一度にスライスするマルチ放電加工の場合、加工溝幅の僅かな増大が歩留まりを大きく低下させることになる。
【００１６】
化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工に使用する放電加工用ワイヤとしては、一方向加工に寄与する放電を効率的に発生させて高速加工を実現することができるとともに、一方向加工に寄与しない無用な放電の発生を抑えて、平滑な加工面の形成を実現し、また、加工溝幅を小さくて被加工物の歩留まりを良くすることができるものであることが要求される。
【００１７】
そこで、一方向加工に要求される加工性能を有する放電加工用ワイヤとして、ワイヤ表面が、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する放電域と、該放電域より電気抵抗の高い非放電域とを有する放電加工用ワイヤが考えられる。このように放電加工用ワイヤを構成することで、ワイヤの表面において放電する部分が周方向に特定され、一方向加工の加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができることが期待できる。
【００１８】
従来の放電加工用ワイヤのようにワイヤ表面が全面において均一な加工性能を有していることは、化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工においてはかえって不都合で、加工方向以外に無用な放電が発生し、その無用な放電が加工面を荒らし、また、加工溝幅を大きくしてしまうために、被加工物の歩留まりが低下し、特に、マルチ放電加工では、加工溝幅の増大による歩留まりの低下が大きくなる。それに対し、ワイヤ表面が、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する放電域と、該放電域より電気抵抗の高い非放電域とを有するものとした放電加工用ワイヤによれば、上述のように、ワイヤの表面において放電する部分が周方向に特定されるため、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができる。
【００１９】
ところが、このようにワイヤ表面が放電域と非放電域とで構成されるようにした放電加工用ワイヤは、非放電域で給電は行えないため、放電域において給電を行わなければならないものであって、マルチ放電加工のように、ワイヤの同じ部分の放電域が被加工物の複数箇所に順次接近して幾度も放電を繰り返す場合は、放電域面が荒れるために、安定した給電が行えなくなり、そのため放電が不安定となり、特に出線側での放電切断加工が困難になる。
【００２０】
したがって、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができるとともに、安定した給電を行うことができるようにすることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題は、ワイヤ表面に、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域と、該放電域の周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する少なくとも二つの非放電域と、該非放電域によって放電域から隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域とを有することを特徴とする放電加工用ワイヤによって解決することができる。
【００２２】
この放電加工用ワイヤは、ワイヤ表面において、給電域が非放電域によって放電域から隔てられていて、放電域は放電専用、給電域は給電専用とすることができるため、給電面に放電が発生するのを抑制して、給電面を常に平滑に保つことができ、したがって、マルチ放電加工のようにワイヤの同じ部分の放電域が被加工物の複数箇所に順次接近して幾度も放電を繰り返すために放電域面が荒れる場合でも、安定した給電を行うようにすることができる。そして、この放電加工用ワイヤは、ワイヤの表面において放電する部分が周方向に特定されるため、加工方向を一方向に特定するワイヤ放電加工において、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができる。
【００２３】
この放電加工用ワイヤにおいて、「非放電域」は、「放電域」より電気抵抗が高い例えば樹脂等の絶縁層で形成される。ここでいう「絶縁層」とは、通常使用における電圧、具体的には５０Ｖから３００Ｖの電圧において電気を通さないものを意味する。
【００２４】
また、「放電域」は、ワイヤの母材自体が最表面に露出することにより、あるいは、母材表面にメッキ等による金属層、あるいは更に最表面に、母材よりも電気抵抗が大きい非絶縁高抵抗層で形成される。ここでいう「電気抵抗」とは、ワイヤの母材表面からワイヤ最表面までの電気的な抵抗を意味する。そして、「非絶縁高抵抗層」とは、通常使用における電圧、具体的には５０Ｖから３００Ｖの電圧において、集中放電を回避し、分散放電性を高められるもの（酸化金属層（例えば酸化亜鉛層等）や樹脂層（例えばアルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等からなり、厚み０．１〜５μｍに形成した層）、その他、これに類するものであればよく、特に限定されない。）を意味する。
【００２５】
また、この放電加工用ワイヤは、「放電域」と「非放電域」が同じ物質で形成されたものであってもよい。例えばポリエステルやポリエチレン等の樹脂をワイヤ表面に薄く形成（例えば１μｍ）すれば非絶縁高抵抗層となって放電域が形成され、その同じ樹脂を厚く形成（例えば１０μｍ）すれば絶縁層となって非放電域が形成される。
【００２６】
そして、この放電加工用ワイヤは、放電域と非放電域と給電域が、ワイヤ断面において放電域および給電域を通る対称軸に関して線対称の配置となっているのがよい。このような配置とすることで、放電域と給電域とが対向した配置となって、給電域が放電域から遠ざかり、給電域からの無用な放電が抑制される。
【００２７】
また、この放電加工用ワイヤは、ワイヤ断面が、一方向に長く、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分のうちの少なくとも一方に外側へ膨らんだ曲線部を有する形状のワイヤであって、その曲線部がワイヤ長手方向に連続してなる曲面部の一つに放電域を有するものであるのがよく、特に、ワイヤ断面の形状が、一対の直線部が同寸且つ互いに平行で、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分の両方に曲線部を有するトラック形状であるのがよい。
【００２８】
放電加工用ワイヤは、このよう断面形状が一方向に長く、その断面長手方向一端側の曲面部に放電域を有する構造とすることにより、加工溝幅を大きくすることなく引張強度を大きくすることができ、あるいは、引張強度を小さくすることなく加工溝幅を小さくすることができ、そうした効果は特に、一方向に長いトラック形状の場合に顕著である。
【００２９】
そして、この放電加工用ワイヤは、特に、被加工物の複数箇所を平行方向に同時に放電切断加工するマルチ放電加工に適している。その場合の放電加工方法は、この放電加工用ワイヤを供給リールから供給し、ローラ間に等間隔で多重に巻き掛けて、排出リールに巻き取ることにより、放電加工用ワイヤを複数のワイヤ部分がローラ間で互いに平行となる状態で走行させ、該放電加工用ワイヤの、ローラ間で互いに平行な状態で走行する複数のワイヤ部分に放電域側から被加工物を近づけつつ、複数のワイヤ部分に対し給電域側から給電を行って、それらワイヤ部分と被加工物との間に放電を発生させ、被加工物の複数箇所を同時に放電切断加工することを特徴とする。
【００３０】
このように給電域が非放電域によって放電域から隔てられている放電加工用ワイヤを使用したマルチ放電加工を行うことで、ワイヤの同じ部分の放電域が被加工物の複数箇所に順次接近して幾度も放電を繰り返すことにより放電域面は荒れても、給電は安定して行うことができる。そして、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、加工方向を一方向に特定するワイヤ放電加工において、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができるとともに、安定した給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る断面円形の放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）および外観斜視図（ｂ）である。
【図２】図１の実施形態に係る断面円形の放電加工用ワイヤの変形態様の説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る断面円形の放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係る放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）〜（ｅ）である。
【図５】本発明の実施形態に係るマルチ放電加工機の概略図である。
【図６】従来の代表的な放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１の（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の一例に係る断面円形の放電加工用ワイヤ１０を示している。この放電加工用ワイヤ１０は、芯材部分が母材１１のみからなる断面円形のワイヤであって、ワイヤ表面に、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。そして、放電域Ａと非放電域Ｂと給電域Ｃが、図１の（ａ）に示すように、ワイヤ断面において放電域Ａおよび給電域Ｃを通る対称軸Ｓに関して線対称の配置となっている。非放電域Ｂは、二つであるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
【００３４】
母材１１は、黄銅、タングステン、モリブデン等である。一般的にはタングステンが使用される。タングステン線は電気伝導度が高く、且つ強靭である。この母材１１が、ワイヤ断面において対向した配置でワイヤ表面に露出し、その母材１１が露出したワイヤ表面の領域が放電域Ａと給電域Ｃを形成している。そして、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において母材１１よりも電気抵抗の高く、通常使用における電圧、具体的には５０Ｖから３００Ｖの電圧において電気を通さないナイロン樹脂等の樹脂（ゴム等でもよく、特に限定されない。）からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。
【００３５】
非放電域Ｂの絶縁層１２は、例えば、母材１１のみからなるワイヤ芯材を伸線加工した後、走行させながら溶融した樹脂に浸漬し、更に走行させながら、非放電域Ｂとしたい領域以外の、放電域Ａとしたい領域と給電域Ｃとしたい領域に付着した樹脂を剥ぎ落とすことによって形成することができる。こうして放電域Ａとしたい領域と給電域Ｂとしたい領域に付着した樹脂を剥ぎ落とした後、乾燥させることにより、剥ぎ落とされなかった樹脂によって絶縁層１２が形成され、その絶縁層１２が形成された領域が非放電域Ｂとなる。そして、樹脂が剥ぎ落とされた領域が放電域Ａおよび給電域Ｃとなる。
【００３６】
この放電加工用ワイヤ１０は、化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工、特にマルチ放電加工に適したもので、放電域Ａがワイヤの表面において周方向に特定されるため、高速加工を実現することができ、また、一方向加工に寄与しない無用な放電の発生を抑えて、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑え、平滑な加工面の形成を実現するとともに、加工幅を小さくて被加工物の歩留まりを良くすることができる。
【００３７】
そして、この放電加工用ワイヤ１０は、ワイヤ表面において、給電域Ｃが非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられていて、放電域Ａは放電専用、給電域Ｃは給電専用とすることができ、しかも、放電域Ａと非放電域Ｂと給電域Ｃが、ワイヤ断面において放電域Ａおよび給電域Ｃを通る対称軸Ｓに関して線対称の配置で、放電域Ａと給電域Ｃとが対向し、給電域Ｃが放電域Ａから十分に離れているため、給電域Ｃからの無用な放電を抑制して、給電面を常に平滑に保つことができ、したがって、マルチ放電加工のようにワイヤの同じ部分の放電域Ａが被加工物の複数箇所に順次接近して幾度も放電を繰り返すために放電面が荒れる場合でも、安定した給電を行うことができ、そのため放電も安定する。
【００３８】
放電域Ａと非放電域Ｂと給電域Ｃが、ワイヤ断面において放電域Ａおよび給電域Ｃを通る対称軸Ｓに関して線対称でないと、放電域Ａと給電域Ｃが対向した配置とはならず、両側の非放電域Ｂ（放電域Ａを挟む両側の非放電域Ｂである同時に給電域Ｃを挟む両側の非放電域Ｂである）がアンバランスとなって、給電域Ｃがワイヤ断面において放電域Ａに対向する位置からずれて一側に偏り、放電域Ａに近づくことになるため、給電が難しくなり、更には、給電域からも放電してしまい、そのために加工面が荒れ、また、加工溝幅が大きくなってしまう可能性がある。
【００３９】
断面円形の放電加工用ワイヤ１０では、放電域Ａは、ワイヤ断面の円周に占める割合が、円周角で１２０°〜２５０°であるのがよく、特に１２０°〜１７０°であるのが好ましい。
【００４０】
被加工物の加工面が平滑となり、精度の高い加工が行えるようにするには、放電加工機の電圧設定を低めにし、放電ギャップを小さくした条件で放電加工を行うが、その場合、放電域Ａは１６０°〜１７０°に設定するのがよい。
【００４１】
また、加工速度を高めるには、放電加工機の電圧設定を高めにし、放電ギャップを大きくした条件で放電加工を行うが、その場合、放電域Ａは狭くしておくとよい。放電域Ａが狭くなっても、大きな放電により加工が行われることで、ワイヤが進むのに十分な加工溝幅を確保できる。
【００４２】
放電域Ａの割合（ワイヤ断面における円周角）は、図２に示すように、非放電域Ｂの大きさや配置によって種々変更が可能である。
【００４３】
図２の（ａ）〜（ｃ）は、図１の実施形態に係る断面円形の放電加工用ワイヤの変形態様を示している。（ａ）は非放電域Ｂを狭くした放電加工用ワイヤ１０１、（ｂ）は非放電域Ｂを広くした放電加工用ワイヤ１０２、（ｃ）は放電域Ａを給電域Ｃより広くした放電加工用ワイヤ１０３をそれぞれ示している。
【００４４】
図２の（ａ）に示す放電加工用ワイヤ１０１のように、非放電域Ｂを狭くすると、放電域Ａが広くなり、広角の放電となる。この場合、小さな放電による加工となり、加工面の平滑性を高めることができる。
【００４５】
図２の（ｂ）に示す放電加工用ワイヤ１０２のように、非放電域Ｂを広くすると、放電域Ａが狭くなり、狭小角度での放電となる。この場合、大きな放電による加工となり、加工速度を高めることができる。
【００４６】
図２の（ｃ）に示す放電加工用ワイヤ１０３のように、放電域Ａが給電域Ｃより広くなるよう非放電域Ｂを配置することで、広角の放電が可能なよう放電域を確保することができ、小さな放電による加工として加工面の平滑性を高めることが容易になる。
【００４７】
また、本発明は、上記実施形態のように芯材部分が母材のみからなる放電加工用ワイヤ以外に、芯材部分が母材表面にメッキ等により金属層を形成してなる放電加工用ワイヤや、芯材部分が、母材表面に金属層を形成し、更に最表面に高抵抗層を形成してなる断面円形のワイヤにも適用することができる。図３の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る断面円形の放電加工用ワイヤの構造を示している。
【００４８】
図３の（ａ）に示す放電加工用ワイヤ１１１は、芯材部分が、母材１１の表面に金属層１３を形成してなる断面円形のワイヤである。そして、この放電加工用ワイヤ１１１は、ワイヤ表面に、図１に係る放電加工用ワイヤ１０と同様、線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。非放電域Ｂは、二つであるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
【００４９】
この放電加工用ワイヤ１１１も、母材１１の材質は、図１に係る実施形態の場合と同様である。また、金属層１３は、メッキあるいは改質により形成したもので、例えばブラスメッキ層である。そして、その金属層１３が、ワイヤ断面において対向した配置でワイヤ表面に露出し、その金属層１３が露出したワイヤ表面の領域が放電域Ａと給電域Ｃを形成している。そして、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において金属層１３よりも電気抵抗の高いナイロン樹脂等からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。非放電域Ｂの絶縁層１２は、図１に係る実施形態の場合と同様にして形成される。
【００５０】
図３の（ｂ）に示す放電加工用ワイヤ１１２は、芯材部分が、母材１１の表面に金属層１３を形成し、更に最表面の略全面に母材１１よりも電気抵抗の大きい高抵抗層１４を形成してなる断面円形のワイヤである。そして、この放電加工用ワイヤ１１２は、ワイヤ表面に、やはり図１に係る放電加工用ワイヤ１０と同様、線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。非放電域Ｂは、二つであるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
【００５１】
この放電加工用ワイヤ１１２も、母材１１の材質は、図１に係る実施形態の場合と同様である。また、金属層１３は、メッキあるいは改質により形成したもので、例えばブラスメッキ層である。また、高抵抗層１４は、アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂、金属炭化物等の非絶縁高抵抗層である。その高抵抗層１４が、ワイヤ断面において対向した配置でワイヤ表面に露出し、その高抵抗層１４が露出したワイヤ表面の領域が放電域Ａと給電域Ｃを形成し、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において高抵抗層１４よりも電気抵抗の高いナイロン樹脂等からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。この場合も、非放電域Ｂの絶縁層１２は、図１に係る実施形態の場合と同様にして形成される。
【００５２】
図３の（ｃ）に示す放電加工用ワイヤ１１３は、芯材部分が、母材１１の表面に金属層１３を形成してなる断面円形のワイヤであって、更に最表面の、放電域となる領域のみに、母材１１よりも電気抵抗の大きい高抵抗層１４が形成され、ワイヤ表面に、やはり図１に係る放電加工用ワイヤ１０と同様、線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａ（高抵抗層１４が露出した領域）と、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有するものとなっている。この場合も、非放電域Ｂは、二つであるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
【００５３】
この放電加工用ワイヤ１１３も、母材１１の材質は、図１に係る実施形態の場合と同様である。また、金属層１３は、メッキあるいは改質により形成したもので、例えばブラスメッキ層である。また、高抵抗層１４は、アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂、金属炭化物等の非絶縁高抵抗層であって、放電域Ａを形成している。そして、この高抵抗層１４に対し、ワイヤ断面において対向した配置で金属層１３がワイヤ表面に露出して給電域Ｃを形成し、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において高抵抗層１４よりも電気抵抗の高いナイロン樹脂等からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。非放電域Ｂの絶縁層１２は、図１に係る実施形態の場合と同様にして形成される。高抵抗層１４は、絶縁層１２を形成した後で、同様にして形成される（絶縁層１２の形成に先立って形成するようにしてもよい。）。
【００５４】
また、図３の（ｃ）に示す放電加工用ワイヤ１１３の変形例として、高抵抗層１４を、放電域Ａのみでなくて、給電域Ｃにも設けるようにしてもよい。
【００５５】
図３の（ｂ）および（ｃ）に示す例において、高抵抗層１４は、通常使用における電圧、具体的には５０Ｖから３００Ｖの電圧において、集中放電を回避し、分散放電性を高められるものであり、具体的には、酸化金属層（例えば酸化亜鉛層等）や樹脂層（例えばアルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等からなり、厚み０．１〜５μｍに形成した層）、その他、これに類するものであればよく、特に限定されない。
【００５６】
これらの放電加工用ワイヤ１１１〜１１３は、やはり化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工、特にマルチ放電加工に適したもので、放電域Ａがワイヤの表面において周方向に特定されるため、高速加工を実現することができ、また、一方向加工に寄与しない無用な放電の発生を抑えて、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑え、平滑な加工面の形成を実現するとともに、加工溝幅を小さくして被加工物の歩留まりを良くすることができる。また、給電域Ｃからの無用な放電を抑制して、給電面を常に平滑に保つことができ、マルチ放電加工等で放電面が荒れる場合でも、安定した給電を行うことができ、放電も安定する。
【００５７】
また、本発明は、円形以外の様々な断面形状の放電加工用ワイヤにも適用することができる。図４の（ａ）〜（ｅ）は、円形以外の断面形状の放電加工用ワイヤに適用した本発明の実施形態を示している。
【００５８】
図４の（ａ）に示す放電加工用ワイヤ１２１は、芯材部分が母材１１のみからなる断面四角形のワイヤで、ワイヤ表面に、図１に係る放電加工用ワイヤ１０と同様に、線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面において四角形の対向する一対の角部を中心とするそれぞれの領域に放電域Ａと給電域Ｃが位置し、他の対向する一対の角部を中心とするそれぞれの領域に非放電域Ｂが位置する。
【００５９】
図４の（ｂ）に示す放電加工用ワイヤ１２２は、芯材部分が母材１１のみからなる断面六角形のワイヤで、ワイヤ表面に、やはり線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面において六角形の対向する一対の角部を中心とするそれぞれの両側の辺部に放電域Ａと給電域Ｃが位置し、他の角部の間に位置する対向する一対の辺部に非放電域Ｂが位置する。
【００６０】
図４の（ｃ）に示す放電加工用ワイヤ１２３は、芯材部分が母材１１のみからなる断面楕円形のワイヤで、ワイヤ断面が一方向に長く、ワイヤ表面に、やはり線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面において楕円形の対向する長径側の周縁部にそれぞれ放電域Ａと給電域Ｃが位置し、短径側の周縁部に非放電域Ｂが位置する。
【００６１】
図４の（ｄ）に示す放電加工用ワイヤ１２４は、芯材部分が母材１１のみからなる断面略前方後円形のワイヤで、ワイヤ断面が、一方向に長く、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分のうちの一方である後端部分に、外側へ膨らんだ曲線部を有している。そして、ワイヤ表面に、やはり線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面において略前方後円形の後端部分の曲線部がワイヤ長手方向に連続してなる曲面部に放電域Ａが位置し、前端部分に給電域Ｃが位置し、側面部分に非放電域Ｂが位置する。
【００６２】
図４の（ｅ）に示す放電加工用ワイヤ１２５は、芯材部分が母材１１のみからなる断面トラック形のワイヤである。すなわち、ワイヤ断面が、一方向に長く、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分に、それぞれ外側へ膨らんだ曲線部を有している。そして、ワイヤ表面に、やはり線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面においてトラック形状の長手方向の両端部分にそれぞれ放電域Ａと給電域Ｃが位置し、側面部分に非放電域Ｂが位置する。
【００６３】
これらの放電加工用ワイヤ１２１〜１２５も、母材１１の材質は、図１に係る実施形態の場合と同様で、母材１１が、ワイヤ断面において対向した配置でワイヤ表面に露出し、その母材１１が露出したワイヤ表面の領域が放電域Ａと給電域Ｃを形成している。そして、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において母材１１よりも電気抵抗の高いナイロン樹脂等からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。非放電域Ｂの絶縁層１２は、図１に係る実施形態の場合と同様にして形成される。
【００６４】
これらの放電加工用ワイヤ１２１〜１２５は、やはり化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工、特にマルチ放電加工に適したもので、放電域Ａがワイヤの表面において周方向に特定されるため、高速加工を実現することができ、また、一方向加工に寄与しない無用な放電の発生を抑えて、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑え、平滑な加工面の形成を実現するとともに、加工溝幅を小さくて被加工物の歩留まりを良くすることができる。また、給電域Ｃからの無用な放電を抑制して、給電面を常に平滑に保つことができ、マルチ放電加工等で放電面が荒れる場合でも、安定した給電を行うことができ、放電も安定する。
【００６５】
そして、これらワイヤ断面が円形でない放電加工用ワイヤ１２１〜１２５の中で、図４の（Ｃ）、（ｄ）および（ｅ）の放電加工用ワイヤ１２３、１２４、１２５のようなワイヤ断面が一方向に長く、長手方向の両端部分に放電域Ａと給電域Ｃを有するワイヤは、加工溝幅を大きくすることなく引張強度を大きくすることができ、あるいは、引張強度小さくすることなく加工溝幅を小さくすることができる点で好ましい。中でも、図４の（ｄ）および（ｅ）の放電加工用ワイヤ１２４、１２５は、ワイヤ断面が、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分のうちの少なくとも一方に外側へ膨らんだ曲線部を有していて、その曲線部がワイヤ長手方向に連続してなる曲面部の一つが放電域Ａとなっているため、加工溝幅をより小さくでき、また、加工方向に対して均一な放電を発生させ易い点で有利である。そして、特に、図４の（ｅ）の断面トラック形状の放電加工用ワイヤ１２５は、加工溝幅をより小さくでき、また、加工方向に対して均一な放電を発生させ易いだけでなく、角部がないため、ワイヤ成形の面でも有利である。
【００６６】
なお、本発明を適用可能な断面円形以外の放電加工用ワイヤは、図４の（ａ）〜（ｅ）に示すものに限定されるものではない。本発明は、他の様々な断面形状の放電加工用ワイヤにも適用することができる。
【００６７】
また、図４の（ａ）〜（ｅ）に示す実施形態は、芯材部分が母材１１のみからなる放電加工用ワイヤの例であるが、本発明は、図４の（ａ）〜（ｅ）に示すものと同様あるいは他の異形断面形状で、図３の（ａ）に示すワイヤと同様に芯材部分が母材表面にメッキ等により金属層を形成してなる放電加工用ワイヤや、図３の（ｂ）に示すワイヤや、図３の（ｃ）に示すワイヤと同様に、芯材部分が、母材表面に金属層を形成し、更に最表面に高抵抗層を形成してなる放電加工用ワイヤにも適用することができる。
【００６８】
図５は本発明の実施形態に係るマルチ放電加工機２０の概略構造を示している。このマルチ放電加工機２０は、ワイヤＷ（放電加工用ワイヤ）を供給する供給リール２１と、供給リール２１から供給されるワイヤＷを誘導する供給側のガイドローラ２２と、それぞれがローラ面にワイヤＷを等間隔で多重に巻き掛ける溝を有する矩形配置の平行な複数本（図示の例では４本）のメインローラ２３と、メインローラ２３間で走行するワイヤＷの周囲に加工液雰囲気を形成する加工液供給装置２４と、加工液供給装置２４の前後で、走行するワイヤＷに張力をかけて放電によるワイヤＷの振れを防止しつつワイヤ間隔（ピッチ）を一定に保つ溝付きの位置決めローラ２５と、加工液供給装置２４の前後で、走行するワイヤＷに対し、位置決めローラ２５とは反対の側（図示の例では下側）から給電を行う給電子２６と、被加工物Ｋを昇降させ、給電子２６とは反対の側（図示の例では上側）から被加工物Ｋを近づけ（図示の例では下降）、加工液雰囲気中でワイヤＷと被加工物Ｋとの間に放電を発生させるワーク送り装置２７と、メインローラ２３間を複数回走行した使用済みのワイヤＷを誘導する排出側のガイドローラ２８と、誘導された使用済みのワイヤＷを巻き取る排出リール２９を備えている。
【００６９】
このマルチ放電加工機２０を使用し、ワイヤＷを供給リール２１から供給して、ガイドローラ２２で誘導してメインローラ２３間に等間隔で多重に巻き掛け、メインローラ２３間で加工液雰囲気中を通し、位置決めローラ２５で張力をかけた状態で、給電子２６により給電を行いつつ、ワイヤＷを複数のワイヤ部分がメインローラ２３間で互いに平行となる状態で走行させて、そのメインローラ２３間で互いに平行な状態で走行する複数のワイヤ部分に放電域Ａ側から被加工物を近づけつつ、複数のワイヤ部分に対し給電域Ｃ側から給電子２６を介し給電を行って、それらワイヤ部分と被加工物Ｋとの間に放電を発生させることにより、被加工物Ｋの複数箇所を同時に放電切断加工（スライス加工）する。そして、使用済みワイヤＷはガイドローラ２８で誘導して排出リール２９に巻き取るという方法で、化合物半導体等のスライス加工を行う。
【００７０】
そして、このマルチ放電加工機２０には、ワイヤＷ（放電加工用ワイヤ）として、図１、図２、図３、図４に示す実施形態の放電加工用ワイヤ（１０、１０１〜１０３、１１１〜１１３、１２１〜１２５）等、本発明の放電加工用ワイヤを使用し、このワイヤＷを、加工位置にて放電域Ａが被加工物Ｋ側に面し、給電域Ｃが給電子２６に面する姿勢で走行するようセットする。
【００７１】
このようにしてマルチ放電加工を行うことで、給電を安定して行うことができ、また、ワイヤの表面において放電する部分が周方向に特定されるため、加工方向を一方向に特定するワイヤ放電加工において、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 放電加工用ワイヤ
１１ 母材
１２ 絶縁層
１３ 金属層
１４ 高抵抗層
２０ マルチ放電加工機
２１ 供給リール
２２ ガイドローラ
２３ メインローラ
２４ 加工液供給装置
２５ 位置決めローラ
２６ 給電子
２７ ワーク送り装置
２８ ガイドローラ
２９ 排出リール
１０１、１０２、１０３ 放電加工用ワイヤ
１１１、１１２、１１３ 放電加工用ワイヤ
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５ 放電加工用ワイヤ
Ａ 放電域
Ｂ 非放電域
Ｃ 給電域
Ｓ 対称軸
Ｗ ワイヤ（放電加工用ワイヤ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電エネルギーにより被加工物を切断するワイヤ放電加工に関するもので、特に、一方向加工に好適な放電加工用ワイヤ、およびこの放電加工用ワイヤを使用して被加工物の複数箇所を平行方向に同時に放電切断加工するマルチ放電加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工は、細いワイヤを電極線として、電極線（ワイヤ）と被加工物との間に電圧を印加し、放電による熱で被加工物を切断する加工方法である。この加工では、電極線を、張力をかけた状態で連続走行させながら、加工液雰囲気において電極線と被加工物（例えば金型やダイス等）との間に電圧をかけ、被加工物と電極線との間でパルス状の放電を繰り返し発生させる。その際、安定して放電を発生させるために電極線と被加工物との間に数ミクロン〜数十ミクロンの間隙（極間距離）すなわち放電ギャップが必要で、加工中の放電電圧および放電電流をモニターしながら被加工物を加工方向へサブミリ秒オーダで前進後退させて放電ギャップを適正に保持する制御（極間サーボ制御）を行う。加工液としては純度の高い水または油が使用される。そして、加工液が放電部位に供給される中で、あるいは加工液中で放電加工が行われる。
【０００３】
放電加工は、溶融、爆発、飛散、冷却、スラッジ除去の工程で構成される。そして、電極線と被加工物が連続して接近することで放電加工が繰り返し行われ、被加工物が所定の形状に加工される。使用する電極線は、線径０．２ｍｍ程度のものが一般的である。また、微細加工では、線径１００μｍ以下（０．０１〜０．１ｍｍ）の細線径の電極線を使用する。
【０００４】
図６は、従来の代表的な放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【０００５】
図６の（ａ）に示す従来の放電加工用ワイヤ１は、母材１１のみからなるワイヤで、例えば黄銅線や、タングステン線、モリブデン線等である。線径が比較的大きいものでは黄銅線が一般に使用されている。黄銅線は、導電率が高いため放電時の発熱が小さく、放電特性も優れている。しかし、黄銅線は強度（引張り強さ）が大きくないため、線径が小さい電極線には使用することができない。そこで、線径が小さいもの、特に、微細加工用の線径１００μｍ以下の電極線には、高温での強度（引張り強さ）が高いタングステン線やモリブデン線が使用されている。但し、タングステン線やモリブデン線は、価格および製造性に問題がある。
【０００６】
また、図６の（ｂ）に示す従来の放電加工用ワイヤ２は、母材１１の表面に金属層１３をメッキあるいは改質により形成したもので、例えば、母材１１として鋼線（ピアノ線）を用い、金属層１３としてブラスメッキ層等を形成したもの（例えば、特許文献１参照。）が知られている。表面にメッキ等で金属層を形成することで、伸線性が向上する
【０００７】
また、図６の（ｃ）に示す従来の放電加工用ワイヤ３は、母材１１の表面に金属層１３をメッキあるいは改質により形成し、更に最表面の略全面に母材１１よりも電気抵抗の大きい高抵抗層１４を形成したもので、例えば、母材１１として鋼線（ピアノ線）を用い、金属層１３としてブラスメッキ層等を形成し、最表面の高抵抗層１４として、アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂、金属炭化物等の非絶縁高抵抗層を設けたもの（例えば、特許文献２参照。）が知られている。このような構成のワイヤは、小さな放電ギャップで安定して放電を発生させることができる。また、ワイヤ放電加工機に使用して極間サーボ制御（サーボ電圧値の制御）を最適化することで、放電ギャップを小さくして加工面を平滑にすることができるとともに、加工溝幅を小さくすることができ、且つ、放電回数を増やして加工速度を速くすることができ、微細加工の加工能率を高めることが可能となる。
【０００８】
ワイヤ放電加工は元来、様々な曲面を有する物品の製作に使用されてきたもので、従来は、複雑な加工面を形成するのに好んで使用されてきた。しかし、近年では、ワイヤ放電加工は、加工性能が向上したことにより、複雑な形状の加工のみならず、ＳｉやＳｉＣの化合物半導体等の硬脆性材料のスライス加工への使用が検討されている。
【０００９】
そのような化合物半導体等のスライス加工のためのワイヤ放電加工方法として、放電加工用ワイヤを供給リールから供給しローラ間に等間隔で多重に巻き掛けて排出リールに巻き取り、そのワイヤのローラ間で互いに平行な状態で走行する複数条のワイヤ部分に前記放電域側から被加工物を近づけつつ、前記給電域側から給電子を介し電圧を印加して放電を発生させることにより、被加工物の複数箇所を同時に切断加工する所謂マルチ放電加工（例えば、特許文献３、４参照。）が従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１３６９５２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９６３５０号公報
【特許文献３】特開平９−２４８７１９号公報
【特許文献４】特開２０００−１０７９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来の放電加工用ワイヤは、化合物半導体等のスライス加工のような、加工方向が一方向に特定される加工（以下、一方向加工と称す。）には適していない。
【００１２】
複雑な加工面を形成するための放電加工と、化合物半導体等のスライス加工のような単純スリット加工とでは、要求される加工性能に差異がある。
【００１３】
つまり、複雑な加工面を形成するための放電加工では、複雑な加工面を得るために、放電により切り進む方向（以下、加工方向と称す。）が刻々と変わり、その際、被加工物に対し加工方向に対面するワイヤ表面の周方向位置が刻々と変わる。そのため、このような複雑な加工面を得るための放電加工に使用するワイヤは、ワイヤ表面の全面において均一な加工性能を有することが求められていた。加工方向が不特定であると、放電加工性能がワイヤ表面の全面において均一でないと、安定した加工を行うことができないものである。
【００１４】
それに対し、一方向加工の場合は、従来の放電加工用ワイヤのようにワイヤ表面が全面において均一な加工性能を有していることが、かえって弊害となる。一方向加工の場合は、特定の加工方向にのみ放電が行われればよいのであるが、従来の放電加工用ワイヤを用いた場合では、加工方向のみならず、加工方向に対する幅方向両側から後方にかけての広い範囲で放電が発生する。このような加工方向以外の放電は、加工に直接寄与しない無用な放電であるばかりでなく、有害である。この加工方向以外の無用な放電が加工面を荒らし、また、加工溝幅を大きくしてしまう。
【００１５】
放電加工では、被加工物を溶融し、爆発し、飛散させる。加工溝幅が大きいというのは、溶融し、爆発し、飛散する量が多いということである。つまり、加工溝幅は被加工物の歩留まりに大きく影響する。特に、マルチ放電加工の場合、加工溝幅の影響が大きいため、できるだけ加工溝幅を小さくすることが求められる。例えばＳｉウエハを数十枚、数百枚一度にスライスするマルチ放電加工の場合、加工溝幅の僅かな増大が歩留まりを大きく低下させることになる。
【００１６】
化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工に使用する放電加工用ワイヤとしては、一方向加工に寄与する放電を効率的に発生させて高速加工を実現することができるとともに、一方向加工に寄与しない無用な放電の発生を抑えて、平滑な加工面の形成を実現し、また、加工溝幅を小さくて被加工物の歩留まりを良くすることができるものであることが要求される。
【００１７】
そこで、一方向加工に要求される加工性能を有する放電加工用ワイヤとして、ワイヤ表面が、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する放電域と、該放電域より電気抵抗の高い非放電域とを有する放電加工用ワイヤが考えられる。このように放電加工用ワイヤを構成することで、ワイヤの表面において放電する部分が周方向に特定され、一方向加工の加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができることが期待できる。
【００１８】
従来の放電加工用ワイヤのようにワイヤ表面が全面において均一な加工性能を有していることは、化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工においてはかえって不都合で、加工方向以外に無用な放電が発生し、その無用な放電が加工面を荒らし、また、加工溝幅を大きくしてしまうために、被加工物の歩留まりが低下し、特に、マルチ放電加工では、加工溝幅の増大による歩留まりの低下が大きくなる。それに対し、ワイヤ表面が、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する放電域と、該放電域より電気抵抗の高い非放電域とを有するものとした放電加工用ワイヤによれば、上述のように、ワイヤの表面において放電する部分が周方向に特定されるため、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができる。
【００１９】
ところが、このようにワイヤ表面が放電域と非放電域とで構成されるようにした放電加工用ワイヤは、非放電域で給電は行えないため、放電域において給電を行わなければならないものであって、マルチ放電加工のように、ワイヤの同じ部分の放電域が被加工物の複数箇所に順次接近して幾度も放電を繰り返す場合は、放電域面が荒れるために、安定した給電が行えなくなり、そのため放電が不安定となり、特に出線側での放電切断加工が困難になる。
【００２０】
したがって、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができるとともに、安定した給電を行うことができるようにすることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題は、ワイヤ表面に、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域と、該放電域の周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する少なくとも二つの非放電域と、該非放電域によって放電域から隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域とを有することを特徴とする放電加工用ワイヤによって解決することができる。
【００２２】
この放電加工用ワイヤは、ワイヤ表面において、給電域が非放電域によって放電域から隔てられていて、放電域は放電専用、給電域は給電専用とすることができるため、給電面に放電が発生するのを抑制して、給電面を常に平滑に保つことができ、したがって、マルチ放電加工のようにワイヤの同じ部分の放電域が被加工物の複数箇所に順次接近して幾度も放電を繰り返すために放電域面が荒れる場合でも、安定した給電を行うようにすることができる。そして、この放電加工用ワイヤは、ワイヤの表面において放電する部分が周方向に特定されるため、加工方向を一方向に特定するワイヤ放電加工において、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができる。
【００２３】
この放電加工用ワイヤにおいて、「非放電域」は、「放電域」より電気抵抗が高い例えば樹脂等の絶縁層で形成される。ここでいう「絶縁層」とは、通常使用における電圧、具体的には５０Ｖから３００Ｖの電圧において電気を通さないものを意味する。
【００２４】
また、「放電域」は、ワイヤの母材自体が最表面に露出することにより、あるいは、母材表面にメッキ等による金属層、あるいは更に最表面に、母材よりも電気抵抗が大きい非絶縁高抵抗層で形成される。ここでいう「電気抵抗」とは、ワイヤの母材表面からワイヤ最表面までの電気的な抵抗を意味する。そして、「非絶縁高抵抗層」とは、通常使用における電圧、具体的には５０Ｖから３００Ｖの電圧において、集中放電を回避し、分散放電性を高められるもの（酸化金属層（例えば酸化亜鉛層等）や樹脂層（例えばアルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等からなり、厚み０．１〜５μｍに形成した層）、その他、これに類するものであればよく、特に限定されない。）を意味する。
【００２５】
また、この放電加工用ワイヤは、「放電域」と「非放電域」が同じ物質で形成されたものであってもよい。例えばポリエステルやポリエチレン等の樹脂をワイヤ表面に薄く形成（例えば１μｍ）すれば非絶縁高抵抗層となって放電域が形成され、その同じ樹脂を厚く形成（例えば１０μｍ）すれば絶縁層となって非放電域が形成される。
【００２６】
そして、この放電加工用ワイヤは、放電域と非放電域と給電域が、ワイヤ断面において放電域および給電域を通る対称軸に関して線対称の配置となっているのがよい。このような配置とすることで、放電域と給電域とが対向した配置となって、給電域が放電域から遠ざかり、給電域からの無用な放電が抑制される。
【００２７】
また、この放電加工用ワイヤは、ワイヤ断面が、一方向に長く、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分のうちの少なくとも一方に外側へ膨らんだ曲線部を有する形状のワイヤであって、その曲線部がワイヤ長手方向に連続してなる曲面部の一つに放電域を有するものであるのがよく、特に、ワイヤ断面の形状が、一対の直線部が同寸且つ互いに平行で、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分の両方に曲線部を有するトラック形状であるのがよい。
【００２８】
放電加工用ワイヤは、このよう断面形状が一方向に長く、その断面長手方向一端側の曲面部に放電域を有する構造とすることにより、加工溝幅を大きくすることなく引張強度を大きくすることができ、あるいは、引張強度を小さくすることなく加工溝幅を小さくすることができ、そうした効果は特に、一方向に長いトラック形状の場合に顕著である。
【００２９】
そして、この放電加工用ワイヤは、特に、被加工物の複数箇所を平行方向に同時に放電切断加工するマルチ放電加工に適している。その場合の放電加工方法は、この放電加工用ワイヤを供給リールから供給し、ローラ間に等間隔で多重に巻き掛けて、排出リールに巻き取ることにより、放電加工用ワイヤを複数のワイヤ部分がローラ間で互いに平行となる状態で走行させ、該放電加工用ワイヤの、ローラ間で互いに平行な状態で走行する複数のワイヤ部分に放電域側から被加工物を近づけつつ、複数のワイヤ部分に対し給電域側から給電を行って、それらワイヤ部分と被加工物との間に放電を発生させ、被加工物の複数箇所を同時に放電切断加工することを特徴とする。
【００３０】
このように給電域が非放電域によって放電域から隔てられている放電加工用ワイヤを使用したマルチ放電加工を行うことで、ワイヤの同じ部分の放電域が被加工物の複数箇所に順次接近して幾度も放電を繰り返すことにより放電域面は荒れても、給電は安定して行うことができる。そして、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、加工方向を一方向に特定するワイヤ放電加工において、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができるとともに、安定した給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る断面円形の放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）および外観斜視図（ｂ）である。
【図２】図１の実施形態に係る断面円形の放電加工用ワイヤの変形態様の説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る断面円形の放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係る放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）〜（ｅ）である。
【図５】本発明の実施形態に係るマルチ放電加工機の概略図である。
【図６】従来の代表的な放電加工用ワイヤのワイヤ長手方向に直交する断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１の（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の一例に係る断面円形の放電加工用ワイヤ１０を示している。この放電加工用ワイヤ１０は、芯材部分が母材１１のみからなる断面円形のワイヤであって、ワイヤ表面に、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。そして、放電域Ａと非放電域Ｂと給電域Ｃが、図１の（ａ）に示すように、ワイヤ断面において放電域Ａおよび給電域Ｃを通る対称軸Ｓに関して線対称の配置となっている。非放電域Ｂは、二つであるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
【００３４】
母材１１は、黄銅、タングステン、モリブデン等である。一般的にはタングステンが使用される。タングステン線は電気伝導度が高く、且つ強靭である。この母材１１が、ワイヤ断面において対向した配置でワイヤ表面に露出し、その母材１１が露出したワイヤ表面の領域が放電域Ａと給電域Ｃを形成している。そして、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において母材１１よりも電気抵抗の高く、通常使用における電圧、具体的には５０Ｖから３００Ｖの電圧において電気を通さないナイロン樹脂等の樹脂（ゴム等でもよく、特に限定されない。）からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。
【００３５】
非放電域Ｂの絶縁層１２は、例えば、母材１１のみからなるワイヤ芯材を伸線加工した後、走行させながら溶融した樹脂に浸漬し、更に走行させながら、非放電域Ｂとしたい領域以外の、放電域Ａとしたい領域と給電域Ｃとしたい領域に付着した樹脂を剥ぎ落とすことによって形成することができる。こうして放電域Ａとしたい領域と給電域Ｂとしたい領域に付着した樹脂を剥ぎ落とした後、乾燥させることにより、剥ぎ落とされなかった樹脂によって絶縁層１２が形成され、その絶縁層１２が形成された領域が非放電域Ｂとなる。そして、樹脂が剥ぎ落とされた領域が放電域Ａおよび給電域Ｃとなる。
【００３６】
この放電加工用ワイヤ１０は、化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工、特にマルチ放電加工に適したもので、放電域Ａがワイヤの表面において周方向に特定されるため、高速加工を実現することができ、また、一方向加工に寄与しない無用な放電の発生を抑えて、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑え、平滑な加工面の形成を実現するとともに、加工幅を小さくて被加工物の歩留まりを良くすることができる。
【００３７】
そして、この放電加工用ワイヤ１０は、ワイヤ表面において、給電域Ｃが非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられていて、放電域Ａは放電専用、給電域Ｃは給電専用とすることができ、しかも、放電域Ａと非放電域Ｂと給電域Ｃが、ワイヤ断面において放電域Ａおよび給電域Ｃを通る対称軸Ｓに関して線対称の配置で、放電域Ａと給電域Ｃとが対向し、給電域Ｃが放電域Ａから十分に離れているため、給電域Ｃからの無用な放電を抑制して、給電面を常に平滑に保つことができ、したがって、マルチ放電加工のようにワイヤの同じ部分の放電域Ａが被加工物の複数箇所に順次接近して幾度も放電を繰り返すために放電面が荒れる場合でも、安定した給電を行うことができ、そのため放電も安定する。
【００３８】
放電域Ａと非放電域Ｂと給電域Ｃが、ワイヤ断面において放電域Ａおよび給電域Ｃを通る対称軸Ｓに関して線対称でないと、放電域Ａと給電域Ｃが対向した配置とはならず、両側の非放電域Ｂ（放電域Ａを挟む両側の非放電域Ｂである同時に給電域Ｃを挟む両側の非放電域Ｂである）がアンバランスとなって、給電域Ｃがワイヤ断面において放電域Ａに対向する位置からずれて一側に偏り、放電域Ａに近づくことになるため、給電が難しくなり、更には、給電域からも放電してしまい、そのために加工面が荒れ、また、加工溝幅が大きくなってしまう可能性がある。
【００３９】
断面円形の放電加工用ワイヤ１０では、放電域Ａは、ワイヤ断面の円周に占める割合が、円周角で１２０°〜２５０°であるのがよく、特に１２０°〜１７０°であるのが好ましい。
【００４０】
被加工物の加工面が平滑となり、精度の高い加工が行えるようにするには、放電加工機の電圧設定を低めにし、放電ギャップを小さくした条件で放電加工を行うが、その場合、放電域Ａは１６０°〜１７０°に設定するのがよい。
【００４１】
また、加工速度を高めるには、放電加工機の電圧設定を高めにし、放電ギャップを大きくした条件で放電加工を行うが、その場合、放電域Ａは狭くしておくとよい。放電域Ａが狭くなっても、大きな放電により加工が行われることで、ワイヤが進むのに十分な加工溝幅を確保できる。
【００４２】
放電域Ａの割合（ワイヤ断面における円周角）は、図２に示すように、非放電域Ｂの大きさや配置によって種々変更が可能である。
【００４３】
図２の（ａ）〜（ｃ）は、図１の実施形態に係る断面円形の放電加工用ワイヤの変形態様を示している。（ａ）は非放電域Ｂを狭くした放電加工用ワイヤ１０１、（ｂ）は非放電域Ｂを広くした放電加工用ワイヤ１０２、（ｃ）は放電域Ａを給電域Ｃより広くした放電加工用ワイヤ１０３をそれぞれ示している。
【００４４】
図２の（ａ）に示す放電加工用ワイヤ１０１のように、非放電域Ｂを狭くすると、放電域Ａが広くなり、広角の放電となる。この場合、小さな放電による加工となり、加工面の平滑性を高めることができる。
【００４５】
図２の（ｂ）に示す放電加工用ワイヤ１０２のように、非放電域Ｂを広くすると、放電域Ａが狭くなり、狭小角度での放電となる。この場合、大きな放電による加工となり、加工速度を高めることができる。
【００４６】
図２の（ｃ）に示す放電加工用ワイヤ１０３のように、放電域Ａが給電域Ｃより広くなるよう非放電域Ｂを配置することで、広角の放電が可能なよう放電域を確保することができ、小さな放電による加工として加工面の平滑性を高めることが容易になる。
【００４７】
また、本発明は、上記実施形態のように芯材部分が母材のみからなる放電加工用ワイヤ以外に、芯材部分が母材表面にメッキ等により金属層を形成してなる放電加工用ワイヤや、芯材部分が、母材表面に金属層を形成し、更に最表面に高抵抗層を形成してなる断面円形のワイヤにも適用することができる。図３の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る断面円形の放電加工用ワイヤの構造を示している。
【００４８】
図３の（ａ）に示す放電加工用ワイヤ１１１は、芯材部分が、母材１１の表面に金属層１３を形成してなる断面円形のワイヤである。そして、この放電加工用ワイヤ１１１は、ワイヤ表面に、図１に係る放電加工用ワイヤ１０と同様、線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。非放電域Ｂは、二つであるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
【００４９】
この放電加工用ワイヤ１１１も、母材１１の材質は、図１に係る実施形態の場合と同様である。また、金属層１３は、メッキあるいは改質により形成したもので、例えばブラスメッキ層である。そして、その金属層１３が、ワイヤ断面において対向した配置でワイヤ表面に露出し、その金属層１３が露出したワイヤ表面の領域が放電域Ａと給電域Ｃを形成している。そして、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において金属層１３よりも電気抵抗の高いナイロン樹脂等からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。非放電域Ｂの絶縁層１２は、図１に係る実施形態の場合と同様にして形成される。
【００５０】
図３の（ｂ）に示す放電加工用ワイヤ１１２は、芯材部分が、母材１１の表面に金属層１３を形成し、更に最表面の略全面に母材１１よりも電気抵抗の大きい高抵抗層１４を形成してなる断面円形のワイヤである。そして、この放電加工用ワイヤ１１２は、ワイヤ表面に、やはり図１に係る放電加工用ワイヤ１０と同様、線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。非放電域Ｂは、二つであるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
【００５１】
この放電加工用ワイヤ１１２も、母材１１の材質は、図１に係る実施形態の場合と同様である。また、金属層１３は、メッキあるいは改質により形成したもので、例えばブラスメッキ層である。また、高抵抗層１４は、アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂、金属炭化物等の非絶縁高抵抗層である。その高抵抗層１４が、ワイヤ断面において対向した配置でワイヤ表面に露出し、その高抵抗層１４が露出したワイヤ表面の領域が放電域Ａと給電域Ｃを形成し、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において高抵抗層１４よりも電気抵抗の高いナイロン樹脂等からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。この場合も、非放電域Ｂの絶縁層１２は、図１に係る実施形態の場合と同様にして形成される。
【００５２】
図３の（ｃ）に示す放電加工用ワイヤ１１３は、芯材部分が、母材１１の表面に金属層１３を形成してなる断面円形のワイヤであって、更に最表面の、放電域となる領域のみに、母材１１よりも電気抵抗の大きい高抵抗層１４が形成され、ワイヤ表面に、やはり図１に係る放電加工用ワイヤ１０と同様、線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａ（高抵抗層１４が露出した領域）と、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有するものとなっている。この場合も、非放電域Ｂは、二つであるのが好ましいが、それ以上であってもよい。
【００５３】
この放電加工用ワイヤ１１３も、母材１１の材質は、図１に係る実施形態の場合と同様である。また、金属層１３は、メッキあるいは改質により形成したもので、例えばブラスメッキ層である。また、高抵抗層１４は、アルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂、金属炭化物等の非絶縁高抵抗層であって、放電域Ａを形成している。そして、この高抵抗層１４に対し、ワイヤ断面において対向した配置で金属層１３がワイヤ表面に露出して給電域Ｃを形成し、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において高抵抗層１４よりも電気抵抗の高いナイロン樹脂等からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。非放電域Ｂの絶縁層１２は、図１に係る実施形態の場合と同様にして形成される。高抵抗層１４は、絶縁層１２を形成した後で、同様にして形成される（絶縁層１２の形成に先立って形成するようにしてもよい。）。
【００５４】
また、図３の（ｃ）に示す放電加工用ワイヤ１１３の変形例として、高抵抗層１４を、放電域Ａのみでなくて、給電域Ｃにも設けるようにしてもよい。
【００５５】
図３の（ｂ）および（ｃ）に示す例において、高抵抗層１４は、通常使用における電圧、具体的には５０Ｖから３００Ｖの電圧において、集中放電を回避し、分散放電性を高められるものであり、具体的には、酸化金属層（例えば酸化亜鉛層等）や樹脂層（例えばアルキド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂等からなり、厚み０．１〜５μｍに形成した層）、その他、これに類するものであればよく、特に限定されない。
【００５６】
これらの放電加工用ワイヤ１１１〜１１３は、やはり化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工、特にマルチ放電加工に適したもので、放電域Ａがワイヤの表面において周方向に特定されるため、高速加工を実現することができ、また、一方向加工に寄与しない無用な放電の発生を抑えて、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑え、平滑な加工面の形成を実現するとともに、加工溝幅を小さくして被加工物の歩留まりを良くすることができる。また、給電域Ｃからの無用な放電を抑制して、給電面を常に平滑に保つことができ、マルチ放電加工等で放電面が荒れる場合でも、安定した給電を行うことができ、放電も安定する。
【００５７】
また、本発明は、円形以外の様々な断面形状の放電加工用ワイヤにも適用することができる。図４の（ａ）〜（ｅ）は、円形以外の断面形状の放電加工用ワイヤに適用した本発明の実施形態を示している。
【００５８】
図４の（ａ）に示す放電加工用ワイヤ１２１は、芯材部分が母材１１のみからなる断面四角形のワイヤで、ワイヤ表面に、図１に係る放電加工用ワイヤ１０と同様に、線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面において四角形の対向する一対の角部を中心とするそれぞれの領域に放電域Ａと給電域Ｃが位置し、他の対向する一対の角部を中心とするそれぞれの領域に非放電域Ｂが位置する。
【００５９】
図４の（ｂ）に示す放電加工用ワイヤ１２２は、芯材部分が母材１１のみからなる断面六角形のワイヤで、ワイヤ表面に、やはり線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面において六角形の対向する一対の角部を中心とするそれぞれの両側の辺部に放電域Ａと給電域Ｃが位置し、他の角部の間に位置する対向する一対の辺部に非放電域Ｂが位置する。
【００６０】
図４の（ｃ）に示す放電加工用ワイヤ１２３は、芯材部分が母材１１のみからなる断面楕円形のワイヤで、ワイヤ断面が一方向に長く、ワイヤ表面に、やはり線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面において楕円形の対向する長径側の周縁部にそれぞれ放電域Ａと給電域Ｃが位置し、短径側の周縁部に非放電域Ｂが位置する。
【００６１】
図４の（ｄ）に示す放電加工用ワイヤ１２４は、芯材部分が母材１１のみからなる断面略前方後円形のワイヤで、ワイヤ断面が、一方向に長く、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分のうちの一方である後端部分に、外側へ膨らんだ曲線部を有している。そして、ワイヤ表面に、やはり線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面において略前方後円形の後端部分の曲線部がワイヤ長手方向に連続してなる曲面部に放電域Ａが位置し、前端部分に給電域Ｃが位置し、側面部分に非放電域Ｂが位置する。
【００６２】
図４の（ｅ）に示す放電加工用ワイヤ１２５は、芯材部分が母材１１のみからなる断面トラック形のワイヤである。すなわち、ワイヤ断面が、一方向に長く、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分に、それぞれ外側へ膨らんだ曲線部を有している。そして、ワイヤ表面に、やはり線対称となる配置で、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域Ａと、該放電域Ａの周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する二つの非放電域Ｂと、これら非放電域Ｂによって放電域Ａから隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域Ｃとを有している。ワイヤ断面においてトラック形状の長手方向の両端部分にそれぞれ放電域Ａと給電域Ｃが位置し、側面部分に非放電域Ｂが位置する。
【００６３】
これらの放電加工用ワイヤ１２１〜１２５も、母材１１の材質は、図１に係る実施形態の場合と同様で、母材１１が、ワイヤ断面において対向した配置でワイヤ表面に露出し、その母材１１が露出したワイヤ表面の領域が放電域Ａと給電域Ｃを形成している。そして、放電域Ａと給電域Ｃに挟まれた領域が、ワイヤ表面において母材１１よりも電気抵抗の高いナイロン樹脂等からなる絶縁層１２で覆われて、非放電域Ｂが形成されている。非放電域Ｂの絶縁層１２は、図１に係る実施形態の場合と同様にして形成される。
【００６４】
これらの放電加工用ワイヤ１２１〜１２５は、やはり化合物半導体等のスライス加工のような一方向加工、特にマルチ放電加工に適したもので、放電域Ａがワイヤの表面において周方向に特定されるため、高速加工を実現することができ、また、一方向加工に寄与しない無用な放電の発生を抑えて、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑え、平滑な加工面の形成を実現するとともに、加工溝幅を小さくて被加工物の歩留まりを良くすることができる。また、給電域Ｃからの無用な放電を抑制して、給電面を常に平滑に保つことができ、マルチ放電加工等で放電面が荒れる場合でも、安定した給電を行うことができ、放電も安定する。
【００６５】
そして、これらワイヤ断面が円形でない放電加工用ワイヤ１２１〜１２５の中で、図４の（Ｃ）、（ｄ）および（ｅ）の放電加工用ワイヤ１２３、１２４、１２５のようなワイヤ断面が一方向に長く、長手方向の両端部分に放電域Ａと給電域Ｃを有するワイヤは、加工溝幅を大きくすることなく引張強度を大きくすることができ、あるいは、引張強度小さくすることなく加工溝幅を小さくすることができる点で好ましい。中でも、図４の（ｄ）および（ｅ）の放電加工用ワイヤ１２４、１２５は、ワイヤ断面が、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分のうちの少なくとも一方に外側へ膨らんだ曲線部を有していて、その曲線部がワイヤ長手方向に連続してなる曲面部の一つが放電域Ａとなっているため、加工溝幅をより小さくでき、また、加工方向に対して均一な放電を発生させ易い点で有利である。そして、特に、図４の（ｅ）の断面トラック形状の放電加工用ワイヤ１２５は、加工溝幅をより小さくでき、また、加工方向に対して均一な放電を発生させ易いだけでなく、角部がないため、ワイヤ成形の面でも有利である。
【００６６】
なお、本発明を適用可能な断面円形以外の放電加工用ワイヤは、図４の（ａ）〜（ｅ）に示すものに限定されるものではない。本発明は、他の様々な断面形状の放電加工用ワイヤにも適用することができる。
【００６７】
また、図４の（ａ）〜（ｅ）に示す実施形態は、芯材部分が母材１１のみからなる放電加工用ワイヤの例であるが、本発明は、図４の（ａ）〜（ｅ）に示すものと同様あるいは他の異形断面形状で、図３の（ａ）に示すワイヤと同様に芯材部分が母材表面にメッキ等により金属層を形成してなる放電加工用ワイヤや、図３の（ｂ）に示すワイヤや、図３の（ｃ）に示すワイヤと同様に、芯材部分が、母材表面に金属層を形成し、更に最表面に高抵抗層を形成してなる放電加工用ワイヤにも適用することができる。
【００６８】
図５は本発明の実施形態に係るマルチ放電加工機２０の概略構造を示している。このマルチ放電加工機２０は、ワイヤＷ（放電加工用ワイヤ）を供給する供給リール２１と、供給リール２１から供給されるワイヤＷを誘導する供給側のガイドローラ２２と、それぞれがローラ面にワイヤＷを等間隔で多重に巻き掛ける溝を有する矩形配置の平行な複数本（図示の例では４本）のメインローラ２３と、メインローラ２３間で走行するワイヤＷの周囲に加工液雰囲気を形成する加工液供給装置２４と、加工液供給装置２４の前後で、走行するワイヤＷに張力をかけて放電によるワイヤＷの振れを防止しつつワイヤ間隔（ピッチ）を一定に保つ溝付きの位置決めローラ２５と、加工液供給装置２４の前後で、走行するワイヤＷに対し、位置決めローラ２５とは反対の側（図示の例では下側）から給電を行う給電子２６と、被加工物Ｋを昇降させ、給電子２６とは反対の側（図示の例では上側）から被加工物Ｋを近づけ（図示の例では下降）、加工液雰囲気中でワイヤＷと被加工物Ｋとの間に放電を発生させるワーク送り装置２７と、メインローラ２３間を複数回走行した使用済みのワイヤＷを誘導する排出側のガイドローラ２８と、誘導された使用済みのワイヤＷを巻き取る排出リール２９を備えている。
【００６９】
このマルチ放電加工機２０を使用し、ワイヤＷを供給リール２１から供給して、ガイドローラ２２で誘導してメインローラ２３間に等間隔で多重に巻き掛け、メインローラ２３間で加工液雰囲気中を通し、位置決めローラ２５で張力をかけた状態で、給電子２６により給電を行いつつ、ワイヤＷを複数のワイヤ部分がメインローラ２３間で互いに平行となる状態で走行させて、そのメインローラ２３間で互いに平行な状態で走行する複数のワイヤ部分に放電域Ａ側から被加工物を近づけつつ、複数のワイヤ部分に対し給電域Ｃ側から給電子２６を介し給電を行って、それらワイヤ部分と被加工物Ｋとの間に放電を発生させることにより、被加工物Ｋの複数箇所を同時に放電切断加工（スライス加工）する。そして、使用済みワイヤＷはガイドローラ２８で誘導して排出リール２９に巻き取るという方法で、化合物半導体等のスライス加工を行う。
【００７０】
そして、このマルチ放電加工機２０には、ワイヤＷ（放電加工用ワイヤ）として、図１、図２、図３、図４に示す実施形態の放電加工用ワイヤ（１０、１０１〜１０３、１１１〜１１３、１２１〜１２５）等、本発明の放電加工用ワイヤを使用し、このワイヤＷを、加工位置にて放電域Ａが被加工物Ｋ側に面し、給電域Ｃが給電子２６に面する姿勢で走行するようセットする。
【００７１】
このようにしてマルチ放電加工を行うことで、給電を安定して行うことができ、また、ワイヤの表面において放電する部分が周方向に特定されるため、加工方向を一方向に特定するワイヤ放電加工において、加工方向にのみ効率的に放電を発生させることができ、被加工物が溶融・除去される部分を最小限に抑えて、歩留まりを良くすることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 放電加工用ワイヤ
１１ 母材
１２ 絶縁層
１３ 金属層
１４ 高抵抗層
２０ マルチ放電加工機
２１ 供給リール
２２ ガイドローラ
２３ メインローラ
２４ 加工液供給装置
２５ 位置決めローラ
２６ 給電子
２７ ワーク送り装置
２８ ガイドローラ
２９ 排出リール
１０１、１０２、１０３ 放電加工用ワイヤ
１１１、１１２、１１３ 放電加工用ワイヤ
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５ 放電加工用ワイヤ
Ａ 放電域
Ｂ 非放電域
Ｃ 給電域
Ｓ 対称軸
Ｗ ワイヤ（放電加工用ワイヤ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ表面に、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域と、該放電域の周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する少なくとも二つの非放電域と、該非放電域によって前記放電域から隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域とを有することを特徴とする放電加工用ワイヤ。
【請求項２】
前記放電域と前記非放電域と前記給電域が、ワイヤ断面において前記放電域および前記給電域を通る対称軸に関して線対称の配置となっていることを特徴とする請求項１記載の放電加工用ワイヤ。
【請求項３】
ワイヤ断面が、一方向に長く、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分のうちの少なくとも一方に外側へ膨らんだ曲線部を有する形状のワイヤであって、前記曲線部がワイヤ長手方向に連続してなる曲面部の一つに前記放電域を有することを特徴とする請求項１または２記載の放電加工用ワイヤ。
【請求項４】
前記ワイヤ断面の形状が、前記一対の直線部が同寸且つ互いに平行で、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分の両方に前記曲線部を有するトラック形状であることを特徴とする請求項３記載の放電加工用ワイヤ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の放電加工用ワイヤを供給リールから供給し、ローラ間に等間隔で多重に巻き掛けて、排出リールに巻き取ることにより、該放電加工用ワイヤを複数のワイヤ部分が前記ローラ間で互いに平行となる状態で走行させ、該放電加工用ワイヤの、前記ローラ間で互いに平行な状態で走行する複数のワイヤ部分に前記放電域側から被加工物を近づけつつ、前記複数のワイヤ部分に対し前記給電域側から給電を行って、それらワイヤ部分と被加工物との間に放電を発生させ、被加工物の複数箇所を同時に放電切断加工することを特徴とするマルチ放電加工方法。
【請求項１】
ワイヤ表面に、ワイヤ断面の周縁同一部位においてワイヤ長手方向に連続する一つの放電域と、該放電域の周方向両側においてワイヤ長手方向に連続する少なくとも二つの非放電域と、該非放電域によって前記放電域から隔てられたワイヤ長手方向に連続する給電域とを有することを特徴とする放電加工用ワイヤ。
【請求項２】
前記放電域と前記非放電域と前記給電域が、ワイヤ断面において前記放電域および前記給電域を通る対称軸に関して線対称の配置となっていることを特徴とする請求項１記載の放電加工用ワイヤ。
【請求項３】
ワイヤ断面が、一方向に長く、対向して長手方向に延びる一対の直線部を有し、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分のうちの少なくとも一方に外側へ膨らんだ曲線部を有する形状のワイヤであって、前記曲線部がワイヤ長手方向に連続してなる曲面部の一つに前記放電域を有することを特徴とする請求項１または２記載の放電加工用ワイヤ。
【請求項４】
前記ワイヤ断面の形状が、前記一対の直線部が同寸且つ互いに平行で、それら一対の直線部の両端の互いに対向する端部同士を接続する部分の両方に前記曲線部を有するトラック形状であることを特徴とする請求項３記載の放電加工用ワイヤ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の放電加工用ワイヤを供給リールから供給し、ローラ間に等間隔で多重に巻き掛けて、排出リールに巻き取ることにより、該放電加工用ワイヤを複数のワイヤ部分が前記ローラ間で互いに平行となる状態で走行させ、該放電加工用ワイヤの、前記ローラ間で互いに平行な状態で走行する複数のワイヤ部分に前記放電域側から被加工物を近づけつつ、前記複数のワイヤ部分に対し前記給電域側から給電を行って、それらワイヤ部分と被加工物との間に放電を発生させ、被加工物の複数箇所を同時に放電切断加工することを特徴とするマルチ放電加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１３１３１９（Ｐ２０１１−１３１３１９Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９２２５６（Ｐ２００９−２９２２５６）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人科学技術振興機構、地域イノベーション創出総合支援事業重点地域研究開発推進プログラム「シーズ発掘試験」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１４７２４３）国立大学法人 岡山大学 (444)
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【出願人】（０００１１０１４７）トクセン工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人科学技術振興機構、地域イノベーション創出総合支援事業重点地域研究開発推進プログラム「シーズ発掘試験」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１４７２４３）国立大学法人 岡山大学 (444)
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【出願人】（０００１１０１４７）トクセン工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
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