KR100392467B1 - 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치 - Google Patents

다이아몬드 다이스의 홀 가공장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치에 관하여 개시한다. 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치는, 다이아몬드 다이스를 장착하는 지그 클램프; 상기 지그 클램프를 장착하는 다이스 지그; 상기 다이스 지그를 회전시키는 동력원; 상기 다이스 지그와 상기 동력원이 장착되고, 양단에 샤프트가 형성되어 있는 회동테이블; 상기 회동테이블을 회동시키도록 상기 샤프트의 일측에 형성된 각도조절 핸들; 및 상기 회동테이블의 하방에 마련되어 상기 회동테이블을 X 방향 및 Y 방향으로 이동가능하게 하는 X-Y 스테이지;를 구비한다. 이에 따르면, 다이스의 상,하부 테이퍼의 센터링 작업이 정밀하게 이루어지고, 작업공정이 간편해져서 다이아몬드 다이스 가공작업의 생산성이 향상된다.

Description

다이아몬드 다이스의 홀 가공장치{Apparatus for Cutting a Hole of Diamond Dies}
본 발명은 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다이아몬드 다이스의 중앙부에 있는 다이아몬드를 경사지게 가공하는 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치에 관한 것이다.
반도체 및 기타 산업분야에서 사용되는 매우 가는 선을 만들기 위해서는 인발가공이 필요하다. 인발가공을 위해서는 홀(hole)이 가운데 형성된 다이스(dies)를 제작하여야 한다. 10~17 ㎛의 세선용 홀 및 20~180 ㎛의 중선용 가공을 위해서, 다이스의 홀을 형성하는 중앙부는 천연 다이아몬드 또는 합성 다이아몬드가 사용되며, 다이아몬드 가공을 위해서는 레이저 가공기술이 필요하다.
도 1은 일반적인 다이아몬드 다이스 구조의 단면을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 다이아몬드 다이스의 홀을 확대한 도면으로서 홀의 각도변화의 일례를 나타낸 도면이다. 도 1에서 보면, 다이스(10)는 가공용 홀(10a)을 형성하는 다이아몬드 원석(12)과 다이아몬드 원석(12)을 둘러싸는 세라믹 소결체(14)와 세라믹 소결체(14)를 둘러싸는 스테인레스 스틸 등의 케이스(16)로 이루어져 있다.
도 2에서 보면, 홀(10a)의 구조는 입구부(13a)에서 세선의 직경을 결정하는 베어링부(12a)로 들어가면서 개공각도가 점차 좁아지며, 베아링부(12a)를 지나면서출구부(14a)로 가면서 다시 개공각도가 넓어진다.
상기 구조의 다이아몬드 다이스의 홀(10a)의 레이저 가공을 위해서는 레이저빔에 대해서 다이스를 소정의 각도로 경사지게 위치시켜서 회전하면서 레이저 빔을 입사시켜야 한다. 종래에는 다이스의 상,하부의 테이퍼 가공을 위해서 상부 테이퍼 가공후 지그에서 다이스를 빼서 돌린 후 눈으로 다이스의 중심을 맞춘 후에 하부 테이퍼 가공을 하는 것이 일반적이었다.
그러나, 상기의 수동방법은 상,하부 테이퍼의 센터링 작업이 정밀하게 이루어지지 않는 경우가 발생하여 가공된 다이스의 불량률을 높이는 주요 원인이 되었다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다이아몬드 다이스의 상하부 테이퍼 가공시 센터링 작업이 정밀하게 이루어지는 다이아몬드 다이스 홀 가공장치를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 다이아몬드 다이스 구조의 단면도,
도 2는 도 1의 다이아몬드 다이스의 홀을 확대한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치의 개략 정면도,
도 4는 도 3의 개략 평면도,
도 5는 도 3의 회동테이블의 발췌 단면도,
도 6은 도 3의 일부 발췌 확대 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 다이아몬드 다이스 100: 회전 테이블
102: 샤프트 104: 각도조절 핸들
106: 핸들 고정나사 110: 제1브라케트
112: 제2브라케트 120: X 스테이지
122: 마이크로미터 130: Y 스테이지
132: 실린더 134: 스테핑 모터
162: 지그 클램프 164: 헤드풀리
166: 다이스 지그 168: 푸쉬 나사
182: 구동풀리 184: 구동모터
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치는, 다이아몬드 다이스를 장착하는 지그 클램프; 상기 지그 클램프를 장착하는 다이스 지그; 상기 다이스 지그를 회전시키는 동력원; 상기 다이스 지그와 상기 동력원이 장착되고, 양단에 샤프트가 형성되어 있는 회동테이블; 상기 회동테이블을 회동시키도록 상기 샤프트의 일측에 형성된 각도조절 핸들; 및 상기 회동테이블의 하방에 마련되어 상기 회동테이블을 X 방향 및 Y 방향으로 이동가능하게 하는 X-Y 스테이지;를 구비한다.
상기 X-Y 스테이지가 Y방향으로 구동되도록 스테핑모터; 및 상기 스테핑모터에 의해서 상기 스테핑모터와 상기 Y 스테이지 사이의 거리를 연결하는 실린더;를 더 구비하고, 상기 X-Y 스테이지가 X방향으로 움직이도록, 상기 Y 스테이지에 고정되어 상기 X 스테이지를 미는 마이크로미터; 및 상기 X 스테이지에 탄발력을 제공하는 스프링;을 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지그클램프의 나사산이 형성된 관통홀을 나선진행하여 상기 다이스 지그의 상부표면을 밀어서 상기 지그 클램프를 상기 다이스 지그로부터 격리시키는 푸쉬나사를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 각도조절 핸들은 상기 샤프트에 고정되도록 상기 핸들에 형성된 홀을 통하여 상기 샤프트에 닿는 핸들고정나사를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치의 개략 정면도이며, 도 4는 도 3의 개략 평면도이며, 도 5는 도 3의 회동테이블의 발췌 단면도이며, 도 6은 도 3의 일부 발췌 확대 단면도이다.
도면을 참조하면, 다이아몬드 다이스(162)의 회전각도를 결정하는 회동테이블(100)에는 도 5에서 보듯이 하나의 큰 관통홀(100a)과 하나의 작은 관통홀(100b)이 형성되어 있으며, 상기 홀들(100a,100b)을 잇는 가상의 일직선상의 양측으로 연장되는 샤프트(102)가 형성되어 있다. 상기 샤프트(102)는 도 4에서 보듯이 수직의제1브라케트들(110)에 형성된 홀(미도시)을 관통하여 지지되며, 제1브라케트(110)는 하부에서 제2브라케트(112)에 연결된다. 상기 제2브라케트(112)의 하부에는 X 스테이지(120)가 연결되어 있으며, X 스테이지(120)의 하부에는 X 스테이지(120)와 소정의 간격을 두고 볼(미도시)에 의해 지지연결되는 Y 스테이지(130)가 마련되어 함께 X-Y 스테이지를 구성한다. 상기 하나의 샤프트(102)의 외곽에는 회동테이블(100)의 회전각도를 조절하는 각도조절 핸들(104)이 마련되어 있다.
상기 큰 관통홀(100a) 내에는 도 6에서 보듯이 다이아몬드 다이스(10)를 에워싸면서 고정하는 지그클램프(162)와 지그클램프(162)의 측면부를 에워싸면서 고정하며 상부면에 헤드풀리(164)가 마련되는 다이스 지그(166)가 마련되며, 상기 다이스 지그(166)의 외주면과 닿는 부위에 베어링(도 3의 참조번호 165)이 위치한다. 상기 베어링(165)의 하부에는 내측 베어링 커버(165a) 및 외측 베어링 커버(165b)가 위치하여 베어링(165)을 지지한다.
상기 지그 클램프(162)에는 두 개의 나사산이 형성된 관통홀(162a)이 형성되어 있으며, 상기 관통홀(162a)을 통해서 나선진행되어 다이스지그(166)의 상부표면으로부터의 반발력으로 지그클램프(162)를 다이스 지그(166)로부터 격리시키는 푸쉬나사(168)가 위치한다.
상기 작은 관통홀(100b)을 통해서 구동풀리(182)와 구동모터(184)가 연결되어 있으며, 상기 헤드풀리(164)는 구동풀리(182)에 벨트(186)에 의해 연결되어 구동풀리(182)의 회전에 종동된다.
상기 Y 스테이지(130)의 하부에는 실린더(132)가 연결되어 있고,실린더(132)에는 스테핑 모터(134)가 연결되어 Y 방향에서 일직선 운동을 한다.
상기 X 스테이지(120)에는 Y 스테이지(130)에 일측이 고정되고 상기 X 스테이지(120)를 X방향으로 미는 마이크로미터(122)의 헤드부(122a)에 대응되는 헤드대응부(120a)가 마련되어 있으며, X 방향에서 마이크로미터(122)의 미는 힘과 반대방향으로 작용하는 탄발력을 X 스테이지(120)에 제공하는 하나 또는 둘 이상의 스프링(미도시)이 내장되어 있다.
상기 각도조절 핸들(104)은 일측에는 나사산홀(미도시)이 형성되어 있고, 상기 홀내에는 출입이 가능한 핸들고정나사(106)가 마련되어 상기 핸들(104)을 상기 샤프트(102)에 고정시킬 수 있다.
상기 구조의 다이아몬드 다이스 홀 가공장치의 작동방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저 지그 클램프(162)에 다이아몬드를 제외한 부위의 가공이 끝난 다이스(10)를 위에서 아랫방향으로 끼우면, 다이스(10)의 하부가 바깥방향으로 다이스(10)의 직경에 맞게 벌어지면서 지그 클램프(162)가 다이스(10)를 꽉 죄게 된다. 다음으로, 지그 클램프(162)를 다이스 지그(166)에 눌러서 끼운다.
스테핑 모터(134)를 정방향으로 가동하면 실린더(132)가 Y 방향에서 앞으로(도 4에서 볼 때) 전진하면서 실린더(132)에 부착된 Y 스테이지(130)가 함께 전진되며, 따라서 제2브라케트(112) 및 회동테이블(100)이 함께 전진하여, 레이저빔 헤드(미도시)의 하부에 정렬되게 된다. 이때 Y 방향의 위치는 스테핑 모터(134)에 의해서 정밀하게 제어되며, X 방향의 위치는 마이크로 미터(122)를 돌려서 맞추게된다. 마이크로 미터(122)를 시계방향으로 돌리면 마이크로미터(122)의 헤드부(122a)가 X 방향에서 왼쪽방향(도 4에서 볼 때)으로 전진하면서 X 스테이지(120)의 헤드대응부(120a)가 밀리며, 이에 따라 스프링이 응축되면서 X 스테이지(120)가 왼쪽방향으로 움직이며, 마이크로미터(122)를 반시계 방향으로 돌리면, 마이크로미터 헤드부(122a)가 뒤로 빠지면서 스프링의 탄발력으로 헤드대응부(120a)가 헤드부(122a)에 닿도록 X 스테이지(120)가 후진된다.
다음에 각도조절 핸들(104)을 돌려서 다이스(10)가 소정의 각도로 기울게 한 다음, 핸들 고정나사(106)를 돌려서 다이스(10)의 경사를 고정시킨 후 구동모터(184)를 돌려서 다이스(10)를 회전시키며, 다이스(10)의 상부 테이퍼를 가공한다. 상부 테이퍼 가공을 마친 후, 스테핑 모터(134)로 회동테이블(100)을 후진시킨 후, 회동테이블(100)을 돌려서 하부 테이퍼가 위로 가게 한다. 다음에 스테핑 모터(134)로 회동테이블(100)을 전진시키면 상,하부 테이퍼의 센터링이 정확하게 이루어진다. 상기와 같은 공정으로 하부 테이퍼 가공작업을 마친 후 푸쉬나사(168)를 죄면 푸쉬나사(168)가 다이스 지그(166)의 상부 표면을 밀며, 따라서 그 반발력으로 지그 클램프(162)가 위로 상승되어 다이스지그(166)로부터 격리되므로, 다이스(10)를 꺼내면 다이아몬드 다이스의 홀 가공작업이 완료된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치를 이용하여 다이스의 홀을 가공하면, 다이스의 상,하부 테이퍼의 센터링 작업이 정밀하게 이루어지고, 작업공정이 간편해져서 다이스 가공작업의 생산성이 향상된다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 다이아몬드 다이스를 장착하는 지그 클램프;
    상기 지그 클램프를 장착하는 다이스 지그;
    상기 다이스 지그를 회전시키는 동력원;
    상기 다이스 지그와 상기 동력원이 장착되고, 양단에 샤프트가 형성되어 있는 회동테이블;
    상기 회동테이블을 회동시키도록 상기 샤프트의 일측에 형성된 각도조절 핸들; 및
    상기 회동테이블의 하방에 마련되어 상기 회동테이블을 X 방향 및 Y 방향으로 이동가능하게 하는 X-Y 스테이지;를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 X-Y 스테이지가 Y방향으로 구동되도록 스테핑모터; 및
    상기 스테핑모터에 의해서 상기 스테핑모터와 상기 Y 스테이지 사이의 거리를 연결하는 실린더;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 X-Y 스테이지가 X방향으로 움직이도록, 상기 Y 스테이지에 고정되어 상기 X 스테이지를 미는 마이크로미터; 및
    상기 X 스테이지에 탄발력을 제공하는 스프링;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그클램프의 나사산이 형성된 관통홀을 나선진행하여 상기 다이스 지그의 상부표면을 밀어서 상기 지그 클램프를 상기 다이스 지그로부터 격리시키는 푸쉬나사를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도조절 핸들이 상기 샤프트에 고정되도록 상기 핸들에 형성된 홀을 통하여 상기 샤프트에 닿는 핸들고정나사를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 다이스의 홀 가공장치.
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