KR100926441B1 - 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단결정 또는 다결정 성장시킨 규소 잉곳을 절단하기 위한 용도로 사용되는 컷팅날 가운데 끊김이 없이 하나의 연결고리형태로 이루어져 풀리 상에서 고속회전되면서 잉곳을 절단가능한 새로운 방식의 엔드리스 컷팅와이어제조방법에 관한 것이다.

즉, 가는 굵기의 소구경 와이어 수십가닥을 일정한 굵기의 꽈배기형으로 꼬아 만든 같은 길이의 스트랜드 와이어를 최소 7가닥 이상 준비한 다음, 상기 준비된 7가닥 이상의 스트랜드 와이어를 다시 뭉쳐 큰 직경의 다른 하나의 와이어 로프로 비틀어 꼬되, 상기 7가닥의 스트랜드 와이어의 꼬임시작점과 반대측 꼬임끝점이 각각 다른 위치에서 꼬임이 시작되고 종료될 수 있도록 하는 것과; 스트랜드 와이어의 꼬임시 꼬임 중인 다른 스트랜드 와이어들 중심부에 각각 투입하는 것과; 상기 스트랜드 와이어의 각 꼬임끝점 또한 꼬임진행 중인 다른 스트랜드 와이어들 중심부에 각각 투입하는 것; 을 포함하여 끊김이나 매듭 등과 같은 취약부가 전혀 없는 견고한 일체형 엔드리스 컷팅와이어를 제조하는 것이다.

소구경와이어, 스트랜드 와이어, 와이어 로프, 엔드리스, 절삭수단

Description

잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어 제조방법{Endless cutting wire manufacturing method for ingot cutting}

본 발명은 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어 제조방법에 관한 것으로, 단결정 또는 다결정 성장시킨 규소 잉곳을 절단하기 위한 용도로 사용되는 컷팅날 가운데 끊김이 없이 하나의 연결고리형태로 이루어져 풀리 상에서 고속회전되면서 잉곳을 절단가능한 새로운 방식의 엔드리스 컷팅와이어 제조방법에 관한 것이다.

반도체 및 태양전지의 핵심부품으로 사용되는 웨이퍼(wafer)는 규소 잉곳(ingot)을 컷팅하여 제조되어지는데, 이때 사용되는 컷팅수단으로 과거에는 실톱형태의 밴드형 컷팅날을 사용하는 것이 일반적이었으나, 이는 날 파손율이 높고 수명이 짧아 경제성이 떨어질 뿐 나이라 컷팅 작업효율과 생상성이 저조했던 문제점이 있어 근자에는 거의 사용되지 않는다.

최근에는 도 1에서 도시된 바와 같이 가는 굵기의 소구경 와이어(대략 0.068mm 정도로 아주 가는 금속심) 수십가닥이 꽈배기 처럼 꼬아 보다 큰 직경의 스트랜드 와이어(S)를 수개 형성하고, 상기 형성된 일정길이의 스트랜드 와이어(S)는 다시 큰 직경의 로프형 와이어로 꼬아 만들되, 끊김이 없이 전체가 하나로 엔드리스(endless)화 연결된 일체화 연속된 고리형 구조를 가지는 한편, 그 표면에는 절삭수단(초경입자 또는 다이아몬드입자)이 고착되어, 고속회전되는 풀리 사이에 팽팽히 권취될 경우 고효율 잉곳 컷팅수단으로 사용될 수 있는 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어가 개발되면서 그 수요가 급증하고 있다.

그러나 상기한 종래의 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어는 끊김이 없이 전체가 하나로 일체 연결시키는 엔드리스(endless)화를 도모하기 위한 방안으로 와이어의 일측 끝과 다른쪽 끝을 서로 맞댄 후 그 연결부에 용접하거나 별도의 연결클립을 압착하여 연결시키는 방법을 취하고 있는데,

상기 용접연결방법과 연결클립을 이용한 압착연결방법은 그 자체만으로도 상당히 어렵고 고도의 순력기술이 요구될 뿐 아니라 특히, 그 연결부가 취약해 풀리간 권취상태에서 잉곳 컷팅을 위해 고속회전시킬 경우 와이어가 쉽게 끊어지는 원인으로 작용하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 와이어 컷팅 생산성을 크게 저해할 뿐 아니라 잦은 컷팅 와이어 교체작업 또는 수리 작업으로 인한 작업의 비효율은 물론 원가적 손실 또한 상당한 바,

따라서, 풀리 사이의 팽팽한 권취상태에 고속회전하여 잉곳을 컷팅하더라도 절사되지 않는 새로운 방식의 견고한 컷팅와이어 엔드리스화수단이 절실한 실정이다.

아울러, 상기 컷팅와이어에 고정되는 초경비드입자 또한 종래에는 다양한 고착방법이 제시되긴 하였으나 고정력이 약하거나 또는 취성에 약해 잉곳 재질과의 마찰시 잘 떨어지는 문제점이 있을 뿐 아니라 절삭성이 떨어져 생산성과 절삭품질이 저하되는 등의 문제점이 있어 왔다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 엔드리스 컷팅와이어에서 발생되는 문제점을 해소하고자 창출된 것으로서, 컷팅와이어 전체길이에 종래와 같은 취약성 연결부나 매듭 등이 전혀 존재하지 않는 가운데 끊김 없이 견고한 엔드리스화 연결성을 갖도록 하는 새로운 방법의 엔드리스 컷팅와이어제조방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적과제로서 완성한 것이다.

위 기술적과제를 달성하기 휘한 본 발명은 도 1에서 도시된 바와 같이 가는 굵기의 소구경 와이어 수십가닥을 일정한 굵기의 꽈배기형으로 꼬아 만든 같은 길이의 스트랜드 와이어(S)를 최소 7가닥 이상 준비한 다음, 상기 준비된 7가닥 이상 의 스트랜드 와이어(S)를 다시 뭉쳐 큰 직경의 다른 하나의 와이어 로프(R)로 비틀어 꼬되, 상기 7가닥의 스트랜드 와이어(S)의 꼬임시작점과 반대측 꼬임끝점이 각각 다른 위치에서 꼬임이 시작되고 종료될 수 있도록 하는 것과; 스트랜드 와이어(S)의 꼬임시 꼬임 중인 다른 스트랜드 와이어(S)들 중심부에 각각 투입하는 것과; 상기 스트랜드 와이어(S)의 각 꼬임끝점 또한 꼬임진행 중인 다른 스트랜드 와이어(S)들 중심부에 각각 투입하는 것; 을 포함하여 끊김이나 매듭 등과 같은 취약부가 전혀 없는 견고한 일체형 엔드리스 컷팅와이어를 제조하는 것이다.

상기와 같이 살펴본 본 발명의 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어제조방법은 전술된 바와 같이 가존과는 달리 일체화 연결된 일정한 길이의 컷팅와이어 전체에 취약한 연결부나 매듭 등이 전혀 발생되지 않고 견고한 일체화 연결성이 유지되기기 때문에 풀리 사이 팽팽한 권취 상태에서 컷팅을 위한 고속회전시에도 절대 절사되거나 끓어지는 일 없이 견고한 상태유지가 가능한 상당한 이점이 있고, 나아가 본원에서 제시된 바람직한 초경비드의 고착방법은 컷팅와이어상에 견고한 고착성을 갖는 동시에 컷팅 효율성 증대를 위한 탄성력 또한 적절이 발휘되는 가운데 컷팅이 이루어질 수 있기 때문에 컷팅품질향상에도 도움이 될 뿐아니라 초경비드입자의 탈락 등의 훼손방지에도 크게 기여할 수 있는 등 그 기대되는 바가 실로 다대한 발명이다.

본 발명의 엔드리스 컷팅와이어(10)는 도 1의 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하면,

먼저, 도시된 바와 같이 가는 굵기의 소구경 와이어(W; 대략 0.068mm 정도로 아주 가는 금속심) 수십가닥을 꽈배기처럼 꼬아 보다 큰 직경의 스트랜드 와이어(S)를 수개 형성하고, 상기 형성된 일정길이의 스트랜드 와이어(S)는 다시 큰 직경의 로프형 와이어(R)로 꼬아 만들되, 끊김이 없이 전체가 하나로 엔드리스(endless)화 연결된 고리형 구조를 가지는 한편, 그 표면에는 절삭수단(초경입자 또는 다이아몬드입자)이 고착되어, 고속회전되는 풀리 사이에 팽팽히 권취될 경우 고효율 잉곳 컷팅수단으로 사용될 수 있는 통상의 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어(10)를 제조함에 있어서,

가는 굵기의 소구경 와이어(W; 대략 0.068mm 정도로 아주 가는 금속심) 수십가닥을 일정한 굵기의 꽈배기형으로 꼬아 만든 같은 길이의 스트랜드(strand) 와이어(S; 0.5mm 이하)를 최소 7가닥 이상 준비한 다음, 상기 준비된 7가닥 이상의 스트랜드 와이어(S)를 다시 뭉쳐 큰 직경의 다른 하나의 와이어 로프(R)로 비틀어 꼬되,

상기 7가닥의 스트랜드 와이어(S)의 꼬임시작점과 반대측 꼬임끝점이 각각 다른 위치에서 꼬임이 시작되고 종료될 수 있게 스트랜드 와이어(S)의 꼬임시작 포 인트를 각각 다르게 설정한 것과;

시작 포인트가 각각 다른 7가닥의 스트랜드 와이어(S)는 그 꼬임이 시작될 때, 꼬임진행 중인 다른 스트랜드 와이어(S)들 속에 견고히 감싸지는 가운데 꼬임이 진행되도록 다른 스트랜드 와이어(S)들 중심부에 각각 투입하는 것과;

상기 꼬임이 진행되는 7가닥의 스트랜드 와이어(S)의 각 꼬임끝점 또한 꼬임진행 중인 다른 스트랜드 와이어(S)들 속에 견고히 감싸/역어질 수 있게 꼬임이 진행 중인 다른 스트랜드 와이어(S)들의 중심부에 각각 넣는 것;

을 포함하여 끊김이나 매듭 등과 같은 취약부가 전혀 없는 가운데 연속 일체화 연결된 엔드리스 컷팅와이어를 제조하여서된 것이다.

그리고 상기 제조 완성된 엔드리스 컷팅와이어의 전둘레 외측 표면에 구성되는 절삭수단(20)은,

용융상태의 금속고착제(M; 니켈, 크롬등의 용융액)에 초경입자, 다이아몬드입자(D)를 투입한 후 이를 와이어표면에 도포하고 견고히 고착시키는 융착방법 또는 컷팅 와이어의 금속재료 표면을 다른 종류의 금속 또는 합금(니켈, 크롬 등)의 얇은 막으로 피복 고착하는 과정에서 초경입자 또는 다이아몬드입자(D)를 고정시키는 전착방법 중 선택된 하나의 방법으로 형성시키는 것이 바람직하다.(도 4 참조)

상기 융착방법과 전착방법 중 어느하나의 방법에 의해 형성되는 절삭수단(20)은 그 하나의 길이가 3~10㎜의 띠형태로 형성되되, 엔드리스 컷팅와이어의 전체길이에 일정 등간격으로 다단 형성되는데,

이때 상기 전착방법에 의해 형성되는 절삭수단(20)의 경우는 엔드리스 와이어에 삽입 가능한 튜브형 비즈(B; beads)에 고착시킨 다음, 절삭수단(20)이 형성된 상기 비즈(B)를 엔드리스 와이어 제조과정에서 끼워 넣고, 끼워진 상기 비즈(B)는 엔드리스 와이어 제조 완료 후 브레이징(Z; brazing) 고정방법을 통해 와이어와 견고히 고착시키는 방법으로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 띠형태로 일정 등간격 다단으로 형성될 수 있는 절삭수단(20) 사이에는 탄성력이 뛰어난 탄성 수지(P) 또는 코일 스프링(C)을 개재할 수 있고, 때에 따라서는 코일스프링(C)과 수지(P)를 혼용/이중으로 구성시켜 그 탄성효율을 더욱 강화시킬 수도 있음은 물론이다.

도 1은 와이어 로프의 개략 모습을 나타낸 예시도.

도 2는 와이어 로프의 단면을 나타내 예시도.

도 3은 스트랜드 와이어의 투입시점을 나타낸 예시도.

도 4는 스트랜드 와이어 간의 꼬임 결합 상태를 나타낸 예시도.

도 5는 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어의 파절 단면도.

◀ 도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명 ▶

10 : 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어 20 : 절삭수단

B: 비즈 C : 코일 스프링

D : 다이아몬드입자(또는 초경입자) M : 금속 고착제

P : 수지 R : 와이어 로프

S : 스트랜드 와이어 W : 소구경 와이어

Claims (3)

1. 소구경 와이어 수십가닥을 꽈배기처럼 꼬아 보다 큰 직경의 스트랜드 와이어(S)를 수개 형성하고, 상기 형성된 일정길이의 스트랜드 와이어(S)는 다시 큰 직경의 로프형 와이어로 꼬아 만들되, 끊김이 없이 전체가 하나로 엔드리스(endless)화 연결된 고리형 구조를 가지는 한편, 상기 로프형 와이어 표면에는 절삭수단(20; 초경입자 또는 다이아몬드입자)이 고착되어, 고속회전되는 풀리 사이에 팽팽히 권취될 경우 고효율 잉곳 컷팅수단으로 사용될 수 있는 통상의 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어(10)를 제조함에 있어서,

   소구경 와이어 수십가닥을 일정한 굵기의 꽈배기형으로 꼬아 만든 같은 길이의 스트랜드(strand) 와이어(S; 0.5mm 이하)를 최소 7가닥 이상 준비한 다음, 상기 준비된 7가닥 이상의 스트랜드 와이어(S)를 다시 뭉쳐 큰 직경의 다른 하나의 와이어 로프(R)로 비틀어 꼬되,

   상기 7가닥의 스트랜드 와이어(S)의 꼬임시작점과 반대측 꼬임끝점이 각각 다른 위치에서 꼬임이 시작되고 종료될 수 있게 스트랜드 와이어(S)의 꼬임시작 포인트를 각각 다르게 설정하고,

   시작 포인트가 각각 다른 7가닥의 스트랜드 와이어(S)는 그 꼬임이 시작될 때, 꼬임진행 중인 다른 스트랜드 와이어(S)들 속에 견고히 감싸지는 가운데 꼬임이 진행되도록 다른 스트랜드 와이어들 중심부에 각각 투입하며,

   상기 꼬임이 진행되는 7가닥의 스트랜드 와이어(S)의 각 꼬임끝점 또한 꼬임진행 중인 다른 스트랜드 와이어들 속에 견고히 감싸지는 가운데 꼬임이 진행되도록 다른 스트랜드 와이어들 중심부에 각각 투입하여, 취약부(끊김, 매듭)가 전혀 없는 가운데 연속 일체화 연결된 엔드리스 컷팅와이어를 제조한 것과;

   상기 제조된 엔드리스 컷팅와이어의 전둘레 외측 표면에는 초경입자 또는 다이아몬드입자(D)가 형성된 절삭수단(20)을 고착시킨 것;

   을 포함하여 제조함을 특징으로 한 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 컷팅 와이어 절삭수단(20)은 용융상태의 금속고착제(M)에 초경입자 또는 다이아몬드입자(D)를 투입한 후 이를 와이어 표면에 도포하고 견고히 고착시키는 융착방법,

   또는 컷팅 와이어의 금속재료 표면을 다른 종류의 금속 또는 합금의 얇은 막으로 피복 고착하는 과정에서 초경입자 또는 다이아몬드입자(D)를 고정시키는 전착방법 중, 선택된 어느 하나의 방법으로 고착시키는 것을 특징으로 한 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 융착방법과 전착방법 중 어느 하나의 방법에 의해 형성되는 절삭수단(20)은 그 하나의 길이가 3~10㎜의 띠형태로 형성되되, 엔드리스 컷팅와이어의 전체길이에 일정 등간격으로 다단 형성되는 것과;

   상기 전착방법에 의해 형성되는 절삭수단의 경우는 엔드리스 와이어에 삽입 가능한 튜브형 비즈(B)에 고착시킨 다음,

   절삭수단(20)이 비즈(B)에 고착된 것을 엔드리스 와이어 제조과정에서 끼워 넣고, 끼워진 상기 비즈(B)는 엔드리스 와이어 제조 완료 후 브레이징(Z) 고정방법을 통해 와이어와 견고히 고착시키는 것; 을 특징으로 한 잉곳절단용 엔드리스 컷팅와이어 제조방법.

Images