KR101427554B1 - 절단용 파형 모노와이어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 경질유리, 반도체, 초경합금 등의 경질재료를 절단하기 위한 절단용 파형 모노와이어에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 연마재 보유 성능이 향상되어, 절단 작업성 및 절단면의 품질을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 절단용 파형 모노와이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 잉곳, 세라믹, 유리 혹은 그와 유사한 경질재를 절단하기 위한 절단용 파형 모노와이어에 관한 것이다.
실리콘(태양전지 기판 등), 석영(자동차 등 각종 산업 분야에 이용), 갈륨비소(고주파 일렉트로닉스 제품) 등으로 제조되는 웨이퍼는 원기둥 형태로 제조된 잉곳(ingot)을 얇은 디스크 형태로 절단하여 형성된다. 이러한 잉곳을 절단하는 메커니즘은 연마재와 와이어를 이용하여 피삭체를 절단하는 것이다. 이 때 연마재 캐리어 역할을 해주는 종래의 와이어로 황동도금된 모노와이어를 사용하였으나, 최근 절단능을 향상시키기 위해 와이어 표면을 가공하여 연마재 캐리어 능력을 향상시킨 제품들이 개발되고 있다.
일례로 일본특허공개 제2011-189444호에서는 와이어 표면을 전해분해에 의해서 에칭시켜 일정한 간격으로 홈을 형성하고, 홈에 연마재의 도입을 촉진하여 연마재 캐리어 능력을 향상시키는 기술을 제안하고 있지만, 이러한 방법에 의해서 제조되는 와이어는 일정시간 경과 후 표면 마모로 인해 연마재 보유 효과가 오래 지속되지 못하고 사라진다.
일본 특허 공개 제2012-139743호는, 도 1에 도시된 바와 같은, 선경이 d일 경우 파형의 파고가 0.20≤h/d≤0.35이고, 파형의 피치(p)가 10≤p/d≤14인 정점 부분(2, 3)으로 구성되는 파형이 단일의 평면 상에 연속적으로 형성된, 2차원 형부를 부여한 소우 와이어(1)를 개시하고 있다.
일본 특허 공개 제2008-114318호는, 도 2에 도시된 바와 같은, 와이어 소에 사용되는 세경으로 고항장력의 고탄소강선인 소 와이어에 있어서, 1) 단면 형상이 각부에 둥글림을 갖는 직사각형으로 종횡비가 2 이상이고, 2) 단변 두께가 200 m 이하이며, 3) 장변면이 연속적으로 상하로 파고 높이(H)가 단변 두께(D)의 2배 이하의 범위로 파가공(波加工)되어 있는 소우 와이어를 개시하고 있다.
이러한 종래 기술에 의하면 연마재 캐리어 성능은 다소 향상되지만, 절단용 와이어의 외면을 변경하는 것은 일반적으로 많은 시간이 소요되고 제조공정성이 저하되어 비용을 상승시키는 문제점이 있고, 사용에 따라서 연마재 캐리어 성능이 저하되는 한계가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 연마재 캐리어 성능 및 잉곳 절단 성능이 우수하여 잉곳 절단 속도를 향상시키고 안정된 피삭체의 표면 품질을 제공할 수 있는 개량된 절단용 파형 모노와이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 절단 성능이 우수하면서도 절단에 필요한 신율 특성도 우수하여, 절단 속도를 향상시키고 우수한 파삭체의 표면 품질을 제공할 수 있고, 연마재 캐리어 성능의 저하가 최소화되는 절단용 파형 모노와이어를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 볼 발명의 하나의 양상은
탄소강에 황동 도금을 한 직경 d의 단일 금속 와이어로 구성되고, 길이 방향으로 다수의 파형이 부여된 절단용 파형 모노와이어로서, 상기 파형은 하나 또는 그 이상의 복수의 평면에 배치되며, 상기 파형이 부여된 모노와이어의 직경(d), 신율 인자(), 파형의 높이(h)와 파형의 주기(P)가 아래의 식을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어에 관한 것이다:
0.1 (㎜) ≤ εx P(㎜) ≤ 15 (㎜)
0.15xh (㎜) ≤ε x d (㎜) ≤ 0.75xh (㎜)
상기 식에서, ε(신율 인자)는 5~30N에서의 신율/파단신율의 비율을 의미함.
본 발명의 상기 절단용 모노와이어는 파형이 형성된 3차원 좌표 상에서 파형이 형성된 2차원 평면의 축 이외의 나머지 하나의 축에 대해서 회전하도록 구성되어, 실제로 파형이 형성된 평면 보다 더 많은 평면에 대하여 파형이 부여되도록 구성될 수 있다
상술한 목적을 달성하기 위한 볼 발명의 다른 양상은 하나 또는 복수 개의 파형을 포함하는 파형 구간과 파형이 부여되지 않은 비파형 구간을 포함하고, 상기 파형 구간과 비파형 구간이 9:1 내지 1:9의 길이 비로 반복되는 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어에 관한 것이다.
본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 신율인자와 모노와이어의 직경, 파형의 높이 및 주기가 본 발명의 범위 내에 있는 3차원 파형 형성에 의해서, 연마재를 수용할만한 충분한 홈을 가짐과 동시에, 절단용 와이어에 요구되는 신율 특성을 유지하여, 연마재 캐리어 성능이 향상되어 절단 속도 및 절단공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 연마재 캐리어 성능이 향상됨에 따라서 파형 모노와이어의 마모가 감소되어, 본 발명의 절단용 파형 모노머는 수명 성능이 향상되고, 파형이 다수의 평면에 형성되거나 회전되는 3차원 파형을 형성하기 때문에, 절단공정을 더 안정적으로 하도록 하고 절단 부분의 표면 품질을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 파형 모노와이어는 반도체용 잉곳, 세라믹스 및 초경합금과 같은 경질재료의 절단에 적합하며, 특히 피삭체 표면 품질이 우수하여 고정밀도의 표면 평탄도가 요구되는 경질 재료의 절단용으로 유리하게 활용될 수 있다.
도 1은 종래의 절단용 와이어의 개략도이다.
도 2는 다른 종래 기술에 의한 절단용 와이어의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 절단용 파형 모노와이어의 측면개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 절단용 파형 모노와이어의 개략사시도이다.
도 2는 다른 종래 기술에 의한 절단용 와이어의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 절단용 파형 모노와이어의 측면개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 절단용 파형 모노와이어의 개략사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 탄소강에 황동 도금을 한 직경 d의 단일 금속 와이어로 구성되고, 길이 방향으로 다수의 파형이 부여된 절단용 파형 모노와이어로서, 상기 파형은 하나 또는 그 이상의 복수의 평면에 배치되며, 상기 파형이 부여된 모노와이어의 직경(d), 신율 인자(), 파형의 높이(h)와 파형의 주기(P)가 아래의 식을 만족하도록 구성된다:
0.1 (㎜) ≤ εx P (㎜) ≤ 15 (㎜)
0.15xh (㎜) ≤ εx d (㎜) ≤ 0.75xh (㎜)
상기 식에서, ε(신율 인자)는 5~30N에서의 신율/파단신율의 비율을 의미함.
본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 탄화 규소 가루, 다이아몬드 가루와 같은 연마재와 오일 등의 윤활제가 혼합된 절삭액과 함께 피절단물에 적절한 압력으로 접촉하면서 주행함으로써 피절단물을 절단한다. 본 발명의 절단용 파형 모노와이어를 이용해 피삭체와 같은 경질 재료를 절단하여 웨이퍼를 형성하는 방법은 다음과 같다. 복수 개의 홈을 갖는 복수 개의 롤러에 소정의 피치로 일련의 절단용 파형 모노와이어 열을 권취한 다음 이러한 일련의 절단용 파형 모노와이어 열을 주행시킨다. 이러한 일련의 절단용 파형 모노와이어 열에 절단하고자 하는 피삭체를 소정의 힘으로 누른다. 이와 동시에 절단용 파형 모노와이어 열과 피삭체 사이에 절삭액을 흘려서 연마용 입자의 절삭 작용에 의해 피삭체를 절단하여 웨이퍼를 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 절단용 파형 모노와이어의 측면개략도이다. 도 3을 참고하면, 본 발명에서 절단용 파형 모노와이어(100)는 전형적으로 고탄소 강철, 텅스텐, 구리 등을 포함하는 강철과 같은 금속 소재 와이어(100a)의 표면에 연마재의 접착을 개선시키기 위하여 구리 또는 황동과 같은 금속 도금층(미도시)이 도금된 구조를 갖는다. 본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 탄소함량이 0.70% 내지 1.05% 정도로 포함되며, 인장강도가 300 kg/㎟ ~ 600 kg/㎟이다. 상기 모노와이어는 10~40N에서의 신율이 0.8~2.1%이고, 파단신율이 1.8~3.0%이다.
한편, 본 발명의 절단용 파형 모노와이어의 강도를 300 kg/㎟ 내지 600 kg/㎟로 한정한 이유는, 반도체, 세라믹 또는 초경합금과 같은 경질 재료의 절단 및 슬라이스라는 절단용 파형 모노와이어 본래의 목적을 달성하기 위해서 필요로 하는 절단력을 확보하기 위해서이다. 그리고, 극세물의 절단용 파형 모노와이어로서 필요한 강도를 얻기 위해서는 90% 이상의 고가공도의 신선가공뿐만 아니라, 필요에 따라서는 원재료에 크롬이나 바나듐과 같은 합금원소를 첨가하여 강도를 증가시키는 방법을 사용할 수 있다.
상기 황동도금층 중의 구리 함량은 60~80%가 바람직하고, 필요에 따라서 황동도금층에 제3의 원소인 Co, Fe, Ni 등을 0.1~6.0%의 범위로 첨가할 수 있다. 이러한 3원 합금도금층은 내부식성 및 강도가 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 파형 모노와이어에서는 파형 부분에 연마재가 담지되어 연마재 캐리어 성능이 향상된다. 본 발명에서 모노와이어의 파형은 하나 또는 그 이상의 복수의 평면에 배치되는데, 파형 모노와이어의 신율 인자(ε)와 파형의 주기(P)의 곱은 0.1 이상이고 15 이하이다.
본 발명에서 파형 모노와이어의 εx P가 0.1 미만이면, 연마재 캐리어 성능이 부족하여 피절삭체의 표면 품질 및 생산성이 저하되고, 반면에 파형 모노와이어의 εx P 가 15를 초과하면 절단용 모노와이어에 요구되는 최소한의 유연성을 제공하지 못해서 오히려 생산성을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 절단용 파형 모노와이어의 εxP 및 εxd를 상기 범위 사이에 있도록 함으로써, 절단용 파형 모노와이어는 연마재를 수용하기 위한 충분한 사이즈의 홈을 구비하고, 이와 동시에 절단용 파형 모노와이어에 필요 신율 특성(elongation characteristics)을 유지한다.
모노와이어의 직경에 비해서 파형의 주기가 너무 작으면, 연마재가 담지되는 정점 부분간의 공간이 좁아져 연마재 캐리어 성능이 제한되고, 반대로 모노와이어의 직경에 비해서 파형의 주기(P)가 너무 커지면, 피삭체에 연마재를 가압하는 파형의 정점 부분의 수가 감소되어, 절삭속도가 저하될 우려가 있다.
본 발명의 절단용 파형 모노와이어에 있어서, 모노와이어의 직경(d)은 0.03 ㎜ 내지 0.5 ㎜인 것이 바람직하다. 모노와이어의 직경(d)이 0.03 ㎜ 미만일 경우 절단용 와이어로서 요구되는 강도가 수득되지 않고, 0.5 ㎜를 초과할 경우 커프로스가 커질 수 있다.
절단용 와이어를 이용한 피절단체의 절단시 수율을 좌우하는 인자로서 절단용 와이어가 실리콘 잉곳과 같은 피절단체를 파고 들어가면서 생기는 절단홈의 폭을 나타내는 커프로스(kerfloss)를 들 수 있는데, 커프로스와 수율은 반비례하게 된다. 상기 커프로스의 최소화를 위해서는 절단용 와이어의 선경을 가늘게 하여 세선화 또는 극세선화하여야 하고, 이를 위해서는 높은 절단강도를 지니면서 고인성을 나타내는 초고강도의 강선이 요구된다. 본 발명에서는 절단시 피삭체의 손실을 줄이고 절단 속도를 높이기 위하여 직경 0.5 mm 이하인 세선경 절단용 파형 와이어를 제공한다.
상기 모노와이어의 직경(d) 및 파형의 높이(h)가 아래의 식을 만족하면, 직선성 조정이 용이하고 연마재 캐리어 성능이 개선될 수 있다.
1.2xd (㎜) ≤ h (㎜) ≤ 3.0 x d (㎜)
본 발명에서 모노와이어의 직경(d)에 비해서 파형의 높이(h)가 너무 낮아지면 피삭체와 연마재 사이의 거리가 충분히 확보되지 않고, 연마재 캐리어 성능이 저하될 수 있고, 반대로 모노와이어의 직경(d)에 비해서 파형의 높이(h)가 너무 높으면, 형성된 파형이 단일의 파형 부여면에 수용되기 어렵게 되어, 가공면 정밀도가 열화될 우려가 있다. 상기 모노와이어의 직경(d)과 파형의 높이(h) 사이의 관계는 1.5xd (㎜) < h (㎜) ≤ 3.0 x d (㎜)인 것이 더욱 바람직하다.
상기 파형 모노와이어는 파형이 형성된 3차원 좌표 상에서 파형이 형성된 2차원 평면의 축 이외의 나머지 하나의 축에 대해서 회전하도록 구성되어, 실제로 파형이 형성된 평면 보다 더 많은 평면에 대하여 파형이 부여된 것과 같은 효과를 발휘할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 파형이 X-Y 평면에 형성된 경우에 Z축 방향으로 파형이 형성된 모노와이어가 회전하도록 구성되면 Y-Z 평면 방향으로도 파형이 형성된 것과 같은 효과를 발휘할 수 있다. 이러한 실시예의 절단용 파형 모노와이어는 두 세트의 파형 부여장치를 사용하지 않고도 3차원 파형을 형성할 수 있다.
이러한 절단용 모노와이어는 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 비틀림장치를 통해서 각 모노와이어 자체는 비틀림을 받지만, 2가닥이 서로 꼬이지 않도록 미세한 비틀림을 부여한 상태에서 파형 부여장치를 통하여 파형을 부여하여 제조할 수 있다. 한 쌍의 비틀림 장치의 회전이 너무 크면, 과도한 비틀림에 의해 2가닥의 모노와이어가 서로 꼬임에 따라 단선이 빈번하게 발생하고, 반대로 회전이 너무 작으면 강선 소재 자체 내에 불균일한 잔류응력이 잔존하게 되어 직선성이 나빠지게 된다. 따라서 비틀림장치의 회전량을 적절히 조절하여 파형 부여장치를 통과 직전에 모노와이어 자체는 비틀림을 받으나, 2가닥의 모노와이어가 서로 꼬이지 않도록 미세한 비틀림을 부여하는 것이 매우 중요하다. 모노와이어를 상기 파형 부여장치를 통과시키는 경우에 모노와이어와 파형 부여장치 간 각도가 0~90도인 것이 좋다.
본 발명에서 복수의 평면에 파형이 형성되는 경우에, 각 평면에 형성되는 파형의 εx P, εx d 및 파형의 개수 등은 반드시 동일할 필요는 없고 달라질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 절단용 파형 모노와이어는 내마모성 및 수명 성능의 향상을 위해서 내마모성 다층 코팅층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 코팅층은 (Ti,Al,Si)N, (Ti,Si)N, (Ti,Al)N, 및 (Al,Cr)N 로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 구성되는 1층 이상의 내마모성 코팅층이다. 이러한 내마모성 코팅층의 예로 (Ti,Al,Si)N + (Ti,Si)N, (Ti,Si)N + (Ti,Al)N, (Al,Cr)N + (Ti,Si)N 또는 (Al,Ti,Si)N + (Al,Cr)N을 포함하는 다층 코팅이 절단용 파형 모노와이어에 적층될 수 있다. 다층 구조를 포함하는 코팅은 상이한 PVD법으로 기재에 증착되거나 개별 층을 교대로 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 절단용 파형 모노와이어의 형태를 예시적으로 도시한 개략사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 절단용 파형 모노와이어 (100)는 하나 이상의 파형(10a 또는 10a')을 포함하는 파형 구간(10)과 파형이 부여되지 않은 비파형 구간 (20)을 포함한다.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예의 파형 구간과 비파형 구간을 포함하는 3차원 파형 형상의 모노와이어는 파단신율 및 접착력이 우수하며, 잔류 회전응력이 거의 없고 직선성이 우수하여, 절단 성능을 향상시키면서도 제조공정성도 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 파형 구간이 상기와 같은 조건을 충족하면 되므로, 다양한 형태로 단위 파형 구간(10) 및 단위 비파형 구간(20)이 배열될 수 있다. 예컨대, 이러한 실시예의 절단용 모노와이어는 파형구간과 비파형 구간이 연속적으로 반복되는데, 파형 구간을 A라 하고, 비파형 구간을 B라 하고, A 구간과 B 구간의 길이가 동일하다고 할 경우에, 반드시 ABABAB와 같이 파형 구간과 비파형 구간이 한 구간씩 교호로 형성되는 구조뿐만 아니라, AABAABAAB, AAABAAABAAAB와 같이 둘 이상의 파형 구간들 사이에 그 보다 적은 수의 비파형 구간이 삽입되는 구조로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 파형 구간(10) 및 비파형 구간(20)이 교대로 배열되고, 각각의 파형 구간의 파형이 서로 다른 평면에 형성될 수 있다. 일례로 도 4를 참고하면 파형 10a는 X-Y 평면에 대해서 파형이 형성되고, 파형 10'는 X-Z 평면에 대해서 파형이 형성될 수 있다. 이 때문에, 절단용 파형 모노와이어는 절단공정 동안 직선 상태를 유지하게 되어, 절단공정을 더 안정적으로 하도록 하고 절단부분의 표면품질을 향상시킬 수 있다. 이때 상기 서로 다른 각도는 반드시 서로 직각이 되어야 하는 것은 아니고, 90도 미만의 예각이 될 수도 있다.
본 발명에서 상기 비파형 구간(20)은 파형이 전혀 부여되지 않은 선형 와이어일 수도 있으나, 파형의 높이는 모노와이어 직경(d)의 1.00~1.10배 범위 내일 수 있다.
본 발명의 절단용 파형 모노와이어에 있어서, 상기 단위 파형 구간(10)과 단위 비파형 구간(20)이 9:1 에서 1:9의 길이 비 내로 반복되는 것이 바람직하며, 8:2 에서 2:8의 길이 비 내로 반복되는 것이 더욱 바람직하고, 가장 바람직하게는 7: 3 에서 3:7의 길이 비 내로 반복된다.
또한, 상기 단위 파형 구간(10)과 단위 비파형 구간(20)의 길이는 1 ㎜ 내지 100 ㎜인 것이 바람직하고, 또한, 상기 파형(10a 및 10a')의 주기(P)는 1 ㎜ 내지 10 ㎜이고, 상기 파형(10a)의 높이(h)는 1.2×d ㎜ 내지 3.0×d ㎜이고, 바람직하게는 1.5×d ㎜ < h(mm) ≤ 3.0×d ㎜인 것이 바람직하다.
본 발명에서 파형의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 일례로 지그재그 형상이거나 정현파 형상을 가질 수 있다. 바람직하게, 본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 연마 파우더의 슬러리와 같은 연마재 코팅을 포함한다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.
실시예
실시예 1
탄소 함량이 0.70~1.05%이고 직경이 5.5 ㎜인 와이어 로드를 2번의 신선과정을 거친 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 직경 0.100 ㎜까지 최종신선을 하여 모노와이어를 준비하였다. 이어서 최종 신선된 파형이 부여되지 않은 모노와이어를 파형 부여장치를 사용하여 2 개의 평면에 파형을 부여하되, εx P가 0.1이 되고, εx d가 0.15h가 되도록 하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하였다. 수득된 절단용 파형 모노머의 선경, 파형주기, 신율, 파단신율을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
한편, 직경 150 ㎜인 실리콘 잉곳을 실리콘 카바이드로 이루어진 슬러리를 사용하여 절단한 후, 웨이퍼 물성과 생산성을 아래에 기재한 방법으로 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
[물성 평가 방법]
*파단신율은 인장시험기로 파단시 신율을 측정하였다.
*표면거칠기는 모노와이어를 접촉식 센서방법을 이용하여 피절단체의 표면조도(surface roughness)를 측정하였다.
*커프로스(㎛)는 실리콘 잉곳의 절단 작업 후의 절단 손실(kerf loss)을 측정하였으며, 형부를 부여하지 않은 0.13 mm 와이어의 경우를 100으로 하여 상대 비교하였다.
*절단속도는 직경 150 ㎜인 실리콘 잉곳을 절단할 경우의 속도를 의미하며, 형부를 부여하지 않은 0.13 mm 와이어의 경우를 100으로 하여 상대 비교하였다.
실시예 2
탄소 함량이 0.70~1.05%이고 직경이 5.5 ㎜인 와이어 로드를 2번의 신선과정을 거친 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 0.115 ㎜까지 최종신선을 하여 모노와이어를 준비하고, 파형 부여 시, εx P가 0.5이 되고, εx d가 0.32h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
실시예 3
εx P가 1.0이 되고, εx d가 0.26h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
실시예 4
εx P가 3.5이 되고, εxd가 0.23h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
실시예 5
εx P가 4.0이 되고, εxd가 0.52h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
실시예 6
탄소 함량이 0.70~1.05%이고 직경이 5.5 ㎜인 와이어 로드를 2번의 신선과정을 거친 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 0.130 ㎜까지 최종신선을 하여 모노와이어를 준비하고, 파형 부여 시, εx P가 5.0이 되고, εxd가 0.46h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
실시예 7
탄소 함량이 0.70~1.05%이고 직경이 5.5 ㎜인 와이어 로드를 2번의 신선과정을 거친 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 0.130 ㎜까지 최종신선을 하여 모노와이어를 준비하고, 파형 부여 시, εx P가 12.5가 되고, εxd가 0.75h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 1에 함께 나타내었다.
비교예 1
최종 신선 이후 파형 부여장치를 사용하지 않고 직경 0.130 ㎜ 와이어의 어떠한 평면에도 파형을 부여하지 않고 절단용 모노와이어를 제조하여, 실시예에서 제조된 모노와이어들과 물성을 비교 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 2
εx P가 1.7이 되고, εx d가 0.80h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 2에 함께 나타내었다.
비교예 3
εx P가 0.04가 되고, εx d가 0.09h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 2에 함께 나타내었다.
비교예 4
εx P가 16이 되고, εx d가 0.48h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 2에 함께 나타내었다.
비교예 5
εx P가 25.6이 되고, εx d가 0.77h가 되도록 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 물성을 평가하여 하기 표 2에 함께 나타내었다.
| 구분 | 실시예 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| 모노 와이어 물성 |
선경(d,㎜) | 0.100 | 0.115 | 0.115 | 0.115 | 0.115 | 0.130 | 0.130 |
| 파형주기(P) | 0.5 | 1.0 | 2.5 | 10.0 | 5.0 | 7.0 | 15.0 | |
| 신율인자(ε) | 0.20 | 0.50 | 0.40 | 0.35 | 0.80 | 0.71 | 0.83 | |
| 파단신율(%) | 5.0 | 3.0 | 2.8 | 2.5 | 2.6 | 2.7 | 2.6 | |
| εx P | 0.1 | 0.5 | 1.0 | 3.5 | 4.0 | 5.0 | 12.5 | |
| εx d | 0.15h | 0.32h | 0.26h | 0.23h | 0.52h | 0.46h | 0.75h | |
| 웨이퍼 물성 |
표면거칠기 (합격율%) |
95 | 95 | 97 | 95 | 94 | 98 | 97 |
| 생산성 | 커프로스 | 70 | 85 | 80 | 80 | 80 | 100 | 100 |
| 절단속도 | 105 | 110 | 110 | 105 | 105 | 115 | 120 | |
| 구분 | 비교예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 모노 와이어 물성 |
선경(d,㎜) | 0.130 | 0.115 | 0.115 | 0.115 | 0.115 |
| 파형주기(P) | 0.0 | 2.0 | 0.18 | 32.0 | 32.0 | |
| 신율인자ε(%) | 0.45 | 0.85 | 0.20 | 0.50 | 0.80 | |
| 파단신율(%) | 2.4 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | |
| εx P | 0.0 | 1.7 | 0.04 | 16.0 | 25.6 | |
| εx d | 0h | 0.80h | 0.09h | 0.48h | 0.77h | |
| 웨이퍼 물성 |
표면거칠기 (합격율%) |
90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| 생산성 | 커프로스 |
100 | 90 | 95 | 90 | 90 |
| 절단속도 | 100 | 90 | 75 | 80 | 80 | |
상기 표1에 따르면, 본 발명의 파형 모노와이어를 사용하여 절단된 웨이퍼의 표면거칠기가 파형이 부여되지 않았거나 εxP 및 εxd의 비율이 본 발명의 범위 외인 비교예의 모노와이어에 비해 유리하고, 피절단체의 커프로스가 개선되는 효과가 있음도 알 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서 직경 150 ㎜인 실리콘 잉곳을 절단하는 경우는 절단속도도 비교예의 경우에 비해서 빠른 것으로 단위 시간당 생산성을 향상시켜서 원가 절감에 기여할 수 있다.이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하므로, 이러한 모든 변경 및 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (11)
- 탄소강에 황동 도금을 한 직경 d의 단일 금속 와이어로 구성되고, 길이 방향으로 연속적으로 파형이 부여된 절단용 파형 모노와이어로서, 상기 파형은 하나 또는 그 이상의 복수의 평면에 배치되며, 상기 파형이 부여된 모노와이어의 직경(d), 신율 인자(ε), 파형의 높이(h)와 파형의 주기(P)가 아래의 식을 만족하도록 구성되고,
상기 모노와이어는 파형이 형성된 3차원 좌표 상에서 파형이 형성된 2차원 평면의 축 이외의 나머지 하나의 축에 대해서 회전하도록 구성되어, 실제로 파형이 형성된 평면 보다 더 많은 평면에 대하여 파형이 부여되도록 구성된 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어:
0.1 (㎜) ≤ε x P (㎜)≤ 15 (㎜)
0.15xh (㎜) ≤ εx d (㎜)≤ 0.75xh (㎜)
상기 식에서, ε(신율 인자)는 5~30N에서의 신율/파단신율을 의미함.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 모노와이어는 연속적인 파형 중간에 하나 이상의 비파형 구간들을 포함하고, 상기 비파형 구간들 사이의 파형 구간과 비파형 구간이 9:1 내지 1:9의 길이 비로 반복되는 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
- 제3항에 있어서, 상기 각각의 파형 구간의 파형이 서로 다른 평면에 형성되는 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
- 제3항에 있어서, 상기 비파형 구간의 파형 높이는 모노와이어 직경(d)의 1.00~1.10배의 범위 내인 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 모노와이어는 10~40N에서의 신율이 0.8~2.1%이고, 파단신율이 1.8~3.0%인 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 모노와이어의 직경(d)이 0.03 ㎜~0.5 ㎜인 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 모노와이어의 탄소함량은 0.70% 내지 1.05%이고, 황동도금 중 구리 성분이 60~80%인 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 모노와이어의 인장강도가 300 kg/㎟ 내지 600 kg/㎟인 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
- 제1항에 있어서, 상기 모노와이어의 직경(d)과 파형의 높이(h)가 아래의 식을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어:
1.2xd (㎜) ≤ h (㎜) ≤ 3.0xd (㎜)
- 제1항에 있어서, 상기 모노와이어가 (Ti,Al,Si)N, (Ti,Si)N, (Ti,Al)N, 및 (Al,Cr)N로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 구성되는 1층 이상의 내마모성 코팅층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
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