KR101602355B1 - 잉곳 절삭 장치 - Google Patents

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KR101602355B1 KR1020150028132A KR20150028132A KR101602355B1 KR 101602355 B1 KR101602355 B1 KR 101602355B1 KR 1020150028132 A KR1020150028132 A KR 1020150028132A KR 20150028132 A KR20150028132 A KR 20150028132A KR 101602355 B1 KR101602355 B1 KR 101602355B1
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Abstract

본 발명은 가공 부위에 절삭유를 충분히 공급하고, 발생하는 가공칩을 원할하게 배출할 수 있는 잉곳 절삭 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 잉곳 절삭 장치는, 잉곳을 절삭 가공하기 위한 잉곳 절삭 장치에 있어서, 상기 잉곳을 고정하기 위한 고정부; 상기 잉곳을 절삭하기 위한 코어휠부; 상기 코어휠부를 회전시키기 위한 구동부; 상기 구동부를 상하 이동시키기 위한 이송부; 및 상기 코어휠부에 절삭유를 공급하기 위한 절삭유 공급부를 포함할 수 있다.

Description

잉곳 절삭 장치{CORING DEVICE}
본 발명은, 잉곳 절삭 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공물을 절삭하기 위한 잉곳 절삭 장치에 관한 것이다.
반도체 재료, 자성 물질, 세라믹 등과 같은 경성 물질 및 연성 물질로 이루어지는 피가공물은 용도에 따라 가공되는데, 가공 과정 중 절삭 공정을 거칠 수 있다.
예를 들어, 웨이퍼는 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 실리콘 박판으로서, 성장된 실리콘 잉곳을 원기둥 형태로 가공하는 코어링 공정, 성장된 실리콘 잉곳을 웨이퍼 형태로 절삭하는 슬라이싱 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하고 평면화하는 래핑 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하는 에칭 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마 공정 및 연마가 완료된 웨이퍼를 세척하고 표면에 부착된 이물질을 제거하는 세정 공정 등으로 이루어진다. 이 중 코어링 공정은 원기둥 형태로 정확히 성장하기 어려운 실리콘 잉곳으로부터 코어 드릴링을 통하여 잉곳을 관통 절삭함으로써 원기둥 형태의 잉곳을 얻기 위한 공정이다.
도 1은 종래의 잉곳 절삭 장치를 나타내는 도면으로서, 구동부(30), 이송부(40), 코어휠부(20) 및 고정부(50)를 포함한다.
잉곳(10)은 고정부(50)에 의해 고정될 수 있고, 코어휠부(20)는 잉곳(10)의 상부에 배치된다. 코어휠부(20)는 구동부(30)에 결합되어 구동부(30)에 의해 회전될 수 있고, 구동부(30)는 이송부(40)에 결합되어 이송부(40)에 의해 상하 이송될 수 있다. 즉, 코어휠부(20)는 구동부(30) 및 이송부(40)에 의해 회전 및 상하 이송될 수 있다.
코어휠부(20)는 원통 형상을 가지는 몸체(21)를 포함하고, 몸체(21)의 하단에는 복수의 가공날(22)이 형성되며, 코어휠부(20)의 상부에는 구동부(30)에 연결되는 회전축(23)이 결합된다.
도 2는 종래의 잉곳 절삭 장치의 가공날을 나타내는 도면으로서, 가공날(22)은 몸체(21)의 하단을 따라 복수로 돌출 형성되며, 소정 높이를 가지고 수직으로 돌출된다. 또한, 가공날(22)은 측단면이 직사각 형상을 가지도록 형성된다.
잉곳(10)의 가공 과정은 다음과 같은데, 잉곳(10)이 고정부(50)에 고정되고, 코어휠부(20)는 잉곳(10)의 상부에 배치되며, 코어휠부(20)의 회전축(23)은 구동부(30)에 연결된다. 구동부(30)에 의해 코어휠부(20)가 회전하고, 이송부(40)에 의해 코어휠부(20)는 잉곳(10)을 향하여 하강한다. 잉곳(10)은 코어휠부(20)의 가공날(22)에 의해 절단되어 가공되기 시작하고, 코어휠부(20)가 지속적으로 하강함에 따라 잉곳(10)은 원기둥 형상의 잉곳 및 원통 형상의 잉곳으로 분리된다. 이때, 코어휠부(20)의 상부에 관통 형성되는 관통공(24)을 통하여 코어휠부(20)의 내측으로 절삭유가 투입되며, 투입된 절삭유는 가공날(22) 측으로 공급되어 잉곳(10)의 가공을 돕는다.
하지만, 종래의 잉곳 절삭 장치에 따르면, 절삭유가 코어휠부(20)와 잉곳(10)의 사이에 원할히 공급되지 못하는데, 이는 가공날(22)의 절삭면이 수직으로 돌출된 형상을 가지기 때문에 절삭유가 가공날(22)에 의해 쓸려서 잉곳(10) 측으로 전달되는 양이 감소하기 때문이다. 이로 인하여 잉곳(10)과 코어휠부(20)의 몸체(21) 및 가공날(22) 사이의 마찰력이 증가하고, 마찰열로 인한 고온에 노출되는 잉곳(10) 및 코어휠부(20)의 변형으로 인하여 가공면의 평탄도가 악화되는 등 표면 정밀도가 악화되고 제품 불량이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 가공날(22)이 과열되어 손상되는 경우에 수리를 위한 시간, 비용 및 인력이 증가하는 등의 단점이 있다.
또한, 절삭유가 잉곳(10)과 코어휠부(20) 사이에 충분하게 공급되어야 마찰 감소로 인하여 코어휠부(20)의 고속 회전이 가능하고 절삭 속도가 개선되는데, 고속 회전이 불가능하여 제품 생산 속도가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 잉곳(10)이 절삭되어 발생되는 가공칩이 원할히 배출되지 못하고, 잔류하여 가공 불량이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 잔류 가공칩으로 인하여 가공날(22)이 손상되는 단점이 있다.
또한, 도 3은 종래의 잉곳 절삭 장치의 가공날과 잉곳의 최초 접촉을 나타내는 도면으로서, 가공날(22)과 잉곳(10)이 최초 접촉할 때 가공날(22)에 갑작스런 부하가 가해지고, 특히 가공날(22)의 모서리가 직각으로 형성되므로 이로 인한 진동이 발생한다. 따라서, 잉곳(10)의 최초 표면 가공 불량이 발생하고, 최초 가공면의 가공 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 가공 불량을 방지할 수 있는 잉곳 절삭 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 코어링휠의 손상을 방지할 수 있는 잉곳 절삭 장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가공 속도를 높일 수 있는 잉곳 절삭 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 절삭 표면의 품질을 개선할 수 있는 잉곳 절삭 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 잉곳의 최초 가공면의 가공 정밀도 저하를 개선할 수 있는 잉곳 절삭 장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 잉곳 절삭 장치는, 잉곳을 절삭 가공하기 위한 잉곳 절삭 장치에 있어서, 상기 잉곳을 고정하기 위한 고정부; 상기 잉곳을 절삭하기 위한 코어휠부; 상기 코어휠부를 회전시키기 위한 구동부; 상기 구동부를 상하 이동시키기 위한 이송부; 및 상기 코어휠부에 절삭유를 공급하기 위한 절삭유 공급부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 코어휠부는, 원통형의 몸체; 상기 몸체의 하단을 따라 돌출 형성되는 복수의 가공날; 상기 몸체의 상부에 형성되고, 하나 이상의 관통공이 관통 형성되는 상부판; 및 상기 상부판에 연결되는 회전축을 포함하고, 상기 몸체 하단으로부터 상기 가공날의 진행 방향으로 경사지도록 상기 가공날에 가공칩 유도부가 형성되며, 상기 가공칩 유도부는 상기 몸체의 외측과 통할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가공칩 유도부로부터 연장되도록 상기 몸체 외측면을 따라 가공칩 배출부가 함몰 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 코어휠부는, 원통형의 몸체; 상기 몸체의 하단을 따라 돌출 형성되는 복수의 가공날; 상기 몸체의 상부에 형성되고, 상기 절삭유가 공급되기 위한 하나 이상의 관통공이 관통 형성되는 상부판; 및 상기 상부판에 연결되는 회전축을 포함하고, 상기 몸체 하단으로부터 상기 가공날의 진행 반대 방향으로 경사지도록 상기 가공날에 절삭유 유도부가 형성되며, 상기 절삭유 유도부는 상기 몸체의 내측과 통할 수 있다.
바람직하게는, 상기 절삭유 유도부로부터 연장되도록 상기 몸체 내측면을 따라 절삭유 공급부가 함몰 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 가공날의 상기 잉곳과 접촉하는 모서리의 적어도 일부가 라운딩되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 잉곳 절삭 장치는, 절삭유를 원할히 공급하고 가공칩을 신속하게 배출하여, 과열을 방지하고, 제품 불량 및 장치의 손상을 막을 수 있으며, 가공 속도를 높이고 절삭 표면 품질을 개선하며, 잉곳의 최초 가공면의 가공 정밀도 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 잉곳 절삭 장치를 나타내는 도면,
도 2는 종래의 잉곳 절삭 장치의 가공날을 나타내는 도면,
도 3은 종래의 잉곳 절삭 장치의 가공날과 잉곳의 최초 접촉을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잉곳 절삭 장치를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잉곳 절삭 장치의 코어휠부를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 잉곳 절삭 장치의 가공날을 나타내는 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 절삭 장치의 가공날을 나타내는 도면 및
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉곳 절삭 장치의 코어휠부를 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잉곳 절삭 장치를 나타내는 도면 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잉곳 절삭 장치의 코어휠부를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 잉곳 절삭 장치는 구동부(200), 이송부(300), 코어휠부(100) 및 고정부(400)를 포함한다.
잉곳(10)은 고정부(400)에 의해 고정되어 지지될 수 있고, 코어휠부(100)는 잉곳(10)의 상부에 배치된다. 코어휠부(100)는 구동부(200)에 의해 회전될 수 있도록 구동부(200)에 연결되고, 구동부(200)는 이송부(300)에 의해 상하 이송될 수 있도록 이송부(300)에 연결된다. 즉, 코어휠부(100)는 구동부(200) 및 이송부(300)에 의해 회전 및 상하 이송될 수 있다.
코어휠부(100)는 원통 형상을 가지는 몸체(110)를 포함하고, 몸체(110) 상부에는 판형상의 상부판(120)이 형성되며, 몸체(110)의 하단에는 복수의 가공날(140)이 형성된다. 코어휠부(100)의 상부판(120)에는 복수의 관통공(121)이 관통 형성되고, 상부판(120)의 중앙에는 구동부(200)에 연결되는 회전축(130)이 결합된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 잉곳 절삭 장치의 가공날을 나타내는 도면으로서, 가공날(140)은 몸체(110)의 하단으로부터 돌출 형성되며, 서로 이웃하는 가공날(140)끼리 소정 간격을 가지도록 배치된다. 가공날(140) 일측에는 절삭유 유도부(141) 및 가공칩 유도부(142)가 형성되는데, 코어휠부(100)의 회전 진행 방향 측에 형성된다. 절삭유 유도부(141)는 몸체(110) 하단으로부터 사선으로 형성되는 면을 가지도록 형성되는데, 가공날(140)의 측단면을 기준으로 몸체(110) 내측에 가깝도록 배치된다. 가공칩 유도부(142)는 몸체(110) 하단으로부터 사선으로 형성되는 면을 가지도록 형성되는데, 가공날(140)의 측단면을 기준으로 몸체(110) 외측에 가깝도록 배치된다. 이때, 절삭유 유도부(141)는 가공날(140)의 진행 방향에 대하여 몸체(110) 하단으로부터 후진 방향의 각도를 가지도록 형성되고, 가공칩 유도부(142)는 가공날(140)의 진행 방향에 대하여 몸체(110) 하단으로부터 전진 방향의 각도를 가지도록 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 코어링 징치의 가공 과정은 다음과 같다.
잉곳(10)이 고정부(400)에 고정되고, 코어휠부(100)는 잉곳(10)의 상부에 배치되며, 코어휠부(100)의 회전축(130)은 구동부(200)에 연결된다. 구동부(200)에 의해 코어휠부(100)가 회전하고, 이송부(300)에 의해 코어휠부(100)는 잉곳(10)을 향하여 하강한다.
절삭유 공급부(미도시)로부터 공급되는 절삭유는 관통공(121)을 통하여 코어휠부(100)의 내측으로 투입되고, 잉곳(10)은 코어휠부(100)의 가공날(140)에 의해 가공되기 시작한다. 이때, 절삭유는 절삭유 유도부(141)를 통하여 잉곳(10)의 절삭면 측으로 유도되어 유입되고, 잉곳(10)이 절삭되어 생성되는 가공칩은 가공칩 유도부(142)를 통하여 배출된다.
코어휠부(100)가 지속적으로 하강함에 따라 잉곳(10)은 원기둥 형상의 잉곳 및 원통 형상의 잉곳으로 분리된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 절삭 장치의 가공날을 나타내는 도면으로서, 가공날(140)의 측부 가장자리가 곡선을 가지도록 라운딩부(150)가 형성되는데, 이로 인하여 가공날(140)과 잉곳(10)이 최초로 접할 때 가해지는 부하 변동을 최소화할 수 있다. 따라서, 가공날(140)과 잉곳(10)에서 발생하는 진동이 억제될 수 있으며, 잉곳(10)의 최초 표면 가공 불량 및 최초 가공면의 가공 정밀도 저하가 방지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉곳 절삭 장치의 코어휠부를 나타내는 도면이다.
절삭유 유도부(141)를 통항 절삭유 공급 및 가공칩 유도부(142)를 통한 가공칩 배출은 잉곳(10) 가공의 초기에는 원할히 이루어질 수 있으나, 가공이 진행되어 가공 부위가 깊어질수록 원할하게 이루어지지 않을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 절삭유 유도부(141)로부터 몸체(110)를 따라 상부로 연장되도록 절삭유 공급부(161)가 형성되고, 가공칩 유도부(142)로부터 몸체(110)를 따라 상부로 연장되도록 가공칩 배출부(162)가 형성된다.
따라서, 관통공(121)을 통하여 투입되는 절삭유는 절삭유 공급부(161)를 통하여 지속적으로 원할히 공급될 수 있으며, 가공날(140)에서 발생하는 가공칩은 가공 부위에 적체되지 않도록 가공칩 배출부(162)를 통하여 몸체(110)의 상부까지 원할하게 배출될 수 있다.
종래의 잉곳 절삭 장치에 따르면, 절삭유가 코어휠부(20)와 잉곳(10)의 사이에 원할히 공급되지 못하여 잉곳(10)과 코어휠부(20) 사이의 마찰력이 증가하고, 고온의 마찰열에 의한 잉곳(10) 및 코어휠부(20) 등의 변형으로 인하여 가공면의 평탄도가 악화되는 등 표면 정밀도가 저하되고 제품 불량이 발생하며, 나아가. 고속 회전이 불가능하여 제품 생산 속도가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 가공날(22)의 과열 및/또는 원할히 배출되지 못한 잔류 가공칩으로 인하여 가공날(22) 등의 손상이 발생하므로 유지 보수 시간, 비용 및 인력이 증가하는 단점이 있다.
또한, 잔류 가공칩으로 인하여 가공 불량이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 가공날(22)과 잉곳(10)의 최초 접촉 시 갑작스런 외력으로 인한 진동이 발생하여, 잉곳(10)의 최초 표면 가공 불량이 발생하고, 최초 가공면의 가공 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 절삭유를 원할히 공급하고 가공칩을 신속하게 배출할 수 있으므로, 과열을 방지하고, 제품 불량 및 장치의 손상을 막을 수 있다. 또한, 가공 속도를 높이고 절삭 표면 품질을 개선하며, 잉곳(10)의 최초 가공면의 가공 정밀도 저하를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: 코어휠부 110: 몸체
120: 상부판 121: 관통공
130: 회전축 140: 가공날
141: 절삭유 유도부 142: 가공칩 유도부
150: 라운딩부 161: 절삭유 공급부
162: 가공칩 배출부
200: 구동부 300: 이송부
400: 고정부

Claims (6)

  1. 잉곳을 절삭 가공하기 위한 잉곳 절삭 장치에 있어서,
    상기 잉곳을 고정하기 위한 고정부;
    상기 잉곳을 절삭하기 위한 코어휠부;
    상기 코어휠부를 회전시키기 위한 구동부;
    상기 구동부를 상하 이동시키기 위한 이송부; 및
    상기 코어휠부에 절삭유를 공급하기 위한 절삭유 공급부
    를 포함하고, 상기 코어휠부는,
    원통형의 몸체;
    상기 몸체의 하단을 따라 돌출 형성되는 복수의 가공날;
    상기 몸체의 상부에 형성되고, 하나 이상의 관통공이 관통 형성되는 상부판; 및
    상기 상부판에 연결되는 회전축
    을 포함하며,
    상기 몸체 하단으로부터 상기 가공날의 진행 방향으로 경사지도록 상기 가공날에 가공칩 유도부가 형성되고, 상기 가공칩 유도부는 상기 몸체의 외측과 통하며, 상기 몸체 하단으로부터 상기 가공날의 진행 반대 방향으로 경사지도록 상기 가공날에 절삭유 유도부가 형성되고, 상기 절삭유 유도부는 상기 몸체의 내측과 통하는 것을 특징으로 하는 잉곳 절삭 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가공칩 유도부로부터 연장되도록 상기 몸체 외측면을 따라 가공칩 배출부가 함몰 형성되는 것을 특징으로 하는 잉곳 절삭 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절삭유 유도부로부터 연장되도록 상기 몸체 내측면을 따라 절삭유 공급부가 함몰 형성되는 것을 특징으로 하는 잉곳 절삭 장치.
  6. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공날의 상기 잉곳과 접촉하는 모서리의 적어도 일부가 라운딩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉곳 절삭 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20240045948A (ko) 2022-09-30 2024-04-08 국민대학교산학협력단 주상정 실리콘 잉곳의 가공 장치 및 이를 이용한 주상정 실리콘 잉곳의 가공 방법

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