KR20120117594A - 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 실리콘이나 세라믹 등의 모재를 절단할 수 있도록 풀리 상에 장착되어 고속 회전하는 와이어 톱에 설치고정되는 절단용 비드를 적극 개선하여, 절입능력이 향상될 뿐만 아니라 다이아몬드의 탈락 또는 다이아몬드 군집의 박리가 발생하지 않아 와이어 톱 수명의 장기화 및 작업의 효율을 극대화할 수 있도록 한 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드에 관한 것이다.
본 발명은 크게 네 부분으로 구성되는바, 금속재질로 된 원통단관 형태로 구성되되, 와이어(W)에 의해 양단이 관통될 수 있도록 구성된 단관(10)과; 상기 단관(10)의 외부 표면에 나선형으로 부착되는 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)와; 상기 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)의 사이에 부착되는 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)와; 상기 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20) 및 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)를 단관(10) 외부 표면에 부착 지지시키는 니켈 금속층(40)으로 구성되어, 절삭성과 비드의 수명이 향상되도록 한 대략적인 구성을 갖는다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 원통형 단관의 외부 표면에 니켈 금속층에 의해 지지되는 다이아몬드를 나선형으로 부착되도록 하되, 입자의 직경이 큰 다이아몬드 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드가 복수개 부착되도록 함으로써 다이아몬드가 일정한 밀집상태를 유지하도록 하여 절단 작업 시 동일한 절단 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 일정간격으로 부착된 다이아몬드에 의해 절삭성능과 칩 배출 능력이 향상될 뿐만 아니라, 입자의 직경이 큰 다이아몬드 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드를 부착시킴으로써 입자의 직경이 큰 다이아몬드 지립의 노출은 양호하면서도 다이아몬드의 탈락이 발생하지 않아 컷팅 비드의 수명을 향상시키는 또 다른 효과가 있다.

Description

엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드 {The cutting bead for endless wire saw}

본 발명은 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 실리콘이나 세라믹 등의 모재를 절단할 수 있도록 풀리 상에 장착되어 고속 회전하는 와이어 톱에 설치고정되는 절단용 비드를 적극 개선하여, 절입능력이 향상될 뿐만 아니라 다이아몬드의 탈락 또는 다이아몬드 군집의 박리가 발생하지 않아 와이어 톱 수명의 장기화 및 작업의 효율을 극대화할 수 있도록 한 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 및 태양전지의 핵심부품으로 사용되는 웨이퍼는 규소 잉곳을 커팅하여 제조되는바, 이때 사용되는 커팅 수단으로 과거에는 실톱 형태의 밴드형 커팅날을 사용하는 것이 일반적이었으나, 이는 날 파손율이 높고 수명이 짧아 경제성이 떨어질 뿐만 아니라, 커팅 작업효율과 생산성이 저조했던 문제점을 가지고 있다.

이에, 최근에는 텅스텐 와이어를 끊김 없이 전체가 하나의 고리형태인 엔드리스(endress) 구조로 제작하되, 그 텅스텐 와이어에 다이아몬드가 부착된 절단용 비드를 일정간격으로 은납으로 고정시켜 공구화 한 엔드리스 와이어 톱을 사용하는바, 이러한 엔드리스 와이어 톱은 상기 재료의 절단가공시 정밀하고 평탄한 절단면을 갖도록 하는 것은 물론, 정확한 간격으로 잉곳을 커팅할 수 있는 이점으로 인해 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.

이러한 엔드리스 와이어 톱은 그에 일정한 간격으로 설치되는 절단용 비드에 의해 잉곳의 커팅능력이 결정되는바, 통상적으로 사용되는 컷팅 비드(B)의 형태를 도 1 및 도 2를 통해 살펴보면, 원통형 단관(1)의 외부 표면에 다이아몬드(2)가 니켈 분말에 의해 부착되어 있는데, 가장 일반적인 형태 중 하나는 니켈 금속이 용해되어 있는 황산니켈 수용액에 단관(1)을 침지시키고 그 단관(1) 외부는 다이아몬드(2) 입자들이 감싸게 하여 다이아몬드(2) 입자가 니켈도금에 의한 부착으로 지지되는 형태가 되도록 구성된다.

상기와 같이 단관(1) 외부에 다이아몬드(2)가 니켈 금속층(3)에 의해 부착될 시에는 다이아몬드(2)가 단관(1)의 외부 표면에 불규칙한 배열 및 밀집상태를 갖는 형태로 부착되는데, 이러한 경우에는 동일한 절단품질을 유지할 수 없는 문제점을 내포하고 있었다.

한편, 도 2a에서와 같이 단관(1) 외부 표면에 다이아몬드(2)가 고밀집 상태로 니켈금속에 의해 지지되거나 또는 니켈금속이 다이아몬드 직경 이상으로 과도포되어 지지하고 있을 경우 다이아몬드 지립의 노출이 양호하지 못해 절입 불량을 초래할 뿐만 아니라, 커팅 시 다이아몬드(2) 군집의 박리가 발생되는 문제점이 있었으며, 이와 반대로 도 2b에서와 같이 단관(1) 외부에 다이아몬드(2)가 밀도가 낮은 상태로 니켈금속에 의해 지지되고 있거나 니켈금속층이 다이아몬드 직경 두께의 절반 미만으로 도포되어 지지하고 있을 경우 다이아몬드(2) 하나하나에 대한 지지력이 불량하여 다이아몬드(2)가 탈락이 되어 절입 불량을 초래하는 문제점을 내포하고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 원통형 단관의 외부 표면에 니켈 금속층에 의해 부착되는 다이아몬드를 나선형으로 부착되도록 하되, 입자의 직경이 큰 다이아몬드 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드가 복수개 부착되도록 함으로써 다이아몬드들이 일정한 밀집상태를 유지하도록 하여 절단 작업 시 동일한 절단 품질을 유지할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

또한, 일정간격으로 부착된 다이아몬드에 의해 절삭성능과 칩 배출 능력이 향상될 뿐만 아니라, 입자의 직경이 큰 다이아몬드 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드를 부착함으로써 입자의 직경이 큰 다이아몬드 지립의 노출은 양호하면서도 다이아몬드의 탈락이 발생하지 않아 컷팅 비드의 수명을 향상시키도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 크게 네 부분으로 구성되는바, 금속재질로 된 원통단관 형태로 구성되되, 와이어(W)에 의해 양단이 관통될 수 있도록 구성된 단관(10)과; 상기 단관(10)의 외부 표면에 나선형으로 부착되는 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)와; 상기 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20) 사이에 부착되는 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)와; 상기 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20) 및 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)를 단관(10) 외부에 부착 지지시키는 니켈 금속층(40)으로 구성되어, 절삭성과 비드의 수명이 향상되도록 한 대략적인 구성을 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 원통형 단관의 외부 표면에 니켈 금속층에 의해 지지되는 다이아몬드를 나선형으로 부착되도록 하되, 입자의 직경이 큰 다이아몬드 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드가 복수개 부착되도록 함으로써 다이아몬드들이 일정한 밀집상태를 유지하도록 하여 절단 작업 시 동일한 절단 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 일정간격으로 부착된 다이아몬드에 의해 절삭성능과 칩 배출 능력이 향상될 뿐만 아니라, 입자의 직경이 큰 다이아몬드 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드를 부착시킴으로써 입자의 직경이 큰 다이아몬드 지립의 노출은 양호하면서도 다이아몬드의 탈락이 발생하지 않아 컷팅 비드의 수명을 향상시키는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 종래 절단용 비드의 사시도
도 2a 및 도 2b는 종래 절단용 비드의 단면도
도 3은 본 발명의 사시도
도 4는 본 발명의 평면도
도 5는 본 발명의 단면도
도 6은 본 발명의 사용상태도

본 발명은 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드에 관한 것으로, 실리콘이나 세라믹 등의 모재를 절단할 수 있도록 풀리 상에 장착되어 고속 회전하는 와이어 톱에 설치고정되는 절단용 비드를 적극 개선하여, 절입능력이 향상될 뿐만 아니라 다이아몬드의 탈락 또는 다이아몬드 군집의 박리가 발생하지 않아 와이어 톱 수명의 장기화 및 작업의 효율을 극대화할 수 있도록 한 특징이 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 예시도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 평면도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 단면도를 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 사용상태도를 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이, 원통형 단관(10)의 외부 표면에 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)와 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)가 니켈 금속층(40)에 의해 부착 지지되되, 원통형 단관(10)의 외부 표면을 따라서 특히 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)와 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)가 나선형태로 부착되는 구성을 갖는다.

우선, 본 발명에 사용되는 원통형 단관(10)은 통상적으로 엔드리스 와이어 톱에 설치되는 컷팅 비드(B)에 적용되는 것과 동일한 것으로, 금속재질로 된 단관의 형태로 엔드리스 와이어(W)가 단관(10)의 양측을 관통하도록 구성되며, 단관(10)의 양단은 엔드리스 와이어(W)와 은납 브레이징을 통해 용접 고정되도록 구성된다.

한편, 상기 단관(10)의 표면에 후술하는 니켈 금속층(40)에 의해 부착 지지되는 다이아몬드(20, 30)는 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)와 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)로 나뉘는바, 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)의 직경은 190㎛에서 380㎛ 사이로 구성되고, 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)의 직경은 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)의 절반 정도로 82㎛에서 190㎛ 사이로 구성된다.

상기 준비된 다이아몬드(20, 30)는 단관(10)의 외부 표면에 나선형으로 부착되는바, 우선적으로 단관(10)의 외부 표면에 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)를 일정간격으로 가부착한 후, 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20) 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)를 가부착하는 바, 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20) 상하좌우 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)가 세 개정도 배열되는 구성을 갖는다.

이러한 다이아몬드(20, 30)의 배열에 의해 절삭성능과 칩 배출 능력이 향상될 뿐만 아니라, 입자가 큰 다이아몬드 지립의 노출은 양호하면서도 다이아몬드의 탈락이 발생하지 않아 컷팅 비드(B)의 수명을 향상시키는 특징이 있다.

마지막으로 상기 다이아몬드(20, 30)가 원통형 단관(10)의 외부 표면에 니켈 금속층(40)을 통해 견고하게 부착되는 과정을 살펴보면, 가부착된 다이아몬드(20, 30) 주위에 왁스 계통의 접착물질과 혼합된 니켈금속 파우더를 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)가 함몰될 높이 정도로 바른 후, 이를 진공전기로에 넣고 가열하면 니켈금속 파우더가 용융?응고되면서 상기 다이아몬드(20, 30)를 단관(10)의 외부 표면에 완전히 부착시키게 된다.

이러한 다이아몬드(20, 30)와 니켈금속 파우더를 단관(10)의 외부 표면에 가부착시키는데 사용되는 접착제는 왁스 계통의 물질을 사용하는 것이 바람직한 바, 왁스 계통의 접착제는 진공전기로에서 니켈금속 파우더가 용융되면서 니켈 금속층(40)을 형성할 때 상기 단관(10)의 외부 표면에 가부착된 다이아몬드(20, 30)와 니켈금속 파우더의 위치를 고정시키는 역할을 하는 것으로 진공전기로에서 연소된다.

상기와 같은 과정을 통해 원통형 단관(10)의 외부 표면에는 82㎛에서 190㎛ 사이의 두께로 니켈 금속층(40)이 형성되는 데, 이러한 니켈 금속층(40)은 상기 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)의 입자를 덮을 정도의 두께로 형성되어 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20) 사이의 공간을 확보하면서도 니켈 금속층(40)이 박리되는 현상을 방지하는 역할을 한다.

상기와 같이 니켈 금속층(40)을 형성시키는 융착작업이 완료되면 수세조에서 수세한 후, 열풍을 이용하는 건조기를 통해 니켈 금속층(40)을 완전히 건조시킴으로써 다이아몬드(20, 30)의 견고한 부착이 완료된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제조 및 사용상태를 살펴보면, 우선 원통형 단관(10)의 외부 표면을 정리한 후, 단관(10)의 외부 표면에 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)와 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)를 나선형의 형태로 가부착하되, 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20) 상하좌우 사이에 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30) 세 개가 배열되도록 한다.

그런 다음, 가부착된 다이아몬드(20, 30) 주위에 니켈금속 파우더를 가부착시킨 다음 니켈금속 파우더를 진공전기로에서 용융응고시켜 니켈 금속층(40)을 형성시킨 후, 수세 및 건조하여 컷팅 비드(B)를 완성한다.

그 후, 완성된 다수개의 컷팅 비드(B)를 와이어(W)에 꿴 다음, 일정간격으로 은납 브레이징을 통해 용접 고정함으로써 하나의 엔드리스 와이어 톱을 완성하게 된다.

W: 와이어 B: 컷팅 비드
1, 10: 원통형 단관 2: 다이아몬드
3, 40: 니켈 플레이트 20: 입자의 직경이 큰 다이아몬드
30: 입자의 직경이 작은 다이아몬드

Claims (3)

1. 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드에 있어서,
   금속재질로 된 원통단관 형태로 구성되되, 와이어(W)에 의해 양측이 관통될 수 있도록 구성된 단관(10)과;
   상기 단관(10)의 외부 표면에 나선형으로 부착되는 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)와;
   상기 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)의 사이에 부착되는 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)와;
   상기 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20) 및 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)를 단관(10) 외부 표면에 부착 지지시키는 니켈 금속층(40)으로 구성됨을 특징으로 하는 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 단관(10)의 외부 표면에 부착되는 입자의 직경이 큰 다이아몬드(20)는 190㎛에서 380㎛ 사이의 직경을 가지며, 입자의 직경이 작은 다이아몬드(30)는 82㎛에서 190㎛ 사이의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 단관(10)의 외부 표면에 상기 다이아몬드(20, 30)를 부착시키는 니켈 금속층(40)은 82 내지 190㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드리스 와이어 톱용 컷팅 비드.
   

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