KR20120131633A - 잉곳 절단장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 잉곳 절단장치는 잉곳이 장착되는 잉곳 장착부와, 상기 잉곳 장착부의 하부에 배치된 와이어 쏘와, 상기 와이어 쏘에 공급된 슬러리를 회수하는 슬러리 리턴탱크와, 상기 리턴 탱크로부터 공급된 슬러리를 와이어 쏘에 재공급하는 슬러리 공급탱크와, 상기 와이어 쏘로부터 회수된 슬러리를 원심력에 의해 슬러리에 함유된 부산물을 분리하는 원심 분리기를 포함할 수 있다.
상기와 같은 발명은 원심력에 이용한 원심 분리기를 구비함으로써, 보다 효과적으로 슬러리에 함유된 부산물을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Description

잉곳 절단장치{INGOT CUTTING APPARATUS}
본 발명은 잉곳 절단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사파이어 잉곳을 절단하기 위한 절단 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 사파이어 등의 기판은 잉곳(Ingot)을 얇은 두께로 절단하여 제조되며, 이러한 잉곳은 잉곳 절단장치에 의해 절단된다.
종래 잉곳 절단장치는 사파이어 잉곳을 고속 회전하는 와이어 쏘(Wire Saw)에 하강시켜 절단 작업을 수행하여, 와이어 쏘에는 절단 및 윤활 작용을 하는 슬러리(Abrasive+oil)가 공급된다.
슬러리를 공급하는 슬러리 공급부는 절단에 사용된 슬러리를 저장한 후 필터를 통해 슬러리에 함유된 부산물들을 필터를 통해 걸러내고, 이후 부산물이 걸러진 슬러리를 와이어 쏘에 재공급하도록 순환시키게 된다.
하지만, 잉곳의 절단이 진행되면서 슬러리의 증발 및 분산으로 슬러리의 양이 줄어들게 되며, 이로 인해 잉곳의 품질 및 불량이 발생되는 문제점이 발생된다.
또한, 종래 잉곳 절단장치에는 잉곳 절단 시 발생되는 부산물을 걸러내기 위해 필터가 구비되어 있으나, 부산물로부터 필터의 막힘 현상이 발생되어 슬러리의 원활한 공급을 저해하는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 슬러리를 원활하게 공급시키기 위한 잉곳 절단장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 슬러리에 함유된 부산물을 효과적으로 제거하기 위한 잉곳 절단장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 잉곳 절단장치는 잉곳이 장착되는 잉곳 장착부와, 상기 잉곳 장착부의 하부에 배치된 와이어 쏘와, 상기 와이어 쏘에 공급된 슬러리를 회수하는 슬러리 리턴탱크와, 상기 리턴 탱크로부터 공급된 슬러리를 와이어 쏘에 재공급하는 슬러리 공급탱크와, 상기 와이어 쏘로부터 회수된 슬러리를 원심력에 의해 슬러리에 함유된 부산물을 분리하는 원심 분리기를 포함할 수 있다.
상기 원심 분리기는 리턴 탱크로부터 슬러리를 공급받아 슬러리의 부산물을 제거하고, 부산물이 제거된 슬러리를 리턴 탱크로 재공급할 수 있다.
상기 슬러리 리턴탱크와 슬러리 공급탱크 사이에는 상기 리턴 탱크로부터 회수된 슬러리 내에 함유된 부산물을 제거하는 필터가 더 구비될 수 있다.
상기 슬러리 리턴탱크 또는 슬러리 공급탱크에는 일정 양의 슬러리를 공급하는 슬러리 보충유닛이 더 구비될 수 있다.
상기 슬러리 보충유닛은 리턴 탱크에 저장된 슬러리의 양을 측정하는 슬러리 측정유닛과, 상기 측정유닛으로부터 측정된 값에 따라 일정 양의 슬러리를 공급하는 슬러리 공급유닛을 포함할 수 있다.
본 발명은 원심력에 이용한 원심 분리기를 구비함으로써, 보다 효과적으로 슬러리에 함유된 부산물을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 2차에 걸쳐 부산물을 제거함으로써, 부산물들이 필터에 막혀 슬러리의 공급이 제한되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 슬러리 보충유닛을 구비함으로써, 슬러리를 충분히 공급하여 잉곳 절단 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 10회 이상 연속 공정이 가능함으로써, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 잉곳 절단장치를 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 잉곳 절단장치의 변형 예를 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 잉곳 절단장치와 종래 잉곳 절단장치의 슬러리 사용회수를 나타낸 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 잉곳 절단장치를 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 잉곳 절단장치의 변형 예를 나타낸 블럭도이고, 도 3은 본 발명에 따른 잉곳 절단장치와 종래 잉곳 절단장치의 슬러리 사용회수를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 잉곳 절단장치는 잉곳이 장착되는 잉곳 장착부(100)와, 상기 잉곳 장착부(100)의 하부에 배치된 와이어 쏘(200)와, 상기 와이어 쏘(200)에 공급된 슬러리를 회수하는 슬러리 리턴탱크(420)와, 상기 슬러리 리턴 탱크(420)로부터 공급된 슬러리를 와이어 쏘(200)에 재공급하는 슬러리 공급탱크(440)와, 상기 와이어 쏘(200)로부터 회수된 슬러리를 원심력에 의해 슬러리에 함유된 부산물을 분리하는 원심 분리기(500)를 포함한다.
잉곳(I)의 절단은 챔버(C) 내에서 이루어질 수 있으며, 잉곳(I)으로는 사파이어 재질의 잉곳(I)이 사용될 수 있다.
잉곳(I)에는 잉곳(I)을 고정시키기 위해 잉곳 장착부(100)가 구비될 수 있다.
잉곳 장착부(100)는 잉곳(I)을 상하로 이동될 수 있으며, 이를 위해 잉곳 장착부(100)의 일측에는 별도의 구동 유닛(미도시)이 더 구비될 수 있다.
잉곳 장착부(100)의 하부에는 와이어 쏘(Wire Saw, 200)가 마련될 수 있다.
와이어 쏘(200)는 사파이어 잉곳(I)이 얇은 두께의 웨이퍼가 되도록 잉곳(I)을 다수개로 절단시키는 역할을 하며, 이를 위해 와이어 쏘(200)는 왕복 회전 운동을 수행할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 와이어 쏘(200)에는 표면에 다이아몬드 입자가 전착(electroplating) 될 수 있으며, 이로부터 사파이어 잉곳(I)의 절단을 용이하게 수행할 수 있다.
와이어 쏘(200)에는 다수의 롤러(300)가 구비될 수 있으며, 롤러(300)의 외측에 와이어 쏘(200)를 감아 와이어 쏘(200)를 회전시킬 수 있다.
다수의 롤러(300) 중 어느 하나는 구동 롤러일 수 있으며, 다른 롤러(300)는 가이드 롤러일 수 있다.
상기에서는 3개의 롤러(300)를 사용하여 와이어 쏘(200)를 왕복 회전시켰으나, 그 개수는 이에 한정되지 않고 2개 또는 4개 이상의 롤러(300)가 사용될 수도 있다.
잉곳 장착부(100) 및 와이어 쏘(200)가 배치된 챔버(C)의 일측에는 슬러리 공급부(400)가 마련될 수 있다.
슬러리 공급부(400)는 와이어 쏘(200)에 슬러리를 공급 및 회수하는 역할을 하며, 와이어 쏘(200)로부터 회수된 슬러리를 순환시킬 수 있다.
슬러리로는 초순수(DI Water)에 수용성 오일을 함유하여 형성할 수 있다. 예컨대, 5%의 수용성 오일을 초순수에 희석시키면 본 발명에 사용되는 슬러리가 완성될 수 있다.
슬러리에 수용성 오일을 함유함으로써, 사파이어의 절단력을 증대시킬 수 있으며, 절단시 발생되는 절단 부산물 및 이물질들을 용이하게 배출시킬 수 있다.
이와 함께, 슬러리는 고속 왕복에 의해 롤러에 열이 발생될 경우, 열을 식혀주는 역할도 동시에 수행될 수 있다.
상기와 같은 슬러리 공급부(400)는 리턴 탱크(420)와, 상기 리턴 탱크(420)와 연결 형성된 공급 탱크(440)와, 상기 리턴 탱크(420)로부터 공급된 슬러리를 와이어 쏘(200)에 재공급시키는 공급 탱크(440)와, 상기 리턴 탱크(420)로부터 공급된 슬러리에 함유된 부산물을 제거하여 공급 탱크에 공급하는 필터(460)를 포함할 수 있다.
리턴 탱크(420)는 챔버(C)의 하부에 배치될 수 있으며, 와이어 쏘(200)의 하부에 배치된 슬러리 회수유닛(미도시)으로부터 회수된 슬러리를 저장할 수 있다. 이를 위해 슬러리 회수유닛과 리턴 탱크(420) 사이에는 별도의 배관이 연결될 수 있다.
리턴 탱크(420)의 일측에는 공급 탱크(440)가 구비될 수 있다.
공급 탱크(440)는 리턴 탱크(420)로부터 공급된 슬러리를 와이어 쏘(200)에 재공급시키는 역할을 한다. 이를 위해 공급 탱크(440)는 별도의 배관을 통해 와이어 쏘(200)의 상부에 슬러리를 공급할 수 있다.
필터(460)는 리턴 탱크(420)와 공급 탱크(440) 사이에 구비될 수 있다.
필터(460)는 리턴 탱크(420)로부터 슬러리를 공급 탱크(440)로 이동할 시 슬러리에 함유된 각종 부산물 예컨대, 사파이어 입자들을 걸러내어 청결한 상태의 슬러리를 공급 탱크(440)로 공급할 수 있다.
필터(460)는 리턴 탱크(420)와 공급 탱크(460) 사이에 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 다수개의 필터(460)가 구비될 시 보다 청결한 상태의 슬러리를 공급 탱크(440)로 공급할 수 있다.
한편, 슬러리 공급부(400)의 일측에는 본 발명에 따른 원심 분리기(500)가 마련될 수 있다.
원심 분리기(500)는 슬러리 공급부(400)의 일측 보다 구체적으로는 리턴 탱크(420)의 일측에 구비될 수 있다.
원심 분리기(500)는 원심력에 의해 슬러리에 함유된 각종 부산물들을 슬러리로부터 분리 및 제거할 수 있으며, 각종 부산물들이 제거된 청결한 슬러리를 리턴 탱크(420)에 재공급할 수 있다.
원심 분리기(500)의 회전 속도는 미리 실험된 실험치에 의해 결정될 수 있으며, 슬러리에 함유된 각종 부산물이 가장 효과적으로 제거될 수 있는 원심 분리기(500)의 최적 회전속도를 결정할 수 있다.
와이어 쏘(200)로부터 리턴 탱크(420)에 공급된 슬러리는 필터(460)를 거치기 전에 원심 분리기(500)로 공급되어 슬러리에 함유된 각종 부산물들을 1차로 제거하고, 그 이후 필터(460)를 거치면서 각종 부산물들을 2차로 제거할 수 있다.
이로 인해 많은 양의 부산물들에 의해 필터(460)가 막히는 것을 방지할 수 있으며, 슬러리를 보다 청결한 상태로 유지시켜 슬러리에 함유된 부산물들로부터 와이어 쏘(200)의 단선이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 리턴 탱크(420)에는 슬러리 보충유닛(600)이 더 구비될 수 있다. 슬러리 보충유닛(600)은 와이어 쏘(200)로부터 절단 공정에 쓰인 슬러리의 양을 측정하여 부족한 슬러리를 보충해주는 역할을 한다.
슬러리 보충유닛(600)은 슬러리 측정유닛(620)과, 슬러리 공급유닛(640)을 포함할 수 있다.
슬러리 측정유닛(620)은 리턴 탱크(420)에 저장된 슬러리의 양을 측정할 수 있다. 이를 위해 슬러리 측정유닛(620)은 슬러리가 공급된 리턴 탱크(420)의 수위를 측정하여 슬러리의 양을 측정할 수 있다.
상기에서는 수위를 측정하여 슬러리의 양을 측정하였지만, 슬러리의 무게를 측정하여 슬러리의 전체 양을 측정할 수도 있다.
슬러리 공급유닛(640)은 슬러리 측정유닛(620)으로부터 측정된 값에 따라 일정 양의 슬러리를 리턴 탱크(420)에 공급할 수 있다. 이를 위해 슬러리 공급유닛(640)의 공급량은 슬러리 측정유닛(620)에 의해 제어될 수 있다.
와이어 쏘(200)로부터 절단 수행을 마친 슬러리가 배출되면, 슬러리는 리턴 탱크(420)에 저장된다.
리턴 탱크(420)로 저장된 부산물이 함유된 슬러리는 원심 분리기(500)로 이동된다. 원심 분리기(500)는 슬러리에 함유된 부산물을 원심력에 의해 분리시키고, 부산물이 제거된 슬러리를 리턴 탱크(420)로 재공급한다.
이어서, 슬러리 측정유닛(620)은 리턴 탱크(420)에 공급된 슬러리의 양을 측정하고, 슬러리의 양이 부족하다고 판단되면 슬러리 공급유닛(640)는 일정량의 슬러리를 리턴 탱크(420)에 공급한다.
상기와 같이 정량의 슬러리가 리턴 탱크(420)에 구비되면, 리턴 탱크(420)에 구비된 슬러리는 필터(460)를 거쳐 슬러리 공급탱크(440)로 이동된다.
슬러리가 필터(460)를 거치는 동안 다시 한번 슬러리에 남아있는 부산물들을 걸러내게 되고, 이로 인해 슬러리 공급탱크(440)에는 청결한 상태의 슬러리가 저장될 수 있다.
이어서, 슬러리 공급탱크(440)는 와이어 쏘(200)의 상부에 슬러리를 공급하여 슬러리 공급을 마친다.
상기에서는 슬러리 보충유닛(600)이 리턴 탱크(420)의 일측에 형성되었지만, 이에 한정되지 않고, 다음과 같이 배치될 수 있다.,
도 2에 도시된 바와 같이, 슬러리 보충유닛(600)은 공급 탱크(440)의 일측에 형성될 수 있다.
슬러리 보충유닛(600)은 슬러리 측정유닛(620)과, 슬러리 공급유닛(640)을 포함할 수 있다. 슬러리 공급유닛(640)은 슬러리 측정유닛(620)에 의해 공급량이 제어될 수 있다.
상기와 같은 슬러리 보충유닛(600)은 청결한 상태의 슬러리를 공급하기 때문에 앞서 설명된 실시예와 달리 공급 탱크(440)에 연결될 수 있다.
상기에서는 슬러리 보충유닛(600)을 리턴 탱크(420) 또는 공급 탱크(440)의 어느 일측에만 형성하였지만, 리턴 탱크(420)와 공급 탱크(440) 모두에 형성될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래에는 사파이어 등의 부산물 및 이물질을 제거하기 위해서는 슬러리의 1회 이상 사용이 불가능하였다. 반면, 본 발명은 10회 아상 사용이 가능하게 되었다.
이로부터 본 발명은 연속 작업에 따른 작업 시간을 줄여 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 사파이어 잉곳을 절단하는 사파이어 잉곳 절단장치에 대해 설명하였지만, 실리콘 잉곳을 절단하는 실리콘 잉곳 절단장치에 적용될 수도 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 잉곳 장착부 200: 와이어 쏘
300: 롤러 420: 리턴 탱크
440: 공급 탱크 500: 원심 분리기
620: 슬러리 측정유닛 640: 슬러리 공급유닛

Claims (5)

  1. 잉곳이 장착되는 잉곳 장착부;
    상기 잉곳 장착부의 하부에 배치된 와이어 쏘;
    상기 와이어 쏘에 공급된 슬러리를 회수하는 슬러리 리턴탱크;
    상기 슬러리 리턴 탱크로부터 공급된 슬러리를 와이어 쏘에 재공급하는 슬러리 공급탱크; 및
    상기 와이어 쏘로부터 회수된 슬러리를 원심력에 의해 슬러리에 함유된 부산물을 분리하는 원심 분리기;
    를 포함하는 잉곳 절단장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원심 분리기는 리턴 탱크로부터 슬러리를 공급받아 슬러리의 부산물을 제거하고, 부산물이 제거된 슬러리를 리턴 탱크로 재공급하는 잉곳 절단장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬러리 리턴탱크와 슬러리 공급탱크 사이에는 상기 리턴 탱크로부터 회수된 슬러리 내에 함유된 부산물을 제거하는 필터가 더 구비되는 잉곳 절단장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬러리 리턴탱크 또는 슬러리 공급탱크에는 일정 양의 슬러리를 공급하는 슬러리 보충유닛이 더 구비되는 잉곳 절단장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 슬러리 보충유닛은 리턴 탱크에 저장된 슬러리의 양을 측정하는 슬러리 측정유닛과, 상기 측정유닛으로부터 측정된 값에 따라 일정 양의 슬러리를 공급하는 슬러리 공급유닛을 포함하는 잉곳 절단장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20230056427A (ko) 2021-10-20 2023-04-27 에스케이실트론 주식회사 슬러리 믹싱 장치 및 이를 구비한 잉곳 절단 장치

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