KR20140007601A - 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경질재료의 절단 가공에 사용되는 다이아몬드 소우 와이어에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어는, 중심을 향하여 함몰된 함몰부가 길이방향으로 형성된 코어 와이어; 상기 코어 와이어에 결합되는 다이아몬드입자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어{A diamond saw wire having deformed core wire}

본 발명은 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어에 관한 것으로, 특히 코어 와이어의 외주면에 함몰부를 형성한 후에 다이아몬드를 결합시킴으로써 쿨런드의 이송력 및 절삭성을 향상시킨 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어에 관한 것이다.

LED용 사파이어 잉곳, 태양전지용 실리콘 잉곳 등의 경질 재료의 절단 및 슬라이스용으로 다이아몬드 소우 와이어가 사용된다. 상기 다이아몬드 소우 와이어는 와이어의 표면에 다이어몬드 입자를 전착시킨 것으로, 절단면에 절단가공의 흔적을 적게 발생시켜 정밀도가 상대적으로 우수하여 실리콘 잉곳 등의 반도체 재료의 절단에 널리 사용되고 있다.

다이아몬드 소우 와이어는 절삭성을 증가시키면서도 고정밀도 절단이 가능하도록 하기 위해서 슬라이싱 시 단선 발생이 억제되어야 한다.

도1은 한국공개특허 제10-2011-0033356호(공개번호)에 개시된 종래 다이아몬드 소우 와이어의 일례를 도시한 것이다. 도1을 참조하면, 종래 다이아몬드 소우 와이어는 심선(1)에 다이아몬드 입자(2)가 결합제(3)에 의해 결합된다. 이와 같은 종래 다이아몬드 소우 와이어는 슬라이싱 시 다이아몬드 입자의 이탈을 방지하기 위해서, 다이아몬드 입자를 각뿔형으로 한 것을 특징으로 한다.

그러나, 종래 다이아몬드 소우 와이어는 슬라이싱시 클러트의 이송 및 절삭된 칩의 배출이 용이하지 못하여, 피절삭체와 다이아몬드 소우 와이어 사이의 마찰이 증가하여 결과적으로 소우 와이어가 쉽게 단선되는 문제를 발생시킨다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다이아몬드 소우 와이어를 구성하는 코어 와이어에 함몰부를 형성하여, 쿨런트의 이송량을 증대시키고 절삭된 칩의 배출을 원할하게 하여 피절삭체와 소우 와이어 사이의 마찰을 줄임으로써 단선 발생을 억제하여 절삭능력을 향상시킨 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어는, 경질재료의 절단 가공에 사용되는 다이아몬드 소우 와이어에 있어서, 중심을 향하여 함몰된 함몰부가 길이방향으로 형성된 코어 와이어; 상기 코어 와이어에 결합되는 다이아몬드입자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코어 와이어에 상기 함몰부가 형성되기 전의 직경을 기준으로, 상기 함몰부는 상기 직경의 10% 이하의 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코어 와이어의 원주방향을 기준으로 한 상기 함몰부의 너비는, 상기 코어 와이어에 상기 함몰부가 형성되기 전의 직경을 기준으로 한 원주길이의 50% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 함몰부는 상기 코어 와이어에 복수개가 마련되며, 상기 각 함몰부의 깊이는 상기 직경의 10% 이하로 형성되고, 상기 각 함몰부의 너비의 합은 상기 원주길이의 50% 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 함몰부는 상기 코어 와이어의 외주면에 등간격으로 형성된 제1,2,3 함몰부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어는, 쿨런트의 이송량을 증대시키고 절삭된 칩의 배출을 원할하게 하여 피절삭체와 소우 와이어 사이의 마찰을 줄임으로써 단선 발생을 억제하여 절삭능력을 향상시키는 효과를 제공한다.

도1은 종래 다이아몬드 소우 와이어의 일례를 도시한 도면,
도2는 본 발명 실시예에 따른 다이아몬드 소우 와이어의 단면도,
도3은 도2의 코어 와이어를 발췌하여 도시한 단면도
도4는 도2의 코어 와이어를 발췌하여 도시한 사시도이다.

본 발명은 와이어 소우 머신에 사용되는 다이아몬드 소우 와이어에 관한 것으로, LED용 사파이어 잉곳, 태양전지용 실리콘 잉곳 등의 경질 재료의 절단 및 슬라이스용으로 이용된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 실시예에 따른 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어의 단면도이고, 도3은 도2의 코어 와이어를 발췌하여 도시한 단면도이며, 도4는 도2의 코어 와이어를 발췌하여 도시한 사시도이다.

도2를 참조하면, 본 발명에 따른 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어는, 코어 와이어(10)와 다이아몬드입자(20)를 포함한다.

상기 코어 와이어(10)는 고탄소 강선재로 이루어지며, 그 직경은 0.05~0.5mmФ인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1~0.4mmФ인 것이 사용된다. 본 실시예에서 상기 코어 와이어(10)로는 피아노용 강선이 사용된다.

상기 코어 와이어(10)에는 함몰부(30)가 구비된다.

상기 함몰부(30)는 본 발명의 핵심적인 특징을 이루는 구성으로서, 상기 함몰부(30)는 상기 코어 와이어(10)의 중심을 향하여 함몰된다.

도3 및 도4를 참조하면, 상기 함몰부(30)는 상기 코어 와이어(10)의 길이방향을 따라 연장되어 형성된다. 상기 함몰부(30)는 상기 코어 와이어(10)를 이형 다이스로 인발 가공하여 제조된다.

본 실시예에서, 상기 함몰부(30)는 상기 코어 와이어(10)에 함몰부(30)가 형성되기 전의 직경을 기준으로 상기 직경의 10% 이하의 깊이로 형성된다.

상기 함몰부(30)의 깊이가 상기 직경의 10%를 초과하는 경우, 소우 와이어의 강도가 현격히 약화되어 슬라이싱 공정 시 부하되는 장력에 의해 단선이 발생하는 등 안정성이 저하된다.

또한, 상기 함몰부(30)의 너비는 상기 코어 와이어(10)에 상기 함몰부(30)가 형성되기 전의 직경을 기준으로 한 원주길이의 50% 이하로 형성된다.

도3을 참조하면, 상기 함몰부(30)의 너비는 상기 코어 와이어(10)의 원주방향을 기준으로 한 함몰부(30)의 원주방향의 길이로 정의된다.

상기 함몰부(30)의 너비가 상기 직경을 기준으로 한 원주길이의 50%를 초과하는 경우 슬라이싱 공정시 소우 와이어와 피절삭체 사이의 접촉면적의 감소로 인하여 국부적으로 소우 와이어와 피절삭체의 접촉면에 가해지는 응력이 집중되어 조기에 단선이 발생할 가능성이 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 함몰부(30)는 상기 코어 와이어(10)에 복수 개가 마련된다. 각 함몰부(30)의 깊이는 상기 직경의 10% 이하로 형성되고, 상기 각 함몰부(30)의 너비의 합은 상기 원주길이의 50% 이하로 형성된다.

구체적으로, 본 실시예에서, 상기 함몰부(30)는 상기 코어 와이어(10)의 외주면에 등간격으로 형성된 제1,2,3 함몰부(31,32,33)를 포함한다. 상기 제1,2,3 함몰부(31,32,33)의 깊이인 D1,D2,D3는 각각 코어 와이어(10)의 직경(R)의 10% 이하로 형성되고, 상기 제1,2,3 함몰부(31,32,33)의 너비인 L1,L2,L3의 합은 상기 직경(R)을 기준으로 한 원주길이의 50% 이하로 형성된다.

상기 제1,2,3 함몰부(31,32,33)는 코어 와이어(10)의 외주면에 등간격으로 형성되어 슬라이싱 공정 중에 소우 와이어와 피절삭체의 접촉면에 가해지는 응력의 균형을 유도하여 국부적인 응력 집중을 최소화한다.

상기 다이아몬드입자(20)는 상기 코어 와이어(10)에 결합된다. 본 실시예에서, 상기 다이아몬드입자(20)는 전기도금이나 수지에 의해 견고하게 부착된다.

이하, 상기 구성에 따른 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어의 작용을 실험결과와 함께 구체적으로 설명한다.

본 발명의 작용 및 효과를 검증하기 위해, 실험예 샘플을 준비하고, 이와 비교되는 비교예 샘플 1,2,3을 준비하여 실험을 수행하였다.

실험예와, 비교예 1,2,3은 모두 0.82% C 의 와이어 로드(wire rod)를 사용하여 소우 와이어의 일반적 코어 와이어로 사용되는 황동 도금선을 제조하고, 미리 설계된 형상대로 상기 황동 도금선을 습식 신선 가공하고, 신선된 이형선에 다이아몬드를 금속전기도금 방법으로 고정하여 다이아몬드 소우 와이어를 제조하였다.

절삭성 평가는 Single Wire Saw M/C를 이용하여 동일한 절삭 조건 하에서 단선이 발생될 때까지 몇 장의 웨이퍼 절단이 가능한가로 평가하였다. 평가결과는 하기 표1과 같다.

샘플	함몰부의 깊이	함몰부의 너비	절삭량(장)	소우 와이어 종류
실험예	5%	10%	11.3	이형 다이아몬드 소우 와이어
비교예 1	5%	60%	6.4	이형 다이아몬드 소우 와이어
비교예 2	20%	10%	4.3	이형 다이아몬드 소우 와이어
비교예 3			8.2	다아이몬드 소우 와이어

먼저, 상기 표1에서 상기 함몰부의 깊이는 코어 와이어의 직경을 기준으로 함몰된 깊이의 백분율을 나타내고, 상기 함몰부의 너비는 각 함몰부의 원주방향의 길이값을 합한 값과 코어 와이어의 직경을 기준으로 한 원주길이의 백분율을 나타낸다.

상기 절삭량은 단선이 발생될 때까지 절단된 웨이퍼의 장수를 의미한다.

또한, 상기 소우 와이어의 종류에서 이형 다이아몬드 소우 와이어는 코어 와이어에 함몰부가 형성되어 이형 코어 와이어의 구조를 갖는 소우 와이어를 의미하고, 상기 다이아몬드 소우 와이어는 종래와 같이 코어 와이어의 단면이 원형인 경우를 의미한다.

상기 실험예 및 비교예1,2는 모두 함몰부가 코어 와이어의 외주면에 3개가 형성된 상태이다. 예컨대, 상기 실험예의 함몰부의 깊이는 3개의 각 함몰부의 깊이가 5%로 형성되고, 상기 각 함몰부의 너비의 함이 코어 와이어의 직경을 기준으로 한 원주길이의 10%로 형성된 것을 의미한다.

먼저, 상기 표1에서 실험예와 비교예3을 참고하면, 코어 와이어에 함몰부를 형성한 것이 코어 와이어의 단면이 원형인 종래 다이아몬드 소우 와이어에 비하여 절삭량이 증가하였음을 알 수 있다.

또한, 상기 표1에서 실험예와 비교예2를 참고하면, 함몰부의 너비를 동일하게 하였을 때, 상기 함몰부의 깊이가 10%를 초과하면 절삭량이 현저히 떨어짐을 알 수 있다. 함몰부의 깊이가 지나치게 커지면, 소우 와이어의 강도가 현저히 저하되므로 단선이 쉽게 발생된다.

또한, 상기 표1에서 실험에와 비교예1을 참고하면, 함몰부의 깊이를 동일하게 하였을 때, 상기 함몰부의 너비가 50%를 초과하는 경우 절삭량이 현저히 떨어짐을 알 수 있다. 함몰부의 너비가 지나치게 커지면, 소우 와이어와 웨이퍼 사이의 접촉면이 감소하여 상기 접촉면에 가해지는 응력이 국부적으로 증가되기 때문에 쉽게 단선이 발생되는 것이다.

이처럼, 본 발명에 따른 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어는, 코어 와이어(10)의 외주면에 함몰부(30)를 형성하여 쿨런트의 이송량을 증대시키고, 슬라이싱 공정 중에 절삭된 칩의 배출을 보아 용이하게 하여 결과적으로 다이아몬드 소우 와이어의 절삭능력을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 코어 와이어
20... 다이아몬드입자
30... 함몰부
31... 제1 함몰부
32... 제2 함몰부
33... 제3 함몰부
D1,D2,D3 ... 제1,2,3 함몰부의 깊이
L1,L2,L3 ... 제1,2,3 함몰부의 너비
R... 직경

Claims (5)

1. 경질재료의 절단 가공에 사용되는 다이아몬드 소우 와이어에 있어서,
   중심을 향하여 함몰된 함몰부(30)가 길이방향으로 형성된 코어 와이어(10);
   상기 코어 와이어(10)에 결합되는 다이아몬드입자(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 코어 와이어(10)에 상기 함몰부(30)가 형성되기 전의 직경을 기준으로, 상기 함몰부(30)는 상기 직경의 10% 이하의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 코어 와이어(10)의 원주방향을 기준으로 한 상기 함몰부(30)의 너비는, 상기 코어 와이어(10)에 상기 함몰부(30)가 형성되기 전의 직경을 기준으로 한 원주길이의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어.
4. 제3항에 있어서,
   상기 함몰부(30)는 상기 코어 와이어(10)에 복수개가 마련되며,
   상기 각 함몰부의 깊이는 상기 직경의 10% 이하로 형성되고,
   상기 각 함몰부의 너비의 합은 상기 원주길이의 50% 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어.
5. 제3항에 있어서,
   상기 함몰부(30)는 상기 코어 와이어(10)의 외주면에 등간격으로 형성된 제1,2,3 함몰부(31,32,33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이형 코어 와이어를 구비하는 다이아몬드 소우 와이어.

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