KR20170122999A - 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우 - Google Patents

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Abstract

베어 와이어의 외주면에 수지를 결합제로 연마용 다이아몬드 입자를 고착시킨 지립층을 가지는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우에 있어서, 본 발명에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우는 상기 지립층에 지립되는 복수의 탄화규소(SiC) 입자를 포함한다.
본 발명에 따르면, 탄화규소(SiC) 입자를 보조 절삭 입자로서 레진 층에 지립함으로써 레진 본드 다이아몬드 와이어의 절삭력을 향상시키고, 절삭에 관여하는 주 입자로서의 다이아몬드가 탈락하는 경우에도 일정한 절삭력을 유지할 수 있도록 한다.

Description

레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우{Resin bonded diamond wire saw}
본 발명은 레진 다이아몬드 와이어 쏘우에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절삭 성능을 최대한 유지할 수 있는 구조를 갖는 레진 접착 다이아몬드 와이어 쏘우에 관한 것이다.
각종 반도체 소자의 제조 분야의 대구경 실리콘 잉곳으로부터 생산되는 실리콘 웨이퍼나 태양전지에 이용되는 웨이퍼를 자르기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 레진 본드 와이어 쏘우(resin bonded wire saw)가 이용되고 있다.
이러한 레진 본드 와이어 쏘우로는 일본 공개특허 특개평10-138114호를 일 예로 들 수 있다. 이 공보에 기재된 레진 본드 와이어 쏘우는 고항장력 금속을 심선으로 이용해 폴리아미드이미드 수지를 결합 제로 한 지립층을 심선의 외주면에 형성시키는 기술에 관한 것이다.
이러한 다이아몬드 와이어의 경우 다이아몬드 입자를 이용하여 피절삭체를 가공한다. 그러나 도 2에 도시된 바와 같이 부착된 다이아몬드가 마모되거나 탈락되었을 경우에는 절삭 성능이 급격히 감소하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 단순히 다이아몬드 입자의 양을 증가시키는 경우에는 제조 단가가 급격히 상승하는 문제가 있다.
또한 종래 다이아몬드 입자의 파지력을 높이는 방법으로서 레진의 경도가 높은 제품을 선정하거나 이종의 레진을 일정 비율로 혼합하여 높이는 방법이 이용되었다. 그러나 레진의 경도를 높이는 방법으로는 다이아몬드 입자의 파지력을 높일 수 없는 것으로 측정되었다. 이외에도 다이아몬드 입자가 힘을 받더라도 버틸 수 있을 만큼의 레진 두께를 확보하는 방법이 있으나, 웨이퍼 가공 시 Si 크리스탈(crystal)과의 마찰로 먼저 마모가 되거나 뜯겨나가는 등 가공 부하를 버틸 수 있을 만큼 충분히 잡아주지 못하는 현상이 발생했다.
또한 다이아몬드 와이어를 제조하기 위하여 레진을 이용하는 경우 레진과 다이아몬드 간의 화학적, 전기적 결합을 기대할 수 없으며, 단순히 물리적으로 부착되기 때문에 높은 강도의 접착력을 기대하기 어렵다는 문제가 있다.
이러한 레진 본드 다이아몬드 쏘우에 있어서 레진 본드 다이아몬드 와이어 톱의 예리함을 향상시키고 사용에 따른 절삭력의 저하를 억제하고 연마용 입자의 탈락이나 지립층의 박리를 방지하기 위한 기술들이 제안되고 있으나, 여전히 레진 본드 다이아몬드 와이어의 절삭력 향상, 다이아몬드 입자의 탈락 방지 및 지립층의 박리 방지는 주요 화두이며 관련 연구가 지속되고 있다.
본 발명은 다이아몬드 입자가 탈락하는 경우에도 연삭에 관여함으로써 절삭 성능을 최대한 유지할 수 있는 다이아몬드 와이어를 제공한다.
또한 본 발명은 다이아몬드가 지립되는 레진(Resin) 자체가 뜯겨져 나감으로써 다이아몬드 쏘우의 절삭 성능이 저하되는 것을 최대한 방지하는 구조를 제공한다.
베어 와이어의 외주면에 수지를 결합제로 연마용 다이아몬드 입자를 고착시킨 지립층을 가지는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우에 있어서, 본 발명에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우는 상기 지립층에 지립되는 복수의 탄화규소(SiC) 입자를 포함한다.
또한 상기 탄화규소 입자는 상기 다이아몬드 입자에 비하여 작은 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
또한 상기 베어 와이어는 탄소강으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 탄화규소(SiC) 입자를 보조 절삭 입자로서 레진 층에 지립함으로써 레진 본드 다이아몬드 와이어의 절삭력을 향상시키고, 절삭에 관여하는 주 입자로서의 다이아몬드가 탈락하는 경우에도 일정한 절삭력을 유지할 수 있도록 한다.
또한 본 발명에 따르면 다이아몬드 입자와 함께 보조적으로 탄화규소 입자를 레진층에 지립함으로써 레진층이 쉽게 박리되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 마모 전 상태를 나타내는 사진이다.
도 2는 종래의 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 마모 후 상태를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 개략적인 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 마모 전 모습을 나타내는 사진이다.
도 5는 도 4의 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 일부를 확대한 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 마모 후 모습을 나타내는 사진이다.
도 7은 도 6의 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 일부를 확대한 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우를 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 개략적인 모습을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 마모 전 모습을 나타내는 사진이며, 도 5는 도 4의 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 일부를 확대한 사진이다. 또한 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 마모 후 모습을 나타내는 사진이고, 도 7은 도 6의 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 일부를 확대한 사진이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어(100)는 베어 와이어(110), 다이아몬드 입자(120) 및 탄화규소(SiC) 입자(140)를 포함한다.
베어 와이어(110)는 일정한 길이를 갖고, 레진 본드 다이아몬드 와이어(100)의 심부를 형성한다. 베어 와이어(110)는 일명 피아노선, 즉 탄소강 재질로 형성될 수 있다.
베어 와이어(110)의 외주면에는 지립층(130)이 형성된다. 지립층(130)은 베어 와이어(110)의 외주면에 접착된 상태로 형성되며, 다양한 레진(resin)를 이용하여 형성될 수 있다.
지립층(130)에는 다이아몬드 입자(120)가 지립된다. 다이아몬드 입자(120)는 지립층(130) 내에 일부가 지립층(130) 외부로 노출된 상태로 구비되며, 지립층(130)에 고착된 상태에서 웨이퍼 가공 과정에서 Si 크리스탈의 절삭을 위한 주 절삭재료로서 기능한다.
또한 지립층(130)에는 상술한 다이아몬드 입자(120) 이외에도 복수의 탄화규소(SiC) 입자(140)가 함께 지립된다. 탄화규소 입자(140)는 다이아몬드 입자에 비하여 작은 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 탄화규소 입자(140)는 두 가지 기능을 수행할 수 있다.
첫째, 탄화규소 입자(140)는 보조적인 절삭 재료로서 기능할 수 있다. 탄화규소 입자(140) 중 지립층(130)의 외부로 노출되는 입자들은 Si 크리스탈의 절삭 공정중 다이아몬드 입자(120)와 함께 보조적인 절삭 재료로서 기능할 수 있다.
이와 같이 탄화규소 입자(140)가 보조적인 절삭 재료로서 기능하기 때문에 본 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우(100)의 전체적인 절삭 능력이 향상될 수 있다.
둘째, 탄화규소 입자(140)는 지립층(130), 즉 레진의 강도를 증가시키기 위한 재료로서 기능할 수 있다.
레진의 내마모성을 높이기 위해서는 경도를 높여 주어야 한다. 그러나 Si의 가공부하를 버틸 수 있는 경도 5 이상을 갖는 레진을 찾는 것은 어렵기 때문에 본 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우(100)에서는 마모에 버틸 수 있는 대체재를 혼합하여 보완하는 방식을 택했다.
경도 5 이상을 가지며 Micro 단위의 Powder의 형태로 확보할 수 있는 재료를 선택 기준으로 하고 이에 해당하는 재료는 탄화규소(SiC, 경도9)와 산화규소(SiO2, 경도5~7)이다. 그러나 산화규소 파우더를 레진에 혼합하여 경화했을 경우 레진과 산화규소 입자가 서로 단단히 결합되는 모습을 확인 할 수 없었다. 또한 실제 마모 테스트를 했을 때 내마모성도 더 떨어지는 결과를 얻었다.
이에 비하여 탄화규소 파우더의 경우 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 상대적으로 경화후의 레진 조직이 탄탄한 형상을 보였다.
또한 실제 마모 테스트 결과에서도 하기의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 단순히 레진만으로 지립층을 형성한 경우에 비하여 탄화규소 입자를 혼합하였을 경우 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 수명이 약 20% 정도 증가하는 결과를 보였으며, 절단 성능에 있어서도 약 26% 정도 증가되는 경향을 보였다.
[표 1]
Figure pat00001
또한 도 6 및 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 마모 테스트 후에도 다이아몬드 입자의 탈락이 줄어든 것을 확인할 수 있었으며, 지립층, 즉 레진의 벗겨지는 현상 등이 거의 발견되지 않는 등 내마모성 또한 증가된 것을 확인할 수 있었다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.
100: 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우
110: 베어 와이어
120: 다이아몬드 입자
140: 탄화규소 입자

Claims (3)

  1. 베어 와이어의 외주면에 수지를 결합제로 연마용 다이아몬드 입자를 고착시킨 지립층을 가지는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우에 있어서,
    상기 지립층에 지립되는 복수의 탄화규소(SiC) 입자를 포함하는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄화규소 입자는 상기 다이아몬드 입자에 비하여 작은 직경을 갖는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베어 와이어는 탄소강으로 형성되는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우.
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