KR20170123002A - Resin bonded diamond wire saw - Google Patents
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Abstract
Description
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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resin-diamond wire saw, and more particularly, to a resin-bonded diamond wire saw having a structure capable of maintaining a maximum cutting performance.
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.Resin bonded wire saws as shown in Fig. 1 are used to cut wafers used in silicon wafers or solar cells produced from large-diameter silicon ingots in various semiconductor device manufacturing fields.
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.Such a resin bond wire saw may be, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-138114. The resin-bonded wire saw described in this publication relates to a technique of forming an abrasive grain layer on the outer circumferential surface of a core wire using a high tensile strength metal as a core wire and a polyamide-imide resin as a bonding agent.
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.In the case of such a diamond wire, the workpiece is processed using diamond particles. However, as shown in FIG. 2, when the attached diamond is worn or dropped, the cutting performance drastically decreases. In order to solve such a problem, when the amount of diamond particles is simply increased, there is a problem that the manufacturing cost increases sharply.
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.Also, as a method of increasing the gripping force of the conventional diamond particles, a method of selecting a product having a high hardness of the resin or mixing the different kinds of resins at a certain ratio is used. However, it was measured that the hardness of the resin can not be increased by the method of increasing the hardness of the diamond particles. In addition, there is a method of securing the thickness of the resin enough to withstand the force of diamond particles, but it is enough to hold the processing load such as abrasion or tearing by friction with Si crystal during wafer processing. I can not do that.
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.In addition, when a resin is used to produce a diamond wire, chemical and electrical bonding between the resin and diamond can not be expected, and since it is merely physically attached, it is difficult to expect high strength adhesive force.
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.Techniques have been proposed for improving the sharpness of the resin bonded diamond saw in such resin bonded diamond saws, suppressing the reduction of the cutting force due to use, preventing the abrasion particles from coming off and peeling off the abrasive grains. However, Improvement of cutting force of wire, prevention of dropping of diamond particles and prevention of peeling of abrasive layer are the main issues and related researches are continuing.
본 발명은 다이아몬드 입자가 탈락되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는 다이아몬드 쏘우를 제공한다.The present invention provides a diamond saw having a structure capable of preventing diamond particles from falling off.
또한 본 발명은 다이아몬드 입자의 표면적을 증가시킬 수 있는 다이아몬드 입자의 표면 처리 방법을 제공한다.The present invention also provides a surface treatment method of diamond particles capable of increasing the surface area of diamond particles.
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 다이아몬드 입자는 표면에 복수의 돌기가 형성된 금속 코팅층이 적어도 일부의 표면에 형성된다.A resin-bonded diamond wire saw having an abrasive grain bonded to a peripheral surface of a bare wire with a resin as a bonding agent, the diamond-bonded wire being characterized in that the diamond particles are a metal having a plurality of projections formed on its surface A coating layer is formed on at least a part of the surface.
또한 상기 금속 코팅층은 니켈(Ni)로 형성될 수 있다.The metal coating layer may be formed of nickel (Ni).
또한 상기 금속 코팅층이 코팅층이 형성되지 않은 표면적은 전체 표면적의 10% 이내일 수 있다.Also, the surface area of the metal coating layer on which the coating layer is not formed may be within 10% of the total surface area.
또한 상기 금속 코팅층은 응집된 덩어리가 형성되지 않도록 코팅층이 형성될 수 있다.Further, the metal coating layer may be formed with a coating layer such that aggregated agglomerates are not formed.
한편, 본 발명에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우 제조방법은 다이아몬드 입자를 제공하는 단계; 상기 다이아몬드 입자에 무전해 도금을 통하여 복수의 돌기가 형성된 형태의 니켈(Ni) 도금층을 형성하는 단계; 상기 다이아몬드 입자와 액상의 수지의 혼합물에 침지하여 피복하는 단계; 및 열처리를 통하여 상기 피복된 액상 수지를 경화시키는 단계;를 포함한다.Meanwhile, a method of manufacturing a resin bonded diamond wire according to the present invention includes: providing diamond particles; Forming a nickel (Ni) plating layer in which a plurality of projections are formed through electroless plating on the diamond particles; Immersing and coating the mixture of the diamond particles and the liquid resin; And curing the coated liquid resin through heat treatment.
본 발명에 따르면 다이아몬드 입자의 표면적을 증가시킴으로써 레진과의 접착 면적을 증가시켜 지립 시의 부착강도를 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, by increasing the surface area of the diamond particles, it is possible to obtain an effect of increasing the adhesion area at the time of abrasion by increasing the adhesion area with the resin.
또한 본 발명에 따르면 니켈 등의 금속을 무전해 도금 방법을 이용하여 처리함으로써 용이하게 다이아몬드 입자의 표면적을 증가시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, an effect of easily increasing the surface area of the diamond particles can be obtained by treating a metal such as nickel with an electroless plating method.
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 모습을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 5는 다이아몬드 입자의 표면에 일반적인 방법을 통하여 코팅한 경우의 상태를 나타내는 사진이다.
도 6은 도 5의 일부를 확대한 상태를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 모습을 나타내는 사진이다.
도 8은 도 7을 확대하여 다이아몬드 입자의 표면의 상태를 나타내는 사진이다.
도 9는 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 제조방법을 나타내는 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a photograph showing a state before a wear of a conventional resin bonded diamond wire saw. FIG.
2 is a photograph showing a state of a conventional resin bonded diamond wire saw after it has been worn.
3 is a schematic view showing a state of a resin bonded diamond wire saw according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view showing a state of diamond particles according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing the state of coating the surface of the diamond particles by a general method.
6 is a photograph showing a state in which a part of FIG. 5 is enlarged.
7 is a photograph showing a state of diamond particles according to an embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a photograph showing the state of the surface of diamond particles by enlarging Fig.
9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a resin-bonded diamond wire saw according to an embodiment.
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.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the absence of special definitions or references, the terms used in this description are based on the conditions indicated in the drawings. The same reference numerals denote the same members throughout the embodiments. For the sake of convenience, the thicknesses and dimensions of the structures shown in the drawings may be exaggerated, and they do not mean that the dimensions and the proportions of the structures should be actually set.
도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우를 설명한다. 도 3은 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 소우의 모습을 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 모습을 나타내는 개략도이다. 또한 도 5 및 도 6은 다이아몬드 입자의 표면에 일반적인 방법을 통하여 코팅한 경우의 상태를 나타내는 사진이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 모습을 나타내는 사진이다.3 to 8, a resin-bonded diamond wire saw according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic view showing a state of a resin bonded diamond wire saw according to an embodiment, and FIG. 4 is a schematic view showing a state of diamond particles according to an embodiment of the present invention. FIGS. 5 and 6 are photographs showing a state of coating the surface of the diamond particles by a general method, and FIGS. 7 and 8 are photographs showing the state of the diamond particles according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어(100)는 베어 와이어(110) 및 다이아몬드 입자(120)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the resin bonded
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.The
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.An
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.The
본 실시예에 따른 다이아몬드 입자(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 표면에 금속 코팅층(125)이 형성된다. 금속 코팅층(125)은 다이아몬드 입자의 표면 중 적어도 일부, 바람직하게는 90% 이상의 표면에 형성될 수 있다. 즉, 금속 코팅층(125)이 형성되지 않은 부분, 핀홀의 표면적은 다이아몬드 입자 전체 표면적의 10% 이내로 형성되어야 한다.The
본 실시예에 따른 금속 코팅층(125)은 돌출부(sk)가 형성된다. 돌출부(sk)는 입자 외측을 향하여 뾰족하게 돌출된 형상(spiky)으로 형성된다. 또한 금속 코팅층(125)은 응집된 덩어리가 형성되지 않도록 코팅층이 형성되는 것이 바람직하다.The
금속 코팅층(125)을 형성하기 위한 금속으로는 니켈(Ni)이 주 재료로서 이용될 수 있으며, 금속 코팅층(125)의 형성 방법으로는 무전해 도금 방법을 이용할 수 있다.As the metal for forming the
다이아몬드 입자 표면에 금속 코팅층이 형성되는 경우 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 다이아몬드 입자의 표면 상에 비교적 고른 두께로 코팅이 됨으로써 코팅층이 형성된 다이아몬드 입자의 형상은 다이아몬드 입자의 본래 형상에 대응되는 것이 일반적이다. 다이아몬드 입자 표면 형상과 관련없이 돌출되는 경우라도, 코팅 금속이 코팅 또는 도금 공정 중 뭉치는 등의 이유로 돌출될 수 있다.When a metal coating layer is formed on the surface of the diamond particles, as shown in FIGS. 4 and 5, the diamond particles having a coating layer formed by coating on the surface of the diamond particles with a relatively uniform thickness correspond to the original shape of the diamond particles It is common. Even if the diamond particles are protruded regardless of the surface shape of the diamond particles, the coating metal may be protruded due to clumping during coating or plating.
이에 비하여 본 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 표면에는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 다수의 돌출부들이 형성된다. 이와 같은 돌출부들은 코팅된 다이아몬드 입자가 지립층 내에 고착되는 경우 지립층, 즉 레진과의 접촉면적을 증가시키고 결합력을 향상시킴으로써 Si 크리스탈의 절삭 가공 시 다이아몬드 입자가 절삭 부하에 의하여 지립층으로부터 이탈하는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.On the other hand, as shown in FIGS. 7 and 8, a plurality of protrusions are formed on the surface of the diamond particles according to the present embodiment. Such protrusions increase the contact area with the abrasive layer, that is, the resin, when the coated diamond particles are fixed in the abrasive layer, and improve the bonding force, so that the diamond particles are separated from the abrasive layer due to the cutting load during cutting of the Si crystal .
도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 제조방법을 설명한다. 도 9는 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우의 제조방법을 나타내는 순서도이다.A manufacturing method of a resin bonded diamond wire saw according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a resin-bonded diamond wire saw according to an embodiment.
본 발명의 일 실시예에 따른 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우 제조방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.A method of manufacturing a resin bonded diamond wire according to an embodiment of the present invention includes the following steps.
먼저, 다이아몬드 입자를 제공한다(S100). 다음으로 다이아몬드 입자에 무전해 도금을 통하여 복수의 돌기가 형성된 형태의 니켈(Ni) 도금층을 형성한다(S200). 이 때 앞서 설명한 바와 같이 다이아몬드 입자의 표면에 형성되는 코팅층, 즉 도금층은 돌출부가 형성되도록 제어된다.First, diamond particles are provided (S100). Next, a nickel (Ni) plating layer in which a plurality of projections are formed through electroless plating on the diamond particles is formed (S200). At this time, as described above, the coating layer formed on the surface of the diamond particles, that is, the plating layer is controlled so as to form the protrusions.
다음으로 다이아몬드 입자와 액상의 수지의 혼합물에 침지하여 베어 와이어의 표면을 다이아몬드 입자와 액상 수지의 혼합물로 피복한다(S300). Next, the surface of the bare wire is immersed in a mixture of the diamond particles and the liquid resin, and the surface of the bare wire is coated with a mixture of the diamond particles and the liquid resin (S300).
이어서 열처리를 통하여 베어 와이어의 표면에 피복된 액상 수지를 경화시킨다(S400).Subsequently, the liquid resin coated on the surface of the bare wire is cured by heat treatment (S400).
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.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. have.
Claims (5)
상기 다이아몬드 입자는 표면에 복수의 돌기가 형성된 금속 코팅층이 적어도 일부의 표면에 형성되는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우.A resin-bonded diamond wire saw having an abrasive grain layer on which an abrasive diamond particle is fixed with an outer circumferential surface of a bare wire as a bonding agent,
Wherein the diamond particles are formed on at least a part of a surface of a metal coating layer having a plurality of projections formed on a surface thereof.
상기 금속 코팅층은 니켈(Ni)로 형성되는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우.The method according to claim 1,
Wherein the metal coating layer is formed of nickel (Ni).
상기 금속 코팅층이 코팅층이 형성되지 않은 표면적은 전체 표면적의 10% 이내인 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우.3. The method of claim 2,
Wherein the surface area of the metal coating layer on which the coating layer is not formed is within 10% of the total surface area.
상기 금속 코팅층은 응집된 덩어리가 형성되지 않도록 코팅층이 형성되는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우.3. The method of claim 2,
Wherein the coating layer is formed on the metal coating layer so as not to form agglomerated agglomerates.
상기 다이아몬드 입자에 무전해 도금을 통하여 복수의 돌기가 형성된 형태의 니켈(Ni) 도금층을 형성하는 단계;
상기 다이아몬드 입자와 액상의 수지의 혼합물에 침지하여 피복하는 단계; 및
열처리를 통하여 상기 피복된 액상 수지를 경화시키는 단계;를 포함하는 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우 제조방법.
Providing diamond particles;
Forming a nickel (Ni) plating layer in which a plurality of projections are formed through electroless plating on the diamond particles;
Immersing and coating the mixture of the diamond particles and the liquid resin; And
And curing the coated liquid resin through heat treatment. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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