사파이어 절단 방법: 엔드리스, 멀티 와이어 및 싱글 와이어 톱 설명

사파이어 절단이 어려운 이유

사파이어는 단결정 산화알루미늄입니다. 모스 경도 9, 다이아몬드 바로 아래이므로 실용적인 속도로 절단할 수 있는 연마재는 다이아몬드뿐입니다. 또한 부서지기 쉽습니다. 결정을 불균일하게 로드하는 절단은 가장자리를 칩핑하거나 미세 균열을 남길 수 있으며, 이 손상은 나중에 연삭 및 연마로 제거해야 합니다.

사파이어는 이방성입니다. 즉, 특성이 결정 방향에 따라 변합니다. 이것이 기판과 광학 창이 임의의 각도가 아닌 지정된 결정면으로 절단되는 이유이며, 첫 번째 절단 전에 일반적으로 잉곳이 배향되는 이유입니다.

산업용 사파이어는 예를 들어 당사 기사의 키로폴러스 사파이어 결정 성장로. 에 설명된 키로폴러스 방법으로 용광로에서 성장한 큰 잉곳으로 시작됩니다. 잉곳은 한 단계에서 슬라이스하기에는 너무 큽니다. 따라서 대부분의 사파이어 절단 방법은 순차적으로 사용됩니다. 먼저 잉곳을 블록으로 절단하고, 블록을 슬라이스하고, 특수 모양을 절단합니다. 각 단계에는 다른 우선 순위가 있으며, 여기서 세 가지 와이어 톱이 사용됩니다.

사파이어 절단 방법 비교 (개요)

아래의 세 가지 사파이어 절단 방법 모두 다이아몬드 코팅 와이어로 절단합니다. 와이어 톱 는 단순히 블레이드 대신 움직이는 와이어로 절단하는 기계입니다. 차이점은 와이어가 공급되는 방식, 라우팅 방식, 동시에 절단되는 와이어 길이입니다.

Vimfun 사파이어 절단에서 얻은 일반적인 값입니다. 실제 시간과 절단 폭은 와이어 직경, 공급 속도 및 작업물 크기에 따라 달라집니다.

이러한 사파이어 절단 방법 간의 선택은 세 가지 절충안으로 귀결됩니다. 절단당 속도, 한 번에 출력, 절단 폭에서 손실되는 재료입니다. 어느 기계도 이 모든 면에서 우수하지 않으므로 많은 사파이어 공장에서 여러 대를 운영합니다.

다이아몬드 블레이드, 내부 직경 톱 및 레이저도 사파이어를 절단할 수 있으며, 주로 작은 부품이나 완성된 웨이퍼를 다이싱하는 데 사용됩니다. 잉곳과 큰 블록의 경우 블레이드 직경이 블레이드가 얼마나 깊게 절단할 수 있는지 제한하는 반면, 다이아몬드 와이어는 좁은 절단 폭으로 큰 단면을 통과할 수 있습니다. 이것이 아래 설명된 단계에 와이어가 일반적인 도구인 이유입니다.

무한 다이아몬드 와이어 톱: 사파이어 잉곳의 빠른 절단

무한 다이아몬드 와이어 톱은 두 개 이상의 휠 주위를 실행되는 폐쇄 루프 다이아몬드 와이어를 사용합니다. 루프는 한 방향으로 연속적으로 움직이므로 기계는 와이어를 멈추고 되돌릴 필요가 없습니다. 연속적인 단방향 움직임은 와이어 속도를 높게 유지하고 절단을 안정시킵니다.

이것이 단일 절단에 대한 가장 빠른 사파이어 절단 방법인 주된 이유입니다. Vimfun 사파이어 절단에서 200mm 직경의 사파이어 잉곳을 한 번 절단하는 데는 일반적으로 스풀 와이어를 사용할 때 약 15-20시간에 비해 무한 와이어를 사용할 때 약 3-4시간이 걸립니다.

사파이어의 일반적인 작업은 다음과 같습니다.

• 잉곳을 반으로 자르기;
• 씨앗과 꼬리 끝 제거;
• 나중에 슬라이싱할 블록으로 둥근 잉곳 정사각형 만들기;
• 창문 및 광학 부품용 두꺼운 블록 절단.

비용은 커프이며, 사파이어 절단 방법 간의 주요 절충점입니다. 사파이어에서 무한 와이어 커프는 약 0.6mm이며, 스풀 와이어는 약 0.2mm입니다. 볼을 통과하는 하나의 절단에는 손실이 적습니다. 얇은 웨이퍼를 많이 절단하면 재료가 너무 많이 낭비될 것이며, 기계는 어쨌든 한 번에 하나의 절단만 합니다.

루프 기계 자체는 자매 사이트에서 다룹니다. 끝없는 다이아몬드 와이어 톱, 그리고 와이어는 에서 설명합니다. 사파이어용 다이아몬드 무한 와이어.

다중 와이어 톱: 한 번에 수백 개의 사파이어 웨이퍼

다중 와이어 톱은 루프를 사용하지 않습니다. 수천 미터의 다이아몬드 와이어가 공급 스풀에서 공급되고, 긴 홈이 있는 롤러 주위에 여러 번 감기고, 두 번째 스풀에 감깁니다. 각 홈은 와이어 한 번을 담고 있으므로 롤러는 평행 와이어 웹을 운반합니다. 와이어는 앞뒤로 움직이는 동안 사파이어 블록이 웹을 통해 천천히 공급되며, 웹의 모든 와이어가 동시에 절단됩니다.

각 절단은 느립니다. 스풀 와이어는 루프보다 훨씬 느리게 절단되기 때문입니다. 그러나 한 번의 실행에서 최대 수백 개의 절단이 이루어지므로 실행당 출력은 모든 사파이어 절단 방법 중에서 가장 높습니다. 이것은 LED 기판용 사파이어 웨이퍼 및 얇은 광학 플레이트 절단에 대한 표준 경로입니다.

커프는 다른 사파이어 절단 방법보다 여기서 더 중요합니다. 사파이어에서 절단당 약 0.2mm이므로 스풀 와이어는 루프 와이어보다 훨씬 적은 재료를 제거하며, 절약은 블록의 모든 슬라이스에 대해 반복됩니다. 커프 손실이 적을수록 각 볼에서 더 많은 사용 가능한 웨이퍼를 얻을 수 있습니다.

진동 다중 와이어 기계는 탄화규소 및 사파이어와 같은 매우 단단한 재료를 위해 설계되었습니다. Vimfun 진동 다중 와이어 톱 SOMIS-400은 0.10–0.20mm 다이아몬드 와이어를 사용하고, 스풀에 최대 30,000m의 와이어를 담고, 0.3–15mm 두께의 플레이트를 절단합니다. 당사의 멀티 와이어 톱 개요는 다른 SOM 모델을 비교합니다.

한계는 기하학입니다. 다중 와이어 톱은 평평하고 평행한 슬라이스만 생성합니다. 윤곽이나 내부 구멍을 절단할 수 없습니다.

와이어 웹이 웨이퍼 두께를 설정하는 방법

슬라이스 두께는 프로그램이 아닌 롤러의 홈 피치로 설정됩니다. 피치는 두 개의 이웃 와이어 사이의 거리입니다. 각 와이어는 하나의 커프 너비를 제거하고, 두 절단 사이에 남는 것은 슬라이스입니다. 간단히 말해서, 슬라이스 두께는 홈 피치에서 커프를 뺀 값과 같습니다. 두께를 변경하려면 롤러 홈을 변경해야 합니다. 동일한 블록에서 더 많은 슬라이스를 얻으려면 커프 또는 슬라이스 두께를 줄여야 합니다.

단일 와이어 (오픈 엔드) 톱: 좁은 절단 폭, 프로파일 및 내부 구멍

단일 와이어 톱도 스풀 와이어를 사용하지만, 와이어는 긴 롤러 대신 가이드 휠 위로 실행됩니다. 절단에는 와이어 길이가 하나만 있습니다. 와이어는 두 개의 스풀 사이를 앞뒤로 실행하는 동안 CNC가 프로그래밍된 경로를 따라 작업물을 이동시킵니다.

다른 사파이어 절단 방법과 비교할 때 이 설계에는 세 가지 장점이 있습니다.

• 좁은 커프. 커프는 약 0.2mm로, 다중 와이어 톱과 동일한 좁은 절단이며, 재료가 비쌀 때 중요합니다.
• 프로파일. 하나의 와이어만 절단하므로 경로가 직선일 필요는 없습니다. 기계는 곡선과 윤곽을 따를 수 있습니다.
• 내부 구멍. 와이어는 폐쇄 루프가 아닌 개방형이므로 부품의 시작 구멍을 통해 끼워 넣고 내부 구멍이나 폐쇄된 내부 모양을 절단할 수 있습니다. 무한 루프는 이 작업을 수행할 수 없습니다.

일반적인 사파이어 부품에는 모양 창, 구멍 또는 슬롯이 있는 부품, 불규칙한 블랭크 및 모든 밀리미터의 결정이 중요한 연구 샘플이 포함됩니다.

한계는 속도입니다. 스풀 와이어는 무한 와이어가 약 3-4시간에 만드는 동일한 200mm 사파이어 절단을 약 15-20시간 걸리며, 단일 와이어 톱은 한 번에 하나의 절단을 합니다. 사파이어 절단 방법 중에서 기하학적 모양이 아닌 부피를 선택하는 것입니다. Vimfun SVO-40 정밀 다이아몬드 와이어쏘 은 최대 400 × 400 × 300mm의 작업물을 처리합니다.

각 톱이 사파이어 생산 라인에서 사용되는 위치

1. 결정 성장: 로에서 큰 사파이어 볼을 생산합니다.
2. 절단: 무한 와이어 톱이 끝을 자르고 볼을 블록으로 자릅니다.
3. 절단: 다중 와이어 톱이 각 블록을 웨이퍼 또는 얇은 플레이트로 만듭니다.
4. 성형: 단일 와이어 톱이 프로파일, 내부 구멍 및 샘플을 절단합니다.
5. 마감: 웨이퍼 및 부품은 연삭 및 래핑, 로 이동한 다음 연마합니다.

고용량 기판 공장은 일반적으로 이러한 사파이어 절단 방법을 단계별로 나란히 실행합니다. 실험실이나 소규모 광학 작업장에서는 이러한 사파이어 절단 방법 중 하나만 필요할 수 있습니다. 단일 와이어 톱 또는 소량 생산을 위한 컴팩트 다중 와이어 톱입니다. 전체 기판 워크플로우는 다음 가이드를 참조하십시오. 사파이어 절단.

사파이어 부품용 와이어 톱 선택 방법

사파이어 절단 방법 선택은 보통 다음 네 가지 질문으로 결정됩니다:

부품이 두 가지 사파이어 절단 방법 사이에 해당되는 경우, 자체 재료로 테스트 절단을 하는 것이 가장 빠른 결정 방법입니다. Vimfun은 무료 샘플 절단을 제공하므로 기계를 선택하기 전에 결과를 비교할 수 있습니다.

자주 묻는 질문