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멀티 와이어 쏘 기술, 해외 장비 의....

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글쓴이 최고관리자 등록일 13-08-27 22:31
조회 1,447
    발광다이오드(LED)칩 웨이퍼 제조 공정에서 잉곳 절단 공정이 차지하는 원가는 전체 공정 비용의 30∼40% 선이다. 모듈 생산 단가를 낮춰 가격 경쟁력을 향상시키기 위해서는 잉곳 절단 공정 비용을 획기적으로 줄여야 한다. 잉곳 절단 공정을 최적화할 수 있는 기술력을 갖추면 LED 시장에서 경쟁력을 확보할 수 있는 이유다.
    세계 최초로 태양전지 실리콘 웨이퍼를 주름 모양으로 절단한 모습<세계 최초로 태양전지 실리콘 웨이퍼를 주름 모양으로 절단한 모습>
    멀티 와이어 쏘는 사파이어 잉곳의 절단 기술이다. 큰 덩어리인 잉곳을 얇은 웨이퍼로 한 번에 잘라내는 공정이다. 웨이퍼의 정밀도를 결정하는 중요한 기술이다.

    국내 LED 사파이어 웨이퍼 가공 업체는 많지만 원천 기술이 부족해 가공기와 기자재들은 거의 수입하고 있는 실정이다. 잉곳 절삭용 와이어 쏘 장비는 일본 장비를 대부분 사용하고 사파이어용 멀티 와이어 쏘는 전량 일본·스위스 등 외산 설비에 의존했다.

    생산기술연구원 동남권지역본부 정형가공 시스템센터 김형재 박사팀은 지난 2년여간 연구개발 끝에 LED용 사파이어 웨이퍼 고정도 초고속 절단 성능 멀티 와이어 쏘 장비를 개발했다. 초고경도 잉곳을 자르는 와이어 쏘는 그동안 국내 기술이 전무했다.

    김 박사팀이 개발한 멀티 와이어 쏘 기술은 잉곳 스윙 방식(와이어는 고속 주행만 시키고 잉곳을 선회시키며 절단하는 방식)이다. 일본 등 해외 기업이 채택하고 있는 와이어 스윙 방식(와이어를 회전시키며 고정된 잉곳을 자르는 방식)보다 뛰어난 성능을 발휘한다.

    국내 기술로 개발된 멀티 와이어 쏘는 기존 외산 장비와 비교해 절삭 시간을 절반으로 줄였다. 절단 후 웨이퍼 정밀도도 기존 장비 대비 30% 이상 향상됐다. 또 고가인 다이아몬드 와이어 소모를 20∼30% 이상 절감할 수 있다.

    생기원은 잉곳 스윙 방식 및 장비 핵심 기술에 대한 특허를 6건 출원했다. LED 시장에서 수입 억제 효과뿐만 아니라 해외 수출도 가능하다. 또 LED용 사파이어 멀티 와이어 쏘 장비 원천 기술을 다양한 분야에 응용할 수 있다.

    생기원은 중소기업들을 대상으로 적극적인 기술 이전을 추진할 계획이다. 이번 멀티 와이어 쏘 개발에 참여한 옥산기계(대표 김학만)도 이 기술로 경쟁력을 키운 대표적인 업체다.

    옥산기계는 지난 2003년 설립된 기계제작 전문업체다. 사업 초기에는 선박, 자동차, 정밀금형 가공기계 등 고속 가공기를 제작하다 와이어 쏘로 사업 분야를 넓혔다. 지난 2007년 태양전지용 잉곳 절단 와이어 쏘를 출시했지만 이후 기술 개발의 벽에 부딪혔다. 중소기업 규모로는 한계를 느낀 것이다.

    회사는 생기원에 도움을 요청했고 김 박사팀의 `사파이어 가공 공정기술 개발` 과제에 함께 참여하게 됐다. 이를 계기로 회사는 생기원으로부터 6인치급 잉곳 절단 기술을 이전받으며 LED 시장에도 진출했다.

    옥산기계는 LED에서 개발된 기술을 태양전지용 실리콘 웨이퍼를 잘라내는 공정에도 응용했다. 다이아몬드 와이어 쏘 절삭기술을 적용해 세계 처음 웨이퍼를 주름 모양으로 절단하는 데 성공한 것이다. 이론상 가능했지만 해외 선진 업체도 상용화하지 못한 것이다. 이 기술을 활용하면 태양광을 받아들이는 웨이퍼 면적이 크게 증가하고 반사된 빛이 재흡수되는 효과가 크다. 현재 17% 정도에 불과한 일반 태양전지 효율이 33%까지 상승한다.

    김학만 대표는 “앞으로 기술을 더 개선하면 태양전지 효율을 50%까지 올릴 수 있을 것”이라며 “태양전지 생산 원가를 대폭 낮출 수 있을 것”이라고 기대했다.

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