초음파 가공을 통한 기술적 우위 경질·취성 재료용 핵심 기술

최신 EUV(극자외선 리소그래피) 시스템은 구조 크기를 수 나노미터 수준까지 축소함으로써 소형 칩에 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있게 하여 점점 더 강력한 마이크로프로세서를 생산합니다. 이 탁월한 기술은 리소그래피 시스템 자체의 구축에서 비롯되었습니다. 웨이퍼 노출 과정에서 동일한 동작 및 위치 조정 주기를 수백만 번 원자 수준의 정밀도로 반복하고, 장기적인 열 응력을 견딜 수 있도록 해당 부품들은 실리콘 카바이드 및 Zerodur와 같은 소재로 제작됩니다. 1994년 설립된 Fuchshofer Präzisionstechnik GmbH는 오스트리아 슈타이어마르크 주 아이비스발트에 위치하며, DMG MORI의 초음파 기술을 활용해 이러한 경질·취성 첨단 소재의 정밀 가공을 전문으로 합니다. 초음파 보조 제조의 성공은 총 14종의 ULTRASONIC 모델을 포함한 가공 능력으로 입증됩니다. 반도체 산업의 증가하는 수요를 충족시키기 위해 2024년에는 3세대 ULTRASONIC 50 기계 2대가 추가로 설치되었습니다.

ULTRASONIC: 최고 수준의 가공 품질

Fuchshofer가 2005년 DMG MORI에서 첫 번째 ULTRASONIC 기계를 구입했을 때, 팀은 이미 정밀 가공 분야에서 다년간의 경험을 쌓은 상태였습니다. 당시에도 지금과 마찬가지로 서비스 범위에는 터닝, 밀링, 그라인딩 및 와이어 EDM이 포함되었습니다. “2017년부터는 Fuchshofer Advanced Manufacturing을 통해 적층 제조도 제공하고 있습니다.”라고 Aaron Reinisch는 방대한 제조 범위를 언급하며 말합니다. 그는 주로 ULTRASONIC 기계를 포함하는 세라믹 및 경질 재료 부서를 이끌고 있습니다. “반도체 산업의 강력한 성장은 지난 8년간 이 가공 기술에 거의 매년 투자하게 만들었습니다.” Fuchshofer는 DMG MORI의 ULTRASONIC 모델에 대한 충성도를 유지해 왔습니다. “우리는 기계에 대해 잘 알고 있으며, 우리와 고객이 기대하는 고품질 부품 가공을 보장합니다.”

초음파 보조 드릴링, 그라인딩 및 5축 밀링

초음파 기술을 통해 Fuchshofer는 기술 세라믹, 복합 재료 및 초경합금을 석영 유리, Zerodur 및 사파이어 유리만큼 안정적이고 정밀하게 가공할 수 있습니다. 작동 원리는 혁신적이면서도 간단합니다. 초음파 액추에이터가 공구를 고주파로 진동시켜 이 진동을 회전 및 선형 운동에 중첩시킵니다. 이로 인해 공구와 작업물 사이에 맥동 접촉이 발생하며 이는 제어된 재료 제거를 가능하게 하고 미세 균열 위험을 최소화합니다.

이 기술의 다양한 적용 분야는 ø0.4mm 직경까지의 정밀 드릴링부터 초음파 그라인딩 및 3D 윤곽의 5축 초음파 밀링에 이릅니다. “현재 실리콘 카바이드 플레이트가 우리 사업에서 가장 큰 비중을 차지하고 있습니다.”라고 Aaron Reinisch는 말합니다. 웨이퍼는 리소그래피 시스템에 이 플레이트에 장착됩니다. “이러한 온도 안정성 부품의 생산 공정의 일환으로, 반도체 제조 과정에서 열 영향에 대한 내성을 더욱 높이기 위해 미세한 냉각 채널을 가공합니다.”

DMG MORI의 초음파 가공 장비는 당사와 고객이 기대하는 고품질 부품 가공을 보장합니다. 1% 미만의 불량률은 공정이 최적 상태로 운영되고 있음을 입증합니다.

Aaron Reinisch가 Fuchshofer에서 세라믹 및 경질 재료 부서를 이끌고 있다.

전기 도금 다이아몬드 공구를 통한 안정적인 생산

실리콘 카바이드는 다이아몬드만큼 단단하기 때문에 초음파 가공에는 적절한 다이아몬드 공구가 필요합니다. Fuchshofer는 Schott와 DMQP 파트너인 Effgen의 전기 도금 연삭 핀을 사용합니다. Aaron Reinisch는 선택 이유를 이렇게 설명합니다. “이 공구는 자체 연마 기능이 있어 최대 15시간까지 사용할 수 있으며 3~4회 드레싱이 가능합니다.” 이를 통해 최소한의 인력으로 매우 안정적인 생산이 가능합니다. 실리콘 카바이드 부품은 고객 사양에 따라 가공되며 최대 60시간이 소요됩니다. Aaron Reinisch는 완전히 만족합니다. “1% 미만의 불량률은 공정이 최적으로 운영되고 있음을 증명합니다.”

긴밀한 협력을 통한 공정 최적화

공장 내 다양한 기술은 Fuchshofer가 최적의 제조 전략을 개발할 수 있는 폭넓은 여지를 제공합니다. “우리는 고객과 긴밀히 협력하여 가공 공정을 최적화합니다”라고 Aaron Reinisch는 설명합니다. 때로는 기존 CNC 기계로 작업물을 밀링하는 것이 더 효율적인 반면, 다른 경우에는 초음파 기계가 절대적으로 필수적입니다. “우리는 항상 기술적 요구 사항과 각 가공 공정의 장점을 종합적으로 고려합니다.” Fuchshofer는 또한 미래에 중요해질 수 있는 신소재 분야에도 진출하고 있습니다. Aaron Reinisch는 극도로 단단한 질화규소를 한 예로 들었습니다. “이 소재는 반도체 분야에 매우 흥미롭지만 가공이 극히 어렵습니다.” ULTRASONIC 기계의 도움으로 팀은 질화규소 부품의 안정적인 제조 솔루션을 개발 중입니다. “공구, 기술, 절삭 파라미터 간의 상호작용이 핵심입니다.”

새로운 시장으로의 진출

Aaron Reinisch는 확신합니다. “새로운 기술의 활용과 기존 공정의 최적화는 서비스 영역을 지속적으로 확장하는 핵심입니다.” Fuchshofer의 종합적 접근 방식과 미래 지향적 산업 분야 프로젝트에 대한 집중은 항공우주 산업 인증에서도 입증됩니다. 다양한 산업 분야에 서비스를 제공하는 것은 장기적인 안정성을 보장합니다. “반도체 산업에서의 경험은 새로운 시장을 개척하는 데 도움이 됩니다. 기술 세라믹스가 다른 분야에서도 점점 더 중요해지고 있기 때문입니다.” 이러한 배경에서 그는 초음파 기술 역시 미래에 중요할 것으로 전망합니다. “이 분야의 역량은 확대될 것이며 가공 품질 수준에 대한 요구도 높아질 것입니다.”

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