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KR20180060827A - 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 - Google Patents

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법 Download PDF

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Publication number
KR20180060827A
KR20180060827A KR1020160160776A KR20160160776A KR20180060827A KR 20180060827 A KR20180060827 A KR 20180060827A KR 1020160160776 A KR1020160160776 A KR 1020160160776A KR 20160160776 A KR20160160776 A KR 20160160776A KR 20180060827 A KR20180060827 A KR 20180060827A
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KR
South Korea
Prior art keywords
laser
wavelength
laser beam
processed
divided
Prior art date
Application number
KR1020160160776A
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English (en)
Inventor
정웅희
박정래
Original Assignee
주식회사 이오테크닉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

레이저 가공 장치가 개시된다. 개시된 레이저 가공 장치는, 가공 대상물에 제1, 제2 레이저 빔을 조사하는 장치로서, 제1 파장을 가지는 제1 레이저 빔을 생성하는 제1 레이저 발진기; 제2 파장을 가지는 제2 레이저 빔을 생성하는 제2 레이저 발진기; 상기 제1 레이저 빔을 복수의 제1 레이저 빔으로 분할하는 제1 빔 스플리터; 상기 제2 레이저 빔을 복수의 제2 레이저 빔으로 분할하는 제2 빔 스플리터; 상기 분할된 제1 레이저 빔의 조사 방향을 제어하는 복수의 제1 스캐너 유닛; 상기 분할된 제2 레이저 빔의 조사 방향을 제어하는 복수의 제2 스캐너 유닛; 및 상기 분할된 제1, 제2 레이저 빔의 진행 경로 상에 마련된 복수의 광학계;를 포함하며, 상기 가공 대상물에 조사되는 제1 레이저 빔의 제1 파장과 제2 레이저 빔의 제2 파장은, 서로 다르며 그 차이가 상기 제1 파장의 5 % 이하일 수 있다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법{Laser processing apparatus and laser processing method}
본 발명은 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것으로, 특히 단일의 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할하여 가공 대상물 상에 조사하는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
레이저 가공 장치는 레이저 빔을 이용하여 기판 상에 드릴링(drilling)이나 마킹(marking) 등의 작업을 수행하는 것으로서, 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 빔을 레이저 빔 전달수단을 통해 가공하고자 하는 기판 상의 원하는 위치에 집속하여 조사하도록 구성된다.
상기 레이저 가공 장치에 있어서, 단일의 레이저 빔을 이용하여 가공 작업을 수행하게 되면, 레이저 가공 장치의 구성 및 제어하는 기술을 단순하게 할 수 있어 생산 단가나 보존 점검 면에서 유리하게 되는 장점이 있으나, 기판을 가공하는 시간이 길어지게 되어 단위 시간당 생산량(UPH, unit per hour) 효율이 떨어지게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
이를 보완하기 위하여, 레이저 발진기로부터 출사되는 단일의 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할하고, 복수의 레이저 빔을 동시에 기판 상에 조사하면서 기판 상의 복수의 영역에서 드릴링이나 마킹 등의 작업을 동시에 수행하는, 레이저 가공 장치가 개발되고 있다.
도 1은 단일의 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할하여 사용하는 종래의 레이저 가공 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 레이저 가공 장치는, 레이저 발진기(1, 2)와 빔 분할수단(3)과, 복수의 갈바노미터 스캐너(5, 6)와, 스캔 렌즈(7, 8)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 발진기(1, 2)로부터 출사된 레이저 빔(L1, L2)은, 빔 분할수단(3)에 입사된다. 빔 분할수단(3)에 입사된 레이저 빔(L1, L2)의 50%는 통과되고 나머지 50%는 입사되는 방향과 직각방향으로 반사된다. 상기 빔 분할수단(3)에 의해 반사된 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)은 제1갈바노미터 스캐너(5)를 통과하고, 상기 빔 분할수단(3)을 통과한 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)은 반사 미러(4)에 의해 그 진행 경로가 조정되고 제2갈바노미터 스캐너(6)를 통과한다.
상기 제1갈바노미터 스캐너(5)를 통과한 레이저 빔(L11, L21)은 상기 스캔 렌즈(7, 8)로 입사되고 상기 제2갈바노미터 스캐너(6)를 통과한 레이저 빔(L12, L22)은 스캔 렌즈(7, 8)에 의하여 집속되며, 가공하고자 하는 기판(T1, T2) 상에 동시에 조사된다.
다만, 하나의 레이저 빔(L1, L2)에서 분할된 복수의 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)은 파장이 동일하기 때문에, 기판(T1, T2)의 동일 영역에 중첩되어 조사될 경우, 상호 간에 간섭이 발생한다. 그에 따라, 복수의 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)은 중첩이 되지 않는 범위 내에서만 제한적으로 가공 작업을 수행할 수 있게 된다.
또한, 이러한 동일 파장을 가지는 복수의 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)의 간섭을 방지하기 위하여, 복수의 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)이 서로 다른 편광을 가지도록 설계될 경우에는, 기판(T1, T2)의 재질에 따라, 가공 특성이 달라지는 문제가 발생한다. 그에 따라, 편광이 다른 복수의 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)은 편광에 영향을 받지 않는 재질을 가지는 기판(T1, T2)에 대해서만 제한적으로 가공 작업을 수행할 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 복수의 레이저 빔으로 동일하지 않되 소정의 범위 내를 만족하는 유사한 파장을 사용함으로써, 레이저 빔의 중첩 여부에 관계 없이 그리고 가공 대상물의 재질에 관계 없어, 기판 상에 동시에 복수의 레이저 빔을 조사할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는,
가공 대상물에 제1, 제2 레이저 빔을 조사하는 레이저 가공 장치로서,
제1 파장을 가지는 제1 레이저 빔을 생성하는 제1 레이저 발진기;
제2 파장을 가지는 제2 레이저 빔을 생성하는 제2 레이저 발진기;
상기 제1 레이저 빔을 복수의 제1 레이저 빔으로 분할하는 제1 빔 스플리터;
상기 제2 레이저 빔을 복수의 제2 레이저 빔으로 분할하는 제2 빔 스플리터;
상기 분할된 제1 레이저 빔의 조사 방향을 제어하는 복수의 제1 스캐너 유닛;
상기 분할된 제2 레이저 빔의 조사 방향을 제어하는 복수의 제2 스캐너 유닛; 및
상기 분할된 제1, 제2 레이저 빔의 진행 경로 상에 마련된 복수의 광학계;를 포함하며,
상기 가공 대상물에 조사되는 제1 레이저 빔의 제1 파장과 제2 레이저 빔의 제2 파장은, 서로 다르며 그 차이가 상기 제1 파장의 5 % 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 발진기 및 상기 제2 레이저 발진기는 야그(YAG) 레이저이며, 상기 제1 파장과 상기 제2 파장의 차이는 5 nm ~ 40 nm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 발진기 및 상기 제2 레이저 발진기는 이산화탄소(CO2) 레이저이며, 상기 제1 파장과 상기 제2 파장의 차이는 30 nm ~ 300 nm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 광학계는 서로 동일한 범위의 대역폭(bandwidth)를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 광학계의 대역폭의 범위는 상기 제1 파장과 상기 제2 파장을 커버할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 광학계의 대역폭의 범위는 5 nm ~ 40 nm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 광학계의 대역폭의 범위는 30 nm ~ 300 nm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 광학계는, 상기 제1 빔 스플리터와 상기 제1 스캐너 유닛 사이의 제1 레이저 빔의 이동 경로에 배치된 제1 광학계와, 상기 제2 빔 스플리터와 상기 제2 스캐너 유닛 사이의 제2 레이저 빔의 이동 경로에 배치된 제2 광학계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 광학계는, 상기 제1 스캐너 유닛과 상기 가공 대상물 사이의 제1 레이저 빔의 이동 경로 및 제2 스캐너 유닛과 상기 가공 대상물 사이의 제2 레이저 빔의 이동 경로에 배치된 제3 광학계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 스캐너 유닛은, 상기 분할된 제2 레이저 빔이 상기 제1 스캐너 유닛에 의해 조사된 상기 분할된 제1 레이저 빔에 중첩되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분할된 제1 레이저 빔이 조사되는 가공 대상물의 제1 영역은, 상기 분할된 제2 레이저 빔이 조사되는 가공 대상물의 제2 영역과 재질이 동일할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 가공 방법은,
상술한 레이저 가공 장치를 이용하여 가공 대상물을 가공하는 방법으로서,
상기 분할된 제1 레이저 빔을 이용하여 상기 가공 대상물에 제1 레이저 가공 공정을 수행하는 단계;
상기 제1 레이저 가공 공정을 진행하는 동안, 상기 분할된 제2 레이저 빔을 이용하여 상기 가공 대상물에 제2 레이저 가공 공정을 수행하는 단계;를 포함하며,
상기 가공 대상물에 조사되는 제1 레이저 빔의 제1 파장과 제2 레이저 빔의 제2 파장은, 서로 다르며 그 차이가 상기 제1 파장의 5 % 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 레이저 가공 공정은 상기 가공 대상물에 동시에 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 가공 공정은 상기 가공 대상물의 제1 영역에 수행되며, 상기 제2 레이저 가공 공정은 상기 가공 대상물의 제2 영역에 수행되며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 일부가 중첩될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 가공 공정은 제1 방향으로 진행되며, 상기 제2 레이저 가공 공정은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 진행될 수 있다.
본 발명의 레이저 가공 장치 및 레이저 가공방법은, 2파장의 분할된 복수의 레이저 빔을 이용하여 가공하고자 하는 기판 상 복수의 위치에서 동시에 동일 가공 방법으로 가공 작업을 수행하는 것이 가능하고, 상기 복수의 레이저 빔이 상기 기판 상에 서로 수직으로 입사되도록 함으로써, 상기 기판의 전면적에 걸쳐 가공 품질을 균일하게 할 수 있는 효과가 있다. 상기 레이저 가공 장치는 별도의 광학계를 구성없이 2개의 레이저 빔에서 기준파장을 기준으로 제작된 광학부품을 공용으로 사용할 수 있으며, 가공 기판의 특징에 따라서 레이저 가공 빔의 중첩 및 편광성 특징을 활용하여 가공할 수 있다.
도 1은 단일의 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할하여 사용하는 종래의 레이저 가공 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 레이저 가공 장치에 의해 가공 대상물이 가공되는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는, 가공 대상물(T1, T2) 상에 복수의 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)을 조사한다. 레이저 가공 장치(100)는 제1, 제2 레이저 빔(L1, L2)을 발생시키는 제1, 제2 레이저 발진기(10, 20)와, 제1, 제2 레이저 빔(L1, L2)을 복수의 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)으로 분할하는 제1, 제2 빔 스플리터(31, 32)와, 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)의 진행 경로 상에 마련된 복수의 광학계(41, 42, 70, 80)와, 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)의 조사 방향을 제어하는 제1, 제2 스캐너 유닛(50, 60)을 포함한다.
가공 대상물(T1, T2)은 작업 테이블(91, 92) 상에 배치된다. 작업 테이블(91, 92)은 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)의 광축과 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 제1, 제2 스캐너 유닛(50, 60)에 의해 작업 가능한 작업 영역이 가공 대상물(T1, T2)보다 작을 경우, 가공 대상물(T1, T2)을 복수 개의 영역으로 분할한 후, 작업 테이블(91, 92)에 의해 가공 대상물(T1, T2)을 이동시키며 가공 작업이 수행될 수 있다.
제1 레이저 발진기(10)는 제1 파장을 가지는 제1 레이저 빔(L1)을 발생시킨다. 제1 레이저 발진기(10)는 야그(YAG) 레이저이거나 이산화탄소(CO2) 레이저일 수 있다. 제1 레이저 빔(L1)의 제1 파장은 가공 대상물(T1, T2)의 종류나 가공하는 방법 등에 따라 다양한 파장, 예컨대 자외선 영역, 가시광선 영역 또는 적외선 영역 중 원하는 가공에 적합한 파장이 선택될 수 있다.
제1 레이저 빔(L1)의 제1 파장은 266 nm, 343 nm, 355 nm, 515 nm, 532 nm, 633 nm, 915 nm, 1030 nm, 1064 nm, 1080 nm, 1550 nm, 5.5 um, 9.26 um, 9.3 um, 9.36 um, 9.4 um, 9.6 um, 10.2 um, 10.3 um, 10.6 um 중 어느 하나일 수 있다. 더불어, 가공 형태에 따라, 원하는 가공에 적합하도록 제1 레이저 빔(L1)의 출력 및 주파수가 달라질 수 있다.
제1 빔 스플리터(31)는 제1 레이저 발진기(10)에서 출사된 제1 레이저 빔(L1)을 복수의 레이저 빔(L11, L12)으로 분할한다. 제1 빔 스플리터(31)에 입사된 제1 레이저 빔(L1)의 일부는 통과시키고, 나머지는 입사 방향과 수직인 방향으로 반사시킬 수 있다.
제1 빔 스플리터(31)는 입사된 제1 레이저 빔(L1)을 파워를 기준으로 분할할 수 있다. 제1 빔 스플리터(31)에 의해 분할된 복수의 제1 레이저 빔(L11, L12) 각각은, 입사된 제1 레이저 빔(L1)의 제1 파장과 동일한 파장을 가지며, 입사된 제1 레이저 빔(L1)의 파워보다 작은 파워를 가질 수 있다. 분할된 제1 레이저 빔(L11, L12)의 편광 특성은 서로 동일할 수 있다.
다만, 제1 빔 스플리터(31)는 이에 한정되지 아니하며 다양하게 변형될 수 있다. 예로서, 제1 빔 스플리터(31)는 파워가 아닌 편광을 기준으로 제1 레이저 빔(L1)을 분할할 수 있다. 이 경우, 제1 빔 스플리터(31)에 의해 분할된 복수의 제1 레이저 빔(L1)은 서로 다른 편광을 가질 수 있다.
제1 스캐너 유닛(50)은 분할된 제1 레이저 빔(L11, L12)의 조사 방향을 제어할 수 있다. 제1 스캐너 유닛(50)은 미세 조정이 가능한 갈바노미터 미러를 포함할 수 있다.
제1 광학계(41)는 제1 빔 스플리터(31)와 제1 스캐너 유닛(50) 사이에 배치된다. 제1 광학계(41)는 분할된 제1 레이저 빔(L12)을 제1 스캐너 유닛(50)으로 전달한다.
제1 광학계(41)는 분할된 제1 레이저 빔(L12)을 반사하는 반사 미러를 포함할 수 있다. 도면상 도시되지 않았으나, 제1 광학계(41)는 다양한 광학 부품을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광학계(41)는 AOM(Acoustic Optical Modulator), AOD(Acoustic Optical Deflector), 파장판(wave plate), 프리즘(prism) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제2 레이저 발진기(20)는 제2 파장을 가지는 제2 레이저 빔(L2)을 발생시킨다. 제2 레이저 발진기(20)는 야그(YAG) 레이저이거나 이산화탄소(CO2) 레이저일 수 있다. 제2 레이저 빔(L2)의 제2 파장은 가공 대상물(T1, T2)의 종류나 가공하는 방법 등에 따라 다양한 파장, 예컨대 자외선 영역, 가시광선 영역 또는 적외선 영역 중 원하는 가공에 적합한 파장이 선택될 수 있다.
제2 레이저 빔(L2)의 제2 파장은 266 nm, 343 nm, 355 nm, 515 nm, 532 nm, 633 nm, 915 nm, 1030 nm, 1064 nm, 1080 nm, 1550 nm, 5.5 um, 9.26 um, 9.3 um, 9.36 um, 9.4 um, 9.6 um, 10.2 um, 10.3 um, 10.6 um 중 어느 하나일 수 있다. 더불어, 가공 형태에 따라, 원하는 가공에 적합하도록 제2 레이저 빔(L2)의 출력 및 주파수가 달라질 수 있다.
제2 빔 스플리터(32)는 제2 레이저 발진기(20)에서 출사된 제2 레이저 빔(L2)을 복수의 레이저 빔(L21, L22)으로 분할한다. 제2 빔 스플리터(32)에 입사된 제2 레이저 빔(L2)의 일부는 통과시키고, 나머지는 입사 방향과 수직인 방향으로 반사시킬 수 있다.
제2 빔 스플리터(32)는 입사된 제2 레이저 빔(L2)을 파워를 기준으로 분할할 수 있다. 제2 빔 스플리터(32)에 의해 분할된 복수의 제2 레이저 빔(L21, L22) 각각은, 입사된 제2 레이저 빔(L2)의 제2 파장과 동일한 파장을 가지며, 입사된 제2 레이저 빔(L2)의 파워보다 작은 파워를 가질 수 있다. 분할된 제2 레이저 빔(L21, L22)의 편광 특성은 서로 동일할 수 있다.
다만, 제2 빔 스플리터(32)는 이에 한정되지 아니하며 다양하게 변형될 수 있다. 예로서, 제2 빔 스플리터(32)는 파워가 아닌 편광을 기준으로 제2 레이저 빔(L2)을 분할할 수 있다. 이 경우, 제2 빔 스플리터(32)에 의해 분할된 복수의 제2 레이저 빔(L21, L22)은 서로 다른 편광을 가질 수 있다.
제2 스캐너 유닛(60)은 분할된 제2 레이저 빔(L21, L22)의 조사 방향을 제어할 수 있다. 제2 스캐너 유닛(60)은 미세 조정이 가능한 갈바노미터 미러를 포함할 수 있다.
제2 광학계(42)는 제2 빔 스플리터(32)와 제2 스캐너 유닛(60) 사이에 배치된다. 제2 광학계(42)는 분할된 제2 레이저 빔(L22)을 제2 스캐너 유닛(60)으로 전달한다.
제2 광학계(42)는 분할된 제2 레이저 빔(L22)을 반사하는 반사 미러를 포함할 수 있다. 도면상 도시되지 않았으나, 제2 광학계(42)는 다양한 광학 부품을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 광학계(42)는 AOM(Acoustic Optical Modulator), AOD(Acoustic Optical Deflector), 파장판(wave plate), 프리즘(prism) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제3 광학계(70, 80)는 제1 스캐너 유닛(50) 및 제2 스캐너 유닛(60)으로부터 출사된 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)을 가공 대상물(T1, T2) 상에 집속시켜 조사할 수 있다.
제3 광학계(70, 80)는 제1 스캐너 유닛(50)과 가공 대상물(T1, T2) 사이에 배치된다. 제3 광학계(70, 80)는 제2 스캐너 유닛(60)과 가공 대상물(T1, T2) 사이에 배치된다.
제3 광학계(70, 80)는 스캔 렌즈를 포함할 수 있다. 스캔 렌즈는 입사된 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22)을 가공 대상물(T1, T2) 상에 집속할 수 있다. 스캔 렌즈는 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)의 수차를 보정할 수 있다.
제3 광학계(70, 80)는 광 평행 수단을 더 포함할 수 있다. 광 평행 수단은 입사된 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)을 광축과 평행하게 가공 대상물(T1, T2)에 조사할 수 있다.
제3 광학계(70, 80)를 통해 가공 대상물(T1, T2)에 조사되는 제1 레이저 빔(L11, L12)의 제1 파장과 제2 레이저 빔(L21, L22)의 제2 파장은 서로 다르며, 그 차이가 소정 범위 이내인 유사한 범위에 속한다. 예를 들어, 제1 파장과 제2 파장의 차이는 제1 파장의 5 % 이내일 수 있다.
일 예로서, 제1, 제2 레이저 발진기(10, 20)가 모두 야그(YAG) 레이저일 경우, 제1 파장과 제2 파장의 차이는 제1 파장의 5 % 이내일 수 있다. 제1 파장이 1064 nm일 경우, 제2 파장은 1030 nm 또는 1080 nm일 수 있다. 제1 파장이 532 nm일 경우, 제2 파장은 515 nm일 수 있다. 제1 파장이 355 nm일 경우, 제2 파장은 343 nm일 수 있다.
다른 예로서, 제1, 제2 레이저 발진기(10, 20)가 이산화탄소(CO2) 레이저일 경우, 제1 파장과 제2 파장의 차이는 제1 파장의 5 % 이내일 수 있다. 제1 파장이 9.3 um일 경우, 제2 파장은 9.26 um ~ 9.27 um일 수 있다. 제1 파장이 9.36 um일 경우, 제2 파장은 9.3 um일 수 있다. 제1 파장이 9.4 um일 경우, 제2 파장은 9.36 um일 수 있다. 제1 파장이 10.6 um일 경우, 제2 파장은 10.3 um일 수 있다.
이와 같이, 제1 파장과 제2 파장이 서로 동일하지 않기 때문에, 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22)이 동시에 동일 영역에 조사되더라도, 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22) 간의 간섭을 방지할 수 있다. 그에 따라, 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22)의 간섭을 고려하지 않고, 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22)의 조사 영역 및 조사 방향을 자유롭게 설계하면서도, 균일한 가공 품질을 유지할 수 있다. 그에 따라, 제2 스캐너 유닛(60)은 제2 레이저 빔(L21, L22)이 제1 스캐너 유닛(50)에 의해 조사된 제1 레이저 빔(L11, L12)에 중첩되도록 구성될 수 있다.
만일, 실시예와 달리, 제1 파장과 제2 파장이 서로 동일할 경우, 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22)이 동시에 조사되는 중첩 영역에서는 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22)의 간섭 현상이 발생하게 된다. 그에 따라, 가공 대상물(T1, T2)에서 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)이 동시에 조사되는 중첩 영역과 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)이 중첩되지 않는 비중첩 영역 사이의 가공 품질이 다르게 나타날 수 있다.
한편, 이러한 가공 품질의 균일성 저하를 방지하기 위하여, 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22)이 중첩되지 않도록 하기 위한 방식을 고려해볼 수도 있으나, 이 방식은 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)이 중첩되지 않도록 하기 위한 제1, 제2 스캐너 유닛(50, 60)의 제어가 매우 복잡해질 수 있으며, 설계 자유도가 제한되며, 가공 속도가 저하될 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)에서는, 제1 파장과 제2 파장이 동일하지 않기 때문에, 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)이 중첩되더라도 서로 간섭되는 현상 자체가 발생하지 않게 된다. 그에 따라, 가공 대상물(T1, T2)에서 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)이 중첩되는 영역과 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)이 중첩되지 않는 영역 사이의 가공 품질의 차이 없이 균일한 품질을 유지할 수 있으며, 또한, 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)의 조사 영역 및 조사 방향을 자유롭게 설계할 수 있으며, 가공 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)에서는, 제1 파장과 제2 파장의 차이는, 제1 파장의 5 % 이내이기 때문에, 동일한 가공 대상물(T1, T2)에 대해 가공 작업이 진행될 수 있다.
만일, 제1 파장과 제2 파장의 차이가 커질 경우, 제1 레이저 빔(L11, L12)과 제2 레이저 빔(L21, L22) 각각에 의해 가공되는 재질이 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저 빔(L11, L12)의 제1 파장이 1064 nm이고 제2 레이저 빔(L21, L22)의 제2 파장이 532 nm일 경우, 제1 레이저 빔(L11, L12)에 의해 가공되는 재질과 제2 레이저 빔(L21, L22)의 가공되는 재질이 다를 수 있다.
그에 반해, 제1 파장과 제2 파장의 차이는 제1 파장의 5 % 이내이기 때문에, 동일한 가공 대상물(T1, T2)에 대해 가공 작업이 진행될 수 있다. 그에 따라, 제1 레이저 빔(L11, L12)이 조사되는 가공 대상물(T1, T2)의 제1 영역은, 제2 레이저 빔(L21, L22)이 조사되는 가공 대상물(T1, T2)의 제2 영역과 재질이 동일할 수 있다. 제1 영역과 제2 영역의 일부가 중첩될 수 있다.
또한, 제1 레이저 빔(L11, L12)이 가공 대상물(T1, T2)에 대해 제1 방향으로 진행되는 동안, 제2 레이저 빔(L21, L22)은 가공 대상물(T1, T2)에 대해 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 진행될 수 있다.
예를 들어, 도 3과 같이, 제1 레이저 빔(L11, L12)은 가공 대상물(T1, T2)에 제1 방향(X)으로 조사되며, 제2 레이저 빔(L21, L22)은 가공 대상물(T1, T2)에 제1 방향(X)과 수직인 제2 방향(Y)으로 조사될 수 있다.
한편, 제1 파장과 제2 파장의 차이가 5 % 이내이기 때문에, 제1, 제2 레이저 빔(L11, L12, L21, L22)의 이동 경로에 배치된 복수의 광학계(41, 42, 70, 80)는 공용으로 사용될 수 있다. 그에 따라, 복수의 광학계(41, 42, 70, 80)는 적어도 일부가 동일한 광학 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 광학계(41)와 제2 광학계(42)는 동일한 광학 특성을 가지는 광학계일 수 있다.
복수의 광학계(41, 42, 70, 80)는 서로 동일한 범위의 대역폭(bandwidth)을 가질 수 있다. 복수의 광학계(41, 42, 70, 80)의 대역폭의 범위는 제1 파장과 제2 파장을 커버할 수 있다. 일 예로서, 복수의 광학계(41, 42, 70, 80)의 대역폭의 범위는 5 nm ~ 40 nm일 수 있다. 이와 같이, 소정의 범위 내에서 대역폭을 확대함으로써, 추가 비용을 최소화하며 공용으로 사용 가능한 광학계를 확보할 수 있다. 다른 예로서, 복수의 광학계(41, 42, 70, 80)의 대역폭의 범위는 30 nm ~ 300 nm 일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10 : 제1 레이저 발진기
20 : 제2 레이저 발진기
31, 32 : 제1, 제2 빔 스플리터
41, 42, 70, 80 : 광학계
70 : 제1 스캐너 유닛
80 : 제2 스캐너 유닛

Claims (15)

  1. 가공 대상물에 제1, 제2 레이저 빔을 조사하는 레이저 가공 장치로서,
    제1 파장을 가지는 제1 레이저 빔을 생성하는 제1 레이저 발진기;
    제2 파장을 가지는 제2 레이저 빔을 생성하는 제2 레이저 발진기;
    상기 제1 레이저 빔을 복수의 제1 레이저 빔으로 분할하는 제1 빔 스플리터;
    상기 제2 레이저 빔을 복수의 제2 레이저 빔으로 분할하는 제2 빔 스플리터;
    상기 분할된 제1 레이저 빔의 조사 방향을 제어하는 복수의 제1 스캐너 유닛;
    상기 분할된 제2 레이저 빔의 조사 방향을 제어하는 복수의 제2 스캐너 유닛; 및
    상기 분할된 제1, 제2 레이저 빔의 진행 경로 상에 마련된 복수의 광학계;를 포함하며,
    상기 가공 대상물에 조사되는 제1 레이저 빔의 제1 파장과 제2 레이저 빔의 제2 파장은, 서로 다르며 그 차이가 상기 제1 파장의 5 % 이하인, 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 발진기 및 상기 제2 레이저 발진기는 야그(YAG) 레이저이며,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장의 차이는 5 nm ~ 40 nm인, 레이저 가공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 발진기 및 상기 제2 레이저 발진기는 이산화탄소(CO2) 레이저이며,
    상기 제1 파장과 상기 제2 파장의 차이는 30 nm ~ 300 nm인, 레이저 가공 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광학계는 서로 동일한 범위의 대역폭(bandwidth)를 가지는, 레이저 가공 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광학계의 대역폭의 범위는 상기 제1 파장과 상기 제2 파장을 커버하는, 레이저 가공 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 광학계의 대역폭의 범위는 5 nm ~ 40 nm인, 레이저 가공 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 광학계의 대역폭의 범위는 30 nm ~ 300 nm인, 레이저 가공 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광학계는,
    상기 제1 빔 스플리터와 상기 제1 스캐너 유닛 사이의 제1 레이저 빔의 이동 경로에 배치된 제1 광학계와,
    상기 제2 빔 스플리터와 상기 제2 스캐너 유닛 사이의 제2 레이저 빔의 이동 경로에 배치된 제2 광학계를 포함하는, 레이저 가공 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 광학계는,
    상기 제1 스캐너 유닛과 상기 가공 대상물 사이의 제1 레이저 빔의 이동 경로 및 제2 스캐너 유닛과 상기 가공 대상물 사이의 제2 레이저 빔의 이동 경로에 배치된 제3 광학계를 더 포함하는, 레이저 가공 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스캐너 유닛은, 상기 분할된 제2 레이저 빔이 상기 제1 스캐너 유닛에 의해 조사된 상기 분할된 제1 레이저 빔에 중첩되도록 구성된, 레이저 가공 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 분할된 제1 레이저 빔이 조사되는 가공 대상물의 제1 영역은, 상기 분할된 제2 레이저 빔이 조사되는 가공 대상물의 제2 영역과 재질이 동일한, 레이저 가공 장치.
  12. 제1항에 기재된 레이저 가공 장치를 이용하여 가공 대상물을 가공하는 방법으로서,
    상기 분할된 제1 레이저 빔을 이용하여 상기 가공 대상물에 제1 레이저 가공 공정을 수행하는 단계;
    상기 제1 레이저 가공 공정을 진행하는 동안, 상기 분할된 제2 레이저 빔을 이용하여 상기 가공 대상물에 제2 레이저 가공 공정을 수행하는 단계;를 포함하며,
    상기 가공 대상물에 조사되는 제1 레이저 빔의 제1 파장과 제2 레이저 빔의 제2 파장은, 서로 다르며 그 차이가 상기 제1 파장의 5 % 이하인, 레이저 가공 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 레이저 가공 공정은 상기 가공 대상물에 동시에 수행되는, 레이저 가공 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 레이저 가공 공정은 상기 가공 대상물의 제1 영역에 수행되며,
    상기 제2 레이저 가공 공정은 상기 가공 대상물의 제2 영역에 수행되며,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 일부가 중첩되는, 레이저 가공 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 레이저 가공 공정은 제1 방향으로 진행되며,
    상기 제2 레이저 가공 공정은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 진행되는, 레이저 가공 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210022019A (ko) * 2019-07-17 2021-03-02 주식회사 레이저모션테크 레이저 드릴링 장치
KR20230056337A (ko) * 2021-10-20 2023-04-27 주식회사휴비스 에나멜선 탈피를 위한 레이저 가공 헤드

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006305586A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Cyber Laser Kk 板状体切断方法並びにレーザ加工装置
JP2016026881A (ja) * 2014-06-23 2016-02-18 三菱電機株式会社 レーザ加工装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006305586A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Cyber Laser Kk 板状体切断方法並びにレーザ加工装置
JP2016026881A (ja) * 2014-06-23 2016-02-18 三菱電機株式会社 レーザ加工装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210022019A (ko) * 2019-07-17 2021-03-02 주식회사 레이저모션테크 레이저 드릴링 장치
KR20230056337A (ko) * 2021-10-20 2023-04-27 주식회사휴비스 에나멜선 탈피를 위한 레이저 가공 헤드

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