KR102462681B1

KR102462681B1 - Laser processing apparatus

Info

Publication number: KR102462681B1
Application number: KR1020210052342A
Authority: KR
Inventors: 김성훈; 이준정; 이상만
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2022-11-04
Also published as: KR20220145588A

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 레이저 빔(laser beam)을 생성하는 레이저 빔 생성유닛, 상기 레이저 빔이 지나가는 경로 상에 배치되며, 상기 레이저 빔의 일부를 제1 각도로 굴절시키는 제1 영역과 상기 레이저 빔의 나머지 일부를 제2 각도로 굴절시키는 제2 영역을 구비하는 광학부재를 포함하여 상기 레이저 빔을 세장형 빔으로 변환시키는 레이저 빔 변환유닛 및 상기 광학부재의 변위를 조절하는 변위 조절 유닛을 포함하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 레이저 빔이 지나가는 경로에 수직한 상기 광학부재의 축에 대하여 축대칭 관계를 갖는, 레이저 가공 장치를 제공한다.In one embodiment of the present invention, a laser beam generating unit for generating a laser beam, a first region disposed on a path through which the laser beam passes, and refracting a part of the laser beam at a first angle, and the A laser beam conversion unit for converting the laser beam into an elongate beam, including an optical member having a second region for refracting the remaining part of the laser beam at a second angle, and a displacement adjusting unit for adjusting the displacement of the optical member Including, wherein the first region and the second region have an axisymmetric relationship with respect to the axis of the optical member perpendicular to the path through which the laser beam passes, it provides a laser processing apparatus.

Description

Laser processing equipment {LASER PROCESSING APPARATUS}

본 발명의 실시예는 레이저 가공 장치에 관한 것이다. An embodiment of the present invention relates to a laser processing apparatus.

글라스와 같은 취성 재료를 절단하는 방법으로 주로 레이저 가공방법 및 기계식 가공방법이 있으며, 이러한 방법은 재료의 형태에 따라 여러가지 다양한 방식으로 사용된다. 레이저 가공방법은 비접촉 방식으로 기계식 가공방법에 비해 분진 발생이 적고, 절단면의 품질을 높여 외부 충격에 의한 강도를 증가시키기 위해 사용되며, 레이저 소스로 이산화탄소 레이저(CO₂ laser), 자외선 레이저(UV laser), 적외선 레이저(IR laser) 등을 이용한다.As a method of cutting a brittle material such as glass, there are mainly a laser processing method and a mechanical processing method, and these methods are used in various ways depending on the shape of the material. _The laser processing method is a non-contact method, which generates less dust compared to the mechanical processing method, and is used to increase the strength due to external impact by improving the quality of the cut surface. ), an infrared laser (IR laser), etc. are used.

기존에는 사각형 등의 정형화된 디스플레이가 개발되었으나, 최근들어 단순한 사각형상이 아닌 다양한 형상의 디스플레이가 개발되고 있어 단순 글라스를 직선 형태로 절단하는 종래의 레이저 가공방법으로는 취성 재료의 절단 한계가 있었다. Conventionally, a standardized display such as a square has been developed, but recently, displays of various shapes rather than a simple square have been developed, and the conventional laser processing method for cutting simple glass in a straight line has a limitation in cutting brittle materials.

본 발명의 실시예는 세장형 간섭빔을 이용하는 레이저 가공 장치를 제공하고자 한다. An embodiment of the present invention is to provide a laser processing apparatus using an elongated interference beam.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예들에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 세장형 빔으로 변환함으로써, 예정 절단 라인을 따라 조절 가능한 방향성 크랙을 형성하고 가공 품질을 개선할 수 있다. The laser processing apparatus according to embodiments of the present invention converts a laser beam into an elongated beam, thereby forming an adjustable directional crack along a predetermined cutting line and improving processing quality.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 가공 장치는 등방성 크랙을 이용하여 취성재료를 가공할 때 발생되는 미세 크랙을 개선함으로써, 취성재료의 강성을 증대시키는 효과를 구현할 수 있다.In addition, the laser processing apparatus according to the embodiments of the present invention can implement the effect of increasing the rigidity of the brittle material by improving the microcracks generated when processing the brittle material using isotropic cracks.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 도시한 블록도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 레이저 가공 장치의 광학 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 세단형 빔 이미지를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 7b는 광학부재의 회전에 따른 세단형 빔의 회전을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 9 및 도 10은 도 8의 레이저 가공 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views for explaining the optical principle of the laser processing apparatus of FIG.
4 is a view showing the sedan-shaped beam image of FIGS. 2 and 3 .
5A to 7B are views for explaining the rotation of the sedan beam according to the rotation of the optical member.
8 is a block diagram schematically showing a laser processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
9 and 10 are views for explaining the laser processing apparatus of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the following embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when described with reference to the drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted.

본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present embodiments can apply various transformations, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present embodiments, and a method of achieving them will become clear with reference to the details described later in conjunction with the drawings. However, the present embodiments are not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.

이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from other components without limiting meaning.

이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following embodiments, terms such as include or have means that the features or components described in the specification are present, and the possibility that one or more other features or components may be added is not excluded in advance.

이하의 실시예에서 유닛, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 유닛, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In the following embodiments, when it is said that a part, such as a unit, region, or component, is on or on another part, not only when it is directly on the other part, but also other units, regions, components, etc. are interposed therebetween. cases are included.

이하의 실시예에서 연결하다 또는 결합하다 등의 용어는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 반드시 두 부재의 직접적 및/또는 고정적 연결 또는 결합을 의미하는 것은 아니며, 두 부재 사이에 다른 부재가 개재된 것을 배제하는 것이 아니다.In the following examples, terms such as connect or couple do not necessarily mean direct and/or fixed connection or coupling of two members, unless the context clearly indicates otherwise, and does not necessarily mean that another member is interposed between two members. It's not about exclusion.

명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.It means that a feature or element described in the specification is present, and does not preclude the possibility that one or more other features or elements may be added.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the size of the components may be exaggerated or reduced for convenience of description. For example, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the following embodiment is not necessarily limited to the illustrated bar.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(10)를 도시한 블록도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 레이저 가공 장치(10)의 광학 원리를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram illustrating a laser processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are views for explaining the optical principle of the laser processing apparatus 10 of FIG. 1 .

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔 생성유닛(100), 레이저 빔 변환유닛(200), 변위 조절 유닛(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다. 1 to 3 , the laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a laser beam generating unit 100 , a laser beam converting unit 200 , a displacement adjusting unit 300 and a control unit 400 . can do.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 글라스(glass)와 같은 취성재료(M)를 절단하기 위한 장치일 수 있다. 본 명세서에서 취성재료(M)란, 디스플레이 장치에 사용되는 글라스와 같은 절단대상체를 의미하며, 판형 글라스 또는 튜브(tubular) 형태의 관형 글라스와 같은 절단 대상체로서, 그 형태에 대해서는 제한하지 않는다. The laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention may be an apparatus for cutting a brittle material (M) such as glass. In the present specification, the brittle material (M) means a cutting object such as glass used in a display device, and a cutting object such as plate-shaped glass or tubular glass in the form of a tube, but the shape is not limited.

취성재료(M)는 쿼츠(quartz), 소다라임(sodalime), 봉규산염(borosilicate)과 같은 유리 재질을 포함하는 취성재료로 이루어질 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않으며, 레이저를 이용하여 절단가능한 다양한 재질의 절단대상체에 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 취성재료(M)는 단일층이 아닌 다른 재질의 적층 구조로 이루어질 수도 있다. The brittle material M may be made of a brittle material including a glass material such as quartz, sodalime, borosilicate, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto, and a laser is used. It goes without saying that it can be applied to cutting objects of various materials that can be cut. For example, the brittle material M may be formed of a laminated structure of a material other than a single layer.

레이저 빔 생성유닛(100)은 레이저 빔(laser beam)을 생성할 수 있다. 레이저 빔 생성유닛(100)은 고체 레이저, 기체 레이저 또는 액체 레이저일 수 있으며, 예를 들면, CO₂레이저, 엑시머 레이저 등일 수 있다. The laser beam generating unit 100 may generate a laser beam. The laser beam generating unit 100 may be a solid laser, a gas laser, or a liquid laser, for example, a CO ₂ laser, an excimer laser, or the like.

레이저 빔 생성유닛(100)은 펄스형 레이저 빔(pulse type laser beam), 특히 초단 펄스 레이저 빔을 생성할 수 있다. 여기서, 초단 펄스 레이저는 광 펄스의 주기가 나노 세컨드(nano second), 피코 세컨드(pico second), 또는 펨토 세컨드(femto second)급의 레이저로서, 박형 기판을 고정밀도로 가공할 수 있으며, 특히 기판의 내부에 스폿을 형성하는데 유리할 수 있다. The laser beam generating unit 100 may generate a pulse type laser beam, in particular, an ultrashort pulse laser beam. Here, the ultra-short pulse laser is a laser with a light pulse cycle of nano second, pico second, or femto second class, and can process thin substrates with high precision, and in particular, It may be advantageous to form a spot therein.

레이저 빔 생성유닛(100)에서 생성된 레이저 빔은 레이저 빔 변환유닛(200)으로 제공된다. 이때, 도시하지 않았지만, 레이저 빔 생성유닛(100)과 레이저 빔 변환유닛(200) 사이에 레이저 빔의 사이즈의 확대, 축소 또는 출력, 편광 방향의 조정 등의 공정을 위한 광학구성들이 배치될 수 있다. The laser beam generated by the laser beam generating unit 100 is provided to the laser beam converting unit 200 . At this time, although not shown, optical configurations for processes such as enlargement, reduction or output of the size of the laser beam, adjustment of the polarization direction, etc. may be disposed between the laser beam generating unit 100 and the laser beam converting unit 200 . .

레이저 빔 변환유닛(200)은 레이저 빔이 지나가는 경로 상에 배치되며, 레이저 빔 생성유닛(100)으로부터 제공된 레이저 빔을 세장형(細長型) 빔으로 변환시킬 수 있다. 여기서, 세장형 빔은 일 방향으로 길이가 더 긴 형태의 비원형 형태를 의미하며, 가우시안 빔 프로파일(Gaussian beam profile)을 가질 수 있다. The laser beam converting unit 200 is disposed on a path through which the laser beam passes, and may convert the laser beam provided from the laser beam generating unit 100 into an elongated beam. Here, the elongated beam means a non-circular shape having a longer length in one direction, and may have a Gaussian beam profile.

원형의 레이저 빔을 이용하여 취성재료(M)를 가공하는 경우, 절단 빔 형태의 특성 상 레이저 빔이 조사된 부분에 등방적 균열이 발생하는 문제점이 있다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 원형이 아닌 방향성을 갖는 세장형 빔을 생성하여 취성재료(M)를 가공함으로써 레이저 빔이 조사되는 부분의 균열을 원하는 방향으로 제어할 수 있게 된다. When processing the brittle material (M) using a circular laser beam, there is a problem in that isotropic cracks occur in the portion irradiated with the laser beam due to the characteristics of the cutting beam shape. The present invention is to solve this problem, and by processing the brittle material (M) by generating an elongated beam having a non-circular directionality, it is possible to control the crack of the laser beam irradiated portion in a desired direction.

본 발명에 따른 레이저 빔 변환유닛(200)은 레이저 빔의 일부를 제1 각도로 굴절시키는 제1 영역(A1)과 레이저 빔의 나머지 일부를 제2 각도로 굴절시키는 제2 영역(A2)을 구비하는 광학부재(210)를 포함하여, 레이저 빔을 세장형 빔으로 변환시킬 수 있다. 이때, 광학부재(210)의 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)은 레이저 빔이 지나가는 경로에 수직한 광학부재(210)의 축에 대하여 축대칭 관계를 가질 수 있다. 예를 들면, 광학 부재(210)는 바이프리즘(Biprism) 또는 프레넬 복프리즘(Fresnel Biprism)일 수 있다. The laser beam conversion unit 200 according to the present invention includes a first area A1 for refracting a part of the laser beam at a first angle and a second area A2 for refracting the remaining part of the laser beam at a second angle. Including an optical member 210 that can convert the laser beam into an elongated beam. In this case, the first area A1 and the second area A2 of the optical member 210 may have an axisymmetric relationship with respect to the axis of the optical member 210 perpendicular to the path through which the laser beam passes. For example, the optical member 210 may be a biprism or a Fresnel biprism.

레이저 빔 변환유닛(200)은 광학부재(210)로 선형 편광된 빔을 제공하기 위해, 위상지연부재를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 레이저 빔 변환유닛(200)은 레이저 빔 생성유닛(100)과 광학부재(210) 사이에 순차적으로 배치되는 제1 위상지연판(221) 및 제2 위상지연판(222)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 위상지연판(221) 및 제2 위상지연판(222)은 1/4 파장판(quarter wave plate)일 수 있다. The laser beam conversion unit 200 may further include a phase delay member to provide a linearly polarized beam to the optical member 210 . Specifically, the laser beam conversion unit 200 may include a first phase delay plate 221 and a second phase delay plate 222 sequentially disposed between the laser beam generating unit 100 and the optical member 210 . can Here, the first phase delay plate 221 and the second phase delay plate 222 may be quarter wave plates.

다른 실시예로서, 레이저 빔 변환유닛(200)은 제2 위상지연판(222)과 광학부재(210) 사이에 1/2 파장판을 더 포함할 수 있다. 또는 레이저 빔 변환유닛(200)은 제1 위상지연판(221)과 제2 위상지연판(222)을 대신하여 하나의 1/2 파장판으로 구성할 수도 있다. As another embodiment, the laser beam conversion unit 200 may further include a 1/2 wave plate between the second phase delay plate 222 and the optical member 210 . Alternatively, the laser beam conversion unit 200 may be configured as one half-wave plate instead of the first phase delay plate 221 and the second phase delay plate 222 .

제1 위상지연판(221)은 레이저 빔 생성유닛(100)으로부터 제공되는 레이저 빔을 원형 편광시키고, 제2 위상지연판(222)은 원형편광된 레이저 빔을 선형 편광된 빔으로 변환하여 광학부재(210)로 제공할 수 있다. 이때, 제2 위상지연판(222)에 의해 선형 편광된 레이저 빔의 편광 방향은 광학부재(210)의 축방향과 평행할 수 있다. The first phase delay plate 221 circularly polarizes the laser beam provided from the laser beam generating unit 100, and the second phase delay plate 222 converts the circularly polarized laser beam into a linearly polarized beam to form an optical member. (210) can be provided. In this case, the polarization direction of the laser beam linearly polarized by the second phase delay plate 222 may be parallel to the axial direction of the optical member 210 .

레이저 빔 변환유닛(200)과 취성재료 안착테이블(900) 사이에는 레이저 빔의 사이즈의 확대, 축소 또는 출력, 편광 방향의 조정 등의 공정을 위한 광학구성들이 배치될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 레이저 빔 변환유닛(200)과 취성재료 안착테이블(900) 사이에 시준렌즈(11, collimating lens)와 포커싱 렌즈(12, focusing lens)를 배치시켜, 레이저 빔 변환유닛(200)으로부터 출사되는 세장형 빔이 취성재료(M)에 집광시킬 수 있다. 이는 하나의 실시예일뿐이며, 레이저 가공 장치(10)는 레이저 빔 변환유닛(200)으로부터 생성된 세장형 빔을 취성 재료로 제공하기 위해 필요한 광학 구성들을 더 포함하거나 교체할 수 있음은 물론이다. Between the laser beam conversion unit 200 and the brittle material mounting table 900, optical components for processes such as enlargement, reduction or output of the size of the laser beam, and adjustment of the polarization direction may be disposed. For example, as shown, a collimating lens 11 and a focusing lens 12 are disposed between the laser beam conversion unit 200 and the brittle material seating table 900 to convert the laser beam. The elongate beam emitted from the unit 200 can be focused on the brittle material M. This is only one embodiment, and the laser processing apparatus 10 may further include or replace optical components necessary for providing the elongate beam generated from the laser beam conversion unit 200 as a brittle material.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(10)는 레이저 빔 변환유닛(200)에 의해 변환된 세장형 빔을 레이저 빔이 조사되는 방향(도 2의 x방향)에 대하여 회전시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(10)는 직선형태의 절단 라인뿐만 아니라 비정형화된 절단 라인을 가공하는 것을 특징으로 하는데, 이는 예정된 절단 라인을 따라 세장형 빔을 회전시키면서 조사함으로써 가공할 수 있다. The laser processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention may rotate the elongate beam converted by the laser beam conversion unit 200 with respect to the direction in which the laser beam is irradiated (the x direction in FIG. 2 ). Laser processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention is characterized by processing atypical cutting lines as well as straight cutting lines, which are processed by irradiating while rotating an elongated beam along a predetermined cutting line can do.

변위 조절 유닛(300)은 예정된 절단 라인을 따라 세장형 빔을 회전시키기 위해, 레이저 빔 변환유닛(200)의 광학부재(210)의 변위를 조절할 수 있다. 다시 말해, 변위 조절 유닛(300)은 회전부(미도시)를 구비하여 예정된 절단 라인을 따라 광학부재(210)를 회전시켜, 취성재료(M)로 조사되는 세장형 빔의 방향을 제어할 수 있다. The displacement adjusting unit 300 may adjust the displacement of the optical member 210 of the laser beam converting unit 200 in order to rotate the elongated beam along a predetermined cutting line. In other words, the displacement control unit 300 includes a rotating unit (not shown) to rotate the optical member 210 along a predetermined cutting line, thereby controlling the direction of the elongate beam irradiated to the brittle material M. .

이때, 변위 조절 유닛(300)의 회전부(미도시)는 광학부재(210)뿐만 아니라 제2 위상지연판(222)도 함께 회전시킬 수 있다. 변위 조절 유닛(300)은 제2 위상지연판(222)과 광학부재(210)를 함께 회전시킴으로써, 제2 위상지연판(222)으로부터 선형 편광된 레이저 빔의 편광 방향과 광학부재(210)의 축방향을 평행하게 유지시킬 수 있다. In this case, the rotating part (not shown) of the displacement adjusting unit 300 may rotate not only the optical member 210 but also the second phase delay plate 222 together. The displacement adjustment unit 300 rotates the second phase delay plate 222 and the optical member 210 together, so that the polarization direction of the laser beam linearly polarized from the second phase delay plate 222 and the optical member 210 are adjusted. The axial direction can be kept parallel.

제어부(400)는 예정된 절단 라인을 따라 취성재료(M)로 세장형 빔을 조사하도록 레이저 빔 생성유닛(100), 변위 조절 유닛(300) 또는 취성재료 안착테이블(900)을 제어할 수 있다. 제어부(400)는 사전에 설정된 절단 계획에 따라 레이저 강도 또는 펄스폭을 조절하도록 레이저 빔 생성유닛(100)을 제어하거나, 세단형 빔의 장축방향을 회전시키도록 변위 조절 유닛(300)을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 레이저 빔의 선형 이동 조절을 위해, 레이저 빔 생성유닛(100)과 레이저 빔 변환유닛(200)을 포함하는 광학 구성들의 선형이동부(미도시)를 제어하거나, 취성재료를 안착하는 취성재료 안착테이블(900)의 선형이동을 제어할 수 있다. The control unit 400 may control the laser beam generating unit 100, the displacement adjusting unit 300 or the brittle material seating table 900 to irradiate the elongated beam with the brittle material M along the predetermined cutting line. The control unit 400 controls the laser beam generating unit 100 to adjust the laser intensity or pulse width according to a pre-set cutting plan, or to control the displacement adjusting unit 300 to rotate the long axis direction of the slicing beam. can In addition, the control unit 400 controls the linear movement unit (not shown) of the optical components including the laser beam generating unit 100 and the laser beam conversion unit 200 to control the linear movement of the laser beam, or a brittle material It is possible to control the linear movement of the brittle material seating table 900 for seating.

도 4는 도 2 및 도 3의 세단형 빔 이미지를 도시한 도면이고, 도 5a 내지 도 7b는 광학부재(210)의 회전에 따른 세단형 빔의 회전을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 4 is a view illustrating the shredded beam image of FIGS. 2 and 3 , and FIGS. 5A to 7B are views for explaining the rotation of the shredded beam according to the rotation of the optical member 210 .

도 4의 (a)는 도 2의 광학 배치에 따른 세단형 빔 이미지를 나타낸다. 도 2의 광학부재(210)는 레이저 빔의 일부를 제1 각도로 굴절시키는 제1 영역(A1)과 레이저 빔의 나머지 일부를 제2 각도로 굴절시키는 제2 영역(A2)이 z방향에 대하여 축대칭을 이루고 있다. 이로 인해, 도 4의 (a)와 같이 광학부재(210)를 통과하여 변환된 세단형 빔의 장축은 z방향에 평행할 수 있다. FIG. 4A shows a sedan-shaped beam image according to the optical arrangement of FIG. 2 . In the optical member 210 of FIG. 2 , a first area A1 for refracting a part of the laser beam at a first angle and a second area A2 for refracting a part of the laser beam at a second angle with respect to the z direction is axially symmetrical. For this reason, as shown in FIG. 4(a) , the long axis of the shredded beam converted through the optical member 210 may be parallel to the z-direction.

이와 달리, 도 4의 (b)는 도 3의 광학 배치에 따른 세단형 빔 이미지를 나타낸다. 도 3의 광학부재(210)는 도 2의 광학부재(210)를 90° 회전시킨 것으로서, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 y방향에 대하여 축대칭을 이루고 있다. 이로 인해, 도 4의 (b)와 같이 광학부재(210)를 통과하여 변환된 세단형 빔의 장축은 y방향에 평행할 수 있다. On the contrary, FIG. 4B shows a sedan-shaped beam image according to the optical arrangement of FIG. 3 . The optical member 210 of FIG. 3 rotates the optical member 210 of FIG. 2 by 90°, and the first area A1 and the second area A2 are axially symmetric with respect to the y-direction. For this reason, as shown in FIG. 4(b) , the long axis of the shredded beam converted through the optical member 210 may be parallel to the y-direction.

보다 구체적으로 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명하면, 레이저 빔 생성유닛(100)에 의해 생성된 레이저 빔(L1)은 제1 위상지연판(221)과 제2 위상지연판(222)을 통과하면서 선형 편광되어 광학부재(210)로 제공될 수 있다. 이때, 광학부재(210)로 제공되는 레이저 빔(L1)의 형태는 도 5b에 도시된 바와 같이 원형일 수 있으며, 광학부재(210)의 축(Ax1)을 기준으로 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)에 대칭적으로 제공될 수 있다. 이를 통해, 레이저 빔(L1)은 광학부재(210)를 통과하면서 광학부재(210)의 축(Ax1)에 평행한 방향으로 장축을 갖는 세단형 빔(L2)으로 변환될 수 있다. More specifically, referring to FIGS. 5A and 5B , the laser beam L1 generated by the laser beam generating unit 100 passes through the first phase delay plate 221 and the second phase delay plate 222 . While being linearly polarized, it may be provided to the optical member 210 . At this time, the shape of the laser beam L1 provided to the optical member 210 may be circular as shown in FIG. 5B , and the first area A1 and the first area A1 based on the axis Ax1 of the optical member 210 and The second area A2 may be provided symmetrically. Through this, the laser beam L1 may be converted into a slicing beam L2 having a long axis in a direction parallel to the axis Ax1 of the optical member 210 while passing through the optical member 210 .

변위 조절 유닛(300)은 광학부재(210)와 제2 위상지연판(222)을 함께 회전시켜 세단형 빔(L2)의 장축을 회전시킬 수 있다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 변위 조절 유닛(300)은 광학부재(210)와 제2 위상지연판(222)을 45° 회전시키는 것에 의해, 세장형 빔(L2)의 장축도 45° 회전시킬 수 있다. The displacement control unit 300 may rotate the long axis of the sedan beam L2 by rotating the optical member 210 and the second phase delay plate 222 together. 6A and 6B , the displacement adjusting unit 300 rotates the optical member 210 and the second phase delay plate 222 by 45°, thereby rotating the long axis of the elongated beam L2 by 45°. can do it

마찬가지로, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 변위 조절 유닛(300)은 광학부재(210)와 제2 위상지연판(222)을 90° 회전시킴으로써, 세장형 빔(L2)의 장축도 90° 회전시킬 수 있다. 이와 같이, 레이저 가공 장치(10)는 변위 조절 유닛(300)을 통해 세단형 빔의 장축 방향을 제어하면서 절단 라인을 형성할 수 있어, 비정형화된 절단 형태로 취성재료를 용이하게 가공할 수 있다는 장점을 갖는다. Similarly, referring to FIGS. 7A and 7B , the displacement adjusting unit 300 rotates the optical member 210 and the second phase delay plate 222 by 90°, thereby rotating the long axis of the elongated beam L2 by 90° can do it In this way, the laser processing apparatus 10 can form a cutting line while controlling the long axis direction of the shredded beam through the displacement control unit 300, so that it is possible to easily process a brittle material in an atypical cut form. have an advantage

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(20)를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 9 및 도 10은 도 8의 레이저 가공 장치(20)를 설명하기 위한 도면이다. 8 is a block diagram schematically illustrating a laser processing apparatus 20 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are views for explaining the laser processing apparatus 20 of FIG. 8 .

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(20)는 레이저 빔 생성유닛(100), 레이저 빔 변환유닛(200), 변위 조절 유닛(300), 제어부(400) 및 이미지 획득부(500)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(20)는 이미지 획득부(500)를 제외하고, 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(10)와 구성이 동일한 바 중복되는 내용은 생략하기로 한다. Referring to FIG. 8 , the laser processing apparatus 20 according to another embodiment of the present invention includes a laser beam generating unit 100 , a laser beam converting unit 200 , a displacement adjusting unit 300 , a controller 400 and an image It may include an acquisition unit 500 . The laser processing apparatus 20 according to another embodiment has the same configuration as the laser processing apparatus 10 according to an embodiment, except for the image acquisition unit 500 , and overlapping contents will be omitted.

변위 조절 유닛(300)은 예정된 절단 라인을 따라 세장형 빔을 회전시키기 위해 레이저 빔 변환유닛(200)의 광학부재(210)의 변위를 조절할 수 있다. 이때, 변위 조절 유닛(300)은 광학부재(210, 도 2 참조)와 제2 위상지연판(222, 도 2 참조)을 회전시키기 위한 회전부(미도시)뿐만 아니라 광학부재(210)를 선형이동시키는 선형이동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. The displacement adjusting unit 300 may adjust the displacement of the optical member 210 of the laser beam converting unit 200 to rotate the elongated beam along a predetermined cutting line. At this time, the displacement adjustment unit 300 linearly moves the optical member 210 as well as a rotation unit (not shown) for rotating the optical member 210 (see FIG. 2 ) and the second phase delay plate 222 (see FIG. 2 ). It may further include a linear moving part (not shown).

이미지 획득부(500)는 레이저 빔 변환유닛(200)에 의해 변환된 세장형 빔이 지나가는 경로 상에 배치되어 세장형 빔의 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들면, 도시하지 않았지만, 레이저 가공 장치(20)는 취성재료 안착 테이블(900, 도 2 참조)의 취성재료(M, 도 2 참조)로 세장형 빔이 조사되기 전 경로에 빔 분배기(beam splitter)를 배치시키고, 빔 분배기(beam splitter)로부터 제공되는 세장형 빔의 일부를 관측하도록 이미지 획득부(500)를 배치시킬 수 있다. 이는 하나의 일 실시형태이며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않는다. 다른 실시형태로서, 이미지 획득부(500)는 레이저 빔 변환유닛(200)에 의해 변환된 세장형 빔이 지나가는 경로 상으로 이동하여 주기적으로 이미지를 획득할 수도 있다. The image acquisition unit 500 may be disposed on a path through which the elongated beam converted by the laser beam conversion unit 200 passes to acquire an image of the elongated beam. For example, although not shown, the laser processing apparatus 20 is a beam splitter (beam) in the path before the elongated beam is irradiated to the brittle material (M, see FIG. 2) of the brittle material seating table 900 (see FIG. 2) splitter), and the image acquisition unit 500 may be disposed to observe a part of the elongated beam provided from the beam splitter. This is one embodiment, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto. As another embodiment, the image acquisition unit 500 may periodically acquire an image by moving on a path through which the elongated beam converted by the laser beam conversion unit 200 passes.

이미지 획득부(500)는 세장형 빔의 이미지를 획득할 수 있는데, 이때, 도 9와 같이 광학부재(210)에 레이저 빔(L1)이 일측으로 치우쳐 입사되는 경우, 도 10의 이미지(image)와 같이 세장형 빔의 중심도 예상 중심선(Ax2)으로부터 벗어나게 된다. The image acquisition unit 500 may acquire an image of the elongated beam. At this time, when the laser beam L1 is biased to one side and is incident on the optical member 210 as shown in FIG. 9 , the image of FIG. 10 . As shown, the center of the elongated beam also deviates from the expected center line (Ax2).

제어부(400)는 상기한 세장형 빔 이미지를 제공받고, 세장형 빔이 예상 중심선(Ax2)으로부터 사전에 설정된 범위를 벗어나는 경우, 변위 조절 유닛(300)을 제어하여 광학 부재(210)를 선형이동시킬 수 있다. The control unit 400 receives the elongated beam image described above, and when the elongate beam is out of a preset range from the expected center line Ax2, controls the displacement adjustment unit 300 to linearly move the optical member 210 . can do it

다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(20)는 변위 조절 유닛(300)을 이용하여 광학부재(210) 또는 광학부재(210)와 제2 위상지연판(222)을 선형이동시킴으로써, 예정 절단 라인을 기준으로 세장형 빔의 위치를 조절할 수 있다. 이를 통해, 레이저 가공 장치(20)는 오차 범위를 벗어난 세장형 빔의 위치를 재정렬하거나, 필요에 따라 세장형 빔의 중심 위치를 제어함으로써 절단 라인이 곡선인 경우 좀 더 정교한 레이저 가공이 가능해질 수 있다. The laser processing apparatus 20 according to another embodiment uses the displacement adjustment unit 300 to linearly move the optical member 210 or the optical member 210 and the second phase delay plate 222, thereby cutting a predetermined cutting line. The position of the elongate beam can be adjusted as a reference. Through this, the laser processing apparatus 20 rearranges the position of the elongated beam out of the error range, or controls the center position of the elongate beam as necessary, so that when the cutting line is curved, more precise laser processing can be performed. have.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 세장형 빔으로 변환함으로써, 예정 절단 라인을 따라 조절 가능한 방향성 크랙을 형성하고 가공 품질을 개선할 수 있다. As described above, the laser processing apparatus according to embodiments of the present invention converts a laser beam into an elongated beam, thereby forming an adjustable directional crack along a predetermined cutting line and improving processing quality.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 가공 장치는 등방성 크랙을 이용하여 취성재료를 가공할 때 발생되는 미세 크랙을 개선함으로써, 취성재료의 강성을 증대시키는 효과를 구현할 수 있다. In addition, the laser processing apparatus according to the embodiments of the present invention can implement the effect of increasing the rigidity of the brittle material by improving the microcracks generated when processing the brittle material using isotropic cracks.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As such, the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

10, 20 : 레이저 가공 장치
100 : 레이저 빔 생성유닛
200 : 레이저 빔 변환유닛
300 : 변위 조절 유닛
400 : 제어부
500 : 이미지 획득부10, 20: laser processing device
100: laser beam generating unit
200: laser beam conversion unit
300: displacement adjustment unit
400: control unit
500: image acquisition unit

Claims

a laser beam generating unit for generating a laser beam;
It is disposed on a path through which the laser beam passes, and includes an optical member having a first region that refracts a portion of the laser beam at a first angle and a second region that refracts the remaining part of the laser beam at a second angle. a laser beam conversion unit for converting the laser beam into an elongated beam; and
Including; a displacement control unit for adjusting the displacement of the optical member;
The first region and the second region have an axisymmetric relationship with respect to an axis of the optical member perpendicular to a path through which the laser beam passes.
The laser beam conversion unit further includes a first phase delay plate and a second phase delay plate sequentially disposed between the laser beam generating unit and the optical member,
The displacement control unit includes a rotating part for rotating together the optical member and the second phase retardation plate disposed adjacent to the optical member, to control the direction of the elongate beam irradiated with the brittle material, laser processing apparatus.

delete

The method of claim 1,
The first phase retardation plate and the second retardation plate are a quarter wave plate (quarter wave plate), laser processing apparatus.

delete

The method of claim 1,
The displacement control unit further comprises a linear movement unit for linearly moving the optical member, laser processing apparatus.

The method of claim 1,
an image acquisition unit disposed on a path through which the elongated beam converted by the laser beam conversion unit passes to acquire an image of the elongated beam; and
A control unit for determining the symmetry of the elongated beam by using the obtained image of the elongated beam; including, a laser processing apparatus.

The method of claim 1,
The elongated beam has a Gaussian beam profile (Gaussian beam profile), laser processing apparatus.

The method of claim 1,
The laser beam generating unit is a laser processing apparatus for generating a pulse type laser beam (pulse type laser beam).