KR0137215B1 - 레이저 가공장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

레이저 가공장치 및 방법

제1도는 종래예의 레이저 가공장치를 도시한 설명도.

제2도는 종래의 주사레이저 비임 조사방법을 도시한 설명도.

제3도는 종래의 레이저 가공장치를 도시한 설명도.

제4도 및 제5도는 본 발명의 제1실시예에 따라 제공된 레이저 가공장치의 각 부분 파쇄평면도 및 파쇄측면도.

제6도는 제4도 및 제5도에 도시된 폭방향 Q스위치 레이저 가공부의 슬릿을 도시한 설명도.

제7도는 제4도 및 제5도에 도시된 이동방향 Q스위치 레이저 가공부의 레이저 비임 조사헤드의 위치조정기구를 도시한 평면도.

제8도는 이동방향 Q스위치 레이저 가공부의 레이저 비임 조사헤드 및 그 주변부분의 기구를 도시한 부분파쇄정면도.

제9도는 본 발명의 제2실시예에 따라 주사레이저 비임조사 방법을 도시한 설명도.

제10도는 본 발명의 제2실시예의 방법을 사용하여 피가공물상에 형성된 주사레이저 비임 패턴을 도시한 설명도.

제11도는 본 발명의 제3실시예에 따라 가변 비임 레이저 가공장치의 기본 구성을 도시한 설명도.

제12A도 내지 제12D도는 제11도에 도시된 가변 비임 레이저 가공장치의 각 부위에서 레이저 비임의 형상을 도시한 설명도.

제13도 및 제14도는 본 발명의 제4실시예 1 및 2에 따라 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료를 가공하기 위한 레이저 가공장치의 실시예를 각각 도시한 요부설명도.

본 발명은 필름콘덴서에 사용되는 박막(搏膜)을 가진 필름의 박막을 가공하기에 적합한 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 레이저 가공장치의 예로는 제1도에 도시한 바와 같은 레이저 가공(처리)장치(특개 소59-35893호 공보 기재의 장치)가 알려져 있다.

제1도에 도시된 바와 같은 레이저 가공장치(1)는 레이저 비임(L)을 연속적으로 발진하는 레이저 발진기(2)와, 레이저 비임(L)의 발산각을 축소시킴과 동시에 레이저 비임(L)의 직경을 확대시켜 평행한 광선으로 하는 광학적 조준기(3)와, 레이저 비임(L)의 진행방향을 조절하는 평면경(4a),(4b)과, 레이저 비임(L)을 주사(走査)시키는 회전다면경(5)과, 조사면(照射面)상의 레이저 비임 스포트 크기를 조절하는 평면 대물렌즈(6)와, 타원형의 레이저 비임 스포트르 f형성시키는 원통형 렌즈(7)도 구성된다.

이와 같은 레이저 가공장치(1)를 사용하여 다음과 같이 피가공재료(8)를 가공한다. 레이저 발진기(2)로부터 발진한 레이저 비임(L)을 광학적 조준기(3)에 통과시킨다. 이때 이 조준기(3)는 레이저 비임(L)의 발산각을 축소시키고 레이저 비임의 직경을 확대시켜 평행한 레이저 비임으로 만든다. 조준기(3)로부터 나온 비임을 제1 및 제2평면경(4a),(4b)으로 그 방향으로 바꾸어 회전다면경(5)의 반사면(5a)으로 입사시킨다. 이때에 회전다면경(5)을 회전시키면 반사면(5a)에 대한 레이저 비임(L)의 입사각이 변화하여 그 반사각도 변화한다. 결국 평면대물렌즈(6)와 우너통형 렌즈(7)를 통과한 레이저 비임은 화살표 A의 방향으로 이동되는 피가공재료(8)를 비임이 횡단하는 방향으로 주사한다. 즉 이와 같이 조사된 레이저 비임이 폭방향으로 피가공재료를 가공한다.

이와 같은 종래의 레이저 가공장치에 있어서는 레이저 비임이 한 방향으로만 굴절되어 횡방향 및 종방향으로 가공재료를 가공하는 것, 즉 피가공재료(8)의 이동방향과 그 수직방향으로 동시에 가공하는 것이 불가능하고, 또 피가공재료(8)로서 필름면상에 박막을 형성시킨 것을 사용하는 경우에는 이 박막을 밀리미터 이하 폭의 선형(線形)으로 가공하기에는 어려운 문제가 있었다.

또 이러한 레이저 가공장치로는 레이저 발진기(2)가 레이저 비임(L)을 연속적으로 발생시키기 때문에 박막을 가진 필름의 박막만을 가공하기가 곤란하다. 이러한 문제점은 레이저 발진기(2) 대신에 펄스모드로 레이저 비임을 발생시키는 Q스위치 펄스 레이저 발진기를 사용하여 극복할 수 있다. 이 경우에 펄스 레이저 비임은 제2도에 도시된 바와 같이 피가공재료(8)에 조사되어 주사 레이저 비임 형상(10)을 형성시킨다. 특히 레이저 비임 형상은 가공할 피가공재료가 화살표 B 방향으로 이동하는 동안 Q스위치 펄스 레이저 비임(L)이 주사모드로 피가공재료에 조사될 때, 즉 단면이 타원형인 Q스위치 펄스 레이저 바암(L)이 화살표 B의 방향에 대한 직각방향(C)과 일정각도(η) 를 형성시키는 방향(D)으로 연속적으로 조사될 때 획득된다.

상술한 바와 같은 레이저 가공장치를 사용하는 주사 레이저 비임 조사 방법에 있어서는 타원형 형상(10a)을 형성시키는 펄스 레이저 비임(L)을 사용하여 피가공재료(8)의 이동방향에 수직방향으로 피가공재료(8)를 가공할때 타원형 형상(10a)의 큰 직경방향은 전술한 직각방향(C)과 평행한 방향이다 그러므로 타원형 형상은 피가공재료상에 계단형태로 배열되어 결과적으로 레이저 가공선은 가공방향으로 균일하지 못하게 된다.

종래의 이러한 종류의 레이저 가공장치의 일예로는 레이저 비임을 이용한 형상형성장치(특개 소57-94482호 공보 기재의 장치)가 알려져 있다.

제3도에 도시된 바와 같은 형상형성장치(21)는 도시하지 않은 레이저 발진기에 의해 발진되는 단면이 원형인 원형 레이저 비임(22a)의 직경을 확대시켜 확대 레이저 비임(22b)을 제공하는 제1볼록렌즈(23)와, 이 확대 레이저 비임(22b)을 평행 레이저 비임(22c)으로 변환시킨느 제2볼록렌즈(24)와, 이 평행 레이저 비임(22c)을 타원형 레이저 비임(22d)으로 변환시키는 제1원주형 렌즈(25)와, 이 타우너형 레이저 비임(22d)을 타원형 평행 레이저 비임(22e)으로 변환시키는 제2원주형 렌즈(26)로 구성된다. 이와같이 형상형성장치(21)는 단면이 원형인 원형 레이저 비임(22a)을 단면이 타원형인 타원형 평행 레이저 비임(22e)으로 변환시키기 위하여 사용된다.

이와 같이 구성된 형상형상징치에 있어서 레이저 발진기에 의해 발진된 원형단면의 원형 레이저 비임(22a)의 형상을 변환시켜 레이저 가공직경을 변환(레이저 가공폭을 변화시키는 경우도 포함)시킬 필요가 있을 때에는 제1, 제2볼록렌즈(23)(24) 및 제1, 제2원주형 렌즈(25)(26)를 교환하여 광학시스템을 재구성할 필요가 있는 문제점이 있었고, 또 반사광학시스템으로서 다면경을 사용하여 레이저 비임을 주사모드로 굴절시키는 경우에 있어서는 레이저 비임의 폭을 변화시켜 선형레이저 가공폭을 원하고자 하는 것으로 조절하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.

또한 이러한 종류의 레이저 가공장치에 있어서는, 박막을 가진 피가공재료를 레이저 가공할때 즉 레이저 비임으로 피가공재료의 박막만을 가공할 경우에는 박막을 레이저 광으로 향하게 하는 상태에서 레이저 가공 작업을 수행하였다.

이러한 경우에는 레이저 비임을 조사하는 동안 피가공재료이 일부가 비산되거나 증발되어 손상을 입게 된다. 이러한 문제점은 먼지흡입 수단을 설치하여 제거할 수 있으나, 그럴 경우에는 흡진수단이 레이저 비임 조사수단과 레이저 비임의 통로를 간섭해서는 안되기 때문에 결가적으로 레이저 가공장치의 구조가 복잡해지는 문제가 생기게 된다.

따라서 본 발명의 제1목적은 종래의 레이저 가공장치에서 발생하는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 상술한 목적과 기타의 목적은 본 발명의 제1특징에 의한 레이저 가공장치를 설비함으로써 달성할 수 있다. 이 장치는 박막을 입힌 필름의 박막만을 필름의 이동방향과 그 이동방향의 횡방향으로 동시에 밀리미터 이하의 폭으로 선형가공할 수 있게 한 것이다.

본 발명에 의한 레이저 가공장치는 박막을 입힌 필름의 박막을 필름의 이동방향과 그 이동방향에 대하여 임의의 각도를 형성시키는 폭방향으로 레이저 비임을 사용하여 가공하는 것이다. 그리고 이 레이저 가공장치는 폭방향 Q스위치 레이저 발진기. 비임 형상변환수단, 다면경 및 f·θ렌즈와 원주형 렌즈를 가지는 렌즈 유니트를 포함하는 폭방향 Q스위치 레이저 가공부와; 이동방향 Q스위치 레이저 발진기, 레이저 분광기, 다수의 광섬유 케이블 및 수개의 레이저 비임 조사 헤드를 포함하는 이동방향 Q스위치 레이저 가공부로 구성되어 있다.

레이저 가공장치에서 폭방향 Q스위치 레이저 가공부는 폭방향 Q스위치 레이저 발진기, 비임 형상 변환기구, 다면경, f·θ렌즈 및 원주형 렌즈로 구성된다. 폭방향 Q스위치 레이저 발진기는 일정주기로 레이저 비임을 발생시킨다. 비임 형상 변환기구에 조사된 레이저 비임은 단면이 타원형인 레이저 비임으로 변환된다. 발진주파수가 다면경의 회전속도와 동기(同期)되는 상태에서 레이저 비임은 다면경의 1반사면마다 순차적으로 반사되어 주사모드로 반복적으로 굴절된다. 이와같이 굴절된 레이저 비임은 f·θ렌즈로 조사되므로, 박막을 입힌 필름에 수직방향의 일정속도로 주사된다. 또 레이저 비임은 다면경과 결합되어 배치된 원주형 렌즈에 조사되므로 상을 형성시키는 위치에서의 허용오차가 증가하고, 레이저 비임을 작은 직경에 대한 큰 직경의 비가 큰 레이저 비임으로 변환시킨다. 이 레이저 비임은 박막을 입힌 필름의 이동방향과 일정각도를 갖게 형성된 폭방향으로 상기 필름에 조사되므로 이 박막은 밀리미터 이하 크기의 폭으로 선형가공된다.

이동방향 Q스위치 레이저 가공부는 이동방향 Q스위치 레이저 발진기, 레이저 분광기, 광섬유 케이블 및 레이저 비임 조사헤드로 구성된다. 이동방향 Q스위치 레이저 발진기는 레이저 비임을 발진시키고, 발진된 레이저 비임은 일정수의 레이저 비임으로 분할되며, 이 분할된 레이저 비임은 광섬유 케이블을 통하여 레이저 비임 조사헤드에 조사된다. 레이저 비임을 가공하고자 하는 박막을 입힌 필름의 이동속도로 동기시키면 레이저 비임은 상기 필름에 조사된다. 결과적으로 박막의 다수부분이 이동방향으로 동시에 가공된다.

본 발명의 상술한 목적과 기타의 목적을 달성하기 위하여 가공하고자 하는 피가공물에 주사 레이저 비임을 조사하는 방법이 본 발명의 제2특징에 따라 제공된다. 이 특징에서는 가공물에 단면이 타원형인 레이저 비임이 주사모드로 피가공물의 이동방향과 일정각을 형성시키는 폭방향으로 조사되어 선형으로 피가공물을 가공하고, 주사레이저 비임은 가공부위가 진행방향으로 매끄러운 경계를 보여주도록 하고 있다.

본 발명의 레이저 비임조사 방법에서 레이저 발진기에 의해 발진된 레이저 비임이 반사광학시스템을 통하여 주사모드로 굴절되고, 피가공물 이동방향의 횡방향으로 조사되면 이 레이저 비임은 비임 형상 변환수단에 의해 단면이 타원형인 레이저 비임으로 변환한다. 이 비임 형상 변환수단은 타원형 레이저 비임의 큰 직경방향이 그 레이저 비임의 주사방향과 일치하도록 변환시키고, 그것에 의해 타원형 레이저 비임의 큰 직경방향이 주사방향과 일치되어 피가공물에 조사된다.

특히, 본 발명의 레이저 비임 조사방법에서 레이저 발진기에 의해 발진된 펄스 레이저 비임은 비임 형상 변환수단에 의해 타원형의 레이저 비임으로 변환되고, 변환된 레이저 비임은 반사광학시스템에 의하여 주사모드로 굴절되어 피가공물의 이동방향과 일정각도를 갖게 하는 방향으로 피가공물에 조사되므로 선형으로 피가공물을 가공하게 된다. 이러한 경우에 비임 형상 변환수단은 타원형 레이저 비임의 큰 직경 방향이 레이저 비임의 주사속도와 피가공물의 이동속도에 의해 결정되는 레이저 비임의 주사방향과 일치하게 될때까지 광축둘레를 회전한다. 즉 피가공물은 레이저 비임의 큰 직경방향이 주사방향과 일치하는 주사레이저 비임에 의하여 가공된다. 그러므로 주사레이저 비임에 의하여 가공된 가공부위는 매끄러운 경계를 보여준다.

본 발명의 상술한 목적과 기타의 목적을 달성하기 위하여 가변비임 레이저 가공장치가 본 발명의 제3실시예에 이하여 제공된다. 이 장치는 직경이 각각 다른 다양한 타원형의 레이저 비임을 광학시스템의 렌즈를 변환시키지 않고 가공폭이 다른 각종 레이저 가공작업을 수행하거나 반사광학 시스템을 사용하여 주사모드로 레이저 비임을 전향시켜 다른 폭의 피가공물을 선형으로 가공하는 것이다.

가변비임 레이저 가공장치에서 레이저 발진기에 의해 발진된 레이저 비임은 입사광학 시스템 반사광학시스템 및 출사광학시스템을 통하여 피가공물에 조사되어 피가공물을 가공한다. 입사광학시스템 및 출사광학시스템은 레이저 비임의 직경을 Y방향으로 확대 또는 축소시키기 위한 Y방향의 비임 형상 변환기구와 레이저 비임의 직경을 T방향에 수직인 X방향으로 확대 또는 축소시키기 위한 X방향의 비임 형상 변환기구를 구비한다.

입사광학 시스템 및 출사광학 시스템에서 Y방향의 비임 형상 변환기구는 레이저 비임의 방향, 또는 반대방향으로 X방향의 비임 형상 변환기구의 앞에 위치할 수도 있다.

가변비임 레이저 가공장치의 입사광학시스템 및 출사광학시스템에서 X방향의 비임 형상 변환기구가 레이저 조사측에 위치하고 있는 반면 Y방향의 비임 형상 변환기구가 레이저 발진측에 배치되는 경우에는 레이저 발진기에 의해 발생된 원형의 레이저 비임은 Y방향의 비임 형상 변환기구를 통과할 때 직경이 Y방향으로 확대되거나 축소되고, Y방향으로 확대되거나 축소된 레이저 비임은 X방향의 비임 형상 변환기구를 통과할 때 직경이 X방향으로 확대되거나 축소되므로 타원형의 레이저 비임을 획득할 수 있다. 타원형 레이저 비임의 직경은 Y방향의 비임 형상 변환기구를 이용하여 원하는 값으로 조절할 수 있다. 즉 가공하고자 하는 폭을 원하는 값으로 조절할 수 있다.

한편 Y방향의 비임 형상 변환기구가 레이저 조사측에 설치되고 X방향의 비임 형상 변환기구가 레이저 발진측에 설치되는 경우에는 레이저 발진기에 의해 발생된 원형 레이저 비임은 X방향의 비임 형상 변환기구를 통과할때 직경이 X방향으로 확대되거나 축소되어 타원형의 레이저 비임으로 변환되고, 이 타원형의 레이저 비임 직경은 Y방향의 비임 형상 변환기구를 통과할때 직경이 Y방향으로 확대되거나 축소된다. 티원형 레이저 비임의 직경은 Y방향의 비임 형상 변환기구를 이용하여 원하는 값으로 조절할 수 있다. 즉 가공폭을 원하는 값으로 바꿀 수 있다.

반사광학시스템으로 회전다면경이 사용되고 입사광학시스템이 Y방향 비임 형상 변환기구와 X방향 비임 형상 변환기구를 가지는 경우에는, 조절된 직경을 가지는 타원형의 레이저 비임이 다면경의 1 반사면에 의해 주사모드로 굴절되어 피가공물에 조사되어 피가공물을 가공하고, 각 반사면이 같은 방식으로 차례차례 레이저 비임을 조사하여 피가공물을 가공한다. 이러한 가공에서는 가공폭을 Y방향의 비임 형상 변환기구를 사용하여 원하는 값으로 결정할 수 있다.

본 발명의 제4실시예에 의하여 제공되는 레이저 가공장치는 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료와 레이저 비임 조사수단을 오손시키지 않고도 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료의 박막을 높은 정밀도로 가공할 수 있다.

특히 본 발명에 따라 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료에 레이저 비임을 조사하여 박막을 가공하는 레이저 비임 조사수단을 포함하는 레이저 가공장치에 있어서, 재료안내 수단은 여러 위치에 배치되어 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료를 안내하고, 레이저 비임 조사수단은 레이저 비임 투과성 재료측에 위치하는 방식으로 재료안내 수단들 사이에 배치되며, 흡진수단은 레이저 비임 투과성 재료를 통과하여 레이저 비임 조사 수단을 향하는 방식으로 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료의 박막측에 배치된다.

레이저 가공장치가 이와 같이 구성되면 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료의 박막은 레이저 비임 투과성 재료를 통하여 조사된 레이저 비임으로 가공된다. 가공 작업중에 증발되거나 비산된 입자는 박막측에 설비된 흡진 수단을 사용하여 제거한다. 그러므로 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료와 레이저 비임 조사수단이 박막으로부터 증발된 입자에 의해 오손되는 것을 막을 수 있다.

덧붙여 말하면 레이저 비임 조사위치에서 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료는 수직 방향으로 안내되거나 박막과 함께 하방으로 안내되는데 그 이유는 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료와 레이저 비임 조사수단이 박막으로부터 증발되거나 비산된 입자에 의해 오손되는 것을 적극적으로 막아주기 때문이다.

본 발명의 특성 원리 및 실용성은 다음의 상세한 설명과 첨부된 특허청구의 범위를 첨부한 도면과 관련하여 읽어보면 더욱 분명해질 것이다.

본 발명에 따르는 레이저 가공장치의 제1실시예를 제4도 내지 제8도를 참고로 설명하기로 한다.

제4도 및 제5도에 도시된 바처럼, 본 발명에 의한 레이저 가공장치(101)는 기판(104)상에 폭방향 Q스위치 레이저 가공부(102)와 이동방향 Q스위치 레이저 가공부(103)(이하 각각 제1 및 제2 Q스위치 레이저 가공부(102)(103)라고도 함)를 구비하고 있다.

제1 Q스위치 레이저 가공부(102)는 폭방향 Q스위치 레이저 발진기(105)(예를 들면 Q스위치 YAG레이저 발진기)에 의해 펄스 발진 모드로 발생된 제1레이저 비임(106)을 원하는 방향으로 반사시키는 제1반사경(107), 상기 제1반사경(107)에 의하여 반사된 Y방향의 제1레이저 비임(106)의 형상을 확대시키거나 축소시키는 Y방향의 비임 형상 변환기구(108), 상기 Y방향의 비임 형상 변환기구(108)를 통과한 X방향의 펄스 레이저 비임을 확대시키거나 축소시키는 X방향의 비임 형상 변환기구(109) 및 상기 X방향의 비임 형상 변환기구(109)를 통과한 제1레이저 비임(106)이 입사하는 동안 화살표 E의 방향으로 회전하는 다면경(110)으로 구성되어 있다. 이 다면경(110)은 구동수단(111)에 의해 회전되며, 이 경우에 레이저 가공장치는 X방향의 비임 형상 변환기구(109)가 그 축 둘레를 일정각도로 회전하고, X방향의 비임 형상 변환기구에 의해 만들어진 타원형의 레이저 비임이 이 비임의 큰 직경방향의 입사각으로 조절되도록 설계되는 것이 좋다. 상기 경우처럼 다면경(110)의 회전각을 폭방향 Q스위치 레이저 발진기(105)의 Q스위치 주파수와 동기로 만드는 것이 바람직하다.

또 폭방향 Q스위치 레이저 가공부는 상기 Y방향의 비임 형상 변환기구(108)와 X방향의 비임 형상 변환기구(109)를 상술한 방식으로 통과하고 다면경(110)에 의해 주사모드로 굴절된 제1레이저 비임(106)이 조사되는 f·θ렌즈(112), 상기 f·θ렌즈(112)를 통과한 제1레이저 비임(106)이 조사되는 피가공물 인접의 볼록렌즈(113), 상기 볼록렌즈(113)를 통과한 제1레이저 비임(106)이 조사되는 원주형 렌즈(114) 및 상기 원주형 렌즈(114)를 통과한 제1레이저 비임(106)에 대한 주사폭을 결정하기 위한 슬릿부재(115)로 구성된다. 이 원주형 렌즈(114)와 상술한 f·θ렌즈(112)와 함께 f·θ렌즈 시스템을 형성시키는 피가공물 인접의 볼록렌즈(113)는 f·θ렌즈 시스템의 축방향으로 레일(116)상을 이동할 수 있게 만들어지며, 벨로우(117)로 씌워져 있다. 슬릿부재(115)는 제6도의 화살표 방향으로 이동할 수 있게 만들어져 레이저 비임 주사폭, 즉 레이저 비임 가공폭을 결정한다.

한편 제2 Q스위치 레이저 가공부(103)는 이동방향 Q스위치 레이저 발진기(이 실시예는 Q스위치 YAG 레이저 발진기)(121)와 상기 발진기에 의해 펄스 발진 방식으로 발생된 제2레이저 비임(122)을 원하는 방향으로 반사시키는 제2반사경(123), 상기 제2반사경(123)에 의하여 반사된 레이저 비임을 레이저 비임 입사부(124a)를 통하여 입사하는 레이저 분광기(124)로 구성된다. 상기 레이저 분광기(124)는 제2레이저 비임(122)을 일정수의 비임으로 분광하고, 일정수의 비임은 각각 레이저 비임 출사부(124b)를 통하여 나온다.

레이저 분광기(124)의 레이저 비임 출사부(124b)는 각각 다수의 광섬유 케이블(125)의 레이저 비임 입사 단부(125a)에 접속되고, 다수의 광섬유 케이블의 레이저 비임 출사 단부(125b)는 상술한 이동방향 Q스위치 레이저 가공부(103)를 형성시키는 수개의 레이저 비임 조사 헤드(126)에 접속된다.

수개의 레이저 비임 조사 헤드(126)와 그들의 관련부품을 제7도 및 8도를 참고로 하여 설명한다.

제7도 및 8도에 도시된 프레임(131)은 제4도 및 5도에 도시된 기판(104)에 고착되어 있다. 이 프레임(131)은 회동 지지핀(132)을 구비하며, 회동 지지핀에는 아암(133)의 일단이 회전가능하게 부착되어 있다. 아암(133)의 타단은 장홈(133a)을 구비하며 이 장홈(133a)에는 위치결정부재(134)를 끼워넣은 이동 지지핀(135)이 상기 장홈(133a)의 길이 방향으로 미끄럼 가능하게 맞추어져 있으며 너트(136)와 결합하여 아암(133)을 벗어나지 못하게 되어 있다. 이 위치결정부재(134)에는 암나삿니(134a)가 나 있어 핸들(138)을 가지는 피이드 나사(139)와 결합하므로 프레임(131) 표면으로 미끄럼 접촉이 가능하다. 위치결정부재(134)가 미끄러지는 프레임(131)의 부분에는 긴구멍(131a)이 형성되어 있다. 위치결정부재(134)는 긴구멍(131a)에 삽입되어 위치결정 부재에 형성된 나삿니 구멍(134b)과 결합하는 고정나사(140)에 의해 고정된다. 프레임(131)에는 눈금이 각인되어 위치결정부재(134)의 위치결정을 용이하게 할 수 있으며 아암(133)의 입사각(θ)도 용이하게 결정할 수 있다.

제7도에 도시된 제1 및 제2레이저 비임 조사 헤드(126a 및 126b)(도면에서는 126a-126c 앞에 126을 병기한다)를 지지하는 제1조사 헤드 홀더(142)는 아암(133)을 가로질러 연장되어 아암(133)의 길이방향으로 이동가능한 방식으로 아암(133)에 부착된다. 제3레이저 비임 조사 헤드(126c)를 지지하는 제2조사헤드홀더(143)는 아암(133)을 따라 위치 결정되어 아암(133)의 길이방향으로 이동가능한 방식으로 아암(133)에 부착된다. 원주형 제1 및 제2미끄럼핀(144)(145)은 이 핀들이 회동 및 이동 지지핀(132)(135)의 중심축을 연결하는 선 상에 위치되도록 하는 방식으로 제1 및 제2조사헤드홀더(142)(143)의 상부에 설비된다. 이와 같이설비된 제1 및 제2미끄럼핀(144)(145)은 각각 제1 및 제2홀더가이드(151)(152)에 형성된 제1 및 제2이동방향 가이드홈(151a)(152a)과 결합한다. 제1 및 제2홀더가이드(151)(152)는 프레임에 설비된 제1 및 제2숫나사(147)(148)에 의하여 각각 가이드축(146)에 고착된다. 제1 및 제2조사헤드홀더(142)(143)는 각각 제1 및 제2홀더측 미끄럼부재(142a)(143a)(제2홀더측 미끄럼부재 143a는 도시되지 않음)를 구비하며, 홀더측 미끄럼 부재는 아암(133)에 설비된 아암측 미끄럼부재(133b)에 그들 사이에 배치된 볼(153)과 함께 부착된다. 제2조사헤드홀더(142)에 의해 지지된 각 레이저 비임 조사헤드(126)의 광축방향은 제1 및 제2각도 조정 손잡이(154a)(154b)를 사용하여 미세하게 조정할 수 있다. 예를 들면 제1 및 제2레이저 비임 조사헤드(126a)(126b)의 광축은 제8도에 도시된 바와 같이 서로 일치할 수 있거나 또는 서로 바뀔 수도 있으므로 피가공물의 이동방향으로 레이저 비임을 사용하여 가공폭이나 가공간격을 조정한다. 제1조사헤드홀더(142)는 제1 및 제2레이저 비임 조사헤드(126a 및 126b)로부터의 이동방향 레이저 비임(122)에 의한 조사위치를 검출하기 위한 위치센서(156)를 구비한다.

각 레이저 비임조사헤드(126)는 레이저 비임 조사헤드로부터 나온 제2레이저 비임(122)의 광축이 원주형의 제1 및 제2미끄럼핀(144)(145)의 중심축을 연결하는 선상(즉 회동 및 이동 지지핀(132)(135)의 중심축)에 있는 방식으로 각각 제1 및 제2조사헤드홀더(142)(143)에 부착된다. 각 레이저 비임 조사헤드는 광섬유케이블(125)의 레이저 비임 출사단부(125b)에 접속되고, 광섬유케이블(125)의 레이저 비임 입사단부(125a)는 제5도에 도시된 바처럼 레이저 비임 분광기(124)에 접속된다.

다수의 이동 로울러(161)는 기판(104)상에 구비되어 박막을 입힌 필름(160)(이하 단순회 필름(160)이라 칭함)을 이동시킨다. 제4도 및 제5도에 도시된 바처럼 필름(160)은 화살표 F의 방향으로 이동되어 원주형 렌즈(114)를 가로질러 이동하고, 각 레이저 비임 조사헤드(126) 근방을 수평방향으로 통과하여 화살표 G의 방향으로 이동한다.

이 실시에에서 필름(160)은 폴리에스터 필름 베이스와 알루미늄 박막으로 구성된다. 즉 필름(160)은 필름기재에 알루미늄을 진공 증착하여 형성시킨 것이다. 필름(160)은 원주형 렌즈(114)를 향한 필름기재와 함께 이동된다. 흡진장치(도시되지 않음)에 접속된 제1흡진덕트(162)는 필름(160)을 개재하여 원주형렌즈(114)와 대면하는 방식으로 위치결정된다. 흡진기의 설비는 제1레이저 비임(106)으로 필름의 박막을 가공할 때에 그 비산성분이 원주형 렌즈(114)에 부착되는 문제점을 제거해 주고 흡진효율을 향상시킨다.

필름(160)은 필름 베이스(즉 레이저 비임 조사헤드(126)를 향하지 않는 박막)와 함께 제1, 제2, 제3레이저 비임 조사헤드(126a,126b 및 126c)를 통과한다. 그리고 흡진기(도시되지 않음)에 접속된 제2흡진덕트(163)는 필름(160)을 개재하여 레이저 비임 조사 헤드(126)와 대면하는 방식으로 배치되어 있다. 제7도에 도시된 바처럼 제2흡진덕트(163)는 프레임(131)상에 설치된 회동 지지핀(132)에 그 일단이 결합되어 회동 지지핀(132)을 중심으로 회전가능하고, 그 타단에는 제3미끄럼핀(164)을 구비하고 있다. 제3미끄럼핀(164)은 위치결정부재(134)에 형성된 U자형의 홈(134c)에 삽입되므로 제2흡진덕트(163)는 아암(133)과 함께 이동한다.

필름(160)을 이동시킬때 박막은 원주형 렌즈(114)를 향한다. 이 경우에 제1흡진덕트(162)는 레이저 비임의 조사경로를 방해하지 않는 위치에서 원주형렌즈(114)측에 설치된다. 레이저 비임 조사헤드(126)의 근방에는 필름(160)의 박막이 레이저 비임 조사헤드를 향하고 있으므로, 제2흡진덕트(163)는 레이저 비임의 조사경로를 방해하지 않는 위치에서 레이저 비임 조사헤드(126)측에 설치된다.

이제 이렇게 구성된 레이저 가공장치로 박막을 입힌 필름(160)의 박막을 가공하는 절차를 상세히 설명한다.

필름(160)은 이동 로울러(161)에 의하여 제4도 및 제5도의 화살표 F방향으로 이동된다. 이 경우에 필름(160)은 위쪽을 향한 박막과 함께 레이저 가공장치(101)에 공급되어 폭방향 Q스위치 레이저 가공부(102)의 원주형의 렌즈(114) 너머로 이동된다.

이때 폭방향 Q스위치 레이저 발진기에 의해 일정주기로 발진된 폭방향 레이저 비임(106)은 반사경(107)에 의해 반사되고, 이와 같이 반사된 레이저 비임은 Y방향의 비임 형상 변환기구(108)에 의해 Y방향으로 수축되고, X방향의 비임 형상 변환기구(109)에 의하여 X방향으로 확대되어 단면이 타원형의 레이저 비임으로 변환한다. 이와같이 형성된 레이저 비임은 다면경(110)에 의하여 반복적으로 반사된다. 즉 주사방식으로 전향된다. 레이저 비임 f·θ렌즈(112)에 의하여 필름(160)의 표면으로 등속화하고, 피가공물 근방의 볼록렌즈(113)와 원주형 렌즈(114)를 통과하므로, 작은 직경에 대한 큰 직경비가 보다 큰 단면이 타원형의 레이저 비임으로 변환한다. 최종 레이저 비임은 슬릿 부재(115)에 의하여 주사폭으로 조정되고, 슬릿부재(115) 근방을 통과하여 필름(160)의 필름 베이스에 조사된다. 레이저 비임이 조사될때 필름(160)의 박막의 해당부분은 비산 제거된다. 이와같이 하여 폭방향 레이저 가공 작업을 수행한다. 필요하면 폭방향 Q스위치 레이저 발진기(105)를 온.오프하거나 기계적인 셔터(도시되지 않음)를 작동시켜 레이저 가공 작업을 간헐적으로 수행할 수도 있다. 이 경우에는 X방향의 비임 형상 변환기구(109)를 그 축으로 중심으로 회전시켜 타원형 레이저 비임의 큰 직경방향이 횡방향 가공방향(레이저 비임 주사속도에 의하여 결정된 가공각도, 즉 다면경의 회전속도와 필름(160)의 이동속도)과 일치하도록 하는 것이 좋다. 이 경우에 레이저 비임으로 가공한 필름의 부분은 매끄러운 경계를 가지게 되고, 가공속도도 증가하게 된다. 상술한 레이저 비임 가공 작업을 할때, 필름으로부터 비산된 물질은 제1흡진덕트(162)에 의해 제거되고, 필름(160)은 이동방향 Q스위치 레이저 가공부(103)의 레이저 비임 조사 헤드(126)로 이동된다.

이 경우에 이동방향 Q스위치 레이저 발진기(121)에 의해 일정주기로 발생된 제2레이저 비임(122)은 제2반사경(123)에 의해 반사되어 다수의 제2레이저 비임(122)으로 분광된다. 이와같이 형성된 레이저 비임은 각각 광섬유 케이블(125)을 통하여 레이저 비임 조사헤드(126)에 조사되므로 필름(160)의 필름 베이스에 조사되고 그 때문에 필름(160)의 박막은 부분적으로 비산 제거된다. 이와 같이 하여 이동방향 레이저 가공작업이 달성된다. 이동방향 Q스위치 레이저 발진기(121)를 온.오프하거나 기계적인 셔터(도시되지 않음)를 작동시키면 레이저 가공 작업을 간헐적으로 수행할 수 있다. 레이저 가공 작업을 할때 필름으로부터 비산한 재료는 제2흡진덕트(163)를 통하여 제거되고 그때 필름(160)은 화살표 G의 방향으로 이동된다.

이동방향 레이저 가공 작업을 할때 고정나사(140)를 느슨하게 풀어 핸들(138)을 조작하여 조사위치에서 제2레이저 비임(122)의 입사각(θ)을 조정한다. 제1 및 제2조사헤드홀더(142)(143)는 아암(133)에 미끄럼 가능하게 부착되고, 조사헤드 홀더의 제1 및 제2미끄럼핀(144)(145)은 각각 제1 및 제2홀더가이드(151)(152)의 제1 및 제2이동방향 가이드 홈(151a)(152a)에 미끄럼 가능하게 맞추어진다. 그러므로 핸들(138)을 조작하여 아암이 회전하게 되면 레이저 비임 조사헤드(126)로부터 출사된 제2레이저 비임(122)은 원호상의 궤적을 그리는 대신에 이동방향의 선형궤적을 그리게 된다. 상술한 레이저 가공 작업을 할때 필름(160)의 이동속도는 필요에 따라 다면경(110)의 회전속도, 폭방향 및 이동방향 Q스위치 레이저 발진기(105)(121)의 발진주파수 및 레이저 출력을 피이드백(feedback)하여 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따라 박막을 입힌 필름의 박막을 레이저 비임을 사용하여 필름의 이동방향과 그 횡단방향으로 동시에 가공하기 위한 레이저 가공장치는 폭방향 Q스위치 레이저 발진기, 비임 형상 변환기구, 다면경, f·θ렌즈 및 원주형 렌즈를 포함하는 폭방향 Q스위치 레이저 가공부와; 이동방향 Q스위치 레이저 발진기, 레이저 분광기, 다수의 광섬유 케이블 및 다수의 레이저 비임 조사헤드를 포함하는 이동방향 Q스위치 가공부로 구성되어 있다. 그러므로 레이저 비임을 사용하여 박막을 입힌 필름을 이동방향과 폭방향으로 동시에 가공할 수 있다. Q스위치 레이저 발진기를 사용하면 극히 짧은 펄스레이저 비임을 연속적으로 발진하므로, 박막을 입힌 필름의 박막만이 밀리미터 이하 크기의 폭으로 연속 가공될 수 있다. 이러한 효과는 상당히 높게 평가하지 않을 수 없다.

이제 본 발명에 의한 주사 레이저 비임 조사방법의 제2실시예를 제9도 및 제10도를 참고로 하여 설명한다.

제9도는 본 발명에 의한 제2실시에의 주사레이저 비임 조사방법을 실시하기 위한 레이저 가공장치(201)를 도시한 것이다. 상기 레이저 가공장치(201)는 Q스위치 레이저 발진기(202)와 상기 Q스위치 레이저 발진기에 의해 발진된 제1레이저 비임(203a)(도면에서는 203a-203c 앞에 203을 병기한다)을 타원형 레이저 비임(203b)으로 변환시키는 비임 형상 변환수단(204)으로 구성된다. 비임 형상 변환수단(204)는 구동유니트(도시되지 않음)에 의해 화살표 G'의 방향으로 그 광축 둘레를 회전한다.

레이저 가공장치(201)는 또 구동유니트(도시되지 않음)에 의해 화살표 H의 방향으로 수평면으로 회전하는 반사광학시스템(205)을 구비한다. 본 실시예에서 반사광학시스템(205)의 반사경은 비임 형상 변환수단(204)에 의해 형성된 타원형 레이저 비임(203b)을 연속적으로 반사시켜 주사모드로 레이저 비임을 굴절시킨다. 즉 타원형 주사레이저 비임(203c)을 제공한다.

레이저 가공장치(201)는 다수의 렌즈로 구성된 집광광학시스템(206)을 포함하여 가공하고자 하는 피가공물(207)의 표면에 타원형 주사레이저 비임(203c)을 조사한다.

이와같이 구성된 레이저 가공장치(201)로 피가공물(207)을 가공할때, 제1레이저 비임(203a)은 Q스위치 레이저 발진기(202)에 의해 발진된다. 이와같이 발진된 제1레이저 비임(203a)은 비임 형상 변한수단(204)에 조사되어 타원형 레이저 비임(203b)으로 변환된다. 타원형 레이저 비임(203b)은 화살표 H의 방향으로 회전하는 반사광학시스템(다면경)(205)에 의해 반복적으로 반사되어 타원형 주사레이저 비임(203c)으로 된다. 타원형 주사레이저 비임(203c)은 집광광학시스템(206)을 통하여 피가공물(207)에 조사되어 원할때마다 피가공물(207)을 가공한다. 이 작업중에 비임 형상변환수단(204)은 화살표 G'의 방향으로 광축둘레를 회전하므로 타원형 주사레이저 비임(203c)의 큰 직경 방향은 피가공물(207) 표면의 주사레이저 비임(203c)의 주사속도 및 피가공물(207)의 이동속도에 의해 결정되는 타원형 주사레이저 비임(203c)의 주사방향과 일치한다. 이러한 상태에서 타원형 주사레이저 비임(203c)은 피가공물(207)에 조사되어 피가공물을 가공한다.

본 발명의 주사레이저 비임 조사방법에서 피가공물(207)의 표면에 형성된 레이저 비임 조사형상으로는 제10도에 도시된 예가 있다.

레이저 비임 조사형상(210)은 다음과 같이 형성된다. 즉 타원형 레이저 비임 형상(210a)은 생성된 각 펄스 레이저 비임에 의해 형성되고, 이와 같이 형성된 타원형 레이저 비임 형상(210a)은 반사광학시스템(다면경)(205)의 다수의 반사면에 의해 연속으로 반사되어 선상으로 배열된다. 타원형 레이저 비임 형상(210a)(즉, 화살표 B'의 방향)의 배열방향은 타원형 레이저 비임 형상(210a)의 주사속도(즉, 반사광학시스템(다면경)의 회전속도와 피가공물(207)의 이동속도에 의해 결정된다. 본 실시예에서 주사방향(B')은 피가공물의 이동방향(화살표 A'의 방향)에 수직인 방향(화살표 C'의 방향)과 θ의 각도를 이루고 있다.

회전하는 반사광학시스템(다면경)(205)을 사용하여 피가공물(207)에 타원형 주사레이저 비임(203c)을 집광광학시스템(206)을 개재하여 조사할때 비임형상 변환수단(204)(제9도 참조)은 그 광축둘레를 회전하므로, 타원형 주사레이저 비임(203c)의 큰 직경방향이 타원형 주사 레이저 비임(203c)의 주사방향과 일치하게 되고, 그렇게 함으로써 가공하고자 하는 가공부분을 레이저 비임을 사용하여 더욱 매끄러운 경계를 가지게 할 수 있다.

상술한 바처럼 본 발명의 주사 레이저 비임 조사방법에서 레이저 발진기에 의해 발진된 펄스 레이저 비임이 반사광학 시스템에 의해 굴절되어 피가공물의 이동방향과 일정각도를 형성시키는 방향으로 피가공물에 조사되면 제1레이저 비임은 비임 형상 변환수단에 의해 타원형 레이저 비임으로 변환되고, 비임 형상 변환수단은 타원형 레이저 비임의 큰 직경방향이 레이저 비임의 주사방향과 일치하도록 회전된다. 즉 타원형 주사레이저 비임의 큰 직경방향과 주사방향이 일치하는 타원형 주사레이저 비임이 피가공물에 조사된다. 그러므로 피가공물상의 레이저 비임 조사 형상은 매끄러운 선형이 된다. 즉 레이저로 가공한 가공부위는 매끄러운 경계를 보여준다. 또 본 발명의 방법에서 큰 직경방향의 주사레이저 비임의 폭은 효과적으로 사용될 수 있으므로, 주사 스피드는 증진될 수 있다. 즉 레이저 가공 작업을 고능률로 달성할 수 있다.

본 발명에 의한 가변 비임 레이저 가공장치의 제3실시예를 제11도 및 제12도를 참고로 하여 설명한다.

제11도에 도시된 바처럼 본 발명에 의한 가변 비임 레이저 가공장치는 레이저 발진기(302), 상기 레이저 발진기(302)에 의해 발진된 레이저 비임(303)은 순서에 따라 제1레이저 비임(303a)(도면에서는 303a-303f 앞에 303을 병기한다)과 그 방향을 바꾸는 반사경(304), 상기 반사경(304)으로부터 반사된 제1레이저 비임(303a)을 통과시키는 입사광학시스템(305), 상기 입사광학시스템(305)을 통과한 제3레이저 비임(303c)을 반사시키는 반사광학시스템(306) 및 상기 반사광학시스템(306)에 의해 반사된 제4레이저 비임(303d)을 통과시키는 출사광학시스템(307)으로 구성된다. 입사광학시스템(305)은 반사경(304)으로부터 반사된 제1레이저 비임(303a)의 직경을 조정하기 위한, 즉 Y방향의 비임 직경을 확대 또는 축소시키는 Y방향의 비임 형상 변환기구(351) 및 상기 Y방향의 비임 형상 변환기구(351)에 의해 Y방향으로 조정된 Y방향의 비임 직경에 수직방향으로 제2레이저 비임(303b)의 직경을 확대 또는 축소시키는 X방향의 비임 형상 변환기구(352)로 구성된다.

반사광학시스템(306)은 본 실시예에서는 다수의 반사면을 가지는 다면경으로 구성된다. 다면경의 반사면은 입사광학시스템(305)으로부터 입사된 제3레이저 비임(303c)을 연속적으로 반사된다. 특히 제3레이저 비임(303c)은 다면경의 반사면마다 차례차례 반사되어 제1주사작업, 제2주사작업을 차례차례 수행한다. 이와같이 반사된 제4레이저 비임(303d)은 출사광학시스템(307)에 조사된다.

출사광학시스템은 피가공물(310)에 등속도로 제4레이저 비임(303d)을 주사시키는 f·θ렌즈(371), 피가공물 근방의 볼록렌즈(372), 상형성 위치에서의 허용오차를 증가시키고 작은 직경에 대한 큰 직경의 직경비가 보다 크게 타원형의 레이저 비임을 변환시키는 원주형 렌즈(373) 및 조정가능한 구멍을 가지는 슬릿부재(374)로 구성된다.

이와같이 구성된 가변 비임 레이저 가공장치로 피가공물을 가공하는 절차를 제12A도 내지 제12D도를 참고로 하여 설명한다.

레이저 발진기(302)에 의해 발진된 제1레이저 비임(303a)은 제12A도에 도시된 바와 같이 직경이 원형이다. 원형의 제1레이저 비임(303a)은 반사경(304)에 의해 반사되어 입사광학시스템(305)에 조사된다. 입사광학시스템(305)에서 제1레이저 비임(303a)의 직경은 제12B도에 도시된 바처럼 Y방향의 비임 형상 변환기구(351)에 의해 Y방향으로 축소된다. 즉 제1레이저 비임(303a)은 제12B도에 도시된 바와 같은 제2레이저 비임(303b)으로 변환된다. 그리고 제2레이저 비임(303b)은 제12C도에 도시된 바와 같이 Y방향에 수직인 X방향으로 확대된다. 즉 제2레이저 비임(303b)은 제12c도에 도시한 바와 같이 타원형의 제3레이저 비임(303c)으로 변환된다.

반사광학시스템(306), 즉 다면경의 다수의 반사면에 의해 반복적으로 반사된 타원형의 제3레이저 비임(303c)은 주사모드로 반복적으로 굴절된다. 이와같이 굴절된 레이저 비임은 제4레이저 비임(303d)처럼 출사광학시스템(307)에 조사된다. 출사광학시스템(307)에서 제4 및 제5레이저 비임(303d)(303e)은 f·θ렌즈(371)에 조사되어 피가공물(310)에 등속도로 주사될 것이다. 또 레이저 비임은 가공물 근방의 볼록렌즈(372)와 원주형 렌즈(373)에 조사되어 제12d도에 도시된 바처럼 작은 직경에 대한 큰 직경의 직경비가 보다 큰 제6레이저 비임(303f)으로 변환된다. 제6레이저 비임(303f)은 슬릿부재(374)에 의해 주사폭으로 조정된 후 피가공물(310)에 조사된다. 이와 같이 피가공물(310)은 레이저 비임을 사용하여 선형으로 가공된다.

선형 가공 작업중에 비임 직경이 Y방향의 비임 형상 변환기구(351)에 의해 Y방향으로 확대되면 가공폭(선의 방향에 수직방향)은 확대되는 반면, 비임 직경이 Y방향의 비임 형상 변환기구(351)에 의하여 Y방향으로 축소되면 가공폭도 축소된다. 가공폭의 조정은 선형가공 작업 중에는 자유롭게 수행할 수 있다.

상술한 실시예에서 다면경으로 구성된 반사광학시스템(306)은 레이저 비임을 주사모드로 전향시켜 피가공물을 선형으로 가공한다. 그러나 반사광학 시스템(306)은 단일의 반사경일 수도 있다. 이 경우에 레이저 가공폭은 Y방향의 비임 형상 변환기구를 조정하여 변경시킬 수 있다.

또 상술한 실시예에서 Y방향의 비임 형상 변환기구(351)와 X방향의 비임 형상 변환기구(352)는 입사광학시스템(305)에만 갖추어진다. 그러나 본 발명은 그것에만 한정되는 것은 아니다.

상술한 바처럼 본 발명에 의한 가변 비임 레이저 가공장치에서 레이저 발진기에 의해 발진된 레이저 비임은 입사광학시스템, 반사광학시스템 및 출사광학시스템을 개재하여 주사모드로 피가공물에 조사되어 피가공물을 가공한다. 입사광학시스템 및 출사광학시스템은 Y방향으로 레이저 비임의 직경을 변환(확대 또는 축소)시키는 Y방향의 비임 형상 변환기구와 X방향으로 레이저 비임의 직경을 변환(확대 또는 축소)시키는 X방향의 비임 형상 변환기구를 포함한다. 그래서 Y방향의 비임 형상 변환기구가 조작되면 직경이 각각 다른 타원형의 각종 레이저 비임이 획득되므로 가공물을 각종 가공폭으로 가공할 수 있다. 또 레이저 가공 작업장에 가공치수 및 폭이 변경된다. 즉, 본 발명에서는 선행기술과는 달리 광학시스템을 재구성할 필요가 없다.

박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료를 가공하기 위하여 사용되는 본 발명에 의한 레이저 가공장치의 제4실시예의 1을 제13도를 참고로 하여 설명한다.

제13도에 도시된 바처럼 본 발명의 레이저 가공장치(401)는 재료안내수단, 즉 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(402)(이하 단순히 피가공물(402)이라고도 한다)를 안내하기 위하여 서로 간격을 두고 배치된 제1 및 제2로울러(403a)(403b)를 포함한다. 다시 말해 제1 및 제2로울러(403a)(403b)는 피가공물(402)을 레이저 비임 조사위치에서 수직으로 안내하기 위해 사용된다.

레이저 비임을 발생시키는 레이저 발진기(405)와 집광광학시스템(406)을 포함하는 레이저 비임조사수단은 아직 제1 및 제2로울러(403a)(403b)에 의해 안내되지 않은 박막을 씌운 레이저 비임 투과성 재료(402)의 레이저 비임 투과성 표층재료(402a)측에 갖추어진다. 흡진수단의 흡진덕트(407)는 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료를 통과하여 레이저 비임 조사수단을 향하는 방식으로 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(402)의 박막측에 배치된다.

이와같이 구성된 레이저 가공장치에서 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(402)의 박막(402b)은 다음과 같이 가공된다. 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(402)는 제1 및 제2가이드 로울러(403a)(403b)에 의해 안내되는 동안 레이저 비임 조사위치에서 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(402)가 수직을 유지하고 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료의 레이저 비임 투과성 표층 재료 부분(402a)이 레이저 발진기(405)와 집광광학시스템(406)을 포함하는 레이저 비임 조사수단을 향하는 방식으로 화살표 H의 방향으로 이동된다. 따라서 상기 박막(402b)은 흡진덕트(407)를 가진 흡진수단을 향한다. 레이저 비임 조사 수단에 의해 출력된 레이저 비임(404)은 레이저 비임 투과성 표층재료(402a)를 통하여 박막(402b)에 도달하므로 박막(402b)을 가공한다. 이 작업중에는 박막(402b)이 입자의 형태로 부분적으로 증발되거나 비산되나 흡진덕트(407)를 사용하여 제거할 수 있다.

박막을 입힌 레이저 비임투과성 재료를 가공하기 위하여 사용되는 본 발명에 의한 레이저 가공장치의 제4실시예의 2를 제14도에 도시한다.

이 레이저 가공장치는 안내수단 즉 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(412)를 안내하기 위하여 다른 위치에 배치된 제1, 제2, 제3로울러(413a)(413b)(413c)를 포함한다. 특히 상기 로울러들은 한 레이저 비임 조사 위치에서는 제1 및 제2로울러(413a)(413b)가 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(412)를 수직으로 안내하고, 다른 레이저 비임 조사 위치에서는 제2 및 제3로울러(413b)(413c)가 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료를 하방으로 안내하도록 배치되어 있다.

상기 레이저 가공장치에서는 제1레이저 비임(414)을 발진시키는 제1레이저 발진기(415)와 레이저 비임을 집중시키는 제1집광광학시스템(416)이 제1레이저 비임 조사수단을 형성한다. 제1레이저 비임조사수단은 로울러와 접촉하지 않는 레이저 비임 투과성 표층재료(412a)측에 존재하는 형식으로 제1 및 제2로울러(413a)(413b) 사이에 배치된다. 흡진수단의 제1흡진덕트(417a)는 박막을 입힌 레이저 비임 투과성재료(412)를 경유하여 상술한 레이저 비임 조사수단과 대면하는 방식으로 박막(412b)측에 배치된다.

또 상기 레이저 가공장치는 제2레이저 비임조사수단을 포함하는데 이 조사수단은 레이저 비임을 발진시키는 제2레이저 발진기(425), 제2레이저 발진기(425)로부터의 제2레이저 비임(424)을 분광시키는 비임분광기(426), 이 분광된 제2레이저 비임(424)을 반사시키는 반사경(427), 분광기를 통과한 제2레이저 비임(424)과 반사경에 의해 반사된 제2레이저 비임(424)을 각각 집중시키는 제2집광광학시스템(428)을 포함한다. 제2레이저 비임조사수단은 레이저 비임 투과성 표층재료(412a)측에 배치되는 방식으로 제2 및 제3로울러(413b)(413c) 사이에 설치된다. 이와 유사하게 흡진수단의 제2흡진덕트(417b)는 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(412)를 통과하여 상술한 제2레이저 비임 조사 수단을 향하는 방식으로 박막(412b)측에 배치된다.

이와같이 구성된 레이저 가공장치에 박막을 입힌 레이저 비임 투과성재료의 박막(412b)은 다음과 같이 가공된다. 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(412)는 제1, 제2, 제3로울러(413a)(413b)(413c)에 의해 안내되는 동안 제1, 제2로울러(413a)(413b) 사이의 제1레이저 비임 조사위치에서는 레이저 비임 조사수단(제1집중광학시스템(416)을 포함)을 향하는 레이저 비임 투과성 표층재료(412a) 및 그에 따라 제1흡진덕트(417a)를 향하는 박막(412b)과 수직인 방식으로 그리고 제2, 제3로울러(413b)(413c) 사이의 제2레이저 비임 조사위치에서는 제2레이저 비임 조사수단(제2집광광학시스템(428)을 포함)을 향하는 레이저 비임 투과성표층재료(412a) 및 거기에 따라 제2흡진덕트(417b)를 향하는 박막(412b)과 경사진 방식으로 화살표의 방향으로 이동된다.

이러한 상태하에서 제1레이저 비임 조사수단이 레이저 비임을 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(412)에 조사하면, 레이저 비임은 예를 들어 다면경(도시하지 않음)에 의하여 주사방식으로 수평전향된다. 이와같이 조사된 레이저 비임은 레이저 비임 투과성 표층재료(412a)를 통과하여 박막(412b)에 도달한다. 이와 같이 하여 박막을 폭방향(즉 이동방향의 횡방향)으로 가공한다. 이러한 가공 작업중에 박막은 입자의 형태로 증발하거나 비산되나 제1흡진덕트(417a)를 사용하여 제거한다. 제2, 제3로울러(413b)(413c) 사이의 제2레이저 비임 조사위치에서 박막을 입힌 레이저 비임 투과성재료(412)는 경사진 상태가 되고, 제2레이저 비임 조사수단은 제2레이저 비임을 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료에 조사한다. 제2레이저 비임(424)은 비임 분광기(426)에 의해 분광된다. 이러한 레이저 비임은 제2집광광학시스템(428)을 통하여 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(412)에 조사되어 박막(412b)에 도달하게 된다. 결과적으로 박막(412b)은 이동방향으로 가공된다. 가공 작업중 박막으로부터 증발된 입자는 흡진기(도시되지 않음)의 제2흡진덕트(417b)를 통하여 제거된다.

상술한 바로부터 분명해지는 바와 같이 레이저 가공장치(411)를 사용하여 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료(412)의 박막(412b)을 이동방향과 그 이동방향의 횡방향으로 동시에 가공할 수 있다.

상술한 바처럼 본 발명에 따라 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료의 박막을 가공하기 위하여 레이저 비임 조사수단을 포함하는 레이저 가공장치에서, 재료 안내 수단은 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료를 안내하기 위하여 여러 위치에 배치되고, 레이저 비임 조사수단은 이동시 재료안내수단과 접촉하지 않는 레이저 비임 투과성 재료측에 배치되며, 흡진수단은 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료를 통과하여 레이저 비임 조사 수단을 향하는 방식으로 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료의 박막측에 설비된다. 그러므로 레이저 가공 작업중에 박막으로부터 증발되거나 비산된 입자는 레이저 비임 조사수단이나 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료에 부착되지 않을 것이다. 즉 레이저 비임 조사 수단과 박막을 입힌 레이저 비임 투과성 재료는 박막으로부터 비산된 입자로부터 오손되지 않을 것이다. 그러므로 본 발명의 레이저 가공장치를 사용하면 박막을 고효율, 고정밀도로 가공할 수 있고, 레이저 비임 조사수단을 간편하게 유지할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 바처럼 본 발명으로부터 벗어남이 없이 각종 변경과 수정을 할수도 있다는 것이 당해 분야의 기술자에게는 명백한 것이므로 본 발명의 목적은 본 발명의 진정한 사상과 범위에 해당하는 모든 변경 및 수정을 첨부한 특허청구범위로 커버하게 될 것이다.

Claims (6)

1. 박막을 입힌 필름의 박막을 레이저 비임을 사용하여 필름의 이동방향과 그 이동방향의 횡방향으로 가공하기 위한 레이저 가공장치에 있어서, 상기 가공장치는 Q스위치 레이저 발진기(105), 비임 형상 변환수단(108)(109), 다면경(110), f·θ렌즈(112)와 원주형 렌즈(114)를 포함하는 렌즈유니트로 구성되는 폭방향 Q스위치 레이저 가공부(102)와 이동방향 Q스위치 레이저 발진기(121), 레이저 분광기(124), 다수의 광섬유 케이블(125), 수개의 레이저 비임 조사헤드(126)를 포함하는 이동방향 Q스위치 레이저 가공부(103)로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 비임 형상 변환수단(108)(109)은 상기 폭방향 Q스위치 레이저 발진기(105)에 의해 발생된 레이저 비임을 단면이 타원형의 레이저 비임으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 단면이 타원형의 레이저 비임의 큰 직경방향이 레이저 비임 가공방향과 일치하도록 상기 비임 형상 변환수단을 회전시키는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 비임 형상 변환수단은 상기 레이저 비임의 직경을 Y방향으로 확대 또는 축소시키는 Y방향의 비임 형상 변환수단(108)과, 상기 레이저 비임의 직경을 상기 Y방향에 수직인 X방향으로 확대 또는 축소시키는 X방향의 비임 형상 변환수단(109)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 박막을 입힌 필름(160)을 안내하기 위한 수개의 이동로울러(161)는 여러 위치에 갖추어지고, 상기 폭방향 Q스위치 레이저 가공부(102)는 상기 박막을 입힌 필름의 필름측에 위치하는 방식으로 상기 이동로울러(161) 사이에 배치되는 레이저 조사헤드(126)를 구비하며, 흡진덕트(162)(163)는 상기 박막을 입힌 필름을 통과하여 상기 레이저 조사헤드를 향하는 방식으로 상기 박막을 입힌 필름의 박막측에 갖추어지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
6. 가공하고자 하는 피가공물에 주사레이저 비임을 조사하는 레이저 가공방법에 있어서, 레이저 발진기(105)에 의해 발생된 레이저 비임을 비임 형상 변환수단(108)(109)에 통과시켜 단면 타원형의 레이저 비임으로 변환하는 단계와, 상기 단면 타원형의 레이저 비임을 반사광학시스템에 의해 주사모드로 굴절시키는 한편, 상기 반사광학시스템은 상기 피가공물의 이동속도에 비례하는 회전속도로 회전하면서 상기 주사레이저 비임을 발생시키는 단계와, 상기 주사레이저 비임을 상기 피가공물에 조사하는 단계로 구성되며, 상기 비임 형상 변환수단(108)(109)은 상기 반사광학시스템의 회전속도에 비례하는 속도로 회전하여 상기 단면 타원형 레이저 비임의 큰 직경 방향이 상기 피가공물에 조사된 상기 주사레이저 비임의 주사방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공방법.

Images