KR100367856B1 - 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법 및 그것을 가공하는 장치 - Google Patents

세라믹 그린 시트를 가공하는 방법 및 그것을 가공하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 레이저 광원(laser source)에서 방사된 레이저 빔을, 회절 격자 (diffraction grating)를 통과시켜 복수의 레이저 빔으로 분광한 다음, 상기 분광된 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 조사(irradiate)함으로써 상기 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 동시에 형성함으로써, 효율적으로 복수의 관통 홀을 형성하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

세라믹 그린 시트를 가공하는 방법 및 그것을 가공하는 장치{Method For Machining Ceramic Green Sheet And Apparatus For Machining The Same}
본 발명은, 적층 세라믹 전자 부품의 제조에 사용되는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법 및 그것을 가공하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 복수의 관통 홀(예를 들면, 비어(via)-홀 및 쓰루-홀로서 기능하는 홀)을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법, 및 그것을 가공하는 장치에 관한 것이다.
적층 코일 부품, 적층 기판 등과 같은 다양한 적층 세라믹 전자 부품에 있어서, 일반적으로, 세라믹 층을 통하여 적층 형성된 내부 전극(층간 전극)은, 비어-홀(관통 홀)을 통하여 전기 연속성이 제공된다.
상기 비어-홀(관통 홀)은, 다이(die) 및 핀을 사용하여 상기 세라믹 그린 시트를 펀칭(punching)함으로써 형성되었다.
그러나, 위에서 설명한 다이-컷(cut) 방법은 다음의 문제가 있다.
1. 다이 및 핀의 정밀도는 관통 홀의 정밀도에 큰 영향을 주기 때문에, 다이 및 핀의 크기 및 구성의 높은 정밀도가 필요하고, 따라서, 필연적으로 설비비용이 증가한다;
2. 다이 및 핀은, 고가임에도 불구하고 주기적인 교환이 필요하며, 수명이 짧고, 또한, 그것을 교환하는데 시간이 오래 걸린다;
3. 다이 및 핀은, 제품 또는 가공하는 부분의 모양을 바꿀 때마다 교환되어야 하고, 또한, 다이 및 핀 교환 후의 정밀한 조정에 소요되는 시간이 필요하다;
4. 관통 홀의 크기가 작아짐에 따라, 가공 정밀도(구성 정밀도)는 줄어든다.
위의 문제점을 해결하기 위하여, 방법(레이저 가공 방법)이 제안되어 왔고, 상기 방법의 일부는 현재 실용적으로 사용되고 있고, 80㎛ 정도로 작은 크기를 갖는 작은 관통 홀은 높은 구성 정밀도 및 위치 정밀도로 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에 형성될 수 있다.
레이저 빔을 사용하는 종래의 가공하는 방법에 있어서, 갈바노-스캔 미러 (galvano-scan mirror) 및 세라믹 그린 시트를 지지하는 테이블을 이동시킴으로써, 세라믹 그린 시트의 다른 위치에 순차적으로 가공되었지만; 가공 속도는, 가공 속도의 개선을 제한하는, 상기 레이저 빔의 발진 주파수, 상기 갈바노-스캔 미러의 스캔 속도 및 상기 테이블의 이동 속도에 의하여 결정된다.
레이저 가공 방법이 사용되는 경우의 가공 속도는, 다이 및 핀을 사용하는 방법의 가공 속도에 비하여 상당히 느리고, 다이 및 핀을 사용하는 방법의 가공 속도의 통상 수분의 일 또는 경우에 따라 십분의 일이다.
레이저 가공 방법에 있어서, YAG 레이저를 사용하여 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 방법이 가공 속도를 개선하기 위하여 제안되어 왔지만, 상기 방법도 다음과 같은 문제가 있다.
1. 많은 부분의 레이저 에너지가, 레이저 빔을 분광하는 분기기(shunt) 및 분기기를 통과한 다음의 레이저 빔 전송 시스템에서 손실된다. 레이저 발진기에서 방사되는 에너지의 30 내지 50%만이 활용되기 때문에, 상기 분광된 빔의 수를 충분하게 증가시킬 수 없다;
2. 세라믹 그린 시트가 흡수율이 낮은 YAG 레이저의 조성일 경우, YAG 레이저 흡수제(absorber)로서 고가의 재료가 사용되어야만 한다.
YAG 레이저 및 CO2레이저를 이용한 화상 전사 방법, 또는 주어진 투과 패턴을 갖는 마스크를 사용한 방법과 같이, 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 다른 방법이 제안되어 왔지만, 이러한 방법들도 다음의 문제가 있다.
1. 레이저 발진기에서 방사되는 레이저 에너지의 10 내지 30%만이 효율적으로 사용되기 때문에, 동시에 형성되는 홀의 수를 충분히 증가시킬 수 없다;
2. 화상 초점(focusing) 마스크 및 화상 전사 마스크는, 레이저 빔에 의해손상되기 쉬우므로, 고정밀도 가공이 확보되지 않는다.
최근의 전자 부품의 소형 및 고집적도의 요구에 따르면, 세라믹 그린 시트에 형성되는 비어-홀의 직경은 작게 되도록 요구된다.
그러나, 펀칭하는 방법이 사용되는 경우에 설명된 바와 같이, 홀 직경(홀 크기)가 줄어들 수록, 가공 정밀도(구성 정밀도)는 감소된다.
YAG 레이저 및 CO2레이저를 사용하는 레이저 가공 방법에 있어서도, 홀 직경(홀 크기)가 50㎛이하로 줄어드는 경우, 구성 정밀도 및 크기 정밀도가 높은 관통 홀을 형성하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 형성 가능한 최소 홀 직경은 30㎛정도로 고려되어 왔다. 이것은, YAG 레이저 및 CO2레이저를 사용한 레이저 가공에서 레이저 파장이 최소 홀 직경에 이르는 경우, 선명한 집광이 어렵기 때문이다.
레이저 발진기의 출력 에너지가 레이저 빔 폭과 도 6에 도시된 바와 같은 관계가 있기 때문에, 레이저 발진기의 출력 에너지는 종래의 레이저 가공 방법에서 미소 관통 홀을 형성할 수 있도록 조정된다. 직경 d를 갖는 미소 홀이 형성되는 경우, 세라믹 그린 시트에 조사되는(irradiate) 레이저 빔은 폭 d를 갖도록 요구되지만, 종래의 레이저 발진기의 레이저 빔 에너지의 출력 레벨은 너무 커서, 레이저 빔 폭은 세라믹 그린 시트에 형성된 관통 홀의 홀 직경 d보다 크게 되므로, 소정의 홀 직경 d를 갖는 관통 홀을 형성하지 못한다. 관통에 필요한 에너지의 집광 폭은 관통 홀의 홀 직경 d를 형성하는 레이저 빔 폭보다 크다. 따라서, 레이저 발진기의 출력 에너지를 줄임으로써, 레이저 빔 폭은 소정의 관통 홀의 직경 d에 대응하도록줄여야만 된다.
그러나, 레이저 발진기의 출력 에너지를 낮추어서 레이저 빔 폭을 관통 홀 직경 d에 대응하는 레벨로 줄이는 경우, 레이저 발진기는 안정될 수 없다. 따라서, 불안정한 가공 특성 때문에, 구성 정밀도 및 크기 고정밀도가 높은 미소 관통 홀을 형성하는 것은 어렵다.
캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린 시트의 한면이 위에 설명된 바와 같은 방법으로 펀치되는 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 세라믹 그린 시트 51을 관통하여 관통 홀 51a를 형성할 뿐만 아니라, 관통 홀 52a가 캐리어 막 52를 관통하여 형성된다. 후-가공 처리에 있어서, 층간 및 배선 패턴을 형성하기 위해, 도전성 페이스트 54가 스크린 인쇄 방법에 의하여 인쇄되는 경우, 도 16에 도시된 바와 같이, 도전성 페이스트 54는 캐리어 막 52의 관통 홀 52a를 통과하여, 세라믹 그린 시트 51을 지지하는 테이블 53에 부착된다. 테이블 53에 부착된 도전성 페이스트 54는, 도 17에 도시된 바와 같이, 테이블 53에 잔류되어, 스크린 인쇄의 정밀도를 저하시키거나, 또는, 이어지는 그린 시트에 페이스트가 접착되어 세라믹 그린 시트의 불량의 원인이 된다. 따라서, 세라믹 그린 시트의 각 층을 스크린 인쇄한 다음, 테이블의 세척이 필요하므로, 세라믹 그린 시트의 제조 효율을 저하시킨다.
도 18에 도시된 바와 같이, 세라믹 그린 시트 51이 캐리어 막 53과 함께 테이블 53로부터 들어 올려진 다음, 캐리어 막 52가 세라믹 그린 시트 51으로부터 박리되는 경우, 관통 홀 51a,51b에서 내부 도체(도전성 페이스트) 54가 벗겨지는 것은 불량의 원인이다.
위에서 설명한 문제를 해결하기 위하여, 레이저 빔을 사용하여, 캐리어 막을 관통하지 않고 세라믹 그린 시트만을 관통하는 관통 홀이, 캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린 시트 한면의 소정의 영역에 형성될 수 있는 방법(레이저 가공 방법)이 제안 실시되고 있다(일본특허공개 No. 7-193375).
그러나, 종래의 레이저 가공 방법은, 위에서 설명한 바와 같은 방법에 응용하는 경우, 다음의 문제가 있다.
1. 캐리어 막을 관통하여 관통 홀을 형성하지 않는 레벨로 레이저 빔 에너지를 조정하기 위하여, 레이저 발진기의 출력 에너지의 억제가 필요하기 때문에, 반복적이고 안정한 가공이 어렵다;
2. 가공 속도는 레이저 발진기의 발진 주파수, 갈바노-미러의 스캔 속도 및 테이블의 이동 속도에 의하여 결정되기 때문에, 가공 속도의 개선은 제한된다.(레이저 가공 방법이 사용되는 경우의 가공 속도는, 다이 및 핀을 사용하는 방법의 가공 속도에 비하여 상당히 느리고, 다이 및 핀을 사용하는 방법의 가공 속도의 통상 수분의 일 및 경우에 따라 십분의 일이다).
따라서, 상기 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 효율적으로 형성할 수 있는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 한 실시예에 따른 도 1에 도시된 가공 장치를 사용하여 상기 세라믹 그린 시트를 가공함으로써, 관통 홀이 형성된 세라믹 그린 시트를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다.
도 4는 종래의 회절 격자(diffraction grating)에 의하여 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔을 사용하여, 상기 관통 홀이 상기 세라믹 그린 시트에 형성된 경우의 상기 관통 홀의 모양을 나타내는 평면도를 도시한다.
도 5는 상기 회절 격자의 배치를 조정하는 방법을 제공해서, 상기 레이저 빔의 중앙이 상기 레이저 빔의 주변부와 동일한 에너지를 갖도록 조정된 레이저 빔을 사용하여, 상기 관통 홀이 형성된 경우의 상기 관통 홀의 평면도를 도시한다.
도 6은 레이저 발진기의 출력(에너지)와 상기 레이저 빔의 폭 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 7은 회절 격자를 사용하여 높은 에너지 레벨을 갖는 레이저 빔이 어떻게 복수의 레이저 빔으로 분광되는가를 도시한다.
도 8A는 회절 격자를 사용하여 상기 레이저 빔을 분광하기 전의, 상기 레이저 빔의 에너지와 폭의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 8B는 회절 격자를 사용하여 상기 레이저 빔을 분광한 다음의, 상기 레이저 빔의 에너지와 폭의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치의 구성을 도시한다.
도 10A는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 9에 도시된 가공 장치를 사용하여 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 설명하기 위한, 가공하기 전의 단면도이다.
도 10B는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 9에 도시된 가공 장치를 사용하여 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 설명하기 위한, 가공한 다음에 상기 세라믹 그린 시트에 관통 홀을 형성하고, 바닥을 갖는 홀(plugged hole)을 캐리어 막 (carrier film)에 형성한 다음의 단면도이다.
도 11은 도전성 페이스트가 상기 관통 홀에 충전된 캐리어 막을 갖는 세라믹 그린 시트를 도시하는 단면도이다.
도 12는 XY-테이블로부터 들어 올려진 캐리어 막을 갖는 세라믹 그린 시트를 도시하는 단면도이다.
도 13은 상기 캐리어 막으로부터 박리된 세라믹 그린 시트의 단면도를 도시한다.
도 14는 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다.
도 15는 관통 홀이 형성된 세라믹 그린 시트의 단면도를 도시한다.
도 16은 종래의 방법에 의하여 관통 홀이 형성된 세라믹 그린 시트에 도전성 페이스트가 인쇄되는 경우의 단면도를 도시한다.
도 17은 종래의 방법에 의하여 관통 홀이 형성된 세라믹 그린 시트에 도전성 페이스트를 인쇄한 다음, 세라믹 그린 시트가 캐리어 막과 함께 테이블로부터 들어 올려진 경우의 단면도를 도시한다.
도 18은 도전성 페이스트가 인쇄된 세라믹 그린 시트가 캐리어 막으로부터 박리된 경우의 단면도를 도시한다.
위에서 설명한 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 한 양태에 따르면, 세라믹그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서, 레이저 광원에서 방사된 레이저 빔을, 회절 격자를 통과시켜 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계; 및 분광된 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 조사함으로써 상기 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 제공한다.
레이저 광원에서 방사된 레이저 빔을, 회절 격자를 통과시켜 복수의 레이저 빔으로 분광한 다음, 어떠한 마스크를 사용하지 않고, 상기 레이저 빔을 세라믹 그린 시트에 조사함으로써, 상기 복수의 관통 홀이 상기 세라믹 그린 시트에 효율적으로 형성될 수 있다.
"레이저 빔을 회절 격자를 통과시킴으로써 복수의 레이저 빔으로 분광한다"는 말은, 가공 대상물의 조사 면에서의 모양이 형성하고자 하는 관통 홀의 평면 모양에 대응하는 패턴이 되도록, 상기 레이저 빔이 분광된다는 것을 의미하는 개념이고, 상기 홀의 구체적인 모양은 특별히 제한되지 않는다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은, 세라믹 그린 시트에 동일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서, 레이저 광원에서 방사된 레이저 빔을, 회절 격자를 통과시켜, 형성하고자 하는 관통 홀의 모양 및 크기에 대응하는 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하고; 복수의 빔으로 균일하게 분광된 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 조사하여, 상기 세라믹 그린 시트에 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 제공한다.
레이저 광원에서 방사된 레이저 빔을, 회절 격자를 통과시켜, 관통 홀의 모양 및 크기에 대응하는 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광한 다음, 상기 세라믹 그린 시트에 복수의 빔으로 균일하게 분광된 상기 레이저 빔을 조사함으로써, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀이 상기 세라믹 그린 시트에 효율적으로 형성될 수 있다.
상기 레이저 빔은 (1)상기 회절 격자를 관통만 하는 레이저 빔(0차 광), (2)상기 회절 격자에 의하여 분광되는 레이저 빔, 및 (3)상기 회절 격자를 통과함으로써 상기레이저를 분광하는 경우, 가공 정밀도의 제한에 의한 손실의 종류인 노이즈 (고차 광 레이저 빔)을 포함하고, 이러한 세 종류의 레이저 빔은 가공 대상물에 조사된다. 고차 광 레이저 빔, 또는 노이즈의 개별 에너지 레벨은 낮고, 상기 가공 대상물은 상기 개별 노이즈 에너지에 의한 영향이 거의 없다. 그러나, 노이즈로서 작용하는 레이저 빔의 수는 분광되는 빔의 수보다 크기 때문에, 전체 노이즈 에너지는 크게 되고, 노이즈로서 작용하는 레이저 빔의 수가 분광되는 빔의 수에 비례하여 증가하므로, 노이즈 빔의 전체 에너지는 크게 된다.
상기 회절 격자를 통과한 레이저 빔(0차 광)은 상기 회절 격자에 의하여 분광되지 않고 관통하기만 하므로, 상기 회절 격자에 의하여 분광되는 레이저 빔((2)에서 설명한 바와 같은) 보다 높은 에너지를 갖는다. 상기 빔을 회절 격자에 의하여 분광하는 동안, 노이즈(고차 광 레이저 빔)이 발생되기 때문에, 상기 분광된 레이저 빔의 에너지는 기대되는 레이저 빔 에너지보다 작게 된다.
이러한 요인들 때문에, 상기 회절 격자에 의하여 분광된 레이저 빔을 사용하여 상기 시트가 가공되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 시트의 중앙에 형성된 관통 홀 15(15a)의 직경은 상기 시트의 주변에 형성된 홀 15의 직경보다 크게 된다. 따라서, 세라믹 그린 시트 10에 균일한 모양 및 크기를 갖는 관통 홀을 형성할 수 없다.
상기 회절 격자가 고정밀도로 가공되어, 분광 손실 중 하나인 고차 광 레이저 빔의 발생을 가능한 낮게 억제한다. 또한, 가공 대상물을 가공하는데 필요한 에너지 임계(threshold) 레벨은 예비 실험에 의하여 결정되고, 분광된 레이저 빔의 에너지 밀도를 가공 임계 레벨의 하한보다 큰 범위내로 줄임으로써, 상기 레이저 빔의 직경이 증가될 수 있도록, 상기 회절 격자가 설계된다. 본 발명에 기재된 바와 같이, 위에서 설명한 회절 격자를 사용하여 상기 레이저 빔을 분광함으로써, 형성하고자 하는 관통 홀의 모양 및 크기에 대응하는 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 레이저 빔을 얻을 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이 얻은 레이저 빔을 사용한 가공은, 도 5에 도시된 바와 같이, 균일한 모양 및 크기를 갖는 상기 시트 주변의 복수의 관통 홀 15뿐만 아니라 상기 시트 중앙의 관통 홀을15(15a), 세라믹 그린 시트 10에 안전하고 효율적으로 형성할 수 있다.
상기 회절 격자가 상기 레이저 빔을 분광하는데 사용되는 경우, 상기 레이저 빔을 상기 회절 격자를 통과시킴으로써, 작은 양의 에너지가 손실된다(종래의 분기기를 사용하여 빔을 분광하면, 50 내지 70%의 에너지 손실이 발생되지만, 본 발명은 손실을 20%정도로 줄일 수 있다). 따라서, 상기 빔을 회절 격자를 통과시켜서 복수의 레이저 빔으로 분광함으로써, 많은 관통 홀이 동시에 형성될 수 있고, 따라서, 많은 관통 홀을 고효율 및 고정밀도로 소정의 영역에 형성할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은, 레이저 광원에서 방사된 레이저 빔을 회절 격자를 통과시키는 단계; 상기 레이저 빔을, 세라믹 그린 시트에 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계; 및 복수의 빔으로 분광된 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 조사함으로써, 50㎛이하의 직경을 갖는 복수의 미소 홀을 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 제공한다.
레이저 광원에서 방사된 레이저 빔을, 회절 격자를 통과시켜, 상기 세라믹 그린 시트에 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광한 다음, 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 조사함으로써, 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 복수의 미소 홀이 상기 세라믹 그린 시트에 효율적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 회절 격자를 사용하여, 높은 에너지 레벨의 레이저 빔 2(도 8A 참조)가 복수의 레이저 빔 2a로 분광되고, 분광된 각 레이저 빔 2a의 에너지는 미소 홀을 형성할 수 있는 레벨(또는 레이저 빔의 폭을 미소 홀의 홀 직경 d에 대응하게 하는 레벨, 도 8B참조)로 감쇠될 수 있으므로, 레이저 발진기를 안정한 출력 레벨에서 동작시킬 수 있다. 따라서, 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀은 높은 위치 정밀도 및 구성 정밀도로 효율적으로 형성될 수 있다.
본 발명에서 사용된 바와 같은 "레이저 빔을, 그린 시트에 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광한다"란 말은, 상기 레이저 빔을 회절 격자를 통과시켜서 상기 개별 레이저 빔의 에너지 레벨을 줄임으로써, 상기 세라믹 그린 시트에 조사되는 개별 레이저 빔의 폭이 50㎛이하가 되도록 조정된다는 것을 의미하는 개념이다. 그러나, 절대 에너지 레벨은 상기 세라믹 시트의 구성 및 형성하고자 하는 미소 홀의 치수 및 크기에 기초하여 적절히 결정된다.
본 발명에서 사용된 바와 같은 미소 홀은, 관통-홀(관통 홀)뿐만 아니라 관통되지 않고 일단이 폐쇄된 홀, 및 홀의 일부가 관통되고 홀의 다른 일부는 관통되지 않은 부분 관통 홀을 포함하는 개념이다.
본 발명의 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 따르면, 상기 세라믹 그린 시트는 이동되면서, 상기 레이저 빔으로 조사될 수 있다,
상기 세라믹 그린 시트를 시동시키면서 상기 레이저 빔으로 조사함으로써, 복수의 관통 홀이 세라믹 그린 시트의 다른 영역에 효율적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 따르면, 상기 세라믹 그린 시트는 단속적으로 이동되면서, 상기 레이저 빔으로 조사될 수 있다.
세라믹 그린 시트를 단속적으로 이동시키고, 상기 세라믹 그린 시트가 정지되는 동안 세라믹 그린 시트를 레이저 빔으로 조사함으로써, 구성 정밀도 및 위치 정밀도가 높은 복수의 관통 홀이 효율적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 따르면, 레이저 광원에서 방사된 레이저 빔은 펄스 레이저 빔일 수 있다.
상기 세라믹 그린 시트가 단속적으로 이동되는 동안 상기 레이저 빔이 조사되는 경우에도, 상기 펄스 레이저 빔을 조사함으로써, 구성 정밀도 및 위치 정밀도가 높은 복수의 관통 홀을 효과적으로 형성할 수 있으므로, 본 발명은 보다 효과적으로 적용될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같은 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법은, 복수의 관통 홀을 균일한 모양 및 크기로 형성할 수 있고, 또한, 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 복수의 미소 홀을 형성할 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서, 펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자, 상기 레이저 빔을 소정의 반사각도로 반사시키는 갈바노-스캔 미러, 상기 갈바노-스캔 미러에 의해 반사된 상기 레이저 빔을 개별적으로 집광하는 집광 렌즈(converge lens), 및 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 위치에 배열되도록 배치하는 단계; 상기 레이저 광원으로부터 방사된 상기 레이저 빔을, 상기 회절 격자를 통과시키는 단계; 상기 빔을 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계; 상기 분광된 펄스 레이저 빔을 갈바노-스캔 미러로 반사시킴으로써 상기 세라믹 그린 시트에 조사하여, 상기 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 단계; 및 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키고 상기 세라믹 그린 시트에 상기 빔을 반복적으로 조사하여, 상기 세라믹 그린 시트의 다른 소정의 영역에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 제공한다.
갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키면서 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사함으로써, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시키지 않고도, 복수의 관통 홀이 상기 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에 형성될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서, 펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 소정의 각도로 반사시키는 갈바노-스캔 미러, 상기 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자, 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔을 개별적으로 집광하는 집광 렌즈, 및 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 위치에 배열되도록 배치하는 단계; 상기 레이저 빔을 상기 레이저 광원으로부터 방사하는 단계; 상기 빔을 갈바노-스캔 미러로 반사하는 단계; 갈바노-스캔 미러에 의해 반사된 상기 레이저 빔을, 상기 회절 격자를 통과시켜, 복수의 빔으로 분광하는 단계; 상기 세라믹 그린 시트에 상기 분광된 펄스 레이저 빔을 조사함으로써, 상기 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 단계; 및 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키고, 상기 세라믹 그린 시트에 상기 레이저 빔을 반복적으로 조사하여, 상기 세라믹 그린 시트의 다른 영역에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 제공한다.
위에서 설명한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 따르면, 상기 레이저 빔을 회절 격자를 통과시켜 복수의 레이저 빔으로 분광한 다음, 상기 빔을 상기 갈바노-스캔 미러로 반사시킴으로써, 분광된 상기 레이저 빔이 세라믹 그린 시트에 조사된다. 다른 방법으로, 상기 레이저 빔을 상기 갈바노-스캔 미러로 반사시킨 다음, 복수의 레이저 빔으로 분광할 수 있다. 뒤의 방법 또한, 앞의 방법에서와 같은 이점을 갖는다.
본 발명의 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 따르면, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시키면서 상기 펄스 레이저가 반복적으로 조사될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명에 있어서, 상기 갈바노-스캔 미러로 그 반사각도를 변화시킴으로써, 레이저 빔이 상기 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사된다. 다른 방법으로, 세라믹 그린 시트를 이동시킴으로써, 복수의 관통 홀이 세라믹 그린 시트의 넓은 영역 내에서 어떠한 위치적 제한 없이 임의의 위치에 안전하게 형성될 수 있으므로, 본 발명은 보다 효과적으로 적용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같은 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법은, 상기 레이저 빔을, 통과시켜 형성하고자 하는 관통 홀의 모양 및 크기와 동일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 빔으로 분광하는 회절 격자를 포함하므로, 상기 레이저 빔은, 상기 회절 격자를 통과한 다음, 형성하고자 하는 관통 홀의 모양 및 크기에 대응하는 동일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광되어, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀을 동시에 형성한다.
위에서 설명한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법은, 상기 레이저 빔을 통과시켜, 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 빔으로 분광하는 회절 격자를 포함하므로, 상기 레이저 빔은, 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광되어50㎛이하의 홀 직경을 갖는 복수의 미소 홀을 형성한다.
바람직하게는, 본 발명은, 상기 회절 격자가 레이저 빔에 대하여 고투과율을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 제공한다.
광 시스템, 특히, 회절 격자에 대하여 레이저 빔보다 높은 투과율을 갖는 재료를 사용함으로써, 에너지 효율이 개선될 수 있으므로, 복수의 관통 홀을 상기 세라믹 그린 시트에 고효율로 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 있어서, 레이저 광원에서 방사된 레이저는 CO2레이저일 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 있어서, CO2레이저는 상기 세라믹 그린 시트를 구성하는 세라믹 자체보다 흡수율이 낮고, 세라믹 자체의 변질에 의한 특성의 변동이 방지될 수 있기 때문에, CO2레이저가 바람직하게 사용된다.
위에서 설명한 바와 같이, CO2레이저는 상기 세라믹 그린 시트를 구성하는 세라믹에 의해 흡수되기 어렵지만, CO2레이저에 대한 흡수율이 높은 재료가 세라믹 그린 시트를 구성하는 바인더(binder)에 혼합되는 경우, 상기 세라믹 그린 시트는 CO2레이저를 사용하여 효율적으로 가공(제거)될 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 있어서, 상기 세라믹그린 시트는 상기 세라믹 그린 시트의 한면을 지지하는 캐리어 막으로 형성된 그린 시트일 수 있다.
또한, 본 발명은, 세라믹 그린 시트의 한면을 지지하는 캐리어 막(통상, 수지 막)으로 형성된 세라믹 그린 시트의 가공에 응용할 수 있다. 캐리어 막으로 형성된 세라믹 그린 시트가 가공되는 경우, 상기 세라믹 그린 시트가 캐리어 막으로 지지되어 처리될 수 있기 때문에, 세라믹 그린 시트의 변형 및 왜곡의 발생을 억제함으로써, 관통 홀의 크기 정밀도 및 위치 정밀도가 개선될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 세라믹 그린 시트를 지지하는 지지 수단; 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 방향을 따라 이동시키는 이동 수단; 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터 방사된 상기 레이저 빔을 통과시켜, 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자; 및 상기 회절 격자를 통과한 다음, 복수의 빔으로 분광된 상기 레이저 빔을 개별적으로 집광하여, 상기 지지 수단으로 지지된 상기 세라믹 그린 시트에 조사하는 집광 렌즈;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 제공한다.
본 발명에 사용되는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치는, 바람직하게는, 세라믹 그린 시트를 지지하는 지지 수단, 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 방향을 따라 이동시키는 이동 수단, 레이저 광원, 상기 레이저 광원으로부터 방사된 상기 레이저 빔을 통과시켜, 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자; 및 복수의 빔으로 분광된 상기 레이저 빔을 개별적으로 집광하는 집광 렌즈;를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 가공 방법을 안전하게 적용함으로써, 상기 세라믹 그린 시트가 효율적으로 가공되어 복수의 관통 홀을 형성할 수 있다.
상기 세라믹 그린 시트를 지지하는 지지 수단을 소정의 방향을 따라 이동시킴으로써, 상기 세라믹 그린 시트가 이동하거나, 세라믹 그린 시트 자체을 직접 이동시키는 방법으로, 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 방향을 따라 이동시키는 다양한 이동 수단이 사용될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 세라믹 그린 시트를 지지하는 지지 수단; 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터 방사된 상기 레이저 빔을 통과시켜, 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자; 상기 회절 격자를 통과하고 복수의 빔으로 분광된 다음, 소정의 반사각도로 각 레이저 빔을 반사하는 갈바노-스캔 미러; 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키는 갈바노-스캔 미러 구동 수단; 상기 갈바노-스캔 미러에 의해 소정의 각도로 반사된 다음, 상기 레이저 빔을, 개별적으로 집광하여, 상기 지지 수단으로 지지된 상기 세라믹 그린 시트에 조사하는 집광 렌즈;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 제공한다.
상기 회절 격자를 관통함으로써 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔은 상기 갈바노-스캔 미러로 반사된 다음 상기 세라믹 그린 시트에 조사되고, 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시킴으로써, 상기 레이저 빔을 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사하게 한다. 따라서, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시키지 않고도, 복수의 관통 홀이 세라믹 그린 시트의 소정의 영역 내에서 복수의 위치에 형성될 수 있으므로, 본 발명을 보다 실용적으로 한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 세라믹 그린 시트를 지지하는 지지 수단; 레이저 광원; 상기 레이저 빔을 소정의 각도로 반사시키는 갈바노-스캔 미러; 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키는 갈바노-스캔 미러 구동 수단; 상기 갈바노-스캔 미러에 의하여 소정의 각도로 반사된 레이저 빔을 통과시켜, 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자; 및 상기 회절 격자를 통과한 다음, 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔을, 개별적으로 집광하여 상기 지지 수단으로 지지된 상기 세라믹 그린 시트에 조사하는 집광 렌즈;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 제공한다.
상기 갈바노-스캔 미러에 의해 소정의 각도로 반사된 레이저 빔은 상기 세라믹 그린시트에 조사되고, 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키고 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사한다. 따라서, 세라믹 시트를 이동시키지 않고도, 복수의 관통 홀이 상기 세라믹 시트의 소정의 영역 내에 복수의 위치에 형성될 수 있고, 본 발명을 더욱 실용적으로 한다.
상기 세라믹 그린 시트를 소정의 방향을 따라 이동시키는 이동 수단이 본 발명에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치에 형성될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같은 가공 장치에 있어서, 상기 갈바노-스캔 미러를 사용하여 반사각도를 변화시킴으로써, 상기 레이저 빔이 상기 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사된다. 다른 방법으로, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시킴으로써, 복수의 관통 홀은 어떠한 위치적 제한 없이, 상기 세라믹 그린 시트의 넓은 영역에서 임의의 위치에 안전하게 형성될 수 있으므로, 본 발명을 보다 실용적으로 한다.
본 발명에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치는, 상기 레이저 빔을, 회절 격자를 통과시킴으로써, 형성하고자 하는 관통 홀의 모양 및 크기에 대응하는 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자를 포함하므로, 상기 레이저 빔을 회절 격자를 통과시킴으로써, 상기 레이저 빔이 관통 홀의 모양 및 크기에 대응하는 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광되고, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀을 형성한다.
위에서 설명한 바와 같이, 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치는, 레이저 빔을, 회절 격자를 통과시킴으로써, 세라믹 시트에 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자를 포함하므로, 상기 레이저 빔을 회절 격자를 통과시킴으로써, 상기 레이저 빔은 세라믹 시트에 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 빔으로 분광되고, 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 복수의 미소 홀을 형성한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린 시트의 한면에 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서, 레이저 광원에서 방사된 펄스 레이저 빔을, 회절 격자를 통과시켜, 상기 세라믹 그린 시트를 관통하고 상기 캐리어 막을 관통하지 않도록 하는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계; 및 복수의 펄스 레이저 빔으로 분광된 상기 펄스 레이저 빔을 상기 캐리어 막으로 지지되지 않은 상기 세라믹 그린 시트의 한면에 조사함으로써, 상기 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 제공한다.
상기 레이저 광원에서 방사된 펄스 레이저 빔을 회절 격자를, 통과시킴으로써, 상기 세라믹 그린 시트를 관통하고 캐리어 막을 관통하지 않도록 하는 에너지를 갖는 복수의 빔으로 분광한다. 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔은 캐리어 막으로 지지되지 않는 세라믹 그린 시트의 한면에 조사되므로, 상기 빔이 캐리어 막을 관통하지지 않고도 관통 홀을 상기 세라믹 그린 시트에 안전하게 형성할 수 있다.
본 발명에서 사용된 바와 같은 "세라믹 그린 시트를 관통하고 캐리어 막을 관통하지 않도록 하는 에너지를 갖는 복수의 빔으로 분광한다"는 말은, 상기 레이저 빔이, 상기 세라믹 그린 시트에 조사되는 경우, 두께 방향을 따라 세라믹 그린 시트를 관통하는 정도의 에너지를 갖도록 분광되지만, 상기 관통 홀은 상기 캐리어 막에 형성되지 않는다는 것을 의미하는 개념이다.
본 발명의 방법에 따르면, 위에서 설명한 바와 같이, 개별적으로 분광된 레이저 빔의 에너지 레벨이 소정의 레벨보다 낮게 되도록, 상기 레이저 빔이 회절 격자에 의하여 분광되기 때문에 레이저 발진기의 출력 에너지는 감소될 필요가 없다. 따라서, 레이저 발진기는 안정한 출력 레벨로 동작될 수 있고, 안전한 가공에 의해 상기 빔이 캐리어 막을 관통하지 않고 세라믹 그린 시트만을 관통하도록 관통 홀을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 세라믹 시트의 한면이 캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 있어서, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시키면서, 레이저 빔은 조사된다.
상기 세라믹 그린 시트를 이동시키면서 상기 레이저 빔을 조사함으로써, 상기 빔이 상기 캐리어 막을 관통하지 않고도, 복수의 관통 홀은 세라믹 시트의 다른영역 내에서 효율적으로 형성될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린 시트의 한면에 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서, 펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자, 상기 레이저 빔을 소정의 각도로 반사시키는 갈바노-스캔 미러, 상기 갈바노-스캔 미러에 의해 반사된 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔을 개별적으로 집광하는 집광 렌즈, 및 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 위치에 배열되도록 배치하는 단계; 상기 레이저 광원으로부터 방사된 상기 레이저 빔이 상기 회절 격자를 통과하게 하는 단계; 상기 펄스 레이저 빔을, 상기 세라믹 그린 시트를 관통하고 상기 캐리어 막을 관통하지 않게 하는 정도의 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계; 상기 분광된 펄스 레이저 빔을, 갈바노-스캔 미러로 반사시켜 캐리어 막으로 지지되지 않는 세라믹 그린 시트의 한면에 조사하여, 상기 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계; 및 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시킴으로써 상기 캐리어 막으로 지지되지 않는 세라믹 그린 시트의 한면에 상기 레이저 빔을 반복적으로 조사하고, 상기 세라믹 그린 시트의 다른 소정의 영역에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법을 제공한다.
갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시킴으로써, 상기 레이저 빔은 캐리어 막으로 지지되지 않는 세라믹 그린 시트의 한면에 반복적으로 조사된다. 따라서, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시키지 않고도, 복수의 관통 홀이, 캐리어 막을 관통하지 않도록 상기 세라믹 그린 시트의 소정의 영역 내에서 복수의 위치에 효율적으로 형성될 수 있으므로, 본 발명을 보다 실용적으로 한다.
본 발명에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 있어서, 상기 레이저빔이, 회절 격자를 통과하게 함으로써, 세라믹 그린 시트를 관통하고 캐리어 막을 관통하지 않게 하는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광된 다음, 분광된 레이저 빔을 상기 갈바노-스캔 미러로 반사시킴으로써, 세라믹 그린 시트에 조사할 수 있다. 다른 방법으로, 상기 레이저 빔을, 갈바노-스캔 미러로 반사시킨 다음, 회절 격자를 통과시켜 복수의 레이저 빔으로 분광할 수 있이므로, 앞서 설명한 본 발명의 양태에서 얻어지는 바와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법에 있어서, 펄스 레이저 빔이 세라믹 그린 시트를 이동시키면서 반복적으로 조사하여질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서, 상기 갈바노-스캔 미러로 반사각도를 변화시킴으로써, 레이저 빔은 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사된다. 이러한 방법이외에도, 세라믹 그린 시트를 이동시킴으로써, 캐리어 막을 관통하지 않도록, 복수의 관통 홀이 어떠한 위치적인 제한 없이 세라믹 그린 시트의 임의의 영역에 안전하게 형성될 수 있으므로, 본 발명을 보다 실용적으로 한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린 시트의 한면을 지지하는 지지 수단; 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 방향을 따라 이동시키는 이동 수단; 펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터 방사된 상기 레이저 빔을 통과시켜, 상기 세라믹 그린 시트를 관통하고 상기캐리어 막을 관통하지 않게 하는 정도의 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자; 및 복수의 빔으로 분광된 상기 레이저 빔을, 개별적으로 집광하여 캐리어 막으로 지지되지 않는 상기 세라믹 그린 시트의 면에 조사하는 집광 렌즈;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 제공한다.
본 발명에서 사용되는 가공 장치는, 캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린시트의 한면을 지지하는 지지 수단, 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 방향을 따라 이동시키는 이동 수단, 펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 통과시킴으로써 소정의 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자; 및 복수의 분광된 레이저 빔을, 개별적으로 집광하여 상기 세라믹 그린 시트에 조사하는 집광 렌즈;를 포함한다. 따라서, 세라믹 그린 시트는 효율적으로 가공되어, 상기 홀이 캐리어 막을 관통하지 않도록 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성할 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린 시트의 한면을 지지하는 지지 수단; 펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터 방사된 상기 레이저 빔을, 통과시켜, 상기 세라믹 그린 시트를 관통하고 상기 캐리어 막을 관통하지 않게 하는 정도의 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자; 상기 회절 격자를 통과하여 복수의 빔으로 분광한 다음, 소정의 반사각도로 각 레이저 빔을 반사시키는 갈바노-스캔 미러; 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키는 갈바노-스캔 미러 구동 수단; 및 상기 갈바노-스캔 미러에 의해 소정의 각도로 반사된 다음, 복수의 빔으로 분광된 상기 레이저 빔을, 개별적으로 집광하여 캐리어 막으로 지지되지 않는 상기 세라믹 그린 시트의 면에 조사하는 집광 렌즈;를 포함하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 제공한다.
상기 회절 격자를 통과한 다음, 분광된 레이저 빔은 상기 세라믹 그린 시트에 조사된다. 상기 분광된 레이저 빔을 상기 갈바노-스캔 미러로 반사하여 상기 세라믹 그린 시트에 조사하고, 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시켜, 상기 레이저 빔을 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사된다. 따라서, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시키지 않고도, 복수의 관통 홀은, 캐리어 막을 관통하지 않도록 세라믹 그린 시트의 소정의 영역 내에서 복수의 위치에 효율적으로 형성될 수 있으므로, 본 발명을 보다 실용적으로 한다.
또한, 갈바노-스캔 미러에 의해 소정의 각도로 반사된 레이저 빔이, 회절 격자에 의해 분광되어 세라믹 그린 시트에 조사된 다음, 상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시켜, 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사하도록, 상기 가공 장치가 구성될 수 있다. 따라서, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시키지 않고도, 복수의 관통 홀이, 캐리어 막을 관통하지 않도록 상기 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에서 복수의 위치에 효율적으로 형성될 수 있으므로, 본 발명을 보다 실용적으로 한다.
본 발명에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치는, 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 방향으로 이동시키는 이동 수단을 포함할 수 있다.
상기 갈바노-스캔 미러로 반사각도를 변화시킴으로써, 상기 레이저 빔은 상기 세라믹 그린 시트에 반복적으로 조사된다. 다른 방법으로, 상기 세라믹 그린 시트를 이동시킴으로써, 복수의 관통 홀이, 캐리어 막을 관통하지 않도록 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에서 복수의 위치에 효율적으로 형성될 수 있으므로, 본 발명을 보다 실용적으로 한다.
실시예를 참조하여, 본 발명의 특징을 보다 상세히 설명하고자 한다.
제 1실시예
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다. 도 2는 도 1에 도시된 가공 장치를 사용하여 관통 홀이 형성된 세라믹 그린 시트를 도시한다.
적층 코일 부품을 제조하는데 사용되는 세라믹 그린 시트가 가공되어, 평면의 모양이 원형인 관통 홀을 형성하는 예가 본 실시예에서 설명된다. 관통 홀 15는 제품(적층 코일 부품)에서 비어-홀로서 작용한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 사용되는 가공 장치는, 세라믹 그린 시트를 지지하고 세라믹 그린 시트 10을 소정의 방향을 따라 이동시킬 수 있는 지지 수단 11(본 실시예에서 XY 테이블), 레이저 광원 1, 레이저 광원 1에서 방사된 레이저 빔 2를 통과시켜 세라믹 그린 시트 10에 형성하고자 하는 관통 홀 15(도 2)의 모양에 대응하는 모양을 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자 3, 회절 격자 3을 통과한 다음, 분광된 레이저 빔 2를 소정의 반사각도로 반사하는 갈바노-스캔 미러 4, 및 상기 갈바노-스캔 미러 4에 의해 소정의 각도로 반사된 레이저 빔 2를 개별적으로 집광하는 집광 렌즈 5를 포함한다. 집광 렌즈 5를 통과한 다음 집광된 레이저 빔은 XY-테이블 11의 세라믹 그린 시트 10에 조사된다.
가공 장치는, 레이저 광원 1을 구동시키는 레이저 광원 구동 수단 6, 갈바노-스캔 미러 4의 반사각도를 변화시키는 갈바노-스캔 미러 구동 수단 7, 및 XY-테이블에 지지된 세라믹 그린 시트 10을 소정의 방향으로 이동시키는 테이블 구동 수단(이동 수단) 12를 추가로 포함한다.
본 가공 장치에 있어서, 짧은 펄스 폭을 갖는 CO2레이저를 방사하는 레이저 광원이 레이저 광원 1로 사용된다. CO2레이저에 대하여 작은 흡수율을 갖는 ZnSe가 회절 격자 3, 전자-주기 반사경 4 및 집광 렌즈 5로 사용된다.
본 가공 장치에 있어서, 회절 격자 3은 레이저 빔 2를 복수의 빔으로 분광할 수 있고, 상기 빔은 실질적으로 원형의 평면 모양(복사 면의 모양)을 갖도록 구성된다.
다음으로, 위에서 설명한 구조를 갖는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 사용하여 세라믹 그린 시트에 관통 홀을 형성하는 방법을 이하에서 설명하고자 한다.
1. 비닐 아세테이트계 바인더가, NiCuZn 페라이트를 주성분으로 하는 세라믹에 첨가되고, 볼-밀(ball-mill)과 17시간 동안 혼합된다. 닥터 브레이드(doctor blade) 방법에 의해, 상기 혼합물이 시트 모양으로 성형되어, 50㎛의 두께를 갖는 세라믹 그린 시트 10을 형성하고, 세라믹 그린 시트 10은 지지 수단 11에 위치된다.
2. 정격 출력 300W의 관통용 CO2레이저 발진기를 포함하는 레이저 광원 1으로부터 펄스 레이저 빔 2가 방사된다. 상기 펄스 레이저 빔은, 회절 격자 3을 통과하여, 세라믹 그린 시트 10에 형성하고자 하는 관통 홀 15(도 2)의 모양에 대응하는 모양을 갖는 레이저 빔으로 분광된다(본 실시예에서, 상기 빔은 5(길이) ×5(폭)의 25 분할로 분광된다). 그러나, 본 발명에서, 상기 레이저 빔은 3(길이)×3(폭)의 9 분할 또는 7(길이)×7(폭)의 49 분할 등과 같이 다양한 분할로 분광될 수 있다.
3. 분광된 펄스 레이저 빔 2는, 갈바노-스캔 미러 4로 반사된 다음 세라믹 그린 시트 10에 조사된다. 세라믹 그린 시트 10의 소정의 위치를 제거함으로써, 복수의 관통 홀 15(도 2)가 형성된다. 50㎛의 직경 및 원형의 평면 모양을 갖는 관통 홀 15는 1.2mm×0.6mm의 가공 피치로 형성된다.
1KHz의 발진 주파수, 50㎲(아미크로 초)의 펄스 폭 및 1mJ의 펄스 에너지를 갖는 레이저 빔 2가 사용된다.
4. 갈바노-스캔 미러 4의 반사각도를 변화시킴으로써, 세라믹 그린 시트 10은 레이저 빔 2로 반복적으로 조사되고, 세라믹 그린 시트 10의 다른 영역에 관통 홀 15(도 2)를 형성한다.
5. 단계 4에서, 갈바노-스캔 미러 4의 반사각도를 변화시킴으로써, 세라믹 그린 시트 10을 레이저 빔 2로 조사하는 단계가 반복되어, 세라믹 그린 시트 10의 소정의 영역 모두(갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시킴으로써, 다른 영역에 관통 홀 15를 형성할 수 있는 영역)에 관통 홀 15를 형성한다. 그 다음, XY-테이블 11을 소정의 방향으로 이동시키면서, 위의 단계 2 내지 4가 반복되어 세라믹 그린 시트 10의 전체 영역 내의 소정의 위치에 복수의 관통 홀 15를 형성한다.
본 실시예의 가공 방법 및 가공 장치에 따르면, 상기 빔을 회절 격자 3을 통과시켜 얻은 분광된 레이저 빔 2를 세라믹 그린 시트 10에 조사함으로써, 복수의 관통 홀 15(도 2)가 세라믹 그린 시트 10에 동시에 형성된다. 따라서, 어떠한 마스크를 사용하지 않고도, 복수의 관통 홀 15가 고 에너지 효율로 세라믹 그린 시트 10의 소정의 영역에 효율적으로 형성될 수 있다.
다이 및 핀을 사용한 종래의 방법 및 분기기를 사용한 종래의 방법, 및 위에서 설명한 본 실시예에 따른 방법으로 형성되는 관통 홀의 최소 크기(직경), 가공 위치 정밀도 및 가공 속도가 표 1에 도시된다.
다이 및 핀을 사용한 종래의 가공 방법 종래의 레이저 가공 방법 제 1실시예에 따른 가공 방법
형성 가능한 접속 홀 최소 크기(㎛) 100 25 25
가공 위치 정밀도(㎛) 50 20 20
가공 속도(홀/초) 5000 400 7000
표 1은, 다이 및 핀을 사용한 종래의 가공 방법에 의해서 보다, 본 실시예에 따른 가공 방법(가공 장치)에 의해서 높은 가공 정밀도 및 가공 속도로, 미세하고 균일한 관통 홀이 형성될 수 있다 것을 나타낸다. 또한, 상기 가공 속도는, 분기기를 사용한 종래의 레이저 가공 방법의 400 홀/초의 가공 속도에 비하여 7000 홀/초로 크게 개선된다.
평면 모양이 원형인 관통 홀을 형성하는 예가 본 실시예에서 설명되었지만, 상기 관통 홀의 모양은 본 발명에 특정적으로 제한되지 않고, 회절 격자의 설계 패턴을 변화함으로써, 사각형, 사각형이외의 다각형 및 타원형 등과 같은 다양한 모양을 갖는 관통 홀이 형성될 수 있다.
상기 관통 홀이 적층 코일 부품을 제조하는데 사용되는 그린 시트에 형성되는 경우가 본 실시예에서 설명되었지만, 본 발명은, 관통 홀이 형성되는 세라믹 그린 시트의 종류 및 용도에 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 적층 기판에 사용된 세라믹 그린 시트에 비어-홀을 형성하는데 널리 적용될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 CO2레이저가 사용되지만, 본 발명에서는 다른 종류의 레이저가 사용될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 펄스 레이저 빔이 사용되지만, 본 발명에서는 상기 펄스 레이저 빔이외의 다른 레이저 빔이 사용될 수 있다.
상기 세라믹 시트는, 상기 XY-테이블(지지 수단)에 직접 실장되여 가공되지만, 캐리어 막과 함께 지지 수단에 실장됨으로써, 상기 캐리어 막에 지지된 세라믹 그린 시트가 처리될 수 있다. 상기 캐리어 막으로 형성된 세라믹 그린 시트가 처리되는 경우, 상기 세라믹 그린 시트가 상기 캐리어 막으로 지지되어 처리되기 때문에, 상기 세라믹 그린 시트의 변형 및 왜곡을 억제함으로써, 상기 관통 홀의 치수 정밀도 및 위치 정밀도가 개선될 수 있다.
제 2실시예
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다.
본 실시예에 있어서, 가공 장치는, 레이저 빔 2가 갈바노-스캔 미러 4에 의해 먼저 반사된 다음 회절 격자 3을 통과함으로써 복수의 빔으로 분광되도록 구성된다.
제 2실시예에 있어서, 가공 장치 2는, 회절 격자 3이 갈바노-스캔 미러 4와 집광 렌즈 5 사이에 배치된다는 것을 제외하면, 제 1실시예의 가공 장치에서 사용된 바와 동일한 방법으로 구성된다. 위에서 설명한 가공 장치를 사용하여 세라믹 그린 시트 10을 가공하는 방법은 제 1실시예에서 사용된 방법과 유사하기 때문에, 여기서 그 자세한 설명은 생략한다. 도 3에서, 도 1에서 사용된 바와 동일한 참조 부호가 주어진 부분은 도 1의 부분에 대응하는 부분이다.
도 3에 도시된 바와 같은 가공 장치를 사용하여, 상기 세라믹 그린 시트가 가공되는 경우, 제 1실시예에서 얻어지는 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 3실시예
본 실시예에 있어서, 위의 실시예에서 사용된 바와 동이한 수단 및 장치에 동일 참조 부호가 주어지고, 여기서 그 자세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 사용되는 가공 장치는, 세라믹 그린 시트 10을 지지하고 세라믹 그린 시트 10을 소정의 방향을 따라 이동시키도록 구성된 지지 수단 11(본 실시예에서 XY 테이블), 레이저 광원 1, 레이저 광원 1에서 방사된 레이저 빔 2를 통과시켜 세라믹 그린 시트 10에 형성하고자 하는 관통 홀 15(도 2)의 모양 및 크기에 대응하는 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자 3, 회절 격자 3을 통과시켜 복수의 빔으로 분광한 다음, 레이저 빔 2를 소정의 각도로 반사하는 갈바노-스캔 미러 4, 및 상기 갈바노 -스캔 미러 4에 의해 소정의 각도로 반사된 레이저 빔 2를 개별적으로 집광하는 집광 렌즈 5를 포함한다. 집광 렌즈 5를 통과함으로써 집광된 레이저 빔은 XY-테이블 11의 세라믹 그린 시트 10에 조사된다.
본 실시예에 있어서, 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔 중에서 중앙에서 조사되는 레이저 빔이 상기 세라믹 그린 시트의 주변에 조사되는 레이저 빔과 동일한 에너지를 갖도록, 가공 장치에 사용되는 회절 격자 3은 상기 레이저 빔을 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 빔으로 분광할 수 있게 구성된다. 따라서, 중앙부에 형성된 관통 홀은 주변에 형성된 관통 홀보다 크지 않게 형성되므로, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀을 안전하게 형성할 수 있다.
위에서 설명한 구조로된 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 사용하여 제 1실시예에서 사용된 바와 같은 방법으로, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀이 세라믹 그린 시트에 형성된다
본 실시예의 가공 장치 및 가공 방법에 따르면, 균일한 모양 및 크기를 갖고 회절 격자 3을 통과하여 복수의 빔으로 분광되는 복수의 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 조사함으로써, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀 15(도 2)가 세라믹 그린 시트 10에 동시에 형성된다. 따라서, 마스크를 사용하지 않고도, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀 15가 고 에너지 효율로 세라믹 그린시트 10의 소정의 영역에 효율적으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 표 1에 도시된 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 4실시예
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다.
본 실시예에 있어서, 가공 장치는, 레이저 빔 2가, 갈바노-스캔 미러 4에 의하여 먼저 반사된 다음 회절 격자 3을 통과함으로써 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 빔으로 분광되도록 구성된다.
제 4실시예에 따른 가공 장치는, 회절 격자 3이 갈바노-스캔 미러 4와 집광 렌즈 5 사이에 형성되는 것을 제외하면, 제 3실시예에서 사용된 바와 동일한 방법으로 구성된다. 위에서 설명한 가공 장치를 사용하여 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법은 제 3실시예에서 사용된 방법과도 유사하다. 따라서, 제 3실시예의 대응부에 대한 설명은 본 실시예에서도 적용되고, 그 상세한 설명은 생략한다. 도 1에서와 동일한 참조 부호가 주어진 도 3의 부분은 도 1의 동일부 또는 대응부를 지시한다.
본 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 가공 장치를 사용하여, 세라믹 그린 시트가 가공되는 경우, 제 3실시예에서 얻어지는 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 5실시예
위의 실시예에서 사용된 것과 동일한 참조 부호가 본 실시예의 수단 및 장치에 주어지고, 그 설명은 생략한다.
본 실시예에 있어서, 예를 들면, 적층 코일 부품을 제조하는데 사용되는 세라믹 그린 시트를 가공함으로써, 도 2에 도시된 바와 같은 평면 모양이 원형인 미소 홀 15가 형성되는 경우를 설명한다. 상기 제품(적층 코일 부품)에서 미소 홀 15는 비어-홀로서 작용될 수 있고, 본 실시예에서는 50㎛ 및 30㎛의 홀 직경을 갖는 미세 홀이 형성되었다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 사용되는 가공 장치는, 세라믹 그린 시트 10을 지지하고 세라믹 그린 시트 10을 소정의 방향을 따라 이동시키도록 구성된 지지 수단 11(본 실시예에서 XY 테이블); 레이저 광원 1; 레이저 광원 1에서 방사된 레이저 빔 2를 통과시켜, 50㎛이하의 홀 직경(본 실시에서 50㎛ 및 30㎛)을 갖는 미소 홀 15(도 2)을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔 2a으로 분광하는 회절 격자 3; 회절 격자 3을 통과한 다음 분광된 복수의 레이저 빔 2a를 소정의 각도로 반사시키는 갈바노-스캔 미러 4; 및 상기 갈바노-스캔 미러 4에 의해 소정의 각도로 반사된 레이저 빔 2a를 개별적으로 집광하는 집광 렌즈 5를 포함한다. 집광 렌즈 5를 통과함으로써 집광된 레이저 빔은 XY-테이블 11의 세라믹 그린 시트 10에 조사된다.
세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 사용하여 제 1실시예에서와 동일한 방법으로, 상기 미소 홀이 상기 세라믹 그린 시트에 형성된다.
본 실시예의 가공 장치 및 가공 방법에 따르면, 세라믹 그린 시트 10에 50㎛ 및 30㎛의 홀 직경을 갖는 미소 홀 15(도 2)를 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔 2a를 세라믹 그린 시트 10에 조사함으로써, 복수의 미소 홀 15(도 2)가 세라믹 그린 시트 10에 동시에 형성된다. 따라서, 위치 정밀도 및 구성 정밀도가 높은 상기 미소 홀이 세라믹 그린 시트 10의 소정의 영역에 효율적으로 형성된다.
레이저 발진기의 출력이 조정되는 종래의 레이저 가공 방법, 및 본 실시예에 따른 방법에 의해 형성된 미소 홀의 홀 직경의 분산 및 둥글기를 표 2 및 표 3에 비교한다.
홀 직경의 분산(%)(홀 직경 50㎛) 둥글기(%)(홀 직경 50㎛)
종래의 레이저 가공 방법(레이저 발진기의 출력 조정에 의한) 30 75
본 실시예의 레이저 가공 방법(회절 격자를 사용한 분광) 5 98
홀 직경의 분산(%)(홀 직경 30㎛) 둥글기(%)(홀 직경 30㎛)
종래의 레이저 가공 방법(레이저 발진기의 출력 조정에 의한) 80 20
본 실시예의 레이저 가공 방법(회절 격자를 사용한 분광) 10 95
표 2는 50㎛의 홀 직경을 갖는 미소 홀이 형성되는 경우의 데이터를 도시한다. 표 3은 30㎛의 홀 직경을 갖는 미소 홀이 형성되는 경우의 데이터를 도시한다.
표 2 및 표 3은, 본실시예의 가공 방법(가공 장치)를 사용하여, 홀 직경의 작은 분산 및 높은 정도의 둥글기(즉, 원의 모양이 일그러지지 않음)를 갖는 미소 홀을 형성할 수 있다는 것을 나타낸다.
제 6실시예
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다.
본 실시예에 있어서, 가공 장치는, 레이저 빔 2가 갈바노-스캔 미러 4에 의해 먼저 반사된 다음 회절 격자 3을 통과함으로써, 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소 홀 15(도 2)를 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔 2a로 분광되도록 구성된다.
제 6실시예에 있어서, 가공 장치는, 회절 격자 3이 갈바노-스캔 미러 4와 집광 렌즈 5 사이에 배치되는 것을 제외하면, 제 5실시예에서 사용되는 가공 장치와 동일한 구조를 갖는다. 위에서 설명한 바와 같은 가공 장치를 사용한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법은 제 5실시예에서 사용되는 방법과 동일하기 때문에, 제 5실시예의 부분에 대응하는 설명은 본 실시예에서도 적용되고, 그 상세한 설명은 생략한다. 도 1의 부분과 동일한 참조 부호를 갖는 도 3의 부분은 도 1의 동일부 또는 대응부를 지시한다.
도 3의 가공 장치를 사용하여, 상기 세라믹 그린 시트가 가공되는 경우, 제 5실시예에서 얻어지는 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 7실시예
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 사용되는 가공 장치는, 세라믹 그린 시트 10을 소정의 방향을 따라 이동시키면서, 캐리어 막 20으로 지지된 세라믹 그린 시트 10의 한면(하면)을 지지하는 지지 수단 11(본 실시예에서 XY 테이블); 펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원 1; 레이저 광원 1에서 방사된 레이저 빔 2를 통과시켜, 세라믹 그린 시트 10의 소정의 위치를 제거하여 관통 홀 15(도 10B)를 형성하며, 캐리어 막 20의 일부만을 제거하여 캐리어 막 20에 미-관통 바닥을 갖는 홀 20a(또는 관통 홀, 완전히 관통하는 홀을 형성하지 않음)을 형성하게 하는, 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔 2a로 분광하는 회절 격자 3; 회절 격자 3을 통과시킨 다음 분광된 복수의 레이저 빔 2a를 소정의 각도로 반사하는 갈바노-스캔 미러 4; 및 갈바노-스캔 미러 4에 의해 소정의 각도로 반사된 레이저 빔 2a를 개별적으로 집광하는 집광 렌즈 5를 포함한다. 집광 렌즈 5를 통과함으로써 집광된 레이저 빔은 XY-테이블 11에서 캐리어 막 20으로 지지되지 않는 세라믹 그린 시트 10의 한면(상면)에 조사된다.
다음으로, 위에서 설명한 구조를 갖는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 사용하여, 캐리어 막 20으로 지지된 세라믹 그린 시트 10의 한면에 관통 홀을 형성하는 방법을 도 9, 10A 및 10B를 참조하여 설명하고자 한다.
1. 비닐 아세테이트계 바인더가, NiCuZn 페라이트를 주성분으로 하는 세라믹에 첨가된다. 볼-밀과 혼합한 다음, 상기 혼합물이 PET로 만들어진 50㎛의 두께를 갖는 캐리어 막 20에 25㎛의 두께를 갖는 시트로 성형되어, 세라믹 그린 시트 10을 형성한다. 그 다음, 캐리어 막 20과 함께 세라믹 그린 시트 10은 지지 수단(XY 테이블) 11에 실장된다.
2. 펄스 레이저 빔 2는, 정격 출력 300W의 관통용 CO2레이저 발진기(도 9)의 레이저 광원 1에서 방사된다. 펄스 레이저 빔 2는 회절 격자 3을 통과한다. 상기 빔은, 세라믹 그린 시트 10의 소정의 위치를 제거하여 관통 홀 15(도 10B)를 형성하고, 케리어 막 20의 일부만을 제거하여 캐리어 막 20에 미-관통 바닥을 갖는 홀 20a(또는 관통 홀을 형성하지 않은)를 형성하게 하는, 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔 2a로 분광된다.
3. 분광된 펄스 레이저 빔 2a는, 갈바노-스캔 미러 4로 반사되고, 캐리어 막 20으로 지지되지 않은 쪽을 지시하는 세라믹 그린 시트 10의 한면(하면)에 조사되어, 세라믹 그린 시트 10을 관통하고 캐리어 막 20의 중간에 이르는 홀 30을 형성한다(홀 30은 세라믹 그린 시트 10에 형성된 관통 홀 15 및 캐리어 막 20에 형성된 바닥을 갖는 홀 20a로 이루어진다). 그 결과, 도 10B에 도시된 바와 같이, 세라믹 그린 시트 10의 소정의 위치가 제거되어, 세라믹 그린 시트 10에 관통 홀 15를 형성하는 동시에, 캐리어 막 20에 미-관통 바닥을 갖는 홀 20a(또는 상기 캐리어 막의 일부를 제거함으로써, 구멍부가 형성된다)를 형성한다.
4. 세라믹 그린 시트 10은, 갈바노-스캔 미러 4의 반사각도를 변화시킴으로써, 레이저 빔 2로 반복적으로 조사되고, 세라믹 그린 시트 10의 다른 영역에 관통 홀을 형성한다.
5. 갈바노-스캔 미러 4의 반사각도를 변화시킴으로써, 세라믹 그린 시트 10을 레이저 빔 2로 조사하는 단계 4가 반복된다. 세라믹 그린 시트 10의 소정의 영역 모두(갈바노-스캔 미러 4의 반사각도를 변화시킴으로써, 관통 홀 15가 다른 영역에 형성될 수 있는 영역)에 관통 홀 15를 형성한 다음, XY-테이블 11을 소정의 방향으로 이동시키고, 단계 2 내지 4를 반복함으로써 세라믹 그린 시트 10의 소정의 영역 전체에 복수의 관통 홀 15를 형성한다.
상기 가공 장치 및 가공 방법에 따르면, 회절 격자 3을 통과한 다음 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔 2a는, 세라믹 그린 시트 10의 소정의 위치를 제거함으로써 관통 홀 15를 형성하고, 캐리어 막 20의 일부만을 제거함으로써 캐리어 막 20에 바닥을 갖는 홀 20a(구멍부)을 형성할 수 있는 에너지를 갖고; 캐리어 막 20으로 지지된 세라믹 그린 시트 10에 조사된다. 따라서, 상기 빔이 캐리어 막 20을 관통하게 하지 않고도, 관통 홀 15가 세라믹 그린 시트 10에만 안전하고 효율적으로 형성될 수 있다.
종래의 레이저 가공 방법에서는, 가공하는 동안 상기 레이저 발진기의 출력 레벨을 0.4mJ로 줄일 필요가 있었고, 상기 캐리어 막을 관통하지 않고도 상기 세라믹 그린 시트에만 상기 관통 홀을 형성할 수 있는 레이저 빔의 비율은 68%이였다. 이에 반하여, 위의 실시예에 설명된 방법에 따르면, 상기 레이저 발진기의 출력 레벨을 2.3mJ로 유지하여 가공하는 것이 가능했고, 상기 캐리어 막을 관통하지 않고도 상기 세라믹 그린 시트에만 상기 관통 홀을 형성할 수 있는 레이저 빔의 비율은 100%이였다.
다음으로, 세라믹 그린 시트 10에만 관통 홀 15를 형성하고, 캐리어 막 20에 미-관통 바닥을 갖는 홀 20a을 형성한 다음, 도전성 페이스트가 세라믹 그린 시트 10에 도포되어 소정의 패턴으로 상기 홀을 충전한다. 또한, 캐리어 막 20으로부터 세라믹 그린시트 10을 박리하는 방법을 이하에서 설명하고자 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 캐리어 막 20으로 지지된 캐리어 막 20과 함게XY-테이블에 지지된 세라믹 그린 시트 10 하면의 관통 홀 15를 포함하는 영역에, 도전성 페이스트 14가, 스크린 인쇄에 의하여 먼저 인쇄된다. 도전성 페이스트 14는 세라믹 그린 시트 10의 관통 홀 15 및 캐리어 막 20의 바닥을 갖는 홀 20a(구멍부)에 충전된다.
다음, 도 12에 도시된 바와 같이, 세라믹 그린 시트 10이 캐리어 막 20과 함께 XY-테이블 11로부터 들어 올려지고, 도전성 페이스트 14가 세라믹 그린 시트 10의 관통 홀 15 및 캐리어 막 20의 바닥을 갖는 홀 20a에 충전 상태로 유지된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 다음 단계에 있어서, 세라믹 그린 시트 10이 캐리어 막 20으로부터 박리된다. 세라믹 그린 시트의 관통 홀 15에 도전성 페이스트 14가 충전된 부분과 캐리어 막 20의 바닥을 갖는 홀 20a에 페이스트 14가 충전된 부분 사이의 경계면에서, 도전성 페이스트 14는 절단된다. 그 다음, 도전성 페이스트 14가 세라믹 그린 시트 10의 관통 홀 15에 안전하게 충전된다. 따라서, 상기 세라믹 그린 시트들을 적층함으로써, 내부 전극들이 서로 안전하게 접속된 신뢰성 있는 전자 부품이 얻어진다.
앞서 설명한 실시예들에 있어서, 펄스 레이저 빔이 사용되었지만, 상기 펄스 레이저 빔이외의 레이저 빔이 사용될 수 있다. 앞서 설명한 실시예들에 있어서, 상기 분광된 레이저 빔이 상기 세라믹 그린 시트를 관통하고, 상기 캐리어 막에 미관통 바닥을 갖는 홀을 형성하도록, 상기 분광된 레이저 빔의 에너지가 조정되는 예가 설명되었다. 또한, 어떤 경우에, 상기 분광된 레이저 빔이 상기 세라믹 그린 시트만을 관통하고 상기 캐리어 막에는 바닥을 갖는 홀 또는 구멍부뿐만 아니라 어떠한 관통 홀도 형성하지 않도록, 상기 분광된 레이저 빔의 에너지가 조정될 수 있어, 상기 세라믹 그린 시트에 상기 관통 홀만 형성할 수 있다.
제 8실시예
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치를 도시한다.
본 실시예에 있어서, 가공 장치는, 레이저 빔 2가 갈바노-스캔 미러 4에 의해 먼저 반사된 다음, 회절 격자 3을 통과하여 복수의 레이저 빔으로 분광되도록, 구성된다.
제 8실시예에 있어서, 가공 장치는,회절 격자 3이 갈바노-스캔 미러 4 및 집광 렌즈 5 사이에 배치된다는 것을 제외하면, 제 7실시예에서 사용된 것과 동일한 구조를 갖는다. 위에서 설명한 가공 장치를 사용한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법은 제 7실시예에서 사용된 방법과 동일하기 때문에, 제 7실시예에의 설명이 본 실시예에서도 적용될 수 있고, 그 설명은 설명한다. 도 9에서 사용된 것과 동일한 참조 부호가 주어진 도 14의 부분은 도 9에 대응하는 부분을 지시한다.
도 14에 도시된 가공 장치를 사용하여 상기 세라믹 그린 시트가 가공되는 경우, 제 7실시예에서 얻어진 바와 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 가공 방법 및 가공 장치에 따르면, 레이저 빔을 회절 격자 3을 통과시켜 얻은 분광된 레이저 빔 2를 세라믹 그린 시트 10에 조사함으로써, 복수의 관통 홀 15(도 2)가 세라믹 그린 시트 10에 동시에 형성된다. 따라서, 복수의 관통홀 15는, 어떠한 마스크를 사용하지 않고도, 고 에너지 효율로 세라믹 그린 시트 10의 소정의 영역에 효율적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 가공 방법 및 가공 장치에 따르면, 세라믹 시트는 XY-테이블(지지 수단)에 직접 실장되여 가공될 수 있고, 캐리어 막과 함께 지지 수단에 실장됨으로써, 캐리어 막에 지지된 세라믹 그린 시트가 처리될 수 있다. 캐리어 막으로 형성된 세라믹 그린 시트가 처리되는 경우, 세라믹 그린 시트가 캐리어 막으로 지지되어 처리되기 때문에, 세라믹 그린 시트의 변형 및 왜곡을 억제함으로써, 관통 홀의 치수 정밀도 및 위치 정밀도가 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 가공 방법 및 가공 장치에 따르면, 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔 중에서 중앙에서 조사되는 레이저 빔이 상기 세라믹 그린 시트의 주변에 조사되는 레이저 빔과 동일한 에너지를 갖도록, 회절 격자 3이 상기 레이저 빔을 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 빔으로 분광할 수 있게 구성된다. 따라서, 중앙부에 형성된 관통 홀은 주변에 형성된 관통 홀보다 크지 않게 형성되므로, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀을 안전하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 가공 장치 및 가공 방법에 따르면, 균일한 모양 및 크기를 갖고 회절 격자 3을 통과하여 복수의 빔으로 분광된 복수의 레이저 빔을 세라믹 그린 시트에 조사함으로써, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀 15(도 2)가 세라믹 그린 시트 10에 동시에 형성된다. 따라서, 마스크를 사용하지 않고도, 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀 15가 고 에너지 효율로 세라믹 그린 시트 10의 소정의 영역에 효율적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 가공 장치 및 가공 방법에 따르면, 세라믹 그린 시트 10에 50㎛ 및 30㎛의 홀 직경을 갖는 미소 홀 15(도 2)를 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔 2a를 세라믹 그린 시트 10에 조사함으로써, 복수의 미소 홀 15(도 2)가 세라믹 그린 시트 10에 동시에 형성된다. 따라서, 위치 정밀도 및 구성 정밀도가 높은 미소 홀이 세라믹 그린 시트 10의 소정의 영역에 효율적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 가공 장치 및 가공 방법에 따르면, 회절 격자 3을 통과한 다음 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔 2a는, 세라믹 그린 시트 10의 소정의 위치를 제거함으로써 관통 홀 15를 형성하고, 캐리어 막 20의 일부만을 제거함으로써 캐리어 막 20에 바닥을 갖는 홀 20a(구멍부)을 형성할 수 있는 에너지를 갖고; 캐리어 막 20으로 지지된 세라믹 그린 시트 10에 조사된다. 따라서, 빔이 캐리어 막 20을 관통하게 하지 않고도, 관통 홀 15가 세라믹 그린 시트 10에만 안전하고 효율적으로 형성될 수 있다.

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서,
    펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자, 상기 레이저 빔을 소정의 반사각도로 반사시키는 갈바노-스캔 미러(galvano-scan mirror), 상기 갈바노-스캔 미러에 의해 반사된 상기 레이저 빔을 개별적으로 집광하는 집광 렌즈(converge lens), 및 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 위치에 배열되도록 배치하는 단계;
    상기 레이저 광원으로부터 방사된 레이저 빔을, 상기 회절 격자에 통과시키는 단계;
    상기 빔을 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계;
    상기 분광된 펄스 레이저 빔을 갈바노-스캔 미러로 반사시킴으로써 상기 세라믹 그린 시트에 조사하여, 상기 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 단계; 및
    상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키고, 상기 세라믹 그린 시트에 상기 빔을 반복적으로 조사하여, 상기 세라믹 그린 시트의 다른 소정의 영역에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 세라믹 그린 시트를 이동시키면서, 상기 펄스 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법.
  6. 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서,
    펄스 레이저 빔을 방사하는 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 소정의 각도로 반사시키는 갈바노-스캔 미러, 상기 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자, 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔을 개별적으로 집광하는 집광 렌즈, 및 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 위치에 배열되도록 배치하는 단계;
    상기 레이저 빔을 상기 레이저 광원으로부터 방사하는 단계;
    상기 빔을 갈바노-스캔 미러로 반사하는 단계;
    갈바노-스캔 미러에 의해 반사된 상기 레이저 빔을, 상기 회절 격자를 통과시켜 복수의 빔으로 분광하는 단계;
    상기 세라믹 그린 시트에 상기 분광된 펄스 레이저 빔을 조사함으로써, 상기 세라믹 그린 시트의 소정의 영역에 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 단계; 및
    상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키고, 상기 세라믹 그린 시트에 상기 레이저 빔을 반복적으로 조사하여, 상기 세라믹 그린 시트의 다른 영역에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 세라믹 그린 시트를 이동시키면서, 상기 펄스 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 회절 격자는, 상기 레이저 빔에 대한 투과율이 높은 재료를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법.
  9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 레이저 광원으로부터 방사되는 상기 레이저는 CO2레이저인 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법.
  10. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 세라믹 그린 시트에는, 상기 세라믹 그린 시트의 한면을 지지하는 캐리어 막(carrier film)이 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법.
  11. 삭제
  12. 세라믹 그린 시트를 지지하는 지지 수단;
    레이저 광원;
    상기 레이저 광원으로부터 방사된 레이저 빔을 통과시켜, 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자;
    상기 회절 격자를 통과하고 복수의 빔으로 분광된 다음, 소정의 반사각도로 각 레이저 빔을 반사시키는 갈바노-스캔 미러; 및
    상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키는 갈바노-스캔 미러 구동 수단;
    상기 갈바노-스캔 미러에 의해 소정의 각도로 반사된 다음, 상기 레이저 빔을, 개별적으로 집광하여 상기 지지 수단으로 지지된 상기 세라믹 그린 시트에 조사하는 집광 렌즈;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치.
  13. 세라믹 그린 시트를 지지하는 지지 수단;
    레이저 광원;
    상기 레이저 빔을 소정의 각도로 반사시키는 갈바노-스캔 미러;
    상기 갈바노-스캔 미러의 반사각도를 변화시키는 갈바노-스캔 미러 구동 수단;
    상기 갈바노-스캔 미러에 의하여 소정의 각도로 반사된 레이저 빔을 통과시켜, 복수의 레이저 빔으로 분광하는 회절 격자; 및
    상기 회절 격자를 통과한 다음, 복수의 빔으로 분광된 레이저 빔을, 개별적으로 집광하여 상기 지지 수단으로 지지된 상기 세라믹 그린 시트에 조사하는 집광 렌즈;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 세라믹 그린 시트를 소정의 방향을 따라 이동시키는 이동 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 장치.
  15. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 레이저 광원에서 방사된 레이저 빔을, 상기 회절 격자를 통과시켜 형성하고자 하는 관통 홀의 모양 및 크기에 대응하는 균일한 모양 및 크기를 갖는 상기 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계; 및
    상기 복수의 빔으로 균일하게 분광된 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 조사함으로써, 상기 세라믹 그린 시트에 균일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀을 동시에 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 세라믹 그린 시트에 동일한 모양 및 크기를 갖는 복수의 관통 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법.
  16. 제 5항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 레이저 광원에서 방사된 레이저 빔을, 상기 회절 격자를 통과시켜 상기 세라믹 그린 시트에 50㎛이하의 홀 직경을 갖는 미소(fine) 홀을 형성할 수 있는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계; 및
    상기 복수의 빔으로 분광된 상기 레이저 빔을 상기 세라믹 그린 시트에 조사함으로써, 50㎛이하의 직경을 갖는 복수의 미소 홀을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법.
  17. 캐리어 막으로 지지된 세라믹 그린 시트의 한면에 복수의 관통 홀을 형성하기 위한 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법으로서,
    레이저 광원에서 방사된 펄스 레이저 빔을 회절 격자를 통과시켜, 각 분광된 레이저 빔이 상기 세라믹 그린 시트를 관통하고 상기 캐리어 막을 관통하지 않도록 하는 에너지를 갖는 복수의 레이저 빔으로 분광하는 단계; 및
    복수의 빔으로 분광된 상기 펄스 레이저 빔을 상기 캐리어 막으로 지지되지 않은 상기 세라믹 그린 시트의 한면에 조사함으로써, 상기 세라믹 그린 시트에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 그린 시트에 관통홀을 형성하고, 상기 캐리어 막에는 관통홀을 형성하지 않는 것을 특징으로 하는 세라믹 그린 시트를 가공하는 방법.
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