KR100444919B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

Abstract

레이저 발진기(6)는, Q-스위치 제어 펄스에 의해 동작이 제어되는 Q-스위치 유닛을 구비하고, Q-스위치 제어 펄스의 제어하에 Q-스위치 유닛이 턴온되면 발진이 억제되고, Q-스위치 유닛이 오프되면 정상적으로 발진이 진행되는 광 공진기(7)를 포함한다. 광 스위치 유닛(9)은 레이저 발진기와 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 펄스에 의해 가공될 대상물사이의 광 경로상에 배치되고, 광 스위치 펄스의 제어하에 레이저 광을 전송하거나 차단한다. 컴퓨터(1)는, Q-스위치 유닛이 주기적으로 동작하게 되는 반복 주파수를 지정하고, 펌핑 기간으로 Q-스위치 유닛이 온되는 기간을 더 지정하는 I/O 데이터를 공급한다. 제어 유닛(2)은, I/O 데이터에 의해 지정된 반복 주파수를 갖는 Q-스위치 주파수 펄스를 생성하고, Q-스위치 주파수 펄스와 동기되는 Q-스위치 제어 펄스를 생성한다. Q-스위치 제어 펄스는, I/O 데이터에 의해 펌핑 기간으로 지정된 주기에 대응하는 폭을 갖고, 또한, 레이저 광 전송 기간으로 미리 지정된 기간에 대응하는 펄스 폭을 갖는 Q-스위치 제어 펄스와 동기되는 광 스위치 펄스를 생성한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER PROCESSING DEVICE}

본 발명은 레이저-가공 장치의 "거대 펄스" 기술에 관한 것이며, 특히 Q-스위치형 레이저 발진기 출력의 제1 펄스 제어에 관한 것이다.

Q-스위치 제어하에 생성되는 고체 레이저 광을 사용하는 레이저-가공 장치에는 레이저 트리밍 장치 및 레이저 마킹 장치등이 있다. 이와 같은 장치에 의해 가공될 대상물의 대부분을 차지하는 반도체 및 전자 부품등은 미니-디스크(MD), 디지털 비디오 카메라(DVC), 및 휴대 전화와 같은 정보 단말 기기가 점점 소형화됨에 따라 더욱 경량화 및 소형화되고 있다. 또한, 이러한 대상물의 단가는 현재의 가격 경쟁의 결과에 따라 하락하고 있다.

이러한 상황을 고려하면, 레이저 가공 장치의 생산성을 향상시키는 더욱 고속의 가공이 필요하다. 그러나, 가공을 위한 최적의 피크 값의 레이저 광을 얻기위한 Q-스위치 주파수는, 심지어 발진 파장이 동일한 경우에도, 레이저 발진의 여기 방식(예컨대, 램프 여기 방식 또는 레이저 다이오드 여기 방식) 또는 공진기 구성에 따라 변한다.

특히, Q-스위치형 고체 레이저 발진기에는, 제1 펄스, 즉, 가공 휴지후의 제1 샷(shot), 의 피크 값이 과다하다는 문제가 있다.

이 문제는 다음과 같은 이유로 인해 발생한다. "여기 시간" 이라고 하는, 광 에너지 축적 시간이, 예컨대, 가공 휴지에 의해 긴 시간 지속될 때, 레이저 매질에 축적된 에너지 밀도는 포화 값을 갖는다. 이러한 상태에서 단 주기의 Q-스위치 레이저 발진이 수행될 때, 포화 값을 갖는 에너지가 제1 펄스에서 방출된다.그러나, 이러한 제1 펄스에 따라 출사된 레이저 펄스 각각은, 단 주기의 각 여기 시간내에 축적되고, 포화 값을 갖지 않는 에너지를 방출한다. 결과적으로, 에너지 밀도가 포화 값을 가진 후에 방출된, 제1 펄스의 피크 값은, 에너지 밀도가 포화 값을 갖기 전에 방출된 레이저 펄스의 피크 값보다 높다.

도 1은 종래 기술의 전형례에 따른 Q-스위치형 발진기의 주요 구성요소의 블럭도이다. 컴퓨터(1)는 제어 유닛(2)에, I/O 데이터로서 Q-스위치 온/오프 타이밍 데이터(레이저 펄스로 가공될 대상물을 조사(irradiate)하는 시간을 지정하는 데이터), 즉, 가공 시간(일련의 레이저 펄스로 가공될 대상물을 조사하는 시간), Q-스위치 주파수, 및 Q-스위치 주파수 펄스의 펄스 폭을 제공한다. 제어 유닛(2)은 I/O 데이터에 대응하는 Q-스위치 제어 펄스 신호를 생성하고, 그 신호를 Q-스위치 드라이버(4)에 제공한다. 레이저 발진기(6)의 광 공진기(7)에 제공되는, Q-스위치 유닛(8)은 수신된 펄스 신호에 응답하여 턴온 및 턴오프된다.

전술한 내용에서, Q-스위치 유닛(8)의 턴-온은 광 공진기의 Q 값의 급속한 저하를 초래하여, 레이저 발진을 억제한다. 반대로, 광 발진기의 Q 값이, Q-스위치 유닛이 오프 상태에 있을때 정상 값으로 복귀하면, 정상적인 레이저 발진이 발생한다.

Q-스위치 유닛이 온 상태에서 오프 상태로 스위칭될 때, Q-스위치 유닛(8)의 온 상태동안 레이저 매질내에 축적된 광 에너지는 급속히 방출되고, 고 피크 값을 갖는 레이저 펄스가 출사된다. 이러한 고 피크 값의 레이저 펄스는 "거대 펄스"(이하 개시되는 도 3 참조)라 한다.

도 2는 도 1의 제어 유닛(2)에 제공되는 레이저 제어 유닛(3)의 구성을 도시하는 블럭도이다. 레이저 제어 유닛(3)은, 디코더(12), 프로그래머블 주파수 분할 회로(13), 기준 클럭 발진기(15), 및 타이머 회로(16)를 구비한다.

디코더(12)는 컴퓨터(1)로부터 공급되는 I/O 데이터를 디코드한다. 프로그래머블 주파수 분할 회로(13)는 기준 클럭 발진기(15)로부터 수신된 기준 클럭 신호를 주파수-분할하고, 디코드된 I/O 데이터에 의해 지정된 주파수의 Q-스위치 주파수 펄스(주기 T3)를 생성한다. 타이머 회로(16)는 Q-스위치 주파수 펄스를 수신하고, 펄스 폭(T4)의 Q-스위치 제어 펄스를 Q-스위치 드라이버(4)에 공급한다.

도 3은 레이저 펄스 발사 타이밍을 도시하는 타이밍도이다. 도 3의 일례에서, Q-스위치 유닛(8)은, 제1 Q-스위치 제어 펄스가 Q-스위치 유닛(8)으로 입력되기 전에, Q-스위치 주기(T3)보다 긴 주기 동안 온 상태에 있음으로써, 레이저 매질내에 축적될 광 에너지는 포화 상태가 된다.

제1 Q-스위치 제어 펄스가 t0 시에 Q-스위치 유닛(8)에 인가될 때, 발진기의 발진 억제는 해제되고, 긴 여기 시간동안 포화 상태가 된 광 에너지는 급속히 방출되어 거대 펄스로 출사된다. 긴 여기 시간후의 제1 거대 펄스는 "제1 펄스"라 한다.

제1 펄스가 발사된 후, 다음의 Q-스위치 제어 펄스의 수신까지의 여기 시간 주기(#T1)는 비교적 짧고, 이 주기(#T1)동안 레이저 매질내에 축적된 광 에너지가 포화 값을 얻지 못하는 경우에는, 다음 거대 펄스의 피크 값은 제1 거대 펄스의 피크 값보다 낮아진다. Q-스위치 제어 펄스가 t0 시 후에 일정한 시간 간격으로 Q-스위치 유닛(8)에 공급되기 때문에, 여기 시간이 일정하게 되어, 제2 거대 펄스와 함께 동일 피크 값을 갖는 거대 펄스가 출력된다. 제1 펄스와 후속 거대 펄스의 펄스 높이 불일치는 바람직하지 않은 비-정형 가공을 수반한다.

일본 특개평 11-354876 (이하 "문헌 1" 이라 함)에 개시된 레이저 가공 장치 및 방법은, 과도한 펄스 높이를 갖는 제1 펄스의 생성이 최적 조건하에서의 가공을 방해하는 문제를 제거하기 위해 사용된다

제1 펄스를 억제하기 위해, 문헌 1의 장치는 제1 펄스 억제 제어 회로 및 광 에너지 방출 펄스 생성 회로를 구비한다. 제1 펄스 억제 제어 회로는 점차 Q-스위치 제어 펄스(지령 스위치 펄스)를 변화시켜, 가공 전 또는 가공 휴지중에 레이저 매질내에 축적된 광 에너지를 방출한다. 광 에너지 방출 펄스 생성 회로는 방출 종료시까지 잔류하는 광 에너지가 완전히 방출되도록 Q-스위치를 제어한다.

이 장치는 제1 펄스를 억제할 수 있다. 그러나, 이 장치는 레이저 매질내에 축적된 광 에너지의 방출을 실행하기 위한 준비 시간이 필요하므로, 제1 펄스를 제거하기 위한 준비 시간으로 인해 최대 속도로 가공할 수 없는 문제가 있다.

일본 특개평 10-313145 (이하 "문헌 2" 라 함)에 개시된 레이저 가공 장치는 다음과 같이 구성된다. 레이저 매질 및 편광 빔 스플릿터가 공통부분에 배치되고, 레이저 공진기가 편광 빔 스플릿터에 의해 분리된 빔의 각각에 대해 배치되고, Q-스위치 소자가, 독립적으로 온/오프 제어되며, 2개의 레이저 공진기 각각의 광 축상에 배치되어 있다.

이러한 레이저-가공 장치의 특징은, 공통의 레이저 매질을 갖는 2개의 레이저 공진기 각각의 Q-스위치 소자를 독립적으로 제어하여, 각 레이저 공진기의 레이저 출력을 분리하여 독립적으로 얻는데 있다. 따라서, 제1 레이저 공진기는, 임의의 Q-스위치 주파수의 Q-스위치 펄스열의 제1 펄스에 의해 발진될 수 있고, 제2 레이저 공진기는 제1 펄스 다음의 Q-스위치 펄스열에 의해 발진될 수 있다. 따라서, 제2 레이저 공진기의 출력만이 사용되도 제1 펄스가 제거된 곳에서 거대 펄스 열이 얻어진다.

그러나, 이 방법은 복잡한 구조 및 높은 가격의 문제가 있다.

전술한 종래 기술의 레이저 가공 장치의 제1 펄스 제어 방법과 다른 방법이 본 발명자가 출원한, 일본 특원 2000-174490에 개시되었다. 이 방법은 본 발명의 선행 기술을 구성하며, 이하 자세히 설명된다. 이 문헌은 이하에서 "문헌 3" 이라 한다.

이 선행 기술은, Q-스위치 유닛이 턴오프되고, 레이저 매질내의 광 에너지 축적을 방지하기 위해, 2개의 연속적인 거대 펄스의 출사 시간 사이의 소정의 기간동안 연속적인 발진 상태가 유지된다는 점에서 전술한 종래 기술과 다르다. 이 연속적인 발진 기간의 경과후에, Q-스위치 유닛은 턴온되고, 광 에너지는 Q-스위치의 다음 오프 기간이 개시될때까지의 기간동안 축적되고, 광 경로를 개폐하는 광 스위치는, 레이저 발진기와 가공될 대상물사이에 레이저 발진기 외부의 레이저 펄스의 광 경로상에 제공된다.

도 4는 문헌 3에 개시된 레이저 출력 장치의 구조를 도시하는 블럭도이다.

레이저 출력 장치(30)는, 컴퓨터(38), 측정 유닛(35), Q-스위치드라이버(33), 광 스위치 드라이버(34), 레이저 발진기(31), 및 광 스위치 유닛(32)을 구비한다. 컴퓨터(38)는 I/O 데이터를 측정 유닛에 공급한다. I/O 데이터는, Q-스위치 유닛을 턴온 및 턴오프하는 타이밍 데이터(Q-스위치를 제어하는 펄스의 펄스 주파수 및 펄스 폭)뿐만 아니라 광 스위치 유닛(32)을 개폐하는 타이밍 데이터(광 스위치를 제어하는 펄스의 펄스 주파수 및 펄스 폭)를 포함한다. 측정 유닛(35)은, I/O 데이터에 기초하여, Q-스위치 제어 펄스 및 광 스위치 제어 펄스를 생성한다. Q-스위치 드라이버(33)는, Q-스위치 제어 펄스에 따라 레이저 발진기(31)의 광 공진기(11b)에 제공되는 Q-스위치 유닛(11a)의 온/오프 제어를 실행한다. 광 스위치 드라이버(34)는 광 스위치 제어 펄스에 따라 광 스위치 유닛(32)의 온/오프 제어를 수행한다.

도 5는 측정 유닛(35)의 구조를 도시하는 블럭도이고, 도 6은 문헌 3의 장치의 동작을 도시하는 신호의 타이밍도이다.

측정 유닛(35)은 측정값 비교/판정 유닛(17) 및 레이저 제어 유닛(26)을 구비한다. 측정값 비교/판정 유닛(17)은 가공될 대상물의 가공량을 측정하고, 이 측정값을 목표값과 비교하여, 소정의 가공이 달성되었는지 여부를 판정하여, 소정의 가공이 달성되지 않았을 때(부가적인 레이저 펄스 조사가 필요할 때), 이 사실(부가적인 레이저 조사가 필요)을 표시하는(논리 1) 펄스 신호를 판정된 결과로 레이저 제어 유닛(26)에 제공한다.

레이저 제어 유닛(26)은, 디코더(20), 프로그래머블 주파수 분할 회로(21), 기준 클럭 발진기(22), 논리 회로(23), 타이머 회로(24), 및 프로그래머블 타이머회로(25)를 구비한다.

디코더(20)는, 컴퓨터(38)로부터 수신된, Q-스위치 유닛(11a) 및 광 스위치 유닛(32)의 제어 신호에 대한 I/O 데이터를 디코드하고, 디코드된 I/O 데이터를 프로그래머블 주파수 분할 회로(21) 및 프로그래머블 타이머 회로(25)에 제공한다.

프로그래머블 주파수 분할 회로(21)는 기준 클럭 발진기(22)에 의해 생성된 기준 클럭 신호를 수신하고, I/O 데이터에 기초한 기준 클럭 신호를 주파수-분할하여, Q-스위치 주파수 펄스를 생성하여(도 6(a)), Q-스위치 주파수 펄스를 논리 회로(23)에 공급한다. 이 시간에서 주파수-분할비는 적당하게 조정될 수 있다.

논리 회로(23)는 프로그래머블 주파수 분할 회로(21)로부터 Q-스위치 주파수 펄스를 수신하고, 또한 측정값 비교/판정 유닛(17)으로부터 판정 결과를 수신하여, 2개의 입력 신호의 AND 연산을 수행하여, 이 AND 신호를 타이머 회로(24) 및 프로그래머블 타이머 회로(25) 모두에 공급한다. 이 AND 신호는, 가공될 대상물에 대해 부가적인 레이저 펄스 조사가 필요한 경우에, Q-스위치 주파수 펄스와 함께 동기되는 펄스 신호가 된다. 그러나, 대상물에 대해 부가적인 레이저 펄스 조사가 필요하지 않으면, 논리 회로(23)로부터 출력되는 신호는 없다.

논리 회로(23)로부터의 출력 신호에 기초하여, 타이머 회로(24)는, Q-스위치 주파수 펄스와 동기되고, 셋 펄스 폭이 T4 인 광 스위치 펄스를, 레이저 출사 지령 신호로서, 광 스위치 드라이버(34)에 제공한다(도 6(e)).

디코더(20)로부터 각각의 신호에 기초하여, 기준 클럭 발진기(22) 및 논리 회로(23), 프로그래머블 타이머 회로(25)는, 펄스 폭이 T1 이고, 디코드된 I/O 데이터에 의해 지정되고, 타이밍 신호로서 기준 클럭 신호와 함께 논리 회로(23)의 출력 신호와 동기되는 Q-스위치 펄스를 Q-스위치 드라이버(33)에 공급한다(도 6(b)). 도 6에 도시된 예에서, Q-스위치 펄스 논리(1)의 기간 T1 은 Q-스위치의 온 기간, 즉, 레이저 발진기의 발진이 휴지되는 기간, 에 대응한다. 따라서 이 기간은 여기 시간(또는 펌핑 기간)이 되고, 광 에너지는 레이저 매질내에 축적된다. 유도 출사가 Q-스위치 펄스의 하강에 의해 급속히 발생하여, 축적된 에너지가 방출되고, 거대 펄스가 출사된다(도 6 (c) 및 (d)). 따라서 거대 펄스의 피크 값은 여기 시간(T1)이 연장되면 증가한다. 따라서, Q-스위치 펄스의 펄스 폭을 변화시켜 거대 펄스의 높이를 변화시킬 수 있다.

연속적인 발진 상태는 Q-스위치 펄스의 논리 0 기간에서 지속되고, 발진 임계 레벨에 대응하는 로우-레벨 지속 발진이 실행된다(도 6(c) 및 6(d)). 이 지속 발진은 광 에너지가 레이저 매질내에 포화 값으로 축적되는 것을 방지하여, 종래 기술의 제1 펄스 문제를 해결한다.

광 스위치 유닛(32)이 지속 발진하는 레이저 광을 차단하여, 가공될 대상물은 조사되지 않는다. 광 스위치 유닛(32)은, Q-스위치 펄스의 하강과 동기하여 거대 펄스가 출사되는 기간(T4)에서 개방되고, 레이저 광의 연속 발진을 차단하는 다음 Q-스위치 기간까지 폐쇄된다.

도 5의 블럭도에 개시된 바와 같이, 전술한 문헌 3의 장치의 타이머 회로(24) 및 프로그래머블 타이머 회로(25)는 논리 회로(23)의 출력을 수신한 후에모두 독립적으로 동작한다. 다음에, 2개의 회로(24 및 25)는, Q-스위치 주파수 펄스와 독립적으로 동기되어, "간접적으로" 동기된다. 도 6에서, 이 과정을 더욱 구체적인 용어로 설명하면, Q-스위치 펄스의 엔드 에지는 Q-스위치 주파수 펄스의 스타트 에지(t0)와 동기되고, 도 6(e)에 도시된 바와 같이, 광 스위치 펄스의 스타트 에지는 Q-스위치 주파수 펄스의 스타트 에지(t0)와 동기되고, 이에 따라 Q-스위치 펄스의 엔드 에지(펄스의 출사 개시 시각)와 광 스위치 펄스의 스타트 에지(광 스위치의 턴온 개시 시각)는 동기된다. 그러나, Q-스위치 펄스의 하강과 동시에 광 스위치 펄스 상승의 필요성이 고려되면, 이 장치에서 간접적 동기화 방법은 제어의 관점에서 보면 바람직하지 않다. 이 점은 문헌 3의 기술의 제1 문제로 이하 개시된다.

문헌 3의 장치에서 간접적 동기화 방법을 구현하기 위해, Q-스위치 펄스의 상승 에지는, Q-스위치 주파수 펄스의 스타트 에지(t0)보다 시간(T1)만큼 정확하게 선행되어야 한다. 이러한 목적을 위해, Q-스위치 펄스는, Q-스위치 펄스 이득과 연관된 제2 Q-스위치 주파수 펄스 직전의 제1 Q-스위치 주파수 펄스의 스타트 에지로부터 측정되는 시간(T2)후에 상승해야 한다. 결과적으로, 제1 거대 펄스의 출사는 제2 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되어 실현된다. 다시 말해, 거대 펄스의 제1 출사는 가공 지령후에 제1 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되어 수행되지 않고, 1개의 Q-스위치 시간(T3)이 지연된후에 수행된다. 이 점은 문헌 3의 기술의 제2 문제로 다음에 개시된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 문헌 3의 단점을 극복하고, 간단한 구조와 안정적인 제어로 제1 펄스의 문제점을 해결하며, 또한, 출력되는 레이저 펄스의 피크 값을 자유롭게 조정할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술의 전형례에 따른 Q-스위치 제어 레이저 발진기의 주요 구성요소의 블럭도.

도 2는 도 1의 제어 유닛(2)에 제공되는 레이저 제어 유닛(3)의 구성을 도시하는 블럭도.

도 3은 도 1의 장치내 레이저 펄스의 출사 타이밍을 도시하는 타이밍도.

도 4는 문헌 3에 개시된 레이저 가공 장치의 구성을 설명하는 블럭도.

도 5는 도 4의 장치의 측정 유닛(35)의 구성을 도시하는 블럭도.

도 6은 문헌 3의 장치의 동작을 도시하는 신호 타이밍도.

도 7은 본 발명의 레이저 가공 장치의 제1 실시예의 구성을 도시하는 블럭도.

도 8은 제1 실시예의 레이저 제어 유닛(3)의 구성을 도시하는 블럭도.

도 9는 제1 실시예의 레이저 가공 장치의 각 부분을 제어하는 신호의 타이밍도.

도 10은 본 발명의 레이저 가공 장치의 제2 실시예의 구성을 도시하는 블럭도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 38 : 컴퓨터

2 : 제어 유닛

3, 26 : 레이저 제어 유닛

4, 33 : Q-스위치 드라이버

5, 34 : 광 스위치 드라이버

6, 31 : 레이저 발진기

7, 11b : 공진기

8, 11a : Q-스위치 유닛

9, 32 : 광 스위치 유닛

12, 20 : 디코더

13, 21 : 프로그래머블 주파수 분할 회로

14, 25 : 프로그래머블 타이머 회로

15, 22 : 기준 클럭 발진기

16, 24 : 타이머 회로

17 : 비교/판정 유닛

18, 23 : 논리 회로

30 : 레이저 출력 장치

35 : 측정 유닛

전술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 레이저 가공 장치는 :

Q-스위치 제어 펄스에 의해 동작이 제어되는 Q-스위치 유닛을 구비한 광 공진기를 갖는 레이저 발진기 - 레이저 발진기는 Q-스위치 제어 펄스의 제어하에 Q-스위치 유닛이 턴온되면 발진이 억제되어 펌핑을 통해 광 에너지를 축적하며, Q-스위치 유닛이 턴오프되면 정상적으로 발진을 수행함 -;

광 스위치 펄스의 제어하에 레이저 광을 전송 또는 차단하는 광 스위치 유닛, - 광 스위치 유닛은 레이저 발진기와 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 펄스에 의해 레이저 가공이 수행될 대상물사이의 광 경로상에 배치됨 -;

레이저 가공의 개시 시각; 레이저 가공의 개시 시각 이후에, Q-스위치 유닛이 주기적으로 동작하게 하는 반복 주파수; 및 펌핑 기간을 지정하기 위해 Q-스위치가 턴온되는 기간을 지정하는 I/O 데이터를 공급하는 컴퓨터;

I/O 데이터에 의해 지정된 반복 주파수를 갖는 Q-스위치 주파수 펄스; Q-스위치 주파수 펄스의 각 기간에서 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되는 Q-스위치 제어 펄스, Q-스위치 제어 펄스는 I/O 데이터에 의해 펌핑 기간으로 지정된 기간중에 제1 논리 레벨을 갖고 다른 기간중에는 제2 논리 레벨을 가지며, Q-스위치 제어 펄스의 제2 논리 레벨은 Q-스위치 유닛이 턴오프되도록 함; 펄스 폭으로, 레이저 광 전송 기간으로 지정된 기간을 갖는 Q-스위치 제어 펄스와 동기되는 광 스위치 펄스를 생성하는 제어 유닛;

Q-스위치 제어 펄스에 응답하여 Q-스위치 유닛을 제어하는 Q-스위치 제어 펄스를 수신하는 Q-스위치 드라이버; 및

광-스위치 펄스에 응답하여 광 스위치 유닛을 제어하는 광 스위치 펄스를 수신하는 광 스위치 드라이버를 구비한다. (청구항 1)

이 레이저 가공 장치의 구성 "Q-스위치 제어 펄스와 동기되는 광 스위치 펄스를 생성하는 제어 유닛" 은 광 스위치 펄스와 Q-스위치 제어 펄스의 직접적인 동기화를 보장한다.

광 스위치 펄스와 Q-스위치 제어 펄스의 직접적인 동기화는, 광 스위치 펄스의 스타트 에지에 동기되는 Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지에 의해 명확하게 실현될 수 있다 (청구항 3).

따라서, 문헌 3의 기술의 제1 문제는 해결된다.

또한, 문헌 3의 제2 문제는, Q-스위치 주파수 펄스의 각 주기에서, Q-스위치 주파수 펄스와 동기되는 Q-스위치 제어 펄스를 생성하는 본 발명의 제어 유닛의 기능에 의해 해결된다. 다시 말해, Q-스위치 제어 펄스는, 레이저 가공 개시 시각 후에 제1 Q-스위치 주파수 펄스를 포함하는 Q-스위치 주파수 펄스의 "각" 주기에서 Q-스위치 주파수 펄스와 동기된다.

따라서, 최초 Q-스위치 제어 펄스는 레이저 가공 개시 시각후의 최초 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되어 생성된다. 결과적으로, 레이저 가공의 개시 시각 또는 레이저 가공의 휴지 기간후의 제1 펄스는 제1 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되어 생성된다.

제어 유닛의 이러한 기능은, " Q-스위치 제어 펄스의 스타트 에지는 Q-스위치 주파수 펄스의 엔드 에지와 동기되고, Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지는 광 스위치 펄스의 스타트 에지와 동기되는" 구성에 의해 실현될 수 있다 (청구항 3). 다시 말해, Q-스위치 제어 펄스는 Q-스위치 주파수 펄스의 하강과 동기되어 상승될 수 있다. 따라서, 레이저 펄스는, 각 Q-스위치 주파수 펄스의 하강으로부터 변화되는 시간에, 정확히 Q-스위치 제어 펄스 폭에 따라 생성될 수 있다.

제1 펄스의 문제는 이하 개시되는 본 발명에 의해 해결된다.

본 발명의 제어 유닛에 의해 생성되는 Q-스위치 제어 펄스는, I/O 데이터에 의해 펌핑 기간으로 지정되는 주기중에 제1 논리 레벨을 갖고, 다른 주기중에 제2 논리 레벨을 갖는다 (청구항 1). 다른 주기는 I/O 데이터에 의해 펌핑 기간으로 지정되는 주기이외의 주기를 의미한다.

가공 개시 시각 이전 또는 가공 휴지중의 주기는 확실히 다른 주기에 포함되므로, Q-스위치 제어 펄스는 가공 개시 시각 이전 또는 가공 휴지중의 주기에서는 제2 논리 레벨이 된다 (청구항 5). 따라서, Q-스위치 유닛과 이 주기에서 오프 상태를 지속함으로써, 레이저 발진기는 지속적인 발진 상태를 유지한다. 이러한 방법에서는, 광 에너지가, 가공 개시 시각 이전 또는 가공 휴지중에 레이저 매질내에 축적되는 것이 방지될 수 있다.

결과적으로, 제1 펄스가 후속 거대 펄스보다 높은 피크 값을 갖지 않게 될 수 있다.

제1 타이머 회로에 의해 생성되는 Q-스위치 제어 펄스의 펄스 폭은 프로그래머블하므로 (청구항 4), 펌핑 기간내에 레이저 매질내에 축적되는 광 에너지도 또한 프로그래머블하다. 따라서, 생성된 거대 펄스의 피크 값도 또한 프로그래머블하다.

문헌 3의 장치와 본 발명의 레이저 가공 장치의 특징을 겸비한 레이저 가공 장치는, 문헌 3의 측정 비교/판정 유닛을 본 발명의 레이저 가공 장치의 제어 유닛에 부가하고, 또한 문헌 3의 논리 회로를 본 발명의 레이저 가공 장치의 레이저 제어 유닛에 부가하여 제작될 수 있다.

본 실시예에서, 본 발명의 레이저 가공 장치의 제어 유닛은 가공될 대상물의 소정 항목을 측정하는 측정 비교/판정 유닛을 더 포함하고, 이 측정 값을 목표 값과 비교하여 추가적인 레이저 가공이 필요한지 여부를 판정한다.

또한, 본 발명의 레이저 가공 장치의 레이저 제어 유닛 (청구항 2)은 프로그래머블 주파수 분할 회로와 제1 타이머 회로 사이에 배치된 논리 회로를 구비한다. 논리 회로는 Q-스위치 주파수 펄스 및 측정 비교/판정 유닛의 판정 결과를 수신한다. 이 논리 회로는, 측정 비교/판정 유닛이 추가적인 레이저 가공이 필요하다고 판정한 경우에는, Q-스위치 주파수 펄스를 제1 타이머 회로로 전송하고, 측정 비교/판정 유닛이 추가적인 레이저 가공이 필요하다고 판정하지 않은 경우에는 Q-스위치 주파수 펄스를 제1 타이머 회로로 전송하지 않는다(청구항 6).

전술한 구성에 따라 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다:

제1 펄스의 피크 값은, 가공 개시전 또는 가공 휴지중의 기간내에 연속적인발진 상태에서 광 공진기를 설치하여 제1 펄스에 후속하는 펄스의 레벨로 제어될 수 있다.

펌핑 기간의 프로그래머블 세팅을 가능하게 하는 회로를 제공하여 출력 레이저 펄스의 피크 값의 프로그래머블 세팅을 가능하게 한다.

Q-스위치 제어 펄스의 스타트 에지와 Q-스위치 주파수 펄스의 엔드 에지를 동기하고, Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지와 광 스위치 펄스의 스타트 에지를 동기하여 거대 펄스의 출사 타이밍과 광 스위치 유닛의 개방 타이밍의 안정적이고 신뢰성있는 동기화를 가능하게 하고, 각 Q-스위치 주파수 펄스에 대해 1세트의 피크 값을 갖는 단일의 레이저 펄스 열의 생성을 가능하게 한다.

기준 클럭 신호에 대해 프로그래머블 주파수-분할을 수행하는 회로를 제공하여, 레이저 가공 장치의 동작에 대해 기준 타이밍으로 작용하는 Q-스위치 주파수의 프로그래머블 변경을 가능하게 한다. 결과적으로, 반도체 부품 또는 전자 부품의 가공에 적합하도록, Q-스위치 주기(T3)는 T3 〉T1 + T4 범위내에서 자유롭게 선택될 수 있다.

본 발명의 전술한 다른 목적, 특징, 및 장점들은, 본 발명의 바람직한 실시예의 일례를 도시하는 도면을 참조한 하기 설명으로부터 명확하게 알 수 있다.

[실시예]

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.

도 7은 본 발명의 레이저 가공 장치의 제1 실시예의 구성을 도시하는 블럭도이다.

본 실시예의 레이저 가공 장치는, 컴퓨터(1), 제어 유닛(2), Q-스위치 드라이버(4), 광 스위치 드라이버(5), 레이저 발진기(6), 및 광 스위치 유닛(9)을 구비하고 있다. 레이저 발진기(6)는, Q-스위치 유닛(8)에 의해 발진이 제어되는 광 공진기(7)를 포함한다. Q-스위치 유닛(8)은 광 공진기(7) 내에 내장되어 있다.

컴퓨터(1)는 Q-스위치 유닛(8)의 동작 모드 및 광 스위치 유닛(9)의 동작 모드를 지정하는 I/O 데이터를 제어 유닛(2)에 제공한다. 제어 유닛(2)은 레이저 제어 유닛(3)을 포함한다. 레이저 제어 유닛(3)은 I/O 데이터를 디코드하여, I/O 데이터에 의해 지정되는 타이밍에서 Q-스위치 유닛(8)을 제어하기 위한 Q-스위치 제어 펄스 및 광 스위치 유닛(9)을 제어하기 위한 광 스위치 펄스를 생성한다. 레이저 제어 유닛(3)은 생성된 Q-스위치 제어 펄스 및 광 스위치 펄스를 각각 Q-스위치 드라이버(4) 및 광 스위치 드라이버(5)에 공급한다. Q-스위치 드라이버(4)는 Q-스위치 제어 펄스에 응답하여 Q-스위치 유닛(8)의 온/오프 제어를 행한다. Q-스위치 유닛(8)은 온 상태일 때는 광 공진기(7)의 Q 값을 저하시키도록 기능하고, 오프 상태일 때는 광 공진기(7)의 Q 값이 정상 값을 갖도록 기능한다. 그러므로 Q-스위치 유닛(8)의 온 상태는 레이저 발진기(6)의 발진을 억제하는 상태에 대응하고, 오프 상태는 레이저 발진기(6)의 정상 발진 상태에 대응한다.

광 스위치 드라이버(5)는 광 스위치 펄스에 따라서 광 스위치 유닛(9)의 온/오프 제어를 행한다. 광 스위치 유닛(9)은 셔터 기능을 가지며, 광 스위치 펄스에 응답하여 레이저 광을 전송 또는 차단한다. 본 실시예에서는 광 스위치 유닛(9)이 레이저 발진기의 외부에 배치되어 있지만, 레이저 발진기의 내부에 배치될 수도 있다.

다음으로, 본 실시예의 레이저 제어 유닛(3)의 구성의 블럭도가 도시되어 있는 도 8을 참조하여, 레이저 제어 유닛(3)의 상세한 구성에 대하여 설명한다.

레이저 제어 유닛(3)은 Q-스위치 및 광 스위치 제어 펄스용 디코더(12), 프로그래머블 주파수 분할 회로(13), 프로그래머블 타이머 회로(14), 기준 클럭 발진기(15), 및 타이머 회로(16)를 구비한다.

디코더(12)는 수신된 I/O 데이터를 디코드하여 디코드된 I/O 데이터를 프로그래머블 주파수 분할 회로(13)와 프로그래머블 타이머 회로(14) 양쪽 모두에 송신한다.

프로그래머블 주파수 분할 회로(13)는 또한 기준 클럭 발진기(15)로부터 기준 클럭 신호를 수신하고, 기준 클럭 신호를 주파수-분할하여, 디코드된 I/O 데이터에 의해 지정되는 주파수를 갖는 Q-스위치 주파수 펄스를 생성한다. 프로그래머블 주파수 분할 회로(13)는 Q-스위치 주파수 펄스를 프로그래머블 타이머 회로(14)에 송신한다. Q-스위치 주파수 펄스의 주기는 T3이다.

프로그래머블 타이머 회로(14)는 기준 클럭 발진기(15)로부터 기준 클럭 신호를, 프로그래머블 주파수 분할 회로(13)로부터 Q-스위치 주파수 펄스를, 디코더(12)로부터 디코드된 I/O 데이터를 수신하고, 기준 클럭 신호를 타이밍 신호로 하여(기준 클럭 신호를 타이밍 기준으로 하여), I/O 데이터에 의해 지정되는 펄스폭 #T1을 갖고 스타트 에지가 Q-스위치 주파수 펄스의 엔드 에지와 동기되는 Q-스위치 제어 펄스를 생성하고, 생성된 Q-스위치 제어 펄스를 Q-스위치 드라이버(4)에 공급한다. #T1은 I/O 데이터에 의해 지정되는 거대 펄스의 피크값에 대응하여 가변된다.

타이머 회로(16)는 기준 클럭 신호 및 Q-스위치 제어 펄스를 수신하고, 기준 클럭 신호를 타이밍 신호로 하여, 광 스위치 신호의 스타트 에지가 Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지와 동기되도록 소정의 펄스폭 T4를 갖는 광 스위치 펄스를 생성하고, 생성된 광 스위치 펄스를 광 스위치 드라이버(5)에 공급한다.

다음으로, 도 7 및 도 8의 회로의 동작에 관하여 설명한다. 우선 레이저 출사용 Q-스위치 주파수 데이터가 Q 스위치 유닛 및 광 스위치 유닛의 제어용 디코더(12)에 설정된다. 다음으로, 프로그래머블 주파수 분할 회로(13)는, 디코드된 출력 데이터에 따라서, 기준 클럭 발진기(15)로부터 수신된 기준 클럭 신호를 주파수-분할하고, 소망의 주파수를 갖는 Q-스위치 주파수 펄스를 생성한다. Q-스위치 주파수 펄스의 주기는 T3이다(후술하는 도 9의 (a) 참조). Q-스위치 유닛(8) 및 광 스위치 유닛(9)은 이 Q-스위치 주파수 펄스의 주기로 동작한다.

Q-스위치 제어 펄스의 스타트 에지는 Q-스위치 주파수 펄스의 엔드 에지와 동기하기 때문에(후술하는 도 9의 (b) 참조), 가공 지령의 발행 이후 제1 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되어 제1 Q-스위치 제어 펄스가 생성될 수 있다. 이 점은, 전술한 문헌 3의 장치에서 제1 Q-스위치 제어 펄스가 제2 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되는 것과 대조적이다.

본 실시예에서는, Q-스위치 제어 펄스의 논리 1은, Q-스위치 유닛(8)의 온 상태를 유발하고, 그 결과 광 공진기(7)의 발진이 저지되어, 광 에너지가 레이저매질내에 축적되게 한다. 따라서, 본 실시예에서는, Q-스위치 제어 펄스의 펄스폭의 주기(논리 1의 기간) #T1은 펌핑 기간 또는 여기 시간이다(후술하는 도 9의 (b) 참조). Q-스위치 제어 펄스의 하강과 함께 Q-스위치 유닛(8)이 오프 상태가 되고, 그에 따라 광 공진기(7)의 발진의 정지가 해제되고 축적된 에너지의 유도 방출이 일시에 이루어진다. 즉, 거대 펄스가 방출된다. 레이저 매질은, Q-스위치 유닛(8)이 다음의 Q-스위치 제어 펄스를 수신할 때 다음의 광 에너지를 축적하기 시작한다.

광 스위치 드라이버(5)에 의하여 광 스위치 유닛(9)에 작용하는 광 스위치 펄스의 스타트 에지는 Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지와 동기된다(도 9의 (e) 참조). 그러므로 광 스위치 유닛(9)은 거대 펄스의 상승과 동기되어 온된다. 광 스위치 펄스의 펄스폭은 T4이기 때문에, 광 스위치 유닛(9)은 기간 T4 중에만 온 상태이고, 그 후는 오프되어, 레이저 광이 출사되어도 그것은 차단된다.

Q-스위치 제어 펄스는 기간 #T1 이외의 기간, 즉 기간 T3-#T1 중에는 논리 0이고(도 9의 (b) 참조), 따라서 Q-스위치 유닛(8)은 오프 상태로 유지된다. 이 때, 레이저 매질에서 펌핑에 의해 반전 분포 상태로 천이하는 원자수와 유도 방출에 의해 반전 분포 상태로부터 이탈하는 원자수가 평형 상태가 되어, 고정된 연속 발진 상태가 유지되지만, 이 연속 발진의 레이저 광은 오프 상태의 광 스위치 유닛(9)에 의해 차단된다.

이 연속 발진 상태의 기간 T3-#T1 중에 레이저 매질에 축적되는 에너지의 밀도는 극히 낮다. 그러므로 거대 펄스의 광 에너지는 거의 Q-스위치 제어 펄스의펄스폭 #T1의 기간에 레이저 매질에 축적되는 에너지에 상당한다. 따라서, 펄스폭 #T1이 일정하면, 거대 펄스의 높이도 일정하다. 또한, 펄스폭 #T1을 프로그래머블하게 변경하면 대응하는 거대 펄스의 피크값을 프로그래머블하게 변경할 수 있게 된다.

Q-스위치 제어 펄스는 가공 지령이 발행되기 전의 기간 중 또는 가공 정지의 기간 중, 즉 제1 Q-스위치 주파수 펄스가 프로그래머블 주파수 분할 회로(13)로부터 발행되기 전에 논리 0의 상태를 유지한다. 따라서, 레이저 발진기(6)는 이들 기간 중에 연속 발진 상태에 있으며, 따라서 레이저 매질은 발진 임계값을 초과하는 밀도의 에너지를 축적하지 못한다. 이 때문에, 제1 펄스가 후속 거대 펄스보다 높은 피크값을 갖는다고 하는 제1 펄스 문제는 본 발명의 장치에서 해결된다.

본 실시예에서는, 프로그래머블 타이머 회로(14)의 출력이 타이머 회로(16)에 공급되어, Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지와 광 스위치 펄스의 스타트 에지가 동기된다.

이 방법은 Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지를 Q-스위치 주파수 펄스와 동기시키고 광 스위치 펄스의 스타트 에지를 Q-스위치 주파수 펄스와 동기시키는 것에 의해 간접적으로 Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지를 광 스위치 펄스의 스타트 에지와 동기시키는 문헌 3의 장치의 방법과 대조적이다.

본 실시예의 방법은 문헌 3의 방법보다 동기화 성취에서 보다 직접적이므로, 보다 안정성 있는 제어를 실현할 수 있다.

도 9는 본 실시예의 레이저 가공 장치의 각부를 제어하는 신호의 타이밍도이다.

레이저 가공의 준비 상태에서는, 레이저 제어 유닛(3)으로부터 광 스위치 드라이버(5)로 광 스위치 유닛(9)을 차단 상태로 하는 논리 레벨(본 실시예에서는 논리 0)을 갖는 광 스위치 펄스가 공급된다. 또한, 레이저 제어 유닛(3)으로부터 Q-스위치 드라이버(4)로 Q-스위치 유닛(8)을 오프 상태로 하는 Q-스위치 제어 펄스(논리 0)가 공급되고, 그에 따라 레이저 발진기(6)는 미약한 연속 발진 상태에 있게 된다. 광 스위치 유닛(9)은 이 미약한 레이저 광의 외부로의 출력을 차단한다.

다음으로 레이저 가공이 개시되면, 프로그래머블 주파수 분할 회로(13)는 디코더(12)에 의해 디코드된 컴퓨터(1)로부터의 지령(I/O 데이터)에 따라 반복 주기 T3의 Q-스위치 펄스열을 발생시킨다(도 9의 (a)). 이 펄스열은 Q-스위치 주파수 펄스로서 이용된다. Q-스위치 주파수 펄스는 본 발명에서 레이저 출사 및 펄스 제어의 동작 타이밍의 기준 신호이다.

프로그래머블 타이머 회로(14)는 이 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되는 Q-스위치 제어 펄스를 생성한다. 이 동기화는, Q-스위치 주파수 펄스의 엔드 에지(본 실시예에서는, 하강 에지)를 Q-스위치 제어 펄스의 스타트 에지(본 실시예서는 상승 에지)와 동기시켜 실현된다. Q-스위치 제어 펄스의 펄스폭(논리 1의 기간)은 디코드된 I/O 데이터에 의해 지정되는 시간 #T1과 같다(도 9의 (b)).

본 실시예에서는, Q-스위치 제어 펄스의 논리 1은 Q-스위치 유닛을 온 상태로 한다. 그러므로 Q-스위치 제어 펄스의 상승과 동시에 레이저 발진기(6)의 발진이 저지되고 레이저 매질에서의 광 에너지의 축적이 개시되고, 그에 따라 레이저매질 중의 에너지 밀도가 상승한다. 이 에너지 밀도의 증가는 Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지(본 실시예에서는 하강 에지)까지 계속된다(도 9의 (c)). Q-스위치 제어 펄스의 하강 에지에서 Q-스위치 유닛(8)은 오프 상태로 천이하고, 그 결과, 레이저 매질 중에 축적된 에너지는 거대 펄스로서 일시에 방출된다(도 9의 (d)). Q-스위치 제어 펄스의 주기 T3 및 Q-스위치 제어 펄스의 펄스폭 #T1은 컴퓨터(1)로부터의 지령에 의해 임의의 값으로 설정될 수 있다.

타이머 회로(16)는 Q-스위치 제어 펄스의 하강과 동기하여 광 스위치 펄스를 상승시킨다. 본 실시예에서는, 광 스위치 펄스의 논리 1은 광 스위치 유닛(9)의 개방 신호로서 동작한다. 따라서 타이머 회로(16)는 Q-스위치 제어 펄스의 하강 에지와 동기되는 상승 에지를 갖고 설정된 펄스폭 T4를 갖는 광 스위치 펄스를 발생시킨다(도 9의 (e)). 따라서 광 스위치 유닛(9)은 거대 펄스 출사와 동기되는 설정 기간 T4 중에만 개방될 수 있다(도 9의 (d) 및 (e)).

거대 펄스의 피크 값(더 정확하게는, 거대 펄스의 강도 곡선의 시간 적분치)은 Q-스위치 제어 펄스의 하강 시간(엔드 에지)에서 레이저 매질내의 에너지 밀도에 실질적으로 비례한다. 레이저 매질내의 에너지 밀도는, 포화 값을 갖지 않는 동안, 실질적으로 Q-스위치 제어 펄스(#T1)의 펄스 폭에 비례한다. 제1 펄스를 포함하여, 광 스위치 유닛(9)을 통과하는 모든 거대 펄스의 피크 값은 시간(T1)을 균등하게 설정하여 일정하게 할 수 있다. 또한, 거대 펄스 피크 값의 프로그래머블 변경이 펌핑 시간(#T1)의 프로그래머블 변경에 의해 실현될 수 있다(도 9(f)).

전술한 바와 같이, 레이저 매질은 펌핑 시간(#T1)에 대응하여 거대 펄스를출사하고, Q-스위치 제어 펄스의 하강시에 축적된 에너지를 방출한다. 거대 펄스를 출사한 직후에, 레이저 매질내의 에너지는 급감하고, 레이저 발진은 정지되나, 펌핑이 연속적으로 발생하기 때문에, 광 공진기(7)내의 에너지 밀도는, 레이저 광의 발진 임계 값에 도달한 즉시 상승하고, 거대 펄스에 비해 미약한 연속적인 발진이 발생한다(도 9(c)). 광 스위치 유닛(9)은, 광 스위치 펄스의 상승후 기간(T4)의 경과후에 폐쇄되고, 이것은 연속적인 발진에 의해 생성되는 레이저 광에 의해 가공될 대상물에 대한 추가적인 조사를 방지한다.

이 연속 발진은 Q-스위치 제어 펄스의 다음 상승(스타트 에지)때까지 지속되고, 에너지 밀도는 기간(T2)동안에는 발진 임계 값까지 또는 그 이상으로 상승하지 않는다(도 9(b)). 따라서, 출력 거대 펄스는 펌핑 시간(#T1)에 대응하는 일정한 피크 값을 갖고, 따라서, 레이저 가공 시작후 또는 가공 휴지후의 제1 펄스는 후속 거대 펄스에 비해 비정상적으로 높아지지 않게 될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 레이저 가공 장치의 제2 실시예의 구성을 도시하는 블럭도이다.

이 실시예의 레이저 가공 장치에서, 제어 유닛(2)은 측정 비교/판정 유닛(MCDU)(17)을 더 포함하고, 레이저 제어 유닛(3)은 프로그래머블 주파수 분할 회로(13)와 프로그래머블 타이머 회로(14)사이에 논리 회로(18)를 더 구비한다. 측정 비교/판정 유닛(17)은 가공될 대상물에 대한 소정 항목의 측정을 수행하고, 측정 값을 목표 값과 비교하여, 추가적인 레이저 가공이 필요한지 여부를 판정한다. 논리 회로(18)는 Q-스위치 주파수 펄스, 및 측정 비교/판정 유닛(17)의 판정결과를 수신하여, 측정 비교/판정 유닛(17)이 추가적인 레이저 가공이 필요하다고 판정한 경우에, Q-스위치 주파수 펄스를 프로그래머블 타이머 회로(14)로 전송한다. 논리 회로(18)는, 측정 비교/판정 유닛(17)이 추가적인 레이저 가공이 필요하다고 판정하지 않은 경우에는, Q-스위치 주파수 펄스가 프로그래머블 타이머 회로(14)로 전송되지 않도록 한다.

따라서, 측정 비교/판정 유닛(17)이 추가적인 레이저 가공이 필요하다고 판정한 경우에는, 장치의 각 부분은, 도 9에 도시된 Q-스위치 제어 펄스 및 광 스위치 펄스에 따라, 또한 도 9에 따라 개시된 과정에 따라 동작한다. 이러한 방법에 의해, 가공용 거대 펄스가 생성된다.

측정 비교/판정 유닛(17)이 추가적인 레이저 가공이 필요하지 않다고 판정한 경우에는, Q-스위치 주파수 펄스는 프로그래머블 타이머 회로(14)로 전송되지 않는다. 따라서, Q-스위치 제어 펄스는, 전송되지 않은 Q-스위치 주파수 펄스가 속하는 Q-스위치 기간에는 생성되지 않는다. 결과적으로, 그 기간의 광 스위치 펄스도 또한 생성되지 않는다. 따라서, 측정 비교/판정 유닛(17)이 추가적인 레이저 가공이 필요하다고 판정하지 않은 기간은 레이저 가공이 휴지되는 기간이 된다.

본 발명에 따르면, 제1 펄스의 피크 값은 제1 펄스에 후속하는 펄스의 레벨로 제어될 수 있다.

출력 레이저 펄스의 피크 값의 프로그래머블 세팅을 가능하게 한다.

거대 펄스의 출사 타이밍과 광 스위치 유닛의 개방 타이밍의 안정적이고 신뢰성있는 동기화를 가능하게 하고, 단일의 레이저 펄스 열의 생성을 가능하게 한다.

반도체 부품 또는 전자 부품의 가공에 적합하도록, Q-스위치 주기는 자유롭게 선택될 수 있다.

그러나, 본 발명의 특징 및 장점이 전술한 내용에 개시되었지만, 이러한 개시는 예시적일 뿐이며, 구성 요소 배열의 변형이 첨부된 특허 청구 범위의 범주내에서 이루어질 수 있음을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 레이저 가공 장치에 있어서,

   Q-스위치 제어 펄스에 의해 동작이 제어되는 Q-스위치 유닛을 구비한 광 공진기를 갖는 레이저 발진기 - 상기 레이저 발진기는 Q-스위치 제어 펄스의 제어하에, Q-스위치 유닛이 턴온되면 발진이 억제되어 펌핑을 통해 광 에너지를 축적하며, Q-스위치 유닛이 턴오프되면 정상적으로 발진을 수행함 -;

   광 스위치 펄스의 제어하에 레이저 광을 전송 또는 차단하는 광 스위치 유닛 - 상기 광 스위치 유닛은 상기 레이저 발진기와 상기 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 펄스에 의해 레이저-가공이 수행될 대상물 사이의 광 경로상에 배치됨 -;

   레이저 가공의 개시 시각; 상기 레이저 가공의 개시 시각 이후에, 상기 Q-스위치 유닛이 주기적으로 동작하게 하는 반복 주파수; 및 펌핑 주기를 지정하기 위해 상기 Q-스위치 유닛이 턴온되는 주기를 지정하는 I/O 데이터를 공급하는 컴퓨터;

   상기 I/O 데이터에 의해 지정된 상기 반복 주파수를 갖는 Q-스위치 주파수 펄스; 상기 Q-스위치 주파수 펄스의 각 주기마다 상기 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되는 Q-스위치 제어 펄스 - 상기 Q-스위치 제어 펄스는 I/O 데이터에 의해 펌핑 주기로 지정된 기간중에 제1 논리 레벨을 갖고 다른 기간중에는 제2 논리 레벨을 가지며, 상기 Q-스위치 제어 펄스의 상기 제2 논리 레벨은 상기 Q-스위치 유닛이턴오프되도록 함 -; 및 펄스 폭으로, 레이저 광 전송 기간으로 지정된 기간을 갖는 상기 Q-스위치 제어 펄스와 동기되는 광 스위치 펄스를 생성하는 제어 유닛;

   상기 Q-스위치 제어 펄스에 응답하여, 상기 Q-스위치 유닛을 제어하는 상기 Q-스위치 제어 펄스를 수신하는 Q-스위치 드라이버; 및

   상기 광-스위치 펄스에 응답하여, 상기 광 스위치 유닛을 제어하는 상기 광 스위치 펄스를 수신하는 광 스위치 드라이버

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어 유닛은 레이저 제어 유닛을 구비하고, 상기 레이저 제어 유닛은,

   상기 컴퓨터로부터 공급된 I/O 데이터를 디코드하는 디코더;

   기준 클럭 신호를 생성하는 기준 클럭 발진기;

   상기 디코드된 I/O 데이터에 의해 지정되는 반복 주파수를 갖는 Q-스위치 주파수 펄스를 생성하기 위해 상기 기준 클럭 신호를 주파수-분할하는 프로그래머블 주파수 분할 회로;

   상기 Q-스위치 주파수 펄스, 기준 클럭 신호, 및 디코드된 I/O 데이터를 수신하며, 상기 기준 클럭 신호를 타이밍 신호로서 사용하여, 상기 Q-스위치 주파수 펄스와 동기되는 Q-스위치 제어 펄스를 생성하는 제1 타이머 회로; 및

   상기 제1 타이머 회로로부터 제공되는 Q-스위치 제어 펄스, 및 상기 기준 클럭 신호를 수신하고, 상기 기준 클럭 신호를 타이밍 신호로서 사용하여, 상기 Q-스위치 제어 펄스와 동기되는 광 스위치 펄스를 생성하는 제2 타이머 회로

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 Q-스위치 제어 펄스의 스타트 에지는 상기 Q-스위치 주파수 펄스의 엔드 에지와 동기되고, 상기 Q-스위치 제어 펄스의 엔드 에지는 상기 광 스위치 펄스의 스타트 에지와 동기되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제1 타이머 회로에 의해 생성되는 Q-스위치 제어 펄스의 펄스 폭은 프로그래머블한 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 Q-스위치 제어 펄스는 가공 개시 시각 이전 또는 가공 휴지중에 제2 논리 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
6. 제2항에 있어서,

   상기 제어 유닛은, 가공될 대상물의 소정 항목을 측정하여, 그 측정 값을 목표 값과 비교하여, 추가적인 레이저 가공이 필요한지 여부를 판정하는 측정 비교/판정 유닛을 더 포함하고,

   상기 레이저 제어 유닛은, 상기 프로그래머블 주파수 분할 회로와 상기 제1 타이머 회로사이에 배치되고, 상기 Q-스위치 주파수 펄스 및 상기 측정 비교/판정 유닛의 판정 결과를 수신하는 논리 회로를 더 구비하며,

   상기 논리 회로는, 상기 측정 비교/판정 유닛이 추가적인 레이저 가공이 필요하다고 판정한 경우에는, Q-스위치 주파수 펄스를 제1 타이머 회로로 전송하고, 측정 비교/판정 유닛이 추가적인 레이저 가공이 필요하다고 판정하지 않은 경우에는, Q-스위치 주파수 펄스를 제1 타이머 회로로 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.