KR100537771B1

KR100537771B1 - 마킹방법 및 마킹재

Info

Publication number: KR100537771B1
Application number: KR10-1999-7008680A
Authority: KR
Inventors: 하야카와히로토시; 다카나미슈이치
Original assignee: 가부시키가이샤 야스카와덴키; 가부시키가이샤와이.이-데이터
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2005-12-19
Also published as: US20030039765A1; TW380106B; US6709720B2; WO1998042474A1; KR20010005614A

Abstract

문자등의 패턴이 형성되는 투명체등으로 이루어지는 피마킹재와, 마킹재와의 쌍방의 면을 합쳐서, 레이저광선을 주사하면서 전기 마킹재에 조사하여, 전기 피마킹재의 면에 마크를 형성하는 마킹방법에 있어서, 마킹재에 제1의 레이저파워로 조사하여 마킹재를 증발시켜 피마킹재의 소정의 부분에 마킹재로 이루어지는 부착물을 부착시키는 제1공정과, 다시 피마킹재의 부착물에 제2의 레이저파워로 조사하여 전기 부착물을 제거 또는 변질시키는 제2공정으로 이루어지며, 마킹재로서 철강 또는 스테인레스강을 쓴다.

Description

마킹방법 및 마킹재 { MARKING METHOD AND MARKING MATERIAL }

본 발명은 액정패널이나 플라스마 디스플레이 또는 반도체기판등에 사용되는 유리 또는 레이저광선 투과체에 제품번호 또는 로트 번호등의 마크를 형성하는 마킹방법 및 마킹재에 관한다.

종래, 유리와 같은 투명체 또는 레이저광선 투과체의 마킹하는 방법으로서 특개평 6-008634호 공보 또는 특개평 6-155920호 공보가 있다.

도16 및 도17은 특개평 6-008634호 공보에 개시된 종래 기술이다. 도16에 있어서, (31)은 유리판, (32)는 스테인레스, 인청동, 알루미늄등의 금속판, (33)은 집광렌즈, (34a) 및 (34b)는 레이저광선(LA)를 주사(走査)시키기위한 각각 X축 및 Y축 회전 미러어(mirror), (35a) 및 (35b)는 각각 X축 및 Y축 회전 미러어의 갈바노미터·스캐너이다. 종래 기술의 마킹방법은 유리판(31)과 금속판(32)와를 밀착시키고, 유리를 통해서 금속판(32)면에 문자, 도형, 기호등의 소망의 패턴으로 레이저광선을 조사하고, 레이저광선의 조사된 금속판(32)의 금속을 가열하여 유리에 부착시키는 것이다. 도17(a)와 같이 레이저광선(LA)를 조사하고, (b)와 같이 유리판(31)을 금속판(32)로부터 떼면 유리판면(31)a에는 금속(MR)이 부착하여 금속판(32)의 금속색을 갖는 패턴이 마킹된다.

한편, 도18은 특개평 6-155920호 공보에 개시된 종래 기술이다.

이 종래 예는, 도16에 나타내는같은 장치를 써서, 도18에 나타내듯이, 유리판(31)과 금속판(32)와의 사이에 0.2∼0· 5 mm의 판두께를 갖는 판편(板片)(36a)와 (36b)를 배치하고 유리판(31)과 금속판(32)와의 사이에 간극을 마련하여 유리를 통해서 금속판(32)면에 문자, 도형, 기호등의 소망의 패턴으로 레이저광선을 조사하고, 레이저광선이 조사된 금속판면(32a)의 표면을 국소적으로 가열하여, 그곳부터 금속입자(MR), 이온, 플라스마등의 물질이 금속판(32)로 부터 화살표(A)방향에 방출된다. 도18과 같이 방출된 그 일부의 물질은 대향하는 유리판(31)의 면에 맞아 그 충격으로 유리판(31)의 면(31a)가 깎이고 거기에 웅덩이(31b)가 형성된다. 유리판(31)을 금속판(32)로 부터 떼면, 이 웅덩이(31b)는 빛을 산란시키기 때문에 백색 또는 유백색으로 보인다. 따라서, 레이저광선을 소망의 패턴으로 주사하면서 조사하면, 유리판(31)의 면에 그 패턴을 나타내는 백색의 마크가 형성되는 것이었다. 이상과 같이 유리판등의 투명체에 각인하는 2개의 방법이 있었다.

그러나, 특개평 6-008634호 공보에 개시된 종래 기술에서는, 레이저 광선이 금속에 조사된 때 금속의 증발범위가 레이저광선의 지름보다도 넓으므로 미세한 마킹을 형성할 수가 없었다. 또한, 금속이 유리면에 밀착하고 있기 때문에 레이저광선이 금속에 조사된 때, 금속이 용융할 정도의 고온이 되어, 밀착하고 있는 유리판도 국소적으로 고온이 된다. 이것에 따라서 금속에 비교하여 열충격에 약한 유리판은 크랙이 발생하거나 최악의 경우는 깨져버리는 일이 있었다.

한편, 특개평 6-155920호 공보에 개시된 종래 기술에서는, 마킹되어야할 유리와 금속의 사이에 0.2∼0.5mm의 간극이 있어 레이저광선의 조사에 의해서 발생하는 비산하는 금속입자(MR), 이온, 플라스마등의 물질은 면방향으로 퍼짐을 갖기 때문에 미세한 마킹를 형성할 수 없었다. 또한 마크가 백색 또는 유백색이기 때문에 눈으로 봐서는 인식하기 어렵고, 바코드 리더등의 포토디텍터를 갖는 기기에서는 마킹된 코드 또는 문자를 전혀 인식할 수 없었다. 또한, 유리판의 표면에 웅덩이를 형성하기 때문에 유리의 굽힘에 대한 강도가 현저히 저하하였다. 특히 액정 패널등에서 사용되고 있는 두께 1mm이하의 얇은 두께의 유리판에 있어서는, 유리판의 자중에 의한 굽힘응력때문에 깨져 버리는 일이 있고, 기계반송을 전혀 할 수 없었다.

또한, 최근에는, 액정 패널이나 플라스마 디스플레이 패널에 마크를 형성하는 목적은 제조번호를 형성할뿐만 아니라, 제조의 초기과정에 있어서 QR 코드, 데이터 코드, 베리 코드 또는 2차원 바코드, 또는 바코드를 유리판등에 형성하고, 각 기판마다의 공정관리를 할 수 있게 되었다. 따라서, 형성되는 마크는 인식하기 쉬움에 더하여, 마크품질이 균일하며, 제조처리중에 마크품질이 변화하지 않고, 또한 마킹 형성 코스트가 낮아질 것이 요구되었다.

그러나, 종래 방법에 있어서의 마킹재는, 제조 프로세스중의 열처리 때문에 마크가 사라져버리든지, 재료에 따라서는 소정의 형상으로 가공하기 어렵든지, 코스트가 높아져 있었다.

또한, 종래 방법에서는, 유리판에 형성되는 마크의 막두께가 균일하지않고, 마크의 일부가 사라지기도 하는 일이 있어, 데이터 코드 리더로 코드를 최악의 경우 읽을 수 없다고 하는 문제가 있다. 그것은 코드 리더로 코드 독해할 때에, 코드 마크의 막이 빛을 완전히 가릴 필요가 있지만, 마크내에서 막두께에 불균일이 있으면 마크내의 막이 차광할 광량이 변하기 때문에 읽을 수 없게 되는 것이다.

도1은, 실시예1에 관련된 마킹과정의 단면도와 평면도이다.

도2는, YAG 레이저 파워의 시간 의존도이다.

도3은, YAG 레이저 파워의 변동을 나타내는 도이다.

도4는, 실시예2에 관련된 마킹과정의 단면도와 평면도이다.

도5는, 실시예3에 관련된 마킹과정의 단면도와 평면도이다.

도6은, 2차원 코드의 평면도이다.

도7은, 제1공정에 있어서 레이저주사를 나타내는 평면도이다.

도8은, 2차원 코드의 셀내의 레이저주사를 나타내는 평면도이다.

도9는, L자 패턴의 레이저 주사를 나타내는 평면도이다.

도10은, 실시예5에 관련된 제1공정에서 제작한 막의 막두께와 레이저 파워의 관계를 나타내는 도이다.

도11은, 실시예6에 관련된 마킹과정의 단면도와 평면도이다.

도12는, 실시예7에 관련된 마킹과정의 단면도와 평면도이다.

도13는, 실시예8에 관련된 마킹과정의 단면도와 사시도이다.

도14는, 실시예8의 마킹방법에 의해서 제작한 마크의 표면형상을 나타내는도이다.

도15는, 실시예10의 마킹방법에서 사용한 마킹장치의 모식도이다.

도16은, 종래 기술의 마킹장치의 요부(要部)구성을 나타내는 사시도이다.

도17은, 종래 기술의 마킹의 단면도이다.

도18은, 종래 기술의 마킹상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명은, 종래 기술에서는 실현할 수 없었던 미세한 마크를 유리등의 투명체 또는 레이저 광선 투과체에 용이하게 또는 균일하게 형성하여, 유리판에 열충격을 주어도 크랙이나 깨어짐을 생기게하는 일없이, 눈으로 보기 쉽고, 또한, 기기에 의한 독해가 가능하고, 더구나 굽힘응력에 대한 강도가 높은 마킹방법을 제공함을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은, 내열성, 내약품성을 갖는 지워지지않는 어려운 코드 마크를 형성할 수 있는 마킹재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 마킹방법은,

투명체 또는 레이저 광선 투과체로 이루어지는 피마킹재와 마킹재와를 써서, 전기 피마킹재의 면과 전기 마킹재의 면과를 소망의 간극을 마련하여 합쳐서, 전기 피마킹재를 통해서 레이저 광선을 주사하면서 전기 마킹재에 제1의 레이저 파워로 조사하여, 전기 마킹재를 증발시켜 전기 피마킹재의 소정의 부분에 전기 마킹재로 이루어지는 부착물을 부착시키는 제1공정과,

전기 피마킹재의 면에 부착시킨 부착물에 전기 레이저광선을 제2의 레이저 파워로 조사하여 전기 부착물을 제거 또는 변질시키는 제2공정에 의해서,

피마킹재에 문자, 도형 또는 기호의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마킹방법이다.

또한, 본 발명은, 투명체 또는 레이저광선 투과체로 이루어지는 피마킹재에 문자, 도형 또는 기호의 패턴을 형성하는 마킹방법에 있어서, 전기 피마킹재의 면과 전기 마킹재의 면과를 합친 면에 소망의 간극을 마련하고, 전기 레이저광선에 조사된 전기 마킹재를 증발시켜 전기 간극에 존재하는 가스와 증발한 전기 마킹재와를 반응시켜 반응생성물을 전기 피마킹재의 면에 부착시키는 것을 특징으로 하는 마킹방법이다.

더욱 더, 본 발명은, 투명체 또는 레이저광선 투과체에 부착한 마킹재로 이루어지는 부착물의 빛의 투과율 또는 반사율을 레이저광선의 조사에 의해서 변화시켜, 문자, 도형 또는 기호의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 마킹방법이다.

또한, 마킹재로서, 금속, 합금, 금속간 화합물 또는 금속화합물 또는 전기 금속, 합금, 금속간 화합물 또는 금속화합물을 적어도 1개 포함하는 복합물, 특히 철강 또는 스테인레스강을 쓰는 것이다.

본 발명에 의하면, 유리판에 제1공정에 의해서 막의 부착이라는 공정과, 제2공정의 막의 일부 제거라는 공정과의 2개 공정에 의해서 마킹하므로, 명료하고 더구나 미세한 마크를 형성할 수 있는 효과가있다. 또한, 유리판에 흠을 내는 일이 없으므로 유리판이 깨어지는 일은 없고, 또한, 굽힘 강도가 높은 마크를 공여(供與)할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명은 마킹재에 스테인레스강, 철강을 사용하였기 때문에, 내열성, 내약품성을 갖는 코드 마크를 형성하여, 제조라인중에서도 안정한 코드인식이 가능하다.

또한, 마킹재에 유리판과 같은 레이저광 투과체의 위에 얇은 막을 사용하였기 때문에, 균일한 막두께를 갖는 코드 마크를 형성할 수 있고, 안정한 코드인식이 가능하다.

이하 본 발명의 실시예를 도를 사용해서 설명한다.

(실시예1)

도1은 실시예1의 마킹방법의 과정을 단면도와 평면도로 나타낸 것이다. 그 과정은, 마킹재인 티타늄으로 이루어지는 금속판(1)의 위에 두께 100㎛의 판편(6a), (6b)를 배치하여 피마킹재인 유리판(2)를 놓고, 금속판(1)과 유리판(2)의 사이에 100㎛의 간극을 만든다(도1 (a)). YAG 레이저 장치에 의해서 빔 지름 40㎛의 레이저광선(LA)의 초점을 금속판(1)에 맞추고, 제1의 레이저 파워(본 실시예에서는 30W 또는 30mJ/펄스이상)로 소망의 범위(2mm각(角))를 50㎛의 간격으로 빔 스캔한다. 이것에 의해서, 레이저광선(LA)가 조사된 금속판(1)위에서는 금속이 가열되고 용융하여, 그 일부는 증발, 이온화 또는 플라스마화한다. 증발, 이온화 또는 플라스마화한 금속은 금속판(1)과 유리판(2)와의 간극내에 존재하는 가스성분과 화학반응하여 1산화 티타늄, 3산화 2티타늄을 생성하여, 유리판(2)의 면(2a)에 부착한다. 이상의 제1의 공정에서 유리판(2)에는, 2mm각의 영역에 막두께 0.2㎛의 흑색의 막(M)이 형성된다(도1(b)).

이어서 제2의 공정을 나타내는 도1(c)에서는, 전기 제1의 공정에서 형성된 유리판(2)를 도시하고 있지 않는 Z스테이지에서 마킹재(1)로부터 떼고, 뗀 유리의 면(2a)위의 막(M)에 제2의 레이저파워(본 실시예에서는 30W 또는 30mJ/펄스미만)로 빔 지름40㎛의 레이저광선을 조사하여 소정의 문자, 도형 또는 기호가 되도록 주사한다. 막(M)에 레이저광선이 조사되면, 1산화 티타늄, 3산화 2티타늄으로 이루어지는 막(M)의 조사부분은 유리판(2)의 면(2a)으로부터 제거된다. 유리판(2)에는 명료한 콘트라스트를 갖는 문자, 도형 또는 기호(3)을 마킹할 수 있다. 본 실시예에서는 7셀×7셀의 2차원 데이터 코드 마크(M)을 제작하였다.

본 실시예에 사용하였던 레이저광선의 빔 지름은 상기와 같이 40㎛이며, 실시예에서는 이 빔 지름의 분해능을 갖는 도형을 묘화할 수 있었다. 더우기, 빔 지름 40㎛의 레이저광선을 사용하여 종래 기술에 따라서 마킹한 경우, 도형의 분해능은 50㎛이상이었다. 즉, 본 실시예에 의하면, 레이저광선의 빔 지름과 동등의 분해능을 갖는 미세한 마크를 형성할 수 있다. 또한, 제1공정과 제2공정에서 사용하는 빔 지름을 바꾸어 레이저 파워를 변화시켜도 좋다.

본 실시예에 의해서, 미세한 마크를 형성할 수 있는 것 외에, 레이저광선이금속에 조사되어 금속이 용융할 정도의 고온이 되어도 유리판(2)와 금속판1이밀착하지 않고 있기 때문에 유리판(2)는 크랙이 발생하거나 깨어져 버리는 일이 없어졌다. 또는, 유리판에 오목부나 웅덩이를 형성하는 일이 없으므로 유리의 굽힘강도가 저하하는 일이 없이 기계반송도 용이하게 할 수 있게 되었다. 본 실시예에서는 YAG 레이저를 사용했지만, 레이저광선이 투과하면 엑시머 레이저 또는 탄산가스 레이저를 써도 같은 결과가 얻어지는 것은 분명하다.

또한, 금속판에 티타늄을 사용했지만, 티타늄원자를 포함하는 티타늄-니오븀합금, 티타늄-지르코늄합금, 1산화 티타늄, 수소화 티타늄, 티타늄-1산화 티타늄 복합물등을 사용하더라도 본 실시예와 같게 유리판에 마킹할 수 있다. 또한, 티타늄이외에 금, 철, 텅스텐, 몰리브덴, 납, 주석, 은, 코발트, 크롬, 동, 망간, 니오븀, 니켈, 팔라듐, 백금, 루테늄, 바나듐, Ni-Co, Cu-Ni, Nb₃Sn, Fe₃O₄, CrO-Co₂O₃, Fe₂O₃-MgO등을 사용하더라도 좋다.

또한, 간극에 존재하는 가스의 농도를 적절히 선택함에 따라서 가스와 반응시키지 않고 금속판과 같은 재료를 유리판에 부착시키는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 유리판을 사용하였지만, 레이저광선이 투과하는 재료를 사용하면 같은 결과가 얻어지는 것은 분명하다.

또한, 본 실시예에서는, 특히, 마킹재로서, SUS301, SUS304, SUS(31)0S, SUS405, SUS430, SUS447J1, SUS403, SUS410, SUS440A, S1OC, S25C, S35C, S45C를 써서, 도1의 순서에 따라서 유리판에 마킹하였다. 유리판은 용융석영 유리를 사용하였다. 유리판상에 마킹한 2차원 데이터 코드는, 어느 마킹재를 사용한 때라도 명료한 콘트라스트를 갖는 것이며, 마킹직후에서는 데이터 코드 리더를 이용하여 용이하게 인식할 수 있었다.

플라스마 디스플레이 패널의 제조 프로세스에서는 코드 마킹한 유리판은 제조공정 도중에 약 600℃정도의 열처리가 되고, 또한, 액정 패널 제조프로세스에서는 코드 마킹한 유리판은 제조공정 도중에 약 300℃ 정도의 열처리가 베풀어진다. 본 실시예에서는 상기의 각종 마킹재에 의해서 형성한 2차원 데이터 코드의 마크를 650℃-30분간 대기중에서 열처리한 후, 독해실험을 하였다. 독해실험은, 2차원 데이터 코드를 10초간, 독해 회수로하여 200회 독해하여, 코드내용이 몇 회 정확히 독해할 수 있었던가를 측정한 것이다.

표1은, 마킹직후의 독해결과, 650℃-30분간 대기중에서 열처리한 후의 독해결과에 더하여, 마킹재의 조성도 합쳐서 나타낸 것이다.

(표1)

또한, 독해결과는 독해정해율로서 나타낸 것이다. 상기 독해(讀解)정해율(正解率)이란 전체의 독해한 회수에 대한 정확하게 독해한 회수(回數)의 비율을 의미한다. 또한, 각 마킹재의 조성의 합계가 100%가 되지 않지만, 이것은 표에 기재하지 않고 있는 Si, Mn등이 마킹재중에 있기 때문이다. 마킹직후는 어느 마킹재를 사용하더라도 독해정해율은 100%였다.

본 실시예에서, 스테인레스를 마킹재로 하였던 때는, 650℃-30분간 대기중에서 열처리한 후, 마킹은 약간 변색하기는 하지만 코드로서 충분히 인식할 수 있다. 마킹재가 SUS301, SUS304, SUS(31)0S의 오스테나이트계 스테인레스의 경우, 열처리후의 코드 독해정해율은 60∼85%이고, 마킹재의 Ni와 Cr의 양이 많은 만큼, 또한 Fe의 양이 적은 만큼 독해정해율은 낮아졌다. 마킹재가 SUS405, SUS430, SUS447Jl 의 페라이트계 스테인레스의 경우, 열처리후의 코드 독해정해율은 87∼93%이고, 마킹재의 Cr의 양이 많은만큼, 또한 Fe의 양이 적은만큼 독해정해율은 약간 낮아졌다. 마킹재가 SUS403, SUS410, SUS440A의 마르텐사이트계 스테인레스의 경우, 열처리후의 코드 독해정해율은 52∼94%이고, 마킹재의 Cr의 양이 많은만큼, 또한 Fe의 양이 적은만큼 독해정해율은 약간 낮아졌다. 단지, 탄소를 많이 포함하는 SUS440A는 독해정해율은 52%로 다른 스테인레스 마킹재에 비하여 낮다. 한편, SlOC, S25C, S35C, S45C의 철강재료를 마킹재료로 한 때, 열처리후의 코드 독해정해율은 50∼94%이고, 마킹재료의 C의 양이 많은 만큼 독해정해율은 약간 낮았다. 또한, 탄소량이 0.25%이하에서는 열처리후의 독해정해율은 90%로, 코드인식률은 높다. 이상의 결과로 부터 마킹재의 Ni가 많아지면 열처리후 독해정해율은 저하하며, 마킹재의 탄소량이 많아지면 열처리뒤의 독해정해율은 현저히 저하한다. 또한, 마킹재중의 Fe양이 많아지면 열처리뒤의 독해정해율은 오른다.이것들의 것에 관한 이유는 분명하지 않지만, 하나의 가설로서 이하의 것을들 수 있다. 스테인레스 재료의 마킹재에서 마킹된 마크는, 흑색 또는 다갈색인 것으로 부터, 스테인레스 재료가 산화한 상태에서 유리판위에 형성되는 것이라고 생각된다. 이 산화물의 마크는, 마킹재의 원소(Fe, Cr, Ni)를 주성분으로 하는 복합산화물이든가, 또는 혼합산화물, 즉 철산화물, 크롬산화물, 니켈산화물의 혼합산화물이라고 생각된다. 그 위에, 이것들의 복합산화물 또는 혼합산화물은, 약간 환원상태에 있는 산화물이고, 열처리에 의해서 산소가 공급되는 것에 의해 변색한다. 이 변색은, 독해정해율이 Ni양의 증가에 동반하여 저하하는 것에서 주로 마크막의 NiO_1-×가 NiO로 되기 때문이라고 추측된다. 또한, 크롬산화물의 경우, 산화촉진에 의한 차광성의 저하의 영향은 작다. 마킹재중의 탄소는 마크 품질에 큰영향을 미치게 한다. 마킹직후의 탄소는 마크중에 존재한다고 생각할 수 있지만, 열처리에 의해서 가스화(탄소가스)한다고 생각된다. 이것은 SUS440A, S45C등의 탄소를 다량으로 포함하는 마킹재에서 형성한 마크가열처리에 의해서 차광성을 잃는 것으로 부터 추측할 수 있다.

본 실시예로 부터 스테인레스강, 철강재료를 마킹재에 사용함에 따라서 열처리로 변질하지 않는 QR 코드, 데이터 코드, 베리 코드 또는 2차원 바코드, 또는 바코드를 형성할 수 있다. 특히 저탄소강, 마르텐사이트계, 페라이트계 스테인레스와 같이 탄소, Ni를 많이 포함하지 않는 스테인레스 재료를 마킹재로서 사용하였던 경우, 열처리에 의해서 마크품질이 저하하는 일이 없고, 보다 신뢰성이 높은 코드인식이 가능하게 된다. 더욱 더, 스테인레스강, 철강재료는 구조재로서 널리 사용되며, 연삭(硏削), 연마가공이 용이하며, 저가로 입수할 수 있고, 마킹재의 저가격화가 가능하게 된다.

본 실시예에서는 도1과 같이 유리판에 막을 부착시키는 제1공정과 부착한 막을 제거하는 제2공정에 의해서 2차원 데이터 코드의 마크를 형성하였지만, 제2공정을 사용하지 않고 제1공정만으로 마크를 형성하는 경우가 있다. 액정패널, 플라스마 디스플레이 패널의 생산 라인에서는 기판제조번호를 눈으로 볼 수 있는 문자이게끔 어느정도 큰 문자를 마킹하는 일이 있다. 이 경우에 있어서도 본 발명의 마킹재를 쓰면 열처리에 의해서 마크 품질이 저하하는 일이 없이, 더욱 더 마킹재의 저가격화가 가능하다. 또한 본 실시예에서는, 마크에 2차원 데이터 코드를 써서 인식성능을 평가하였지만, 코드는, 미세한 코드인 QR코드, 베리코드 또는 2차원 바코드, 또는 바코드라도 내열성이 있고, 마크코스트의 저감이 가능한 것은 분명하다.

또한, 본 실시예에서는, 스테인레스 재료로서 JlS 규격의 SUS301, SUS304, SUS(31)0S, SUS405, SUS430, SUS447Jl, SUS403, SUS410, 및 SUS440A, 및 SlOC, S25C, S35C, 및 S45C를 사용하였지만, 다른 JIS 규격의 스테인레스재료, 철강재료를 사용해도 좋다. 또한, 본 발명의 마킹재는 JIS 규격의 것에 한정하는 것은 아니고, 철강, 스테인레스강의 양산품이고, 저가격이면 타국의 규격의 것이라도 좋다.

또한, 액정패널, 플라스마 디스플레이 패널은, 상술한 온도의 열처리 공정의 외에, 제조 프로세스중에는 일반적으로 에칭등의 약품처리가 행해진다. 그러므로 형성한 2차원 바코드, 바코드등의 마크는 내약품성이 필요하다. 본 실시예에서는, SUS301, SUS304, SUS(31)0S, SUS405, SUS430, SUS447J1, SUS403, SUS410, 및 SUS440A, 및 SlOC, S25C, S35C, 및 S45C의 마킹재를 사용하여 2차원 데이터 코드의 마크를 제작하고, 650℃-30분 열처리한 후, 다시 5%염산, 다시 10%염산, 및 5%수산화 나트륨 수용액에 10분간 담근 샘플을 각각 제작하고, 순수로 세정후, 2차원 데이터 코드의 독해정해율의 측정을 하였다.

(표2)

마킹재가 스테인레스강의 2차원 데이터 코드 마크는 거의 샘플에 있어서, 염산에 담그더라도, 수산화 나트륨 수용액에 담그더라도 독해정해율은, 열처리후와 거의 같았다. 이와같이 스테인레스강을 마킹재로서 형성한 2차원 데이터 코드는, 내열성에 더하여, 내산성, 내알카리성을 갖는 강고한 마크이다. 후술하는 철강의 마킹재에 비교하여, 스테인레스를 사용한 마크는, 통상의 액정패널, 플라스마 디스플레이 패널의 제조 프로세스에서 전혀 문제없이 사용할 수 있고, 높은 신뢰성하에서 코드인식이 가능하다. 이상과 같은 본 발명에 의한 마크는 마크인 막이 철, 크롬, 니켈의 복합산화합물로서 존재한다고 생각하고 있다.

한편, 마킹재가 철강의 2차원 데이터 코드는, 수산화나트륨 수용액에 담그더라도 독해정해율의 변화는 거의 없었지만, 염산에 담그면 독해정해율은 저하하였다. 특히 10% 염산에 담근 경우, 독해정해율은 열처리후로 부터 더욱 50% 이하로 격감하였다. 그러나, 철강의 마킹재는 산성약액(酸性藥液)을 사용하지 않는 프로세스에서는 유효한 방법이다.

본 실시예에 의하면, 마킹재를 철강, 스테인레스강으로 함으로서 내약품성이 있는 신뢰성이 높은 코드 마크를 공여할 수 있다.

또한, 본 실시예에 한하지 않고, 이제부터 설명하는 각 실시예에 있어서도, 마킹재로서 철강, 스테인레스강을 씀으로서 내약품성이 있는 신뢰성이 높은 코드 마크를 공여할 수 가 있다.

(실시예2)

전술하였듯이, 2차원 코드등의 투과조명을 사용하여 독해할 수 있는 마크는, 마크내에서 균일한 막두께를 갖을 필요가 있다. 도2는 YAG레이저를 써서 도1에서 보였던 제1공정, 즉 유리판에 막을 부착시키고 있는 때의 YAG레이저 파워의 시간변화를 나타낸 것이다. 마킹용의 YAG레이저는, 일반적으로 1∼10kHz의 펄스 조사되어, 각 펄스의 피크 파워가 도2와 같은 동일한 값이 된 때 균일한 마킹이 가능하게 된다. 그러나, YAG레이저는 사용하는 조건에 따라서 도3에 나타내는 파워 변동을 일으키는 일이 있었다. 이 파워 변동의 원인은, 레이저의 모드변동, 레이저의 여기원(勵起源)에 사용하는 크립톤 아크 램프의 광량의 변화, YAG로드를 냉각하는 냉각수의 온도변화, 펄스 레이저를 발생시키는 Q스위치 드라이버의 불안정성, 광학계의 조정불량, 혹은 마킹개시점에 있어서 퍼스트 펄스 킬러의 제어방법의 불완전등을 들 수 있다. 최근에는, 레이저성능은 꽤 좋아졌지만, 그래도 도2와 같은 안정한 파워의 레이저 발진을 얻기위해서는 상당한 숙련이 필요하고, 최저라도 약 ±1%의 파워변동은 YAG레이저에는 있다고 하는 인식하에서 사용할 필요가 있었다. 도3과 같은 파워변동이 있는 레이저를 사용하여 본 실시예1(도1)에서 행한 마킹을 한경우, 제1공정에서 유리판위에 형성되는 마크는 레이저 파워변동에 동반하여 부착량이 변화하기 때문에 마크의 막두께가 변화한다. 이와같은 마크를 투과조명을 쓴 코드 리더로 독해하면, 막두께의 불균일이 차광성에 반영되어, 코드를 읽을 수 없게 되는 일이 있었다. 본 실시예에서는, 레이저 투과체인 유리판의 위에 금속막을 형성한 것을 마킹재로서 2차원 데이터 코드의 독해 인식성능을 평가하였다.

도4는 실시예2의 구성과 마킹공정을 나타내는것이다. 도4에 있어서, 1a는 유리판(1)위에 형성한 금속막, 2는 피마킹재의 유리판, 3a 및 3b는 마킹재와 피마킹재와의 사이에 간격을 만들기 위한 판편(板片)이다(도 4(a)). 본 실시예에서는, 약50㎛의 간격을 마련했다. 마킹방법은, 도4(b)와 같이 유리판(2)를 통해서 YAG레이저등의 레이저광선(LA)를 금속막(1a)에 주사하면서 조사하여, 금속막(1a)를 증발시켜, 유리판(2)의 특정한 영역에 막(M)을 부착시키는 것이다. 계속해서, 도4(c)와 같이 유리판(2)를 도시(圖示)하지 않고 있는 Z스테이지에서 유리판(1)을 떼어, 레이저광선(LA)를 스캔시키며, 또한, 레이저광선(LA)의 출사(出射)를 Q스위치로 콘트롤하면서 막(M)의 소정의 부분에 레이저광선(LA)를 조사하여 막을 제거하고 소정의 도형등을 형성하는 것이다. 본 실시예에서는 7셀× 7셀의 2차원 데이터 코드를 작성하였다.

본 실시예에서는, 금속막으로서 크롬를 써서, 유리판(1)에는 소다유리를 쓰고 유리판(2)에는 용융석영유리를 사용하였다. 유리판(2) 위에는 형성한 마킹한 2차원 데이터 코드는, 명료한 콘트라스트를 갖는 것이며, 마킹직후에서는 데이터 코드 리더를 사용하여 용이하게 인식할 수 있었다.

다음에, 그림4(b)의 공정에서, 레이저 여기원인 크립톤 아크 램프의 광량을 마킹도중에 의식적으로 변동시켜서 도3과 같은 레이저 파워의 변동상태를 만들어, 2차원 데이터 코드를 제작하였다. 또한, 이때의 파워 변동률은 최대로 피크 파워의 50%로 하였다. 이렇게하여 형성한 2차원 데이터 코드는, 파워변동을 일으키게 하고 있지 않은 형태로 형성한 2차원 데이터 코드와 같이 데이터 코드 리더를 사용하여 용이하게 인식할 수 있고, 차광성의 불균일성은 없었다. 또한 마킹재를 스테인레스로 한 때 레이저 파워가 50% 변화하면, 2차원 데이터 코드의 마크내에서 차광성이 흩어지며, 데이터 코드 리더로 독해하는 일은 할 수 없었다. 이와같이 마킹재를 유리판위의 금속막으로 하면, 금속막은 벌크재에 비교하여 열용량이 작기 때문에 금속막 모두가 작은 레이저 파워로 증발하여 유리판위에 형성된다. 따라서, 레이저 파워의 변동에 대하여 영향을 받지않고, 독해 신뢰도가 높은 코드를 공여할 수 있다. 더우기, 본 실시예에서는, 금속막으로서 0.1㎛, 0.2㎛, 0.3㎛, 0.5㎛, 0· 7㎛, 1㎛, 2㎛, 3㎛, 5㎛ 및 10㎛의 막두께의 크롬막을 사용했지만, 어느 것이나 명료한 2차원 마크를 형성하였다. 단지, 막두께가 3㎛이상의 경우, 유리판(1)의 위중, 코드형성에 사용하지 않고 있는 부분의 크롬막이 마킹때에 벗어지는 일이 있어, 실용적으로는 막두께 2㎛ 이하가 바람직하다. 또한, 금속막을 스테인레스강, 철강으로 하면, 내열성과 내약품성을 겸하여 갖춘 2차원 데이터 코드를 공여할 수 있는 것은 분명하다. 또한 실시예1에 기재되어 있는 마킹재중의 다른 금속막을 사용하더라도 좋다.

본 실시예에서는, 유리판의 위에 금속막을 한 마킹재을 사용했지만, 레이저 광선이 투과하면 유리판 이외의 사파이어, 석영등의 무기재료를 사용해도 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 레이저광선에 YAG 레이저를 사용했지만, 피마킹재에 따라서는 탄소가스 레이저를 사용하더라도 좋다. 예컨대, 도4의 구성, 공정의 마킹에 있어서, 피마킹재 2를 실리콘웨이퍼로 하여, 얇은 막인 (1a)를 도료나 잉크등의 유기물, Cr이나 금등의 금속, 산화철이나 SiO₂나 질화규소등의 무기재질로 하며, 그 위에 얇은 막(1a)의 기재(1)을 실리콘웨이퍼로 하면 실리콘웨이퍼와 2의 표면에 도료나 잉크, Cr이나 금, 산화철이나 SiO₂나 질화규소등을 마킹할 수 있다. 본 실시예에서는, 마크에 2차원 데이터 코드를 써서 인식성능을 평가했지만, 코드는 미세한 코드인 QR코드, 베리코드 혹은 2차원 바코드, 또는 바코드라도 좋다.

실시예1 및 2의 실시예는, 액정패널, 플라스마 디스플레이 패널의 마킹을 대상으로 하여 실시한 것이다. 그러나, 본 발명은 이것들의 용도에 한정한 것이 아니고, 피마킹재료가 유리이면, 예컨대 건축물의 창문 유리, 자동차의 프론트 유리, 안경이나 현미경등의 광학기기의 렌즈등에도 사용할 수 있다.

또한, 본 실시예에 한하지 않고, 다른 각 실시예에 있어서도, 마킹재를 투명체 또는 레이저 투과체의 표면에 형성한 얇은 막으로 할 수 가 있다.

(실시예3)

도5는 본 발명의 실시예3에 관련된 마킹방법의 과정을 단면도와 평면도로 나타낸 것이다. 그 과정은 크롬으로 이루어지는 금속판(1)의 위에 유리판(2)을 합쳐서 겹친다(a). 계속해서, YAG 레이저장치에 의해서 레이저광선 (LA)의 초점을 유리판(2)와 합쳐진 금속판(1)의 면(1a)에 합쳐서 빔 지름 40㎛의 제1 레이저 파워(본 실시예에서는 45W 또는 45mJ/펄스 이상)에서 범위(도시한 점선부분, 2mm각)를 50㎛의 간격으로 빔 스캔한다(b). 유리판(2)로 부터 금속판(1)을 떼면 유리판(1)에는 레이저광선이 스캔된 범위에 있어서 크롬 얇은막(MC)가 부착한다(c). 다시, 빔 지름 40㎛의 제2의 레이저 파워로 유리판(2)에 부착시킨 크롬 얇은막(MC)에 레이저광선(LA)를 조사하고 소망의 문자, 도형또는 기호가 되도록 주사한다(d). 이 제2의 파워레이저(본 실시예에서는 11 W 또는 11mJ/펄스 이상)로 조사된 크롬 얇은막(MC)는 제거되며, 문자, 도형또는 기호(3)이 형성된다. 형성되는 전기 문자, 도형 혹은 기호(3)은 레이저광선이 조사되어 투과하는 부분이 되더라도 좋으며, 또는 크롬 얇은막(MC)가 남도록하더라도 좋다.

또한, 본 실시예에서는 제2공정(도5(d))에 있어서 유리판(2)로 부터 금속판(1)을 떼어 마킹했지만, 레이저광선의 주사방법과 레이저 파워를 적당히 선택함에 따라서 금속판(1)과 유리판(2)를 접촉시킨 채로도 마킹할 수 있다. 그 마킹방법은, 레이저광선을 펄스 조사하면서 적당한 속도로 주사하여, 레이저파워를 5∼10 mJ/펄스정도로 하면, 제1공정에서 부착시킨 크롬 얇은 막은 펄스상 레이저광선에 의한 순간적인 가열에 의해서 제거된다. 이것에 의해서, 상기 실시예와 같은 마크를 형성할 수 가 있다.

본 실시예3에서는 실시예1과 같이 레이저광선의 빔 지름 40㎛의 분해능을 갖는 문자, 도형 또는 기호3을 형성할 수 있다. 단지, 본 실시예에서는 유리와 금속을 밀착시키고 있기때문에 유리판(2)는 크랙이 발생하거나 깨어져 버리는 일이 있고 실시예1과 같이 금속판(1)과 유리판(2)의 사이에 간극를 마련하는 쪽이 좋다.

(실시예4)

본 실시예에서는, 실시예1과 같은 순서에 따라서 재료에 티타늄을 사용하여 도6과 같은 2차원 코드를 제작하였다. 이하, 제1공정에서 사용하는 제1의 레이저 파워,및 제2공정에서 사용하는 제2의 레이저 파워를 레이저조사중에 각각 바꿔 마킹한 결과를 나타낸다. 도6에 있어서, 코드는 가로20, 세로20 합계400의 셀로 부터 구성되어, 좌변과 하변으로 구성되는 L자 패턴, 및 하나 걸러 흑백이 되풀이되는 우변 및 상변 패턴은 2차원 코드 독해장치가코드의 위치를 규정하기위한 패턴이며, 그 내부에 있는 가로18, 세로18 합계324의 셀이 문자, 숫자, 영자등의 정보를 기록할 수 있는 셀이다. 즉, 본 실시예의 2차원 코드에서는 324비트의 정보를 기록할 수 있는 것이다.

2차원 코드의 제작순서는, 제1공정에서 레이저광선을 50㎛의 간격으로 도7의 화살표에서 나타내는 바와 같이 주사한다. 계속하여, 제2공정에서 제2의 레이저파워(본 실시예에서는 10W)로 도8에 나타내는 口자형의 패턴이 되 도록 레이저광선을 주사하면서 조사하여 흰바탕의 정방형의 각 셀을 형성하고, 합계 400의 셀에 정보를 써 넣는다. 이렇게하여 형성한 2차원 코드는 제1의 레이저 파워를 항상 같이(본 실시예에서는 30W)하여 주사하면 도7에 나타내는 좌우변(도7에서는 확대부분)에 상당하는 레이저광선 조사의 반환 부분에서는, 조사 에너지 밀도가 증가하기 때문에 증발하는 금속의 양이 불어나고, 유리판에 부착하는 금속등의 양이 불어나 막두께가 두텁게 된다. 이에 따라서, 제2공정의 유리판위의 막을 제거하는 때 막두께가 두꺼운 부분에서는 충분히 제거할 수 없고 얼룩이 생긴다고 하는 과제가 있었다. 또한, 제2공정에서 형성하는 L자 패턴은 口자의 셀 패턴을 연결하지 않으면 안되므로 묘화시간이 길게 된다고 하는 이상 2개의 결점이 있었다.

그래서, 벌써 1개의 실시예로서, 도7에 있어서의 제1공정에서는, 레이저광선이 주사하는 선분(8a), (8b)의 제1의 레이저 파워가 30W에서, 선분9의 제1의 레이저파워가 25W에서 각각 형성하였다. 또한, 제2공정에서는 L자패턴에 상당하는 부분은 제2의 레이저파워를 20W로 하여 도9에 나타내듯이 한 획(one stroke)이 형성되었다. 그 결과, 제1공정에서는, 막두께의 분포가 ± 3%이내의 거의 균일한 막을 형성할 수 있었다. 또한, 제2공정에서는, L자패턴의 묘화시간을 1/5로 단축할 수 있었다. 또한, 본 실시예에서는 제1공정 및 제2공정을 각각 2개의 레이저 파워로 2차원 코드를 묘화했지만, 묘화하는 문자, 도형 또는 기호등의 패턴에 따라서 3개 이상으로 하더라도 좋다.

이상과 같이, 제1공정 및 제2공정에 있어서 제1 또는 제2 또는 제1과 제2의 레이저파워가 2이상의 레이저파워로 하는 것에 따라서 얼룩이 없는 마크를 얻는 것이 가능하다. 또한, 묘화시간도 단축할 수 있다는 이점이 있다.

(실시예5)

본 실시예에서는 실시예1과 같은 순서에 따라서 마킹재에 티타늄을 사용하여, 제1과 제2의 레이저파워를 파라미터로서 도6에 나타내는 2차원 코드를 제작하였다. 파라미터로서 제1의 레이저파워는 20, 30, 40, 50, 60, 70W로 하고, 또한 제2의 레이저파워는 10, 15, 20, 25, 30W로 하여 마킹을 하였다.도10은 제1레이저파워에서 레이저광선을 조사하였을 때의 유리판에 형성되는 티타늄화합물의 막두께를 나타낸 것이다. 또한, 표3는 상기의 각 제1의 레이저파워로 막을 형성한 뒤, 각 제2의 레이저파워에서 레이저광선을 조사하여 2차원코드를 제작할 수 있는지 아닌지를 나타낸 것이다.

(표3)

제작할 수 있는지 아닌지는 2차원 코드 리더에서 제작한 샘플이 독해가능한지 아닌지로 판정하였다. 표3중, ○는 독해가능, ×는 독해할 수 없음을 나타낸다.

제1의 레이저 파워가 20W에서는, 유리판에 막이 거의 부착할 수 없으므로 독해가능한 2차원 코드는 제작할 수 없었다. 또한, 제1의 레이저파워가 30 W, 제2의 레이저파워가 30W에서 제작한 2차원 코드는 얼룩이 많고, 2차원 코드 리더에서는 독해할 수 가 없었다. 또한, 제1 레이저파워가 70W, 제2의 레이저파워가 15W 이하에서는 막을 완전히 제거할 수 없고, 2차원 코드 리더에서는 독해를 할 수 가 없었다. 이상의 결과로 부터, 제1의 레이저파워가 제2의 레이저파워보다도 높으면 독해가능한 2차원 코드를 제작할 수 있음을 알았다.

(실시예6)

본 실시예에서는, 별도의 마킹방법에 관해서 적는다. 도11은 그 공정을 나타낸 것이다. 그 과정은, 티타늄으로 이루어지는 금속판(1)의 위에 두께 100㎛의 판편(6a), (6b)를 배치하여 유리판(2)를 두고, 금속판(1)과 유리판(2)의 사이에 100㎛의 간극를 만든다(a). YAG레이저장치에 의해서 레이저광선(LA)의 초점을 금속판(1)에 맞추고, 제1의 레이저 파워(본 실시예에서는 30W 또는 30mJ/펄스이상)로 소망의 범위(2mm각)를 50㎛의 간극으로 빔 스캔한다. 이것에 의해서, 레이저광선(LA)가 조사된 금속판(1)위에서는 금속이 가열되어 용융하고, 그 일부는 증발, 이온화 또는 플라스마화한다. 증발, 이온화 또는 플라스마화한 금속은 금속판(1)과 유리판(2)와의 간극내에 존재하는 가스성분과 화학반응하여 1산화 티타늄, 3산화 2티타늄을 생성하고, 유리판(2)의 면(2a)에 부착한다. 이상의 제1의 공정에서 유리판(2)에는, 2mm각의 영역에 막두께 0.2㎛의 흑색의 막(M)이 형성된다(b). 계속해서, 제2의 공정(c)에서는, 유리판(2)를 금속판(1)로 부터 떼어, 전기 제1의 공정에서 형성된 유리판(2)의 면(2a)위의 막(M)에 제2의 레이저파워(본 실시예에서는 10W 또는 10mJ/펄스 미만)에서 레이저광선을 조사하여 소정의 문자, 도형 또는 기호가 되도록 주사한다. 이 때, 레이저광선은 (b)와는 역방향에서 조사한다. 막(M)에 레이저광선이 조사되면, 막(M)을 형성하고 있는 1산화 티타늄, 3산화 2티타늄으로 이루어지는 막은 유리판(2)의 면(2a)로 부터 제거된다. 이상의 공정에서 명료한 콘트라스트를 갖는 문자, 도형 또는 기호(3)이 마킹된다.

본 실시예에서 사용하였던 레이저광선의 빔 지름은 40㎛에서, 실시예에서는 이 빔 지름의 분해능을 갖는 도형을 묘화할 수 있었다. 또, 빔 지름 40㎛의 레이저광선을 사용하여 종래 기술로 마킹한 경우, 도형의 분해능은 50㎛이상이었다. 즉, 본 실시예에 의하면, 레이저광선의 빔 지름과 동등의 분해능을 갖는 미세한 마크를 형성할 수 있다. 또, 본 실시예에서는, 제1공정에서 사용하는 레이저와 제2공정에서 사용하는 레이저에서는 독립한 2개의 레이저를 사용할 수 있지만, 제1공정과 제2공정과의 사이의 공정에 유리판(2)를 180°반전되는 공정을 마련하면, 1개의 레이저원에 의해서 본 실시예와 같은 마킹이 가능해진다.

(실시예7)

본 실시예는, 이미 1개의 마킹방법에 관해서 설명하였다. 도12는 그 공정을 나타낸 것이다. 그 과정은, 티타늄으로 이루어지는 금속판(1)의 위에 두께100㎛의 판편(6a), (6b)를 배치하여 유리판(2)를 놓고, 금속판(1)과 유리판(2)의 사이에 100㎛의 간극를 만든다(a). YAG레이저장치에 의해서 레이저광선(LA)의 초점을 금속판(1)에 맞추고, 제1의 레이저 파워(본 실시예에서는 30W 또는 30mJ/펄스 이상)로 소망의 범위(2mm각)를 50㎛의 간격으로 빔 스캔한다. 이것에 의해서, 레이저광선(LA)가 조사된 금속판(1)위에서는 금속이 가열되고 용융하여, 그 일부는 증발, 이온화 또는 플라스마화한다. 증발, 이온화 또는 플라스마화한 금속은 금속판(1)과 유리판(2)와의 간극내에 존재하는 가스성분과 화학반응하여 1산화 티타늄, 3산화 2티타늄을 생성하며, 유리판(2)의 면(2a)에 부착한다. 이상의 제1의 공정에서 유리판(2)에는, 2mm각의 영역에 막두께 0.2㎛의 흑색의 막(M)이 형성된다(b). 계속해서, 제2의 공정(c)에서는, 전기 제1의 공정에서 형성된 유리판(2)의 면(2a)위의 막(M)에 제2의 레이저파워(본 실시예에서는 0.1W 또는 0.1mJ/펄스 미만)로 레이저광선을 조사하여 소정의 문자, 도형 또는 기호가 되도록 주사한다. 이 때, 레이저광선을 소정의 장소에 1∼2초 체재하도록 스테프상(stepping motion)으로 주사한다. 막(M)에 레이저광선이 조사되면, 막(M)을 형성하고 있는 1산화 티타늄, 3산화 2티타늄으로 이루어지는 막은 레이저광선의 에너지를 흡수하여 국소적으로 가열되고, 2산화 티타늄MO로 변화한다. 2산화 티타늄에 변화한 부분은 투명하게 되기때문에 결과적으로 실시예1에서 한 마킹과 같은 마킹을 할 수 가 있다. 여기에서, 2산화 티타늄으로 변화하여 투명화한 것을 변질이라고 한다. 이상의 공정에서 명료한 콘트라스트를 갖는 문자, 도형 또는 기호3이 마킹된다(d). 본 실시예에 사용하였던 레이저광선의 빔 지름은 40㎛이고, 실시예에서는 이 빔 지름의 분해능을 갖는 도형을 묘화할 수 있다. 또한, 빔 지름40㎛의 레이저광선을 사용하여 종래 기술로 마킹한 경우, 도형의 분해능은 50㎛이상이었다. 즉, 본 실시예에 의하면, 레이저광선 빔 지름과 동등의 분해능을 갖는 미세한 마크를 형성할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 티타늄을 사용하였지만, 티타늄을 포함하는 합금, 금속화합물, 복합물이더라도 좋다. 또한, 열에 의해서, 제1공정으로 형성한 막(M)이 가열에 의해서 변색하는 재료를 쓰면 본 실시예와 같은 결과를 얻을 수 있는 것은 분명하다. 별도의 시험으로 실시한 결과, 제1공정에서 유리에 흑색의 산화은을 부착시키고, 제2공정에서 레이저광선을 조사하여, 제1공정에서 부착하고 있는 산화은을 환원하여 금속은으로서 광택이 있는 백색으로 변색하는 것을 알 수 있다.

(실시예8)

도13은 본 발명의 마킹방법의 과정을 사시도와 단면도로 나타낸 것이다. 그 과정은, 티타늄으로 이루어지는 금속판(1)의 위에 두께100㎛의 판편(6a), (6b)를 배치하여 유리판(2)을 놓고(a), 금속판(1)과 유리판(2)의 사이에 100㎛의 간극을 만든다. 계속하여, YAG 레이저장치에 의해서 레이저광선(LA)의 초점을 금속판(1)에 맞추어서, 소정의 레이저조사 조건하에서 소망의 문자, 도형, 기호가 되도록 소정의 속도로 금속판(1)위를 스캔한다(b). 레이저광선(LA)가 조사된 금속판(1)위에서는 금속이 가열되고 용융하여, 그 일부는 증발, 이온화 또는 플라스마화한다. 증발, 이온화 또는 플라스마화한 금속은, 금속판(1)과 유리판(2)와의 간극내에 존재하는 가스성분과 화학반응시켜, 유리판(1)면에는 거의 흑색의 막(M)을 형성하는 것이다(c). 막(M)을 X선 광전자분광법에 의해서 분석한 결과, 다량의 Ti²⁺, Ti³⁺, O^2-를 확인할 수 있고, 또한, 약간의 N^3-도 검출할 수 있었다. 따라서, 유리판위에 형성된 마크는 대부분이 1산화 티타늄, 3산화 2티타늄으로, 이것들에 더하여 소량의 질화 티타늄이 존재하고 있는 것이라고 추측할 수 있다.

도14는 마킹후의 유리표면의 형상을 표면조사계로 계측한 결과이다. 유리표면의 마킹부는 약 0.3㎛의 부착물이 있는 것을 확인할 수 있었다. 본 실시예의 마킹에 의하면, 유리판(2)는 금속판(1)과 밀착하지 않고 있기 때문에, 금속이 레이저광선의 조사에 의해서 용융하더라도 직접 유리판(2)의 면에 닿는 일이 없기 때문에 유리판(2)에 크랙이 발생하거나, 최악의 경우라도 깨져버리는 일은 전혀 없다. 또한, 유리판(2)에 웅덩이를 형성하지 않고 있기때문에, 유리판의 굽힘에 대한 강도의 저해는 전혀 없다. 더구나, 흑색의 마크이기 때문에, 눈으로 보기 쉽고, 또한, 바코드 리더등의 독해기기를 써서 코드를 인식하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 유리판을 사용하였지만, 레이저광선을 투과시키는 투명체, 반투명체라도 같은 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다.

또한, 본 실시예에서는 명료한 사각형의 마크를 유리판위에 형성할 수 있으므로, 실시예1, 3, 6 및 7의 제1공정에 본 실시예를 적용하여 막(M)을 형성하는 일이 가능히다.

(실시예9)

전 실시예에서 금속판에 티타늄을 사용하였지만, 본 실시예에서는 티타늄-니오븀합금, 티타늄-지르코늄합금, 1산화 티타늄, 수소화 티타늄, 티타늄-1산화 티타늄복합물을 사용하여 마찬가지로 유리판에 마킹을 하였다. 표4는 상기의 각 재료를 사용하여 마킹한 후의 색, X선 광전자분광분석에 의해서 얻어진 마크부의 티타늄원자의 가수(數), X선 회절(回折)결과로부터 동정(同定)되는 티타늄화합물을 나타낸 것이다.

(표4)

그 결과, 티타늄-니오븀합금, 티타늄-지르코늄합금을 사용하여 마킹한 때에는 1산화 티타늄과 3산화 2티타늄이, 1산화 티타늄을 사용하여 마킹한 때에는 3산화 2티타늄이, 수소화 티타늄을 사용하여 마킹한 때에는 1산화 티타늄이, 티타늄-1산화 티타늄복합물을 사용하여 마킹한 때에는 다량의 3산화 2티타늄과 약간 양의 1산화 티타늄이 각각 검출되었다. 마킹의 색은, 각각 티타늄-니오븀합금을 사용하여 마킹한 때에는 회흑색, 티타늄-지르코늄합금을 사용하여 마킹한 때에는 담흑색, 1산화 티타늄을 사용하여 마킹한 때에는 자흑색, 수소화 티타늄을 사용하여 마킹한 때에는 흑색, 티타늄-1산화 티타늄복합물을 사용하여 마킹한 때에는 흑색이었다. 상기의 각 재료를 사용한 마크의 눈으로 보았을 때 인식은 어느것이나 충분한 콘트라스트를 갖는다. 또한, 상기의 마킹조건으로 바코드를 제작하고, 바코드 리더를 써서 코드인식을 한 경우, 티타늄-지르코늄합금을 제외하고 어느것이나 독해가능한 것을 알았다.

따라서, 본 실시예로부터 티타늄을 포함하는 재료를 쓰는 것에 의해서 종래 기술로서는 곤란하였던 충분히 인식하기 쉬운 마크를 공여할 수 있는 것을 알았다. 더구나, 표면형상측정의 결과, 유리면에 웅덩이등의 상처가 없기 때문에 굽힘응력에 대하여도 충분히 견딜 수 있는 마크를 공여할 수 있다.

(실시예10)

본 실시예에서는, 도15에 나타내는장치를 쓰고 소정의 산소 분압하에 있어서 마킹을 하였다. 도에 있어서, 7은 스테인레스제의 챔버벽, 8은 스테인레스제의 챔버대(臺), 9는 가스도입구, 10은 레이저광선을 챔버내에 통과시키는 석영 유리의 창(窓), 11은 챔버내의 산소농도를 측정하는 질코니아 가스 센서, 12는 가스배기구, 13은 O-링, 14는 챔버내의 압력을 측정하는 압력계, 15는 산소 가스 봄베, 16은 캐리어 가스인 아르곤 가스 봄베, 17은 밸브, 18은 가스유량 컨트롤러, 19는 마킹실19이다. 유리판(2)는 티타늄판(1)위에 두께100㎛의 판편(6a), (6b)에 의해서 간극을 만들어 합쳐놓고, 소정의 가스압하에서 레이저광선을 바코드 도형 및 문자가 되도록 주사하면서 조사하였다. 우선, 가스종의 종류로서 산소가스를 고르고, 아르곤을 캐리어가스로서 산소분압을 1, 2, 5, 10, 20, 40, 80, 160, 380, 760, 1140, 1520 torr로 마킹을 하였다. 마킹한 뒤, 산소분압이 1torr에서는 마크는 금속광택을 갖고, 또한, X선 광전자분광법의 결과로부터는 검출된 원자는 티타늄 뿐이고 산소는 거의 검출할 수 가 없었다. 즉, 산소분압이 1torr에서는 레이저광선(LA)에 의해서 증발한 티타늄은 금속상태로 유리판(2)에 부착하고 있는 것으로 생각된다. 산소분압이 2torr에서는 마크는 거의 금속광택을 갖는 흑색이 되고, 또한, X선 광전자분광법의 결과로 부터 Ti²⁺와 O^2-를 검출할 수 있었다. 즉, 산소분압이 2torr에서는 레이저광선에 의해서 증발한 티타늄은 일부가 반응하여 TiO가 되고, 티타늄금속과 혼재하고 있는 것으로 추측할 수 있다. 산소분압이 5∼760torr에서는 마크는 흑색이 되며, 또한, X선 광전자분광법의 결과로 부터 Ti³⁺, Ti²⁺와 O^2-를 검출할 수 있었다. 즉, 산소분압이 5∼760torr에서는 레이저광선에 의해서 증발한 티타늄은 반응하고 TiO, Ti₂O₃가 되어 혼재하고 있는 것으로 추측할 수 있다. 산소분압이 1140 torr이상에서는 마크는 백색이 되고, 또한, X선 광전자분광법의 결과로 부터 Ti^4-와 O^2-를 검출할 수 있었다. 즉, 산소분압이 1140 torr 이상에서는 레이저광선에 의해서 증발한 티타늄은 반응하여 TiO₂로서 존재하고 있는 것이라고 추측할 수 있다.

이상, 본 실시예에 의하면 산소분압이 5∼760 torr에서 눈으로 보아 인식가능한 콘트라스트를 갖는 마크를 공여할 수 있다. 또한, 바코드 도형에서는, 바코드독해장치로 독해에러없이 명료한 마크를 공여할 수 있음을 알았다. 또한, 본 실시예에서는 티타늄원자를 포함하는 합금 및 화합물외에, 은, 금, 코발트, 크롬, 동, 철, 망간, 몰리브덴, 니오븀, 니켈, 납, 팔라듐, 백금, 루테늄, 실리콘, 주석, 바나듐, 텅스텐, 아연 및 지르코늄의 금속, Ni-Co 및 Cu-Ni의 합금, Nb₃Sn의 금속간 화합물, Fe₃O₄의 금속화합물, 및 CrO-Co₂0₃ 및 Fe₂0 ₃-MgO의 복합물을 사용하여 마찬가지로 마킹을 하였다.

그 결과, 은, 코발트, 크롬, 동, 망간, 니오븀, 니켈, 팔라듐, 백금, 루테늄, 바나듐, Ni-Co, Cu-Ni, Nb₃Sn, Fe₃O₄, CrO-Co₂O₃, Fe₂O₃-MgO를 사용하여 마킹한 때에는 거의 흑색의 마크를 유리면에 마킹할 수 있었다. 그 외, 금을 사용한 때에는 광택을 갖는 적색, 철 및 텅스텐을 사용한 때에는 암갈색, 몰리브덴을 사용한 때에는 회색, 납을 사용한 때에는 적황색, 주석을 사용한 때에는 청색의 마크를 각각 유리판 위에 형성할 수 있었다. 그러나, 실리콘, 아연, 지르코늄을 사용한 때에는 백색의 마크가 되었다. 즉, 본 실시예에 의하면 레이저광선의 조사에 의해서 증발하는 물질이 산소와 반응하여 유색의 반응생성물을 형성할 수 있으면 인식하기 쉬운 마크를 형성할 수 있다. 게다가, 표면형상측정의 결과, 유리면에 웅덩이등의 상처가 없으므로 굽힘응력에 대하여도 충분히 견딜 수 있는 마크를 공여할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 사용하여 유효한 효과가 있었던 마킹재, 즉, 금, 은, 코발트, 크롬, 동, 망간, 니오븀, 니켈, 납, 팔라듐, 백금, 루테늄, 실리콘, 주석, 바나듐 및 텅스텐의 금속, Ni-Co 및 Cu-Ni의 합금, Nb₃Sn의 금속간화합물, Fe₃O₄의 금속화합물, 및 CrO-Co₂O₃ 및 Fe₂O₃-MgO의 복합물을 실시예 1, 3, 6 및 7의 제1공정에 적용하여 막(M)을 형성하는 것이 가능하다.

(실시예11)

실시예11에서는 반응 가스에 산소를 사용하였지만, 본 실시예에서는 반응 가스에 질소를 사용하고 마킹의 검토를 하였다. 사용한 마킹장치는, 거의 실시예10에서 사용한 것과 같은 구성이다. 도15에 있어서, 산소가스 봄베15를 대신하여 반응가스인 질소가스의 봄베, 또한, 가스 센서11로서 질소가스의 농도를 측정하는 가스 크로마토 그래피를 쓴다. 유리판(1)은 티타늄, 크롬, 니오븀 또는 탄탈의 금속판(2)위에 두께100㎛의 판편(6a), (6b)에 의해서 간극을 만들어 맞추어 놓고, 질소분압1, 2, 5, 10, 20, 40, 80, 160, 380, 760, 1140, 1520torr의 하에서 레이저광선을 바코드 도형 및 문자가 되도록 주사하면서 조사하였다. 그 결과, 질소분압이 380torr이상에서, 티타늄은 광택이 있는 청동색, 크롬은 갈색, 니오븀 및 탄탈은 흑색의 마크가 되었다. 즉, 반응가스가 산소뿐만 아니라 질소라도 눈으로 봐서 인식가능한 콘트라스트를 갖는 마크를 공여할 수 있다.

또한, 바코드 도형에서는, 바코드독해 장치를 써서 독해 에러가 없는 명료한 마크를 공여할 수 있음을 알았다. 더구나, 표면형상측정의 결과, 유리면에 웅덩이등의 상처가 없기 때문에 굽힘응력에 대하여도 충분히 견딜 수 있는 마크를 공여할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 유효하였던 마킹재, 즉, 티타늄, 크롬, 니오븀 및 탄탈을 실시예1, 3, 6 및 7의 제1공정에 적용하여 막(M)을 형성하는 것이 가능하다.

(실시예12)

본 실시예에서는, 도15에 나타내는 장치를 써서, 산소분압을 152 torr의 하에서 유리판(1)과 티타늄 금속판(2)와의 간극을 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 50, 100, 150, 190, 200 및 300㎛에 보지하여 마킹를 시험해 보았다. 그 결과, 간극이 1㎛에서는 마크는 금속광택이고, 간극이 2㎛에서는 마크는 금속광택을 갖는 흑색이며, 간극이 3∼190㎛에서는 마크는 흑색이고, 간극이 200㎛에서는 마크는 유백색이었다. 즉, 간극이 좁을 때에는 금속은 산화되지않고 그대로의 상태로 유리판(1)의 면에 부착하고, 간극이 2∼190㎛ 사이에서는 증발한 티타늄은 산화반응하여 TiO, Ti₂O₃를 형성하여 유리판(1)의 면에 부착하며, 간극이 넓을 때에는 종래 기술에 있듯이 유리면에 웅덩이가 형성되고 마킹부는 빛의 산란에 의해서 유백색이 된다.

이상, 본 실시예로 부터 간극이 2㎛부터 200㎛미만의 사이에서 명료한 마크를 형성할 수 있다. 또, 티타늄 이외에 몇 개인가의 금속에서 간극을 바꿔 마킹를 시험해보았지만, 거의 마찬가지의 간극에서 명료한 마크를 얻을 수 가 있었다. 더구나, 표면형상측정의 결과, 유리면에 웅덩이등의 상처가없기때문에 굽힘응력에 대하여도 충분히 견딜 수 있는 마크를 공여할 수 있다. 또한, 상기에서 서술했듯이 간극이 1㎛에서는 티타늄이 금속상태로 유리판면에 부착하지만, 간극이 있기때문에 직접 금속판과 유리판이 닿는 일이 없으므로 유리판에 열적인 충격이 가해지는 일이 없이 마킹할 수 있다. 이것에 의해서 종래 기술(特開平 6-008634호 공보)의 과제였었던 마킹후, 유리면에 크랙이 발생하는 일이나 유리판이 깨어지는 일이 없어졌다.

(실시예13)

본 실시예에서는, 유리판에 코팅된 인듐-주석 복합산화물(이하, ITO막)에 소정의 레이저파워(본 실시예에서는, 0.08W이하)로 레이저광선을 조사하여, 특정한 문자가 되도록 레이저광선을 주사하여 마킹를 시험해 보았다. 레이저파워 0.02∼0.08 W의 레이저광선으로 조사된 부분의 ITO막은, 육안으로는 거의 변화를 볼 수 없었다. 그러나, 파장 700∼800nm의 빛을 투과하는 밴드 패스 필터를 통해서 레이저광선이 조사된 부분의 ITO막을 보면 빛의 반사광은 현저히 감소하여, 조사된 부분과 조사되어 있지 않는 부분과는 명료한 콘트라스트로 식별할 수 있음을 알았다. 즉, 레이저광선이 조사된 부분은 빛이 투과하여 흑부(黑部)가 되며, 레이저광선이 조사되어 있지 않는 부분은 빛이 반사하여 백부(白部)가 되어 명료한 콘트라스트를 갖는 마크를 얻을 수 있다. 실시예에서는, 반사광에 의해서 문자를 인식하였지만 투과광에서도 마찬가지로 인식할 수 있었다. 투과광인식에서는, 레이저광선이 조사된 부분은 빛이 투과하여 백부가 되며, 레이저광선이 조사되어 있지 않는 부분은 빛이 반사하여 흑부가 되어 명료한 콘트라스트를 갖는 마크를 얻을 수 있었다. 따라서, 레이저광선의 조사에 의해서 유리판 위의 막의 반사율 또는 투과율이 변화하면 인식가능한 마크를 얻을 수 가 있다. 본 실시예에서는, 유리판의 위의 ITO막에 레이저광선을 조사하여 막의 반사율 또는 투과율을 시켰지만, ITO막 이외의 금속, 합금 또는 금속화합물 또는 이것들의 복합물의 막을 사용하여 레이저광선의 조사에 의해서 막의 반사율 또는 투과율을 변화시킬 수 있으면 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다. 또한, 본 실시예를 실시예1의 제2공정에 적용하는 것으로 명료한 콘트라스트를 갖는 마크를 얻을 수 있었다.

Claims

투명체 또는 레이저광선 투과체로 이루어지는 피마킹재와, 마킹재를 써서, 전기 피마킹재의 면과 전기 마킹재의 면을 2㎛이상 200㎛미만의 간극을 마련하여 합쳐, 전기 피마킹재를 통해서 레이저광선을 주사하면서 전기 마킹재에 제1의 레이저 파워로 조사하여, 전기 마킹재를 증발시켜 전기 피마킹재의 부분에 전기 마킹재로 이루어지는 부착물을 부착시키는 제1공정과,

전기 피마킹재의 면에 부착시킨 부착물에 전기 레이저광선을 제2의 레이저 파워로 조사하여 전기부착물을 제거 또는 변질시키는 제2공정에 의해서, 피마킹재에 문자, 도형 또는 기호의 패턴을 형성함을 특징으로 하는 마킹방법.
청구항 1에 있어서, 전기 제1의 레이저파워가 전기 제2의 레이저파워보다도 단위면적당에 있어서 큰 것을 특징으로 하는 마킹방법.
청구항 1에 있어서, 전기 제2공정에서, 전기 레이저광선이 전기 피마킹재를 통과하지 않고 전기 부착물에 직접조사되는 것을 특징으로 하는 마킹방법.
청구항 1에 있어서, 전기 제2의 레이저파워를 조사하여 전기부착물을 변질시키는 방법이, 전기 부착물을 가열하여 변색 또는 투명하게 하는 것을 특징으로 하는 마킹방법.
투명체 또는 레이저광선 투과체로 이루어지는 피마킹재와, 마킹재와를 써서, 전기 피마킹재의 면과 전기 마킹재의 면을 2㎛이상 200㎛미만의 간극을 마련하여 합치고, 전기 피마킹재를 통해서 레이저광선을 주사하면서 전기 마킹재에 조사하여, 전기 마킹재를 증발시켜 전기 피마킹재의 부분에 전기 마킹재로 이루어지는 부착물을 부착시켜 전기 피마킹재에 문자, 도형 또는 기호의 패턴을 형성하는 마킹방법에 있어서,

전기 레이저광선에 조사된 전기 마킹재를 증발시켜 전기 간극에 존재하는 가스와 증발한 전기 마킹재와를 반응시키고 반응생성물을 전기 피마킹재의 면에 부착시키는 것을 특징으로 하는 마킹방법.
청구항 5에 있어서, 전기 간극에 존재하는 가스가 산소, 질소중의 적어도 1개를 함유하는 것을 특징으로 하는 마킹방법.
삭제
투명체 또는 레이저광선 투과체로 이루어지는 피마킹재와, 마킹재를 써서, 전기 피마킹재의 면과 전기 마킹재의 면을 2㎛이상 200㎛미만의 간극를 마련하여 합쳐, 전기 피마킹재를 통해서 레이저광선을 주사하면서 전기 마킹재에 조사하여, 전기 마킹재를 증발시켜 전기 피마킹재의 부분에 전기 마킹재로 이루어지는 부착물을 부착시켜 전기 피마킹재에 문자, 도형 또는 기호의 패턴를 형성하는 마킹방법에 있어서,

마킹재로 이루어지는 부착물의 빛의 투과율 또는 반사율을 레이저광선의 조사에 의해서 변화시켜, 문자, 도형 또는 기호의 패턴를 형성하는 것을 특징으로하는 마킹방법.
레이저 광선을 조사하여, 투명체 또는 레이저 광선 투과체로 되는 피마킹재에, 문자, 도형 혹은 기호의 패턴을 형성하는데에 쓰이는 마킹재에 있어서,

상기 마킹재가 상기 피마킹재의 표면에 막 두께가 10㎛이하의 박막으로써 형성한 금속, 합금, 금속간화합물 혹은 금속화합물 또는 상기 금속, 합금, 금속간화합물 혹은 금속화합물을 포함하는 복합물인 것을 특징으로 하는 마킹재.
삭제
청구항 9에 있어서, 전기 마킹재는 합금을 포함하며, 전기 합금은 철강 또는 스텐레스강인 것을 특징으로 하는 마킹재.
청구항 11 에 있어서, 전기 스텐레스강은 마르텐사이트계 또는 페라이트계 스텐레스강이며, 전기 철강은 탄소량이 0.25%이하의 철강인 것을 특징으로하는 마킹재.
삭제
삭제
청구항 9에 있어서, 전기 마킹재가, QR코드, 데이터코드, 베리코드, 혹은 2차원코드, 또는 바코드인 패턴를 형성하는 것을 특징으로 하는 마킹재.