KR101299981B1 - Device and method for laser marking - Google Patents

Device and method for laser marking Download PDF

Info

Publication number
KR101299981B1
KR101299981B1 KR1020110101221A KR20110101221A KR101299981B1 KR 101299981 B1 KR101299981 B1 KR 101299981B1 KR 1020110101221 A KR1020110101221 A KR 1020110101221A KR 20110101221 A KR20110101221 A KR 20110101221A KR 101299981 B1 KR101299981 B1 KR 101299981B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
size
laser beam
light
lens
Prior art date
Application number
KR1020110101221A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130036957A (en
Inventor
김학일
이지행
이경행
하정인
김성대
이상조
서준호
Original Assignee
주식회사 쿠키혼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 쿠키혼 filed Critical 주식회사 쿠키혼
Priority to KR1020110101221A priority Critical patent/KR101299981B1/en
Publication of KR20130036957A publication Critical patent/KR20130036957A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101299981B1 publication Critical patent/KR101299981B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/18—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using absorbing layers on the workpiece, e.g. for marking or protecting purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

레이저 마킹 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 레이저 마킹 장치는, 일정한 빔사이즈를 갖는 평행광 형태의 레이저빔을 생성하는 빔생성부와, 빔생성부에서 생성된 레이저빔의 빔사이즈를 축소하고 일정한 초점거리를 갖는 수렴광을 생성하는 역 빔익스팬더와, 역 빔익스팬더에 의해 빔사이즈가 축소된 레이저빔의 빔사이즈를 확대하여 확대된 수렴광을 형성하는 빔확대부와, 확대된 수렴광을 수광하여 일정한 스폿 사이즈를 갖는 레이저빔을 형성하는 에프-세타 렌즈를 포함한다.A laser marking apparatus and method are disclosed. Laser marking apparatus according to the present invention, the beam generation unit for generating a laser beam of the parallel light form having a constant beam size, and the beam size of the laser beam generated in the beam generation unit is reduced and the converged light having a constant focal length A reverse beam expander to be generated, a beam enlarger configured to enlarge the beam size of the laser beam whose beam size is reduced by the reverse beam expander to form an enlarged convergent light, and a laser having a constant spot size by receiving the enlarged convergent light An F-theta lens that forms a beam.

Description

레이저 마킹 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR LASER MARKING}LASER MARKING APPARATUS AND METHOD {DEVICE AND METHOD FOR LASER MARKING}

본 발명은 레이저 마킹 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 가공영역을 확대하면서도 스폿 사이즈(spot size)를 줄임으로써 가공성을 높일 수 있는 레이저 마킹 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser marking apparatus and method, and more particularly, to a laser marking apparatus and method capable of increasing workability by reducing spot size while enlarging a processing area.

레이저 마킹 장치는 레이저 빔을 이용하여 시편의 표면에 문자나 그림을 형성하는 것으로, 초점(focus)이 형성된 레이저 빔을 갈바노미터(galvanometer)로 스캐닝하여 시편 표면을 순간적을 태워 레이저 빔의 경로를 따라 원하는 모양의 패턴을 형성하는 장치이다.The laser marking device forms a character or a picture on the surface of the specimen by using a laser beam. The laser beam is scanned by a galvanometer by focusing the laser beam on the surface of the specimen and burns the surface of the specimen to instantaneously burn the path of the laser beam. It is a device for forming a pattern of the desired shape according.

종래의 레이저 마킹 장치로는 대한민국 공개특허 제2003-0058233호 등이 있다. 상기 선행기술에는 레이저 발진부, 고정 빔익스팬더, 미러, 빔분할기, 보정마운트, 가변 빔익스팬더, 스캐너 블록 및 에프-세타 렌즈를 포함하는 레이저 마킹 장치가 개시되어 있다. Conventional laser marking apparatuses include Korean Patent Publication No. 2003-0058233. The prior art discloses a laser marking device comprising a laser oscillator, a fixed beam expander, a mirror, a beam splitter, a correction mount, a variable beam expander, a scanner block and an F-theta lens.

레이저 발진부에서 나온 레이저 빔은 고정 빔익스팬더에 의해서 고정배율로 확대된 후 미러를 거쳐서 빔분할기에 의해서 2개의 레이저빔으로 분할된다. 그리고 분할된 2개의 레이저빔은 보정마운트를 통과한 후 레이저빔을 가변적으로 확대시키는 가변 빔익스팬더를 통과한 후, 레이저빔을 스캔하는 스캐너 블록 및 에프-세타(f-θ) 렌즈를 거치면서 선형성이 유지되어 시편에 조사된다. 또한, 분할된 2개의 레이저빔의 특성을 균일하게 하는 것이 필요한데, 가변 빔익스팬더가 레이저빔의 빔사이즈 및 포커스 거리를 조정함으로써 2개의 레이저빔을 균일하게 하는 역할을 한다.The laser beam from the laser oscillation unit is enlarged at a fixed magnification by a fixed beam expander and then split into two laser beams by a beam splitter through a mirror. The two split laser beams pass through a calibration mount and then through a variable beam expander that variably enlarges the laser beam, and then goes through a scanner block and an f-theta (f-θ) lens that scans the laser beam. Is retained and irradiated to the specimen. In addition, it is necessary to make the characteristics of the two divided laser beams uniform. The variable beam expander serves to make the two laser beams uniform by adjusting the beam size and the focal length of the laser beam.

그러나 최근에는 레이저 발진부에서 나오는 레이저빔의 빔사이즈가 증가하고 있는 추세에 있다. 예를 들면 종래에는 빔사이즈 직경이 2.6mm 이나 최근에는 그 직경이 8mm인 것이 사용되고 있다. 또한, 레이저빔을 xy축에서 평면 이동하는 스캐너 블록에 입사할 수 있는 레이저빔의 직경은 정해져 있는 것이 대부분이며, 이로 인해 레이저빔의 직경이 8mm로 증가하는 경우 가변식 빔익스팬더에 의해 확대된 레이저빔은 스캐너 블록의 어퍼쳐(aperture)에 비해 커지게 되는 문제점이 발생한다.Recently, however, the beam size of the laser beam emitted from the laser oscillation unit is increasing. For example, a beam diameter of 2.6 mm is conventionally used, but recently, a diameter of 8 mm is used. In addition, the diameter of a laser beam that can be incident on a scanner block that moves the laser beam in a plane moving in the xy axis is mostly determined. As a result, when the diameter of the laser beam increases to 8 mm, the laser is enlarged by the variable beam expander. The problem arises in that the beam becomes larger than the aperture of the scanner block.

그리고 에프-세타 렌즈에 입사되는 레이저빔의 빔사이즈가 클수록 작은 스폿 사이즈(spot size)의 레이저빔이 에프-세타 렌즈에서 나오게 되는데, 알려진 바와 같이 시편에 입사되는 스폿 사이즈의 크기가 작을수록 에너지가 높기 때문에 가공이 용이한 장점이 있다.The larger the beam size of the laser beam incident on the F-theta lens, the smaller the spot size laser beam is from the F-theta lens. As is known, the smaller the spot size incident on the specimen is, the more energy There is an advantage that processing is easy because of the high.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 작은 빔사이즈 뿐만 아니라 큰 빔사이즈의 레이저빔을 사용할 수 있는 레이저 마킹 장치 및 방법을 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and to provide a laser marking apparatus and method capable of using a laser beam of a large beam size as well as a small beam size.

또한, 본 발명은 가공영역을 확대하면서도 스폿 사이즈를 줄임으로써 가공성을 높일 수 있는 레이저 마킹 장치 및 방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a laser marking apparatus and method that can increase the workability by reducing the spot size while expanding the processing area.

본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent through the embodiments described below.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 마킹 장치는, 일정한 빔사이즈를 갖는 평행광 형태의 레이저빔을 생성하는 빔생성부와, 빔생성부에서 생성된 레이저빔의 빔사이즈를 축소하고 일정한 초점거리를 갖는 수렴광을 형성하는 역 빔익스팬더와, 역 빔익스팬더에 의해 빔사이즈가 축소된 레이저빔의 빔사이즈를 확대하여 확대된 수렴광으로 형성하는 빔확대부와, 발산광을 수광하여 일정한 스폿 사이즈를 갖는 레이저빔을 형성하는 에프-세타 렌즈를 포함한다.Laser marking apparatus according to an aspect of the present invention, the beam generation unit for generating a laser beam in the form of parallel light having a constant beam size, and the beam size of the laser beam generated by the beam generation unit has a reduced focal length An inverse beam expander for forming convergent light, a beam enlarger for expanding the beam size of the laser beam whose beam size is reduced by the inverse beam expander to form an expanded convergent light, and receiving a diverging light and having a constant spot size An F-theta lens for forming a laser beam.

본 발명에 따른 레이저 마킹 장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 역 빔익스팬더는, 볼록렌즈와, 볼록렌즈에 대해 거리 조절이 가능한 제1오목렌즈와, 제1오목렌즈에 대해 일정한 거리를 가지고 형성된 제2오목렌즈를 포함할 수 있다. 역 빔익스팬더는, 볼록렌즈가 결합되는 볼록렌즈 하우징과, 제1오목렌즈 및 제2오목렌즈가 결합되는 오목렌즈 하우징을 구비하고, 오목렌즈 하우징은 볼록렌즈 하우징의 내부에 삽입될 수 있다.The laser marking apparatus according to the present invention may include one or more of the following embodiments. For example, the reverse beam expander may include a convex lens, a first concave lens capable of adjusting a distance with respect to the convex lens, and a second concave lens formed at a predetermined distance with respect to the first concave lens. The reverse beam expander includes a convex lens housing to which the convex lens is coupled, and a concave lens housing to which the first concave lens and the second concave lens are coupled, and the concave lens housing may be inserted into the convex lens housing.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 마킹 방법은, 일정한 빔사이즈를 갖는 평행광 형태의 레이저빔을 생성하는 단계와, 평행광 형태의 레이저빔의 빔사이즈를 축소하고 일정한 초점거리를 갖는 수렴광을 형성하는 단계와, 축소된 수렴광 형태의 레이저빔을 확대하여 확대된 수렴광 형태의 레이저빔을 형성하는 단계와, 에프-세타 렌즈를 이용하여 수렴광을 수광하여 일정한 스폿 사이즈를 갖는 레이저빔을 형성하는 단계를 포함한다.Laser marking method according to an aspect of the present invention, the step of generating a laser beam in the form of a parallel light having a constant beam size, reducing the beam size of the laser beam in the form of parallel light and forming a converged light having a constant focal length Forming a laser beam in the form of an expanded convergence light by enlarging the laser beam in the form of a reduced convergence light, and receiving a convergence light using an F-theta lens to form a laser beam having a constant spot size. It includes a step.

본 발명은 작은 빔사이즈 뿐만 아니라 큰 빔사이즈의 레이저빔을 사용할 수 있는 레이저 마킹 장치 및 방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide a laser marking apparatus and method that can use a laser beam of a large beam size as well as a small beam size.

또한, 본 발명은 가공영역을 확대하면서도 스폿 사이즈를 줄임으로써 가공성을 높일 수 있는 레이저 마킹 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a laser marking apparatus and method that can increase the workability by reducing the spot size while expanding the processing area.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 마킹 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 예시된 레이저 마킹 장치에서 역 빔익스팬더에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 마킹 방법에 대한 순서도이다.1 is a block diagram of a laser marking apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a reverse beam expander in the laser marking apparatus illustrated in FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a laser marking method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout the specification and claims. The description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 마킹 장치(100)의 구성을 예시하는 구성도이고, 도 2는 도 1의 역 빔익스팬더(130)의 구성을 예시하는 도면이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a laser marking apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the reverse beam expander 130 of FIG. 1.

도 1 내지 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 마킹 장치(100)는, 빔생성부(120), 역 빔익스팬더(beam expander)(130), 미러(150, 152, 154, 156), 빔스플리터(160), 빔확대부(170), 스캔헤드(180) 및 에프-세타 렌즈(190)를 포함한다.1 to 2, the laser marking apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a beam generator 120, a reverse beam expander 130, and mirrors 150, 152, and 154. 156, a beam splitter 160, a beam enlarger 170, a scan head 180, and an F-theta lens 190.

빔생성부(120)는 일정한 빔사이즈를 갖는 평행광 형태의 레이저빔을 형성한다. 최근에 생산되는 레이저 소스에서는, 레이저빔의 빔사이즈가 직경이 2.6mm에서 8mm로 확대되는 추세에 있다. 레이저빔의 빔사이즈가 증가할수록 초점을 작게 조절할 수 있는 장점이 있다. 빔생성부(120)의 내부에는 광원으로 사용되는 레이저 다이오드(Laser Diode) 및 광 증폭을 하는 Nd:YAG 로드(rod) 또는 Yb(Ytterbium) 파이버(fiber)가 장착되어 있다. 빔생성부(120)에서 나온 평행광 형태의 레이저빔은 역 빔익스팬더(130)에 입사한다. The beam generation unit 120 forms a laser beam in the form of parallel light having a constant beam size. In recently produced laser sources, the beam size of the laser beam has tended to increase from 2.6 mm to 8 mm in diameter. As the beam size of the laser beam increases, there is an advantage that the focus can be adjusted small. Inside the beam generation unit 120, a laser diode used as a light source and an Nd: YAG rod or Yb (Ytterbium) fiber for amplifying light are mounted. The laser beam in the form of parallel light emitted from the beam generator 120 is incident on the reverse beam expander 130.

역 빔익스팬더(130)는 빔생성부(120)에서 나온 레이저빔의 빔사이즈를 축소하고 수렴광을 생성하는 역할을 한다. 예를 들어, 빔생성부(120)에서 출력된 직경이 8mm인 레이저빔은 역 빔익스팬더(130)를 통과한 직후 직경이 2.6mm로 축소된 수렴광일 수 있다. 역 빔익스팬더(130)에 의해서 레이저빔의 빔사이즈를 축소함으로써, 아래에서 설명하는 빔확대부(170)에 의해서 레이저빔의 빔사이즈가 확대되더라도 스캔헤드(180)의 어퍼쳐(182)를 용이하게 통과할 수 있게 된다. 또한, 역 빔익스팬더(130)에 의해 수렴광을 형성함으로써, 아래에서 설명하는 에프-세타 렌즈(190)에 입사되는 레이저빔의 초점 거리를 축소시켜서 스폿 사이즈를 크게 할 수 있다. The reverse beam expander 130 serves to reduce the beam size of the laser beam emitted from the beam generation unit 120 and generate convergent light. For example, the laser beam having a diameter of 8 mm output from the beam generator 120 may be convergent light having a diameter reduced to 2.6 mm immediately after passing through the reverse beam expander 130. By reducing the beam size of the laser beam by the inverse beam expander 130, the aperture 182 of the scan head 180 can be facilitated even if the beam size of the laser beam is enlarged by the beam enlarger 170 described below. I can pass it through. Further, by forming the converged light by the inverse beam expander 130, the spot size can be increased by reducing the focal length of the laser beam incident on the F-theta lens 190 described below.

역 빔익스팬더(130)는 도 2에 예시되어 있는 바와 같이, 볼록렌즈 하우징(134) 및 오목렌즈 하우징(136)으로 이루어져 있으며, 볼록렌즈 하우징(134)의 입구에는 볼록렌즈(134)가 구비되어 있고, 오목렌즈 하우징(136)의 양 단부에는 제1오목렌즈(137) 및 제2오목렌즈(138)가 구비되어 있다.As illustrated in FIG. 2, the reverse beam expander 130 includes a convex lens housing 134 and a concave lens housing 136, and a convex lens 134 is provided at an inlet of the convex lens housing 134. The first and second concave lenses 137 and 138 are provided at both ends of the concave lens housing 136.

오목렌즈 하우징(136)은 볼록렌즈 하우징(134)의 내부에서 이동이 가능하도록 형성되어 있다. 이로 인해, 볼록렌즈(132)와 제1오목렌즈(137) 사이의 거리(a)는 필요에 따라서 조정될 수 있다. 그리고 오목렌즈 하우징(136)의 내부에 위치한 제1오목렌즈(137) 및 제2오목렌즈(138) 사이의 거리(b)는 고정되어 있다.The concave lens housing 136 is formed to be movable inside the convex lens housing 134. For this reason, the distance a between the convex lens 132 and the first concave lens 137 can be adjusted as necessary. The distance b between the first concave lens 137 and the second concave lens 138 positioned inside the concave lens housing 136 is fixed.

볼록렌즈(132)는 레이저빔을 초점시켜서 빔사이즈를 줄이는 역할을 한다. 그리고 제1오목렌즈(137)는 볼록렌즈(132)에 의해 빔사이즈가 축소된 레이저빔의 초점거리 이전에 위치하면서 레이저빔의 빔사이즈를 줄이는 역할을 한다. 그리고 제1오목렌즈(137) 및 제2오목렌즈(138)는 레이저빔을 평행광으로 보정하는 역할을 한다. The convex lens 132 serves to reduce the beam size by focusing the laser beam. The first concave lens 137 is positioned before the focal length of the laser beam whose beam size is reduced by the convex lens 132, and serves to reduce the beam size of the laser beam. The first concave lens 137 and the second concave lens 138 serve to correct the laser beam as parallel light.

역 빔익스팬더(130)는 볼록렌즈(132)와 제1오목렌즈(137) 사이의 거리(a)를 조정함으로써, 빔생성부(120)에서 입사되는 평행광 형태의 레이저빔을 발산광 또는 수렴광 형태로 만들 수 있다. 또한, 레이저빔은 역 빔익스팬더(130)를 통과하면서 가공에 적합한 가우시안(Gaussian) 또는 도넛형태의 레이저 모드(laser mode)로 변경된다. 그리고 입력빔 조절을 통해서 스캔헤드(180)의 모션 선택에 대한 다양성을 확보할 수 있다. The inverse beam expander 130 diverges or converges the parallel beam type laser beam incident from the beam generator 120 by adjusting the distance a between the convex lens 132 and the first concave lens 137. Can be made in light form. In addition, the laser beam is changed into a Gaussian or donut type laser mode suitable for processing while passing through the reverse beam expander 130. In addition, a variety of motion selection of the scan head 180 may be secured by adjusting the input beam.

역 빔익스팬더(130)에서 나온 수렴광 형태의 축소된 레이저빔은 제1미러(150), 제2미러(152) 및 제3미러(154)를 통해 반사된 후 빔스플리터(beam splitter)(160)에 입사하게 된다. 빔스플리터(160)에 입사한 빛의 50%는 그대로 투과하여 미러(156)에 입사되고, 나머지 50%는 반사하여 미러(158)에 입사하게 된다. 따라서 빔스플리터(160)에 의해서 2개의 레이저빔이 형성된다. The reduced laser beam in the form of converging light from the reverse beam expander 130 is reflected through the first mirror 150, the second mirror 152, and the third mirror 154, and then is split into a beam splitter 160. Will be joined. 50% of the light incident to the beam splitter 160 is transmitted through the mirror 156 as it is, and the remaining 50% is reflected to the mirror 158. Therefore, two laser beams are formed by the beam splitter 160.

빔스플리터(160)에서 나온 수렴광 형태의 레이저빔은 빔확대부(170)에서 빔사이즈가 확대된 수렴광으로 형성된다. 빔확대부(170)에 입사되는 레이저빔의 빔사이즈가 직경이 2.6mm인 경우 빔확대부(170)를 통과하면서 직경이 7~10mm인 수렴광으로 변경된다. The laser beam in the form of convergent light emitted from the beam splitter 160 is formed as the converged light in which the beam size is enlarged in the beam expanding unit 170. When the beam size of the laser beam incident on the beam expanding unit 170 is 2.6 mm in diameter, the beam beam is changed to convergent light having a diameter of 7 to 10 mm while passing through the beam expanding unit 170.

레이저빔의 스폿 사이즈가 작을수록 단위 면적당 에너지가 증가하여 가공성이 우수하게 된다. 그리고 에프-세타 렌즈(190)에 입사되는 레이저빔의 빔사이즈가 클수록 에프-세타 렌즈(190)를 통과하여 나오는 레이저빔의 스폿 사이즈가 축소된다. 따라서 본 실시예에 따른 레이저 마킹 장치(100)는, 에프-세타 렌즈(190)에 큰 빔사이즈를 갖는 레이저빔이 입사되도록 하기 위해서, 레이저빔의 빔사이즈를 확대하는 빔확대부(170)를 구비하게 된 것이다.As the spot size of the laser beam is smaller, the energy per unit area increases, so that the workability is excellent. The larger the beam size of the laser beam incident on the F-theta lens 190, the smaller the spot size of the laser beam passing through the F-theta lens 190. Therefore, the laser marking apparatus 100 according to the present exemplary embodiment uses the beam expanding unit 170 to enlarge the beam size of the laser beam so that the laser beam having a large beam size is incident on the F-theta lens 190. It will be equipped.

빔확대부(170)는 가변식 빔익스팬더로 구성될 수 있다. 가변식 빔익스팬더는 빔사이즈를 2배~8배 정도로 확대할 수 있으며, 레이저빔의 초점 거리도 조정을 할 수 있다. 그리고 빔확대부(170)는 빔스플리터(160)에 의해 분기된 레이저빔을 보정하여 2개의 레이저빔이 상호 균일하게 되도록 한다.The beam expanding unit 170 may be configured as a variable beam expander. The variable beam expander can expand the beam size by 2 ~ 8 times and adjust the focal length of the laser beam. The beam expanding unit 170 corrects the laser beam branched by the beam splitter 160 so that the two laser beams are uniform with each other.

빔확대부(170)에서 나온 확대된 수렴광은 스캔헤드(180)의 내부로 입사된다. The enlarged convergent light emitted from the beam expanding unit 170 is incident into the scan head 180.

스캔헤드(180)는 입사된 레이저빔을 시편(192)에 대해 XY축으로 위치제어 하는 역할을 한다. 스캔헤드(180)의 내부에는 갈바노미터(Galvanometer)가 구비되어 있다. 갈바노미터는 고정밀 DC 모터(도시하지 않음) 및 미러(184, 186)를 구비한다. The scanhead 180 serves to position the incident laser beam in the XY axis with respect to the specimen 192. The galvanometer is provided inside the scan head 180. The galvanometer includes a high precision DC motor (not shown) and mirrors 184 and 186.

에프-세타 렌즈(190)는 시편(192)의 마킹 영역에 일정한 초점을 유지하도록 하는 역할을 한다. 에프-세타 렌즈(190)는 규격이 정해져 있는데, 렌즈의 직경에 따라서 F410, F330, F254, F160 등이 있다. 또한, 각각의 에프-세타 렌즈(190)는 그 직경에 대응하는 작업 영역을 갖는데, 예를 들면, F254 렌즈는 가로 및 세로가 각각 180mm인 작업 영역을 갖는다. 따라서 에프-세타 렌즈(190)의 직경이 클수록 가공 영역이 커지게 된다. The f-theta lens 190 serves to maintain a constant focus on the marking area of the specimen 192. The F-theta lens 190 has a standard, and there are F410, F330, F254, and F160 according to the diameter of the lens. In addition, each f-theta lens 190 has a work area corresponding to its diameter, for example, the F254 lens has a work area of 180 mm in width and length, respectively. Therefore, the larger the diameter of the F-theta lens 190, the larger the processing area.

이에 반해, 에프-세타 렌즈(190)는 동일한 빔사이즈를 갖는 레이저빔이 입사하는 경우 그 직경이 증가할수록 스폿 사이즈가 증가하게 된다. On the contrary, when the F-theta lens 190 receives a laser beam having the same beam size, the spot size increases as the diameter thereof increases.

따라서 직경이 큰 에프-세타 렌즈(190)를 사용하는 경우에는 가공 영역은 커질 수 있지만 스폿 사이즈도 증가하기 때문에 레이저빔의 에너지가 감소하여 가공성이 감소하는 문제점이 있다. Therefore, when the F-theta lens 190 having a large diameter is used, the processing area may be large, but since the spot size also increases, the energy of the laser beam is reduced, thereby decreasing the workability.

본 발명에 따른 레이저 마킹 장치(100)는 기존에 비해 직경이 큰 에프-세타 렌즈(190)를 이용하여 가공 영역을 확대하면서도, 에프-세타 렌즈(190)에 입사되는 레이저빔의 빔사이즈를 확대함으로써 스폿 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 에프-세타 렌즈(190)에 수렴광이 입사되도록 함으로써 초점거리를 줄여서 스폿 사이즈를 줄일 수 있게 된다. The laser marking apparatus 100 according to the present invention enlarges the processing area by using the F-theta lens 190 having a larger diameter than the conventional one, and increases the beam size of the laser beam incident on the F-theta lens 190. This has the advantage of reducing the spot size. In addition, converging light is incident on the F-theta lens 190 to reduce the spot size by reducing the focal length.

이하에서는 도 3을 참고하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 마킹 방법에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, a laser marking method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

도 3에 예시되어 있는 레이저 마킹 방법은 도 1 내지 도 2에 예시된 레이저 마킹 장치(100)를 이용한 것이다. 이에 따른 레이저 마킹 방법은, 빔생성부(120)가 일정한 빔사이즈를 갖는 평행광 형태의 레이저빔을 생성하는 단계와, 역 빔익스팬더(130)가 평행광 형태의 레이저빔의 빔사이즈를 축소하여 수렴광을 생성하는 단계와, 빔확대부(170)가 축소된 수렴광 형태의 레이저빔의 빔사이즈를 확대하여 확대된 수렴광 형태의 레이저빔을 형성하는 단계와, 에프-세타 렌즈(190)를 이용하여 수렴광을 수광하여 일정한 스폿 사이즈를 갖는 레이저빔을 형성하는 단계를 포함한다. The laser marking method illustrated in FIG. 3 uses the laser marking apparatus 100 illustrated in FIGS. 1 and 2. According to the laser marking method, the beam generating unit 120 generates a laser beam in the form of parallel light having a constant beam size, and the reverse beam expander 130 reduces the beam size of the laser beam in the form of parallel light. Generating a convergent light; and expanding the beam size of the reduced convergent light type laser beam by the beam expanding unit 170 to form an enlarged convergent light type laser beam, and the F-theta lens 190. Receiving the converged light using the to form a laser beam having a constant spot size.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

100: 레이저 마킹 장치 120: 빔생성부
130: 역 빔익스팬더 160: 빔스플리터
170: 빔확대부 180: 스캔헤드
190: 에프-세타 렌즈 100: laser marking device 120: beam generation unit
130: reverse beam expander 160: beam splitter
170: beam expanding unit 180: scan head
190: f-theta lens

Claims (4)

일정한 빔사이즈를 갖는 평행광 형태의 레이저빔을 생성하는 빔생성부;
상기 빔생성부에서 생성된 레이저빔의 빔사이즈를 축소하고 수렴광을 생성하는 역 빔익스팬더;
상기 역 빔익스팬더에 의해 빔사이즈가 축소된 레이저빔의 빔사이즈를 확대하여확대된 수렴광을 형성하는 빔확대부;
상기 수렴광을 수광하여 일정한 스폿 사이즈를 갖는 레이저빔을 형성하는 에프-세타 렌즈를 포함하는 레이저 마킹 장치.
A beam generator for generating a laser beam in the form of parallel light having a constant beam size;
An inverse beam expander which reduces the beam size of the laser beam generated by the beam generator and generates converged light;
A beam expanding unit configured to enlarge the beam size of the laser beam whose beam size is reduced by the inverse beam expander to form an enlarged convergent light;
And an F-theta lens for receiving the converged light to form a laser beam having a constant spot size.
제1항에 있어서,
상기 역 빔익스팬더는,
볼록렌즈와, 상기 볼록렌즈에 대해 거리 조절이 가능한 제1오목렌즈와, 상기 제1오목렌즈에 대해 일정한 거리를 가지고 형성된 제2오목렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 장치.
The method of claim 1,
The reverse beam expander,
And a convex lens, a first concave lens capable of adjusting a distance to the convex lens, and a second concave lens formed at a predetermined distance with respect to the first concave lens.
제2항에 있어서,
상기 역 빔익스팬더는,
상기 볼록렌즈가 결합되는 볼록렌즈 하우징과, 상기 제1오목렌즈 및 제2오목렌즈가 결합되는 오목렌즈 하우징을 구비하고,
상기 오목렌즈 하우징은 상기 볼록렌즈 하우징의 내부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 장치.
The method of claim 2,
The reverse beam expander,
A convex lens housing to which the convex lens is coupled and a concave lens housing to which the first concave lens and the second concave lens are coupled;
And the concave lens housing is inserted into the convex lens housing.
일정한 빔사이즈를 갖는 평행광 형태의 레이저빔을 생성하는 단계;
상기 평행광 형태의 레이저빔의 빔사이즈를 축소하고 초점거리를 갖는 수렴광을 형성하는 단계;
축소된 상기 수렴광 형태의 레이저빔의 빔사이즈를 확대하여 확대된 수렴광 형태의 레이저빔을 형성하는 단계; 및
에프-세타 렌즈를 이용하여 상기 수렴광을 수광하여 일정한 스폿 사이즈를 갖는 레이저빔을 형성하는 단계를 포함하는 레이저 마킹 방법.
Generating a laser beam in the form of parallel light having a constant beam size;
Reducing the beam size of the laser beam in the form of parallel light and forming a converged light having a focal length;
Forming a magnified convergent light laser beam by enlarging a beam size of the reduced converged light laser beam; And
Receiving the converged light using an F-theta lens to form a laser beam having a constant spot size.
KR1020110101221A 2011-10-05 2011-10-05 Device and method for laser marking KR101299981B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110101221A KR101299981B1 (en) 2011-10-05 2011-10-05 Device and method for laser marking

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110101221A KR101299981B1 (en) 2011-10-05 2011-10-05 Device and method for laser marking

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130036957A KR20130036957A (en) 2013-04-15
KR101299981B1 true KR101299981B1 (en) 2013-08-26

Family

ID=48438101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110101221A KR101299981B1 (en) 2011-10-05 2011-10-05 Device and method for laser marking

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101299981B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102214508B1 (en) 2014-04-28 2021-02-09 삼성전자 주식회사 Method for fabricating of stacked semiconductor package

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090015195A (en) * 2007-08-08 2009-02-12 주식회사 파이컴 Method of trimming a film resistor by a laser with an off-axis spinning beam deliver system
KR20100079582A (en) * 2008-12-31 2010-07-08 (주)와이티에스 A revised system and revised method of laser beam power

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090015195A (en) * 2007-08-08 2009-02-12 주식회사 파이컴 Method of trimming a film resistor by a laser with an off-axis spinning beam deliver system
KR20100079582A (en) * 2008-12-31 2010-07-08 (주)와이티에스 A revised system and revised method of laser beam power

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130036957A (en) 2013-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101968348B1 (en) Laser processing device and laser processing method
JP2009178725A (en) Laser beam machining apparatus and method
JP2010158713A (en) Laser beam machining apparatus
CN105478767A (en) Device and method for obtaining metal dental prosthesis through laser 3D printing
US10357848B2 (en) Laser machining systems and methods
JP5241527B2 (en) Laser processing equipment
JP2009178720A (en) Laser beam machining apparatus
KR20130085796A (en) Laser processing apparatus and method
JP2003112280A (en) Light irradiation device, optical machining device, machining method and electronic component
JP4610201B2 (en) Laser irradiation device
CN109759714B (en) Large-breadth marking system based on femtosecond laser filamentation and marking range calibration method
KR101299981B1 (en) Device and method for laser marking
KR101309532B1 (en) Laser marking device and method using focus lens
JP2011240403A (en) Laser beam machine loading self-propelled galvano scanner
JP2007054853A (en) Laser beam machining device and machining method
JP6324151B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
JP2020082139A (en) Laser processing device and method for processing work-piece
JP6644428B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
KR20070057066A (en) Laser processing method and laser processing apparatus
JP2005316069A (en) Laser beam condensing optical system and laser machining device
JP2009039733A (en) Laser beam machining apparatus
JPS58190918A (en) Laser scanner
JP2008119719A (en) Laser beam machining apparatus
JP2015080799A (en) Laser processing device and method
CN117103684B (en) Scanning system for reducing inertia of vibrating mirror with long working distance

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160818

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170809

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180619

Year of fee payment: 6