KR101334067B1 - Manufacturing system and method using fs-laser for micro-notches on circumference ridge-line of the scribing wheel - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 취성 재료 절단에 사용되는 도구로서 휠 선단부에 다수 개의 미세 노치가 형성되어 있는 스크라이빙 휠을 제작하는 장치 및 방법으로서, 레이저를 이용하여 노치를 형성함으로써 비접촉식 공정을 실현하는, 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치는, 휠(500)의 선단부(510)에 다수 개의 미세 노치(520)를 제작하는 장치(1000)로서, 초고속 레이저를 조사하는 레이저 조사부(100); 상기 레이저 조사부(100)에서 조사되는 레이저 빔의 광경로 상에 상기 휠(500)의 선단부(510)가 배치되도록 상기 휠(500)을 수평 이동, 수직 이동 또는 회전 이동시키는 휠 이동부(200); 를 포함하여 이루어져, 상기 레이저 조사부(100)에 의하여 조사되는 레이저 빔에 의하여 상기 휠(500)의 선단부(10)에 상기 노치(520)가 형성되는 것을 특징으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is an apparatus and method for manufacturing a scribing wheel having a plurality of fine notches formed at the tip of a wheel as a tool for cutting brittle materials, which realizes a non-contact process by forming a notch using a laser. The present invention provides an apparatus and method for manufacturing a fine notch of a wheel tip using an ultrafast laser.
The apparatus for manufacturing a fine notch at the tip of a wheel using the ultrafast laser of the present invention is an apparatus 1000 for manufacturing a plurality of fine notches 520 at the tip 510 of the wheel 500, and includes a laser irradiation part for irradiating an ultrafast laser ( 100); The wheel moving unit 200 for horizontally moving, vertically moving or rotating the wheel 500 so that the tip portion 510 of the wheel 500 is disposed on the optical path of the laser beam radiated from the laser irradiation unit 100. ; It comprises a, characterized in that the notch 520 is formed on the front end portion 10 of the wheel 500 by the laser beam irradiated by the laser irradiation unit 100.

Description

초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치 및 방법{Manufacturing system and method using fs-laser for micro-notches on circumference ridge-line of the scribing wheel}Manufacturing system and method of micro notch of wheel tip using ultrafast laser {Manufacturing system and method using fs-laser for micro-notches on circumference ridge-line of the scribing wheel}

본 발명은 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 취성 재료를 절단 혹은 절단하기 위하여 취성 재료 위에 흠집을 내는 도구인 스크라이빙 휠에 대하여, 취성 재료 표면에 보다 효율적으로 흠집을 만들어 스크라이빙을 위한 수직 크랙(crack)을 보다 잘 발생시킬 수 있게 하는, 초고속 레이저를 이용하여 다이아몬드 혹은 초경합금으로 제작된 휠의 선단부에 미세한 노치(notch)를 제작하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for producing a fine notch of a wheel tip using an ultrafast laser. More specifically, the present invention relates to a scribing wheel, which is a tool that scratches a brittle material to cut or cut the brittle material, and more effectively scratches the surface of the brittle material, thereby making a vertical crack for scribing. The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a fine notch at the tip of a wheel made of diamond or cemented carbide using an ultrafast laser, which makes it possible to generate more well.

LCD, TFT-LCD, OLED 기반 FPD(Flat panel Display), 터치 패널(touch panel) 등을 포함하는 평면형 소자에 대한 요구가 많아지고 있으며, 이에 따라 생산성의 증대를 위해 소자 자체의 생산 시 대형화 및 경박화 추세가 강해지고 있다. 이에 따라 이들을 이용한 최종 제품(end-product)을 생산하기 위해서는 기 생산된 대형 평면 소자를 목적에 맞게 절단하는 과정이 필수적이다. 이 뿐만 아니라 일반적으로 반도체 생산 공정에 있어서, 웨이퍼 상에 집적 회로를 형성한 후 스크라이브(scribe) 공정을 통해 각각의 다이로 분리하는 과정이 반드시 들어가게 된다.There is an increasing demand for planar devices including LCD, TFT-LCD, OLED-based flat panel displays (FPDs), touch panels, and the like, thus increasing the size and lightness of the devices themselves to increase productivity. The trend of getting angry is getting stronger. Accordingly, in order to produce an end-product using them, a process of cutting a large planar device previously produced according to the purpose is essential. In addition, in the semiconductor production process, a process of forming an integrated circuit on a wafer and then separating it into individual dies through a scribe process is necessarily included.

스크라이브 공정이란, 소자 기판, 웨이퍼 등과 같은 판형 대상물에 스크라이빙 선을 형성하고, 이 스크라이빙 선을 중심으로 양쪽에 힘을 가하여 스크라이빙 선을 따라 부러지도록 하여 절단이 이루어지도록 하는 공정이다. 일반적으로 웨이퍼는 글래스 등과 같은 취성 재료로 되어 있는데, 취성 재료는 외부 힘이 가해졌을 때 크랙의 전파가 매우 빠르게 잘 일어나는 성질을 가지고 있으므로, 취성 재료의 절단에 있어 스크라이브 공정은 매우 유용하게 사용된다. 특히 이러한 취성 재료의 경우, 절단용 공구를 이용하여 대상물 전체를 절단하는 것보다, 약간의 크랙만 형성시킨 후 나머지는 스크라이빙을 이용하여 절단하도록 하는 것이 훨씬 용이하다는 장점도 있다. 이러한 스크라이빙 장치 또는 방법에 대해서는, 한국특허공개 제2011-0079977호("칩 전처리기를 포함하는 스크라이빙 장치 및 스크라이빙 방법", 2011.07.12), 일본특허공개 제2010-194784호("스크라이브 장치 및 스크라이브 방법", 2010.09.09), 한국특허공개 제2010-0056216호("스크라이빙 장치 및 이를 이용한 스크라이빙 방법", 2010.05.27) 등에 상세히 잘 설명되어 있다.
The scribing process is a process of forming a scribing line on a plate-like object such as an element substrate or a wafer, and applying a force to both sides of the scribing line to break along the scribing line so that the cutting is performed. . Generally, the wafer is made of a brittle material such as glass, and the brittle material has a property that crack propagation occurs very quickly when an external force is applied, so the scribing process is very useful for cutting the brittle material. In particular, in the case of such brittle material, it is much easier to cut only a few cracks and then cut the rest using scribing than to cut the entire object using a cutting tool. For such a scribing apparatus or method, Korean Patent Publication No. 2011-0079977 ("Scribing apparatus and scribing method including a chip preprocessor", 2011.07.12), Japanese Patent Publication No. 2010-194784 ( "Scribing device and scribing method", 2010.09.09), Korean Patent Publication No. 2010-0056216 ("Scribing device and scribing method using the same", 2010.05.27) and the like are described in detail.

그런데, 이처럼 스크라이브 공정을 사용할 경우, 절단용 공구로 완전히 절단을 하는 것이 아니기 때문에 절단 방향을 마음대로 제어하기가 어려울 수 있고, 이에 따라 스크라이브 공정 중 불량이 발생하게 될 여지가 있다. 스크라이빙 시 절단 방향은 결국은 크랙의 전파 방향이 되는 것으로, 크랙이 수직 방향으로 정확하게 형성되도록 함으로써 이러한 문제를 어느 정도 해소하는 것이 가능하다. 이에 따라 보다 정확하고 효율적으로 취성 재료로 된 대상물 상에 스크라이빙 선을 형성하기 위한 여러 기술들이 연구되어 왔다.However, when using the scribing process as described above, it is difficult to control the cutting direction at will because the cutting tool is not completely cut, and thus there is a possibility that a defect occurs during the scribing process. In the scribing, the cutting direction eventually becomes the propagation direction of the crack, and it is possible to solve this problem to some extent by allowing the crack to be formed accurately in the vertical direction. Accordingly, various techniques have been studied for forming scribing lines on objects made of brittle material more accurately and efficiently.

현재에는 일반적으로 대상물보다 높은 강도를 가지는 스크라이빙 휠을 이용하여 스크라이빙 선을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 국제특허공개 제WO09/099130호호("POLYCRYSTALLINE DIAMOND", 2009.08.13)에 다이아몬드 다결정체 재료가 스크라이빙 휠을 제조하는데 사용될 수 있음이 나타나 있는 등과 같이, 이러한 스크라이빙 휠은 일반적으로 다결정 다이아몬드나 초경합금 등과 같은 재질로 만들어진다.Currently, a method of forming a scribing line using a scribing wheel having a higher strength than an object is generally used. Such scribing wheels are generally made of polycrystalline diamond, as WO09 / 099130 ("POLYCRYSTALLINE DIAMOND", 2009.08.13) shows that diamond polycrystalline materials can be used to make scribing wheels. Or cemented carbide.

물론, 이러한 스크라이빙 휠 자체에 대해서도 보다 스크라이빙 선을 잘 형성할 수 있도록 하기 위하여 그 형상이나 제조 방법에 대한 다양한 연구가 이루어져 오고 있다. 스크라이빙 휠의 형상이나 제조 방법의 개선에 관한 기술로서, 한국특허공개 제2011-0129050 호("스크라이빙 휠 및 그 제조 방법", 2011.12.01), 미국특허등록 제7975589호("Scribing wheel for brittle material and manufacturing method for same, as well as scribing method, scribing apparatus and scribing tool using the same", 2011.07.12) 등이 개시되어 있다. 간략히 설명하자면, 스크라이빙 휠은 동일한 원뿔대 형상 두 개의 넓은 밑면 측이 붙어 있는 형상으로 되는데, 이 두 원뿔대가 붙어 있는 선단부에 다수 개의 미세 노치가 형성되어 원형 톱날과 같은 형태가 된다. 이러한 미세 노치의 크기, 형상, 배치 형태 등이 스크라이빙의 질에 직접적으로 영향을 주기 때문에, 앞서 예시한 선행문헌 등에서도 이러한 부분에 주안점을 두고 연구가 이루어져 오고 있다.Of course, various studies have been made on the shape and manufacturing method of the scribing wheel itself in order to form a scribing line better. As a technique for improving the shape of a scribing wheel or a manufacturing method, Korean Patent Publication No. 2011-0129050 ("Scribing Wheel and Manufacturing Method", 2011.12.01) and US Patent No. 7975589 ("Scribing wheel for brittle material and manufacturing method for same, as well as scribing method, scribing apparatus and scribing tool using the same ", 2011.07.12). In brief, the scribing wheel has a shape with two wide bottom sides attached to the same truncated conical shape, and a plurality of fine notches are formed at the distal end where the two truncated cones are attached to form a circular saw blade. Since the size, shape, and arrangement of the fine notches directly affect the quality of the scribing, studies have been made focusing on such a part in the above-mentioned prior documents.

이처럼 스크라이빙 휠의 형상을 어떻게 형성할 것인가에 대한 연구는 다양하게 개시되어 있는 반면, 스크라이빙 휠에 미세 노치를 형성하는 방법 자체에 대해서는 단순히 (스크라이빙 휠보다 더 강한 소재로 된 공구를 사용한) 연삭 가공 등과 같은 접촉식 방법을 사용한다는 정도이다. 그런데, 앞서 설명한 바와 같이 이러한 스크라이빙 휠은 다결정 다이아몬드나 초경합금 등과 같은 매우 강도가 높은 재질로 이루어지기 때문에, 연삭 가공 등을 함에 있어서 (스크라이빙 휠보다 더 강한 소재로 된 공구를 사용한다 하더라도) 공구 소모가 빠르게 이루어지는 등의 문제가 발생할 위험성이 높다. 또한 이러한 접촉식 공정은 열적 손상을 발생시키기 때문에, 원하는 형태의 미세 노치를 정확하고 균일하게 형성하기에도 어려움이 있는 문제가 있다.While studies on how to form the shape of the scribing wheel have been variously disclosed, the method of forming a fine notch on the scribing wheel itself is simply a tool of a material stronger than the scribing wheel. To use a contact method such as grinding). However, as described above, since the scribing wheel is made of a very high strength material such as polycrystalline diamond or cemented carbide, the scribing wheel may be used for grinding, even if a tool made of a material stronger than the scribing wheel is used. ) High risk of problems such as rapid tool consumption. In addition, since such a contact process generates thermal damage, there is a problem that it is difficult to accurately and uniformly form a fine notch of a desired shape.

이외에도, 집속 이온 빔(FIB, Focused Ion Beam)과 같은 고에너지 하전입자 혹은 파티클을 사용하여 미세 노치를 형성하는 공정이 도입되기도 하였다. 그러나 이 경우에는 제작 공정 환경으로써 고진공이 필수적이며 이는 또한 공정 단가 상승 및 공정의 복잡화 등의 문제를 피할 수 없다.In addition, a process of forming a fine notch using high energy charged particles or particles such as a focused ion beam (FIB) has been introduced. However, in this case, high vacuum is essential as the manufacturing process environment, which also inevitably raises the cost of the process and the complexity of the process.

또한, 이러한 종래의 여러 공정들의 경우 그 특성상 동시에 다수 개의 휠 선단부에 노치를 제작할 수 없는 기술적인 제한점이 있다.
In addition, in the case of these conventional processes, there are technical limitations in that notches can not be manufactured on a plurality of wheel tips at the same time.

1. 한국특허공개 제2011-0079977호("칩 전처리기를 포함하는 스크라이빙 장치 및 스크라이빙 방법", 2011.07.12)1. Korean Patent Publication No. 2011-0079977 ("Scribing apparatus and scribing method including a chip preprocessor", 2011.07.12) 2. 일본특허공개 제2010-194784호("스크라이브 장치 및 스크라이브 방법", 2010.09.09)2. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-194784 ("scribe device and scribe method", 2010.09.09) 3. 한국특허공개 제2010-0056216호("스크라이빙 장치 및 이를 이용한 스크라이빙 방법", 2010.05.27)3. Korean Patent Publication No. 2010-0056216 ("Scribing apparatus and scribing method using the same", 2010.05.27) 4. 국제특허공개 제WO09/099130호호("POLYCRYSTALLINE DIAMOND", 2009.08.13)4. International Patent Publication No. WO09 / 099130 ("POLYCRYSTALLINE DIAMOND", 2009.08.13) 5. 한국특허공개 제2011-0129050 호("스크라이빙 휠 및 그 제조 방법", 2011.12.01)5. Korean Patent Publication No. 2011-0129050 ("Scribing wheel and its manufacturing method", 2011.12.01) 6. 미국특허등록 제7975589호("Scribing wheel for brittle material and manufacturing method for same, as well as scribing method, scribing apparatus and scribing tool using the same", 2011.07.12)6. US Patent No. 7975589 ("Scribing wheel for brittle material and manufacturing method for same, as well as scribing method, scribing apparatus and scribing tool using the same", July 12, 2011)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 취성 재료 절단에 사용되는 도구로서 휠 선단부에 다수 개의 미세 노치가 형성되어 있는 스크라이빙 휠을 제작하는 장치 및 방법으로서, 레이저를 이용하여 노치를 형성함으로써 비접촉식 공정을 실현하는, 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치 및 방법을 제공함에 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to use a scribing wheel having a plurality of fine notches formed on the tip of the wheel as a tool used for cutting brittle materials. An apparatus and method for manufacturing the present invention provide a fine notch manufacturing apparatus and method for a wheel tip portion using an ultrafast laser which realizes a non-contact process by forming a notch using a laser.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치는, 휠(500)의 선단부(510)에 다수 개의 미세 노치(520)를 제작하는 장치(1000)로서, 초고속 레이저를 조사하는 레이저 조사부(100); 상기 레이저 조사부(100)에서 조사되는 레이저 빔의 광경로 상에 상기 휠(500)의 선단부(510)가 배치되도록 상기 휠(500)을 수평 이동, 수직 이동 또는 회전 이동시키는 휠 이동부(200); 를 포함하여 이루어져, 상기 레이저 조사부(100)에 의하여 조사되는 레이저 빔에 의하여 상기 휠(500)의 선단부(10)에 상기 노치(520)가 형성되는 것을 특징으로 한다.An apparatus for manufacturing a fine notch at the tip of a wheel using the ultrafast laser of the present invention for achieving the above object is an apparatus 1000 for manufacturing a plurality of fine notches 520 at the tip 510 of the wheel 500. Laser irradiation unit 100 for irradiating the ultra-fast laser; The wheel moving unit 200 for horizontally moving, vertically moving or rotating the wheel 500 so that the tip portion 510 of the wheel 500 is disposed on the optical path of the laser beam radiated from the laser irradiation unit 100. ; It comprises a, characterized in that the notch 520 is formed on the front end portion 10 of the wheel 500 by the laser beam irradiated by the laser irradiation unit 100.

이 때, 상기 레이저 조사부(100)는, 레이저 광원(110), 상기 레이저 광원(110)에서 조사되는 레이저 빔을 상기 휠(500)의 선단부(510)로 집속시키는 대물렌즈(120), 상기 레이저 광원(110) 및 상기 대물렌즈(120) 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 레이저 광원(110)에서 조사되는 레이저 빔의 파장 범위의 빛을 전반사하고 그 외의 파장 범위의 빛을 투과시키는 이색성 거울(130, dichroic mirror), 상기 이색성 거울(130)에 의하여 투과된 빛을 이용하여 상기 휠(500)의 선단부(510)를 촬영하는 촬영부(140)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 이 때, 상기 레이저 조사부(100)는 펨토초 또는 피코초 펄스폭을 가지는 레이저 광을 조사하는 것이 바람직하다.At this time, the laser irradiation unit 100, the objective lens 120, the laser to focus the laser light source 110, the laser beam irradiated from the laser light source 110 to the distal end portion 510 of the wheel 500 It is disposed on the optical path between the light source 110 and the objective lens 120, the dichroic to totally reflect the light of the wavelength range of the laser beam irradiated from the laser light source 110 and to transmit light of the other wavelength range And a photographing unit 140 for photographing the tip 510 of the wheel 500 by using a mirror 130 and a light transmitted by the dichroic mirror 130. In this case, the laser irradiation unit 100 preferably irradiates a laser light having a femtosecond or picosecond pulse width.

또한, 상기 휠 이동부(200)는, 스테이지(210), 상기 휠(500)의 중심공(530)에 끼워지는 회전축(220), 상기 스테이지(210) 상에 배치되며 상기 회전축(220)의 일측 끝단에 구비되어 상기 회전축(220)을 회전시켜 상기 휠(500)을 회전 이동시키는 스텝 모터(230), 상기 스테이지(210)와 결합 구비되며 상기 회전축(220)의 타측 끝단에 구비되어 상기 휠(500)을 수평 또는 수직 이동시키는 트랜슬레이터(240, translator)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the wheel moving part 200 is disposed on the stage 210, the rotary shaft 220 fitted into the center hole 530 of the wheel 500, the stage 210, and the rotary shaft 220 of the rotary shaft 220. It is provided at one end is provided with a step motor 230 for rotating the wheel 500 to rotate the rotary shaft 220, the stage 210 and the other end of the rotary shaft 220 is provided with the wheel Translator 240 for horizontally or vertically moving 500 is characterized in that it comprises a.

이 때, 상기 휠 이동부(200)는, 상기 스텝 모터(230) 및 상기 회전축(220)의 연결부에 구비되어, 상기 스텝 모터(230) 축의 세차 운동을 포함하는 노이즈 움직임의 전달을 제거하는 커플러(250)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 휠 이동부(200)는, 상기 스테이지(210) 상에 배치되며 상기 회전축(220)이 관통되어 상기 회전축(220)을 지지하되, 상기 회전축(220)이 관통 지지되는 부분에 베어링(265)이 구비되는 적어도 하나 이상의 서포터(260)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the wheel moving unit 200 is provided at the connection portion of the step motor 230 and the rotating shaft 220, coupler for removing the transmission of the noise movement including the precession of the step motor 230 axis. It is preferable to further comprise 250. In addition, the wheel moving unit 200 is disposed on the stage 210 and the rotating shaft 220 is penetrated to support the rotating shaft 220, the bearing in the portion where the rotating shaft 220 is penetrated and supported ( At least one supporter 260 is preferably provided further comprises 265.

또한, 상기 휠 이동부(200)는, 상기 레이저 조사부(100)에서 조사되는 레이저 빔의 광경로의 연장선 및 상기 휠(500)에 레이저 빔이 조사되는 지점에서의 접선이 예각 내지 수직을 이루도록 상기 휠(500)을 수평 이동시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 휠 이동부(200)는, 상기 촬영부(140)에 의하여 촬영된 이미지 또는 별도 구비된 높이 측정 센서(270)에 의하여 측정된 높이 값을 이용하여 상기 휠(500)을 수직 이동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the wheel moving unit 200 is an extension line of the optical path of the laser beam irradiated from the laser irradiation unit 100 and the tangent at the point where the laser beam is irradiated to the wheel 500 is acute angle to the vertical It characterized in that the wheel 500 is moved horizontally. In addition, the wheel moving unit 200 allows the wheel 500 to vertically move by using an image photographed by the photographing unit 140 or a height value measured by a height measuring sensor 270 provided separately. It is characterized by.

또한, 상기 미세 노치 제작 장치(1000)는, 복수 개의 상기 휠(500)에 상기 노치(520)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 미세 노치 제작 장치(1000)는, 복수 개의 상기 휠(500)이 동축 상에 적층 배열되어 형성되는 적층체, 상기 적층체의 양측 끝단에 구비되는 한 쌍의 지지판(310) 및 상기 휠(500)들의 사이에 채워지는 필링재(320)를 포함하여 이루어지는 휠 카트리지(300); 를 포함하여 이루어지며, 상기 휠 카트리지(300)에 상기 노치(520)를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 필링재(320)는 상기 휠(500)에 물리적 및 화학적 손상을 주지 않는 용매에 용해 가능한 재료인 것을 특징으로 한다.
In addition, the fine notch manufacturing apparatus 1000 is characterized in that the notch 520 is formed on the plurality of wheels 500. At this time, the fine notch manufacturing apparatus 1000 is a laminate in which a plurality of the wheels 500 are laminated on the coaxial layer, a pair of support plates 310 provided at both ends of the laminate and the A wheel cartridge 300 including a filling material 320 filled between the wheels 500; It is made, including, characterized in that forming the notch 520 in the wheel cartridge 300. In this case, the peeling material 320 is characterized in that the material is soluble in a solvent that does not cause physical and chemical damage to the wheel 500.

또한, 본 발명의 휠 선단부의 미세 노치 제작 방법은, 휠(500)의 선단부(510)에 다수 개의 미세 노치(520)를 제작하는 방법으로서, 상기 휠(500)의 선단부(510)에 레이저가 조사되어 노치(520)가 형성되는 레이저 조사 단계; 상기 휠(500)이 미리 결정된 각도만큼 회전되는 휠 회전 단계; 상기 레이저 조사 단계 및 상기 휠 회전 단계가 순차적으로 반복 수행되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 레이저는 펨토초 또는 피코초 펄스폭을 가지는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a fine notch of the wheel tip of the present invention is a method of manufacturing a plurality of fine notches 520 on the tip 510 of the wheel 500, the laser is applied to the tip 510 of the wheel 500 Laser irradiation step of irradiating the notch 520 is formed; A wheel rotation step of rotating the wheel 500 by a predetermined angle; Repeating the laser irradiation step and the wheel rotating step sequentially; And a control unit. At this time, the laser is characterized by having a femtosecond or picosecond pulse width.

또한, 상기 레이저 조사 단계는 상기 레이저가 상기 휠(500)의 축 방향으로 상대 이동되면서 적어도 1회 이상 조사되는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 미세 노치 제작 방법은 상기 노치(520)의 넓이, 깊이, 상기 휠(500)에 따라 레이저의 에너지, 레이저의 펄스 반복률, 레이저의 상대 이동 속도, 조사 반복 횟수가 결정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the laser irradiation step is characterized in that the laser is irradiated at least one or more times while moving relative to the axial direction of the wheel (500). At this time, the fine notch manufacturing method is characterized in that the energy of the laser, the pulse repetition rate of the laser, the relative movement speed of the laser, the number of irradiation iterations is determined according to the width, depth, the wheel 500 of the notch 520. do.

또한, 상기 미세 노치 제작 방법은 복수 개의 상기 휠(500)이 동축 상에 적층 배열되어 형성되는 적층체에 상기 노치(520)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the fine notch manufacturing method is characterized in that the notch 520 is formed in a laminate in which a plurality of the wheels 500 are stacked and arranged coaxially.

본 발명에 의하면, 스크라이빙 휠을 제작함에 있어서, 휠 선단부의 미세 노치를 초고속 레이저를 이용한 비접촉식 공정을 통해 형성하도록 하기 때문에, 종래 연삭 가공을 이용한 접촉식 공정을 통해 미세 노치를 형성하도록 하였던 것에 비하여 훨씬 정확하고 용이하게 미세 노치 형성을 구현할 수 있게 되는 큰 효과가 있다.According to the present invention, in the manufacture of the scribing wheel, since the fine notch of the wheel tip is formed through a non-contact process using an ultrafast laser, the fine notch is formed through a contact process using a conventional grinding process. Compared to this, there is a great effect that it is possible to implement the fine notch formation more accurately and easily.

또한 본 발명에 의하면, 스크라이빙 휠 제작 시 하나씩 만드는 것이 아니라 다수 개의 스크라이빙 휠을 모아 카트리지 형태로 만들어 한꺼번에 미세 노치 형성 작업을 하게 되므로, 종래에 비하여 생산성이 비약적으로 향상되는 큰 효과가 있다. 더불어, 휠 카트리지 제작 시 휠 선단과 선단 사이를 고분자와 같은 필링재로 코팅 혹은 채움으로써, 레이저 공정 시 발생할 수 있는 휠 선단부 이외의 부분에 대한 부분적인 어블레이션을 방지할 수 있고, 또는 코팅의 정도를 변화시킴으로써 어블레이션 정도를 제어하여 제작된 노치의 3차원적인 구조를 인위적으로 제어할 수 있는 등의 효과 또한 있다.In addition, according to the present invention, instead of making one by one when manufacturing the scribing wheel to collect a plurality of scribing wheel in the form of a cartridge to form a fine notch at once, there is a great effect that the productivity is dramatically improved compared to the conventional . In addition, when the wheel cartridge is manufactured, coating or filling between the tip of the wheel and the tip of the wheel with a filling material such as a polymer can prevent partial ablation of parts other than the tip of the wheel, which may occur during laser processing, or the degree of coating. By controlling the degree of ablation, it is also possible to artificially control the three-dimensional structure of the manufactured notch.

뿐만 아니라 본 발명의 스크라이빙 휠 제작 방법은 상술한 바와 같이 초고속 레이저를 이용한 비접촉식 공정으로 이루어지기 때문에, 종래의 경우 진공 환경 등과 같은 특수 환경을 만들어주어야 했던 것과는 달리 공정 환경에 대한 제한이 없어, 공정 구현이 훨씬 용이하고 경제적으로 이루어지게 되는 효과 또한 있다.
In addition, since the scribing wheel manufacturing method of the present invention is made of a non-contact process using an ultra-fast laser as described above, there is no limitation on the process environment, unlike the conventional case had to create a special environment, such as a vacuum environment, There is also the effect of making the process much easier and more economical.

도 1은 휠 선단부에 미세 노치가 균등하게 제작되어 있는 초경합금 혹은 다결정 다이아몬드(PCD, polycrystalline diamond) 휠의 모식도.
도 2는 초경합금 혹은 다결정 다이아몬드 재질 휠의 선단부 상에 미세 노치를 제작하기 위한 본 발명의 초고속 레이저 공정 장치의 개략도.
도 3은 초경합금 혹은 다결정 다이아몬드 재질 휠의 선단부에 미세 노치를 제작하는 장비의 모식도.
도 4는 본 발명의 휠 카트리지의 전형적인 모식도.
도 5는 본 발명에 의한, 노치의 중심축으로부터의 각도 제어 방법 원리.1 is a schematic view of a cemented carbide or polycrystalline diamond (PCD) wheel, in which fine notches are uniformly produced at the wheel tip.
2 is a schematic diagram of an ultrafast laser processing apparatus of the present invention for fabricating fine notches on the tip of a cemented carbide or polycrystalline diamond wheel;
Figure 3 is a schematic diagram of the equipment for producing a fine notch in the tip of the cemented carbide or polycrystalline diamond material wheel.
4 is a schematic view of a wheel cartridge of the present invention.
5 is a principle of the angle control method from the central axis of the notch according to the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a fine notch manufacturing apparatus and method for a wheel tip using the ultra-fast laser according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail.

상술한 바와 같이, 디스플레이나 반도체 제작 공정에서 기판을 절단하기 위해서는 스크라이빙 선을 형성한 후 부러뜨리는 식으로 절단하는 방식이 사용되며, 이 절단 공정에서의 불량 발생률을 낮추기 위해서는 스크라이빙 선을 잘 형성하는 것이 중요하다는 점은 잘 알려져 있다. 또한 이를 위하여, 스크라이빙 선을 잘 형성하기 위해서 어떻게 스크라이빙 휠을 잘 제작할 것인가에 대한 여러 관점에서의 연구가 이루어져 오고 있다.As described above, in order to cut a substrate in a display or semiconductor fabrication process, a scribing line is formed by breaking the scribing line. A scribing line is used to reduce the defect rate in the cutting process. It is well known that it is important to form well. Also, for this purpose, studies have been made from various viewpoints on how to make a scribing wheel well in order to form a scribing line well.

도 1은 본 발명을 통하여 제작하고자 하는 스크라이빙 휠의 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 스크라이빙 휠(500)은, 휠(500) 선단부(510)에 미세 노치(520)가 방사상으로 균등하게 형성되어 있는 형태로 되어 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 일반적으로 그 재질은 초경합금 또는 다결정 다이아몬드(PCD, polycrystalline diamond)와 같이 매우 강도가 높은 재질이다. 보다 상세히는, 상기 휠(500)의 선단부(510)는 특정 각도로 양방향으로 일정하게 날을 세운 모양으로 되어 있으며, 상기 휠(510)의 중앙에는 높은 정밀도를 갖으며 일정한 지름을 갖는 중심공(530)이 형성되어 있다. 상기 중심공(530)은 상기 휠(500)을 사용하여 취성 재료 표면에 흠집(즉 스크라이빙 선)을 내고자 할 때 공정 축을 삽입하여 사용할 목적으로 형성되어 있는 것이다. 이때 사용상의 목적에 따라 상기 노치(520)의 폭은 1마이크론 내지 20마이크론 정도의 범위에서 변화 가능하며, 깊이는 0.3마이크론 내지 10마이크론 정도의 범위에서 변화 가능하다. 또한 상기 휠(500)의 선단부(510)에 제작될 상기 노치(520)의 개수도, 1개 내지 1,080개 정도의 범위에서 그 사용 재료 및 목적에 따라 다양하게 변화가 가능하다.
1 is a schematic diagram of a scribing wheel to be produced through the present invention. As shown in FIG. 1, the scribing wheel 500 has a shape in which the fine notches 520 are radially evenly formed on the tip portion 510 of the wheel 500. The material is a very high strength material such as cemented carbide or polycrystalline diamond (PCD). In more detail, the front end portion 510 of the wheel 500 has a shape in which the blade is erected constantly in both directions at a specific angle, and has a high precision at the center of the wheel 510 and a center hole having a constant diameter ( 530 is formed. The center hole 530 is formed for the purpose of inserting a process axis when using the wheel 500 to scratch (ie, scribing lines) on the surface of the brittle material. In this case, the width of the notch 520 may vary in the range of about 1 micron to about 20 microns, and the depth of the notch 520 may vary in the range of about 0.3 microns to about 10 microns. In addition, the number of the notches 520 to be manufactured on the front end portion 510 of the wheel 500 may be variously changed depending on the material used and the purpose in the range of about 1 to about 1,080.

도 2는 휠의 선단부 상에 미세 노치를 제작하기 위한 본 발명의 초고속 레이저 공정 장치의 개략도를, 도 3은 본 발명의 장치의 모식도를 각각 도시하고 있다.Fig. 2 shows a schematic diagram of the ultrafast laser processing apparatus of the present invention for producing a fine notch on the tip of the wheel, and Fig. 3 shows a schematic diagram of the apparatus of the present invention, respectively.

본 발명의 미세 노치 제작 장치(1000)는 기본적으로 레이저 조사부(100) 및 휠 이동부(200), 두 부분을 포함하여 이루어진다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 미세 노치 제작 장치(1000)는 종래의 스크라이빙 휠 제작 시 연삭 가공 등과 같은 열적 변형을 수반하는 접촉식 공정을 사용하는 것과는 달리, 레이저를 사용한 비접촉식 공정임과 동시에 또한 초고속 레이저를 사용하여 열적 변형을 최소화하는 비열적 공정을 실현하도록 하고 있다. 간략히 설명하자면, 본 발명에서 상기 레이저 조사부(100)에서는 초고속 레이저를 조사하며, 상기 휠 이동부(200)는 상기 레이저 조사부(100)에서 조사되는 레이저 빔의 광경로 상에 상기 휠(500)의 선단부(510)가 배치되도록 상기 휠(500)을 수평 이동, 수직 이동 또는 회전 이동시키도록 형성되어, 상기 레이저 조사부(100)에 의하여 조사되는 레이저 빔에 의하여 상기 휠(500)의 선단부(10)에 상기 노치(520)가 형성되도록 하는 것이다. 이하 각부에 대하여 보다 상세히 설명한다.
The micro-notch manufacturing apparatus 1000 of the present invention basically includes two parts, the laser irradiator 100 and the wheel moving unit 200. As described above, the micro-notch manufacturing apparatus 1000 of the present invention is a non-contact process using a laser, at the same time as using a contact process involving thermal deformation, such as grinding, in manufacturing a conventional scribing wheel. Ultrafast lasers are also used to realize nonthermal processes that minimize thermal strain. Briefly, in the present invention, the laser irradiation part 100 irradiates an ultrafast laser, and the wheel moving part 200 of the wheel 500 on the optical path of the laser beam irradiated from the laser irradiation part 100. The front end portion 10 of the wheel 500 is formed to move the wheel 500 horizontally, vertically, or rotationally so that the front end portion 510 is disposed and is irradiated by the laser irradiation part 100. The notch 520 is formed in the. Hereinafter, each part will be described in more detail.

상기 레이저 조사부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 광원(110), 대물렌즈(120), 이색성 거울(130, dichroic mirror), 촬영부(140)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 3, the laser irradiator 100 may include a laser light source 110, an objective lens 120, a dichroic mirror 130, and a photographing unit 140.

상기 레이저 광원(110)은 앞서 설명한 바와 같이 비접촉식 및 비열적 공정을 실현할 수 있도록 하기 위하여, 열적 변형을 최소화하는 초고속 레이저인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 상기 레이저 조사부(100)는 펨토초 또는 피코초 펄스폭을 가지는 레이저 광을 조사하도록 되는 것이 바람직하다.As described above, the laser light source 110 may be an ultrafast laser that minimizes thermal deformation in order to realize a non-contact and non-thermal process. More specifically, the laser irradiation unit 100 is preferably to irradiate a laser light having a femtosecond or picosecond pulse width.

상기 대물렌즈(120)는 상기 레이저 광원(110)에서 조사되는 레이저 빔을 상기 휠(500)의 선단부(510)로 집속시키는 역할을 한다. 이와 같은 광 집속 역할을 하는 광학 장치는, 단일 개의 렌즈로 이루어지는 형태, 다수 개의 렌즈로 이루어지는 형태, 렌즈와 더불어 별도의 다른 광학 부품들을 더 포함하는 형태 등 다양한 형태로 개시되어 있다. 즉 본 발명의 상기 대물렌즈(120)의 구성으로서, 이처럼 잘 알려져 있는 대물렌즈에 해당하는 장치 구성 중에서 레이저 가공에 적절한 구성을 채용하여도 무방하며, 이에 따라 상기 대물렌즈(120)의 상세한 구성에 대한 설명은 생략한다.The objective lens 120 focuses the laser beam irradiated from the laser light source 110 on the tip portion 510 of the wheel 500. The optical device serving as the light focusing device is disclosed in various forms such as a form consisting of a single lens, a form consisting of a plurality of lenses, and a form further including other optical components in addition to the lens. That is, as a configuration of the objective lens 120 of the present invention, a device suitable for laser processing may be adopted among the device configurations corresponding to such a well-known objective lens, and thus, the detailed configuration of the objective lens 120 may be adopted. The description is omitted.

상기 이색성 거울(130, dichroic mirror)은, 상기 레이저 광원(110) 및 상기 대물렌즈(120) 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 레이저 광원(110)에서 조사되는 레이저 빔의 파장 범위의 빛을 전반사하고 그 외의 파장 범위의 빛을 투과시키는 역할을 한다. 한편 상술한 바와 같이 특정 파장 범위의 빛은 전반사하고 그 외의 파장 범위의 빛은 투과시키는 기능을 하는 광학 부품으로 빔 스플리터 등도 있다. 즉 상기 이색성 거울(130) 역할을 하는 장치로서, (명확히 이색성 거울이 아니더라도) 상술한 바와 같은 기능을 할 수 있다면 다른 어떤 광학 부품을 사용하여도 무방하다.The dichroic mirror 130 is disposed on the optical path between the laser light source 110 and the objective lens 120, the light of the wavelength range of the laser beam irradiated from the laser light source 110. Reflects the light and transmits light in the other wavelength range. On the other hand, as described above, there is a beam splitter or the like as an optical component that functions to totally reflect light in a specific wavelength range and transmit light in other wavelength ranges. That is, as the device serving as the dichroic mirror 130, any other optical component may be used as long as it can function as described above (even if it is not clearly dichroic mirror).

상기 촬영부(140)는 상기 이색성 거울(130)에 의하여 투과된 빛을 이용하여 상기 휠(500)의 선단부(510)를 촬영하는 역할을 한다. 구체적으로 이러한 기능을 하는 부품으로서, CCD(charge coupled device) 카메라 등이 널리 사용되는 바, 상기 촬영부(140)는 CCD 카메라 등으로 이루어질 수 있다.
The photographing unit 140 serves to photograph the tip 510 of the wheel 500 using the light transmitted by the dichroic mirror 130. Specifically, as a component having such a function, a charge coupled device (CCD) camera or the like is widely used, and the photographing unit 140 may be a CCD camera or the like.

상기 휠 이동부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 스테이지(210), 회전축(220), 스텝 모터(230), 트랜슬레이터(240, translator)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 3, the wheel moving unit 200 may include a stage 210, a rotation shaft 220, a step motor 230, and a translator 240.

상기 스테이지(210)는 말 그대로 작업대로서, 상기 휠(500)이 놓여져 노치 제작 공정이 이루어질 수 있도록 하는 공간을 형성한다. 상기 스테이지(210)는 수평 방향, 즉 도 2 또는 도 3에서 XY 방향으로 표시된 방향으로 이동 가능하게 형성될 수 있다.The stage 210 is literally a workbench and forms a space in which the wheel 500 is placed to allow a notch manufacturing process to be performed. The stage 210 may be formed to be movable in a horizontal direction, that is, in a direction indicated in the XY direction in FIGS. 2 or 3.

상기 회전축(220)은 상기 휠(500)의 중심공(530)에 끼워지게 되며, (이하에서 더욱 상세히 설명되겠으나) 그 양측 끝단에 스텝 모터(230) 및 트랜슬레이터(240)가 결합 구비된다. 상기 회전축(220)에 상기 휠(500)이 끼워진 채로 상기 회전축(220)을 수평, 수직, 회전 이동시킴으로써 레이저가 조사되는 부위를 조절할 수 있으며, 이에 따라 레이저 가공에 의하여 상기 휠(500) 선단부(510) 상의 원하는 부위에 원하는 크기의 노치(520)를 형성할 수 있게 되는 것이다. 상기 회전축(220)을 수평, 수직, 회전 이동시키는 장치들이 바로 이후 설명될 스텝 모터(230) 및 트랜슬레이터(240)이다. 각각에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The rotating shaft 220 is fitted to the center hole 530 of the wheel 500, (but will be described in more detail below) is provided with a step motor 230 and the translator 240 is coupled to both ends thereof . By moving the rotary shaft 220 horizontally, vertically, and rotated while the wheel 500 is fitted to the rotary shaft 220, a portion to which the laser is irradiated can be adjusted. Accordingly, the tip of the wheel 500 is laser-processed. It is possible to form the notch 520 of the desired size in the desired portion on the 510. Devices for horizontally, vertically, and rotating the rotary shaft 220 are the step motor 230 and the translator 240 which will be described later. Each of them will be described in detail as follows.

상기 스텝 모터(230)는 상기 휠(500)의 회전 이동을 담당한다. 즉 상기 스텝 모터(230)는, 상기 스테이지(210) 상에 배치되며 상기 회전축(220)의 일측 끝단에 구비되어 상기 회전축(220)을 회전시켜 상기 휠(500)을 회전 이동시키는 기능을 한다. 이 때 상기 휠 이동부(200)에는, 상기 스텝 모터(230) 축의 세차 운동을 포함하는 노이즈 움직임의 전달을 제거하도록, 상기 스텝 모터(230) 및 상기 회전축(220)의 연결부에 구비되는 커플러(250)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 상기 휠 이동부(200)에는, 상기 회전축(220)의 회전 시의 정밀도를 보장하고 또한 상기 회전축(220)이 안정적으로 지지될 수 있도록, 상기 스테이지(210) 상에 배치되며 상기 회전축(220)이 관통되어 상기 회전축(220)을 지지하되, 상기 회전축(220)이 관통 지지되는 부분에 베어링(265)이 구비되는 적어도 하나 이상의 서포터(260)를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.The step motor 230 is responsible for the rotational movement of the wheel 500. That is, the step motor 230 is disposed on the stage 210 and is provided at one end of the rotating shaft 220 to rotate the rotating shaft 220 to rotate the wheel 500. At this time, the wheel moving unit 200, the coupler provided in the connection portion of the step motor 230 and the rotating shaft 220 to remove the transmission of the noise movement including the precession motion of the step motor 230 axis ( It is preferable that it further comprises 250). In addition, the wheel moving part 200 is disposed on the stage 210 so as to ensure the precision during the rotation of the rotating shaft 220 and to stably support the rotating shaft 220. ) Is penetrated to support the rotation shaft 220, and further includes at least one supporter 260 having a bearing 265 at a portion where the rotation shaft 220 is penetrated and supported.

상기 트랜슬레이터(240, translator)는 상기 휠(500)의 수평(즉 도 2, 3에서 XY 방향) 또는 수직(즉 도 2, 3에서 Z 방향) 이동을 담당한다. 즉 상기 트랜슬레이터(240)는, 상기 스테이지(210)와 결합 구비되며 상기 회전축(220)의 타측 끝단에 구비되어 상기 휠(500)을 수평 또는 수직 이동시키는 기능을 한다. 상기 트랜슬레이터(240)는 물론 공정 시작 전 상기 휠(500)을 원하는 위치에 정렬할 때 사용되며, 공정 과정 중에도 위치를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 레이저 조사 시 형성되는 노치(520)의 깊이를 조절하기 위하여 상기 휠(500)의 수직 방향 높이를 조절하기 위해서도 사용될 수 있다. 이러한 정밀 조작을 위해서는, 상기 휠 이동부(200)는, 상기 촬영부(140)에 의하여 촬영된 이미지를 이용하거나 또는 별도 구비된 높이 측정 센서(270)에 의하여 측정된 높이 값을 이용하여 상기 휠(500)을 수직 이동시킬 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
The translator 240 is responsible for horizontal (ie XY directions in FIGS. 2 and 3) or vertical (ie Z directions in FIGS. 2 and 3) movements of the wheel 500. That is, the translator 240 is coupled to the stage 210 and provided at the other end of the rotation shaft 220 to move the wheel 500 horizontally or vertically. The translator 240 is, of course, used to align the wheel 500 to a desired position before the start of the process, and may be used to adjust the position during the process. In particular, it may be used to adjust the vertical height of the wheel 500 to adjust the depth of the notch 520 formed during laser irradiation. For such precise manipulation, the wheel moving unit 200 may use the wheel by using an image photographed by the photographing unit 140 or by using a height value measured by a height measuring sensor 270 provided separately. It is preferable that it is formed to be able to vertically move the 500.

이 때, 본 발명에서는 특히 상기 휠(500) 하나씩에 대하여 상기 노치(520) 제작 공정을 수행하는 것이 아니라, 복수 개의 상기 휠(500)에 대하여 한꺼번에 상기 노치(520)를 제작하도록 하는 것이 큰 특징이다. 즉, 상기 미세 노치 제작 장치(1000)는 복수 개의 상기 휠(500)이 동축 상에 적층 배열되어 형성되는 적층체에 상기 노치(520)를 형성하도록 이루어지는 것이다. 복수 개의 상기 휠(500)을 안정적으로 고정하기 위해서 본 발명에서는 휠 카트리지(300) 구조를 도입한다. 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.In this case, in the present invention, in particular, the notch 520 is not manufactured for each wheel 500, but the notch 520 is manufactured at a time for the plurality of wheels 500. to be. That is, the fine notch manufacturing apparatus 1000 is configured to form the notches 520 in a laminate in which a plurality of the wheels 500 are stacked and coaxially arranged. In order to stably fix the plurality of wheels 500, the wheel cartridge 300 has a structure. More detailed description will be given below.

도 4는 본 발명의 휠 카트리지의 전형적인 모식도를 도시하고 있다. 상기 휠 카트지리(300)는, 복수 개의 상기 휠(500)이 동축 상에 적층 배열되어 형성되는 적층체, 상기 적층체의 양측 끝단에 구비되는 한 쌍의 지지판(310) 및 상기 휠(500)들의 사이에 채워지는 필링재(320)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 휠 카트리지(300)에는 상기 휠(500)을 하나만 넣어도 되고, 수십 개 내지 수백 개를 넣어도 무방하다. 이와 같이 복수 개의 상기 휠(500)들이 적층되어 있는 상태에서 상기 레이저 조사부(100)를 이용하여 한꺼번에 상기 노치(520)를 형성하도록 함으로써, 하나하나의 휠에 노치를 형성하는 것에 비하여 생산성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.4 shows a typical schematic diagram of the wheel cartridge of the present invention. The wheel cartridge 300 may include a stack in which a plurality of wheels 500 are stacked on a coaxial shaft, a pair of support plates 310 and the wheels 500 provided at both ends of the stack. Filling material 320 is filled between them can be made. Only one wheel 500 may be inserted into the wheel cartridge 300, and dozens or hundreds may be inserted into the wheel cartridge 300. Thus, by forming the notches 520 at a time by using the laser irradiator 100 in a state in which the plurality of wheels 500 are stacked, productivity is dramatically increased compared to forming notches on one wheel. Can be improved.

상기 지지판(310)은 상기 휠(500) 간 간격이 벌어지지 않고 적층체 형태를 잘 유지할 수 있는 것이기만 하다면 어떻게 형성되어도 무방하며, 재질 또한 글래스 등 어떤 것이어도 무방하다. 휠(500)과 휠(500) 사이에는 상기 필링재(320)가 채워지는데, 상기 필링재(320)는 상기 휠(500)에 물리적 및 화학적 손상을 주지 않는 용매(물 등이어도 무방하다)에 용해 가능한 재료(고분자 재료 등이어도 무방하다)일 수 있다. 상기 필링재(320)는 휠(500)과 휠(500) 사이 및 휠(500)과 지지판(310) 사이의 접착 능력을 향상하고, 초고속 레이저를 이용한 노치 제작 시 레이저 유발 플럼(plum) 등에 의하여 발생할 수도 있는 필요 공정면 이외의 휠 표면 손상을 방지해 주는 역할을 한다. 이 때, 상기 휠(500)의 선단부(510) 위에는 고분자 재료 등으로 된 상기 필링재(320)의 두께가 수십 나노미터 이하가 되도록 하여 초고속 레이저를 이용한 노치 제작 시 상기 필링재(320) 두께에 의하여 공정 정밀도에 영향이 없도록 한다.The support plate 310 may be formed as long as the gap between the wheels 500 does not open and maintains a laminate form well, and the support plate 310 may be made of any material such as glass. The peeling material 320 is filled between the wheel 500 and the wheel 500, and the peeling material 320 may be formed of a solvent (which may be water) that does not cause physical and chemical damage to the wheel 500. It may be a soluble material (may be a polymer material or the like). The peeling material 320 improves the adhesive ability between the wheel 500 and the wheel 500 and between the wheel 500 and the support plate 310, and by the laser-induced plume when manufacturing the notch using an ultrafast laser. It protects the wheel surface from damage other than the required process surface. At this time, on the tip 510 of the wheel 500, the thickness of the filling material 320 made of a polymer material or the like to be several tens of nanometers or less so that the thickness of the filling material 320 when the notch is manufactured using a high speed laser. By doing so, there is no influence on process precision.

이처럼 휠(500) 선단과 선단 사이를 고분자와 같은 필링재(320)로 코팅 혹은 채움으로써, 레이저 공정 시 발생할 수 있는 휠(500) 선단부(510) 이외의 부분에 대한 부분적인 어블레이션을 방지할 수 있다. 또는 코팅의 정도를 변화시킴으로써 어블레이션 정도를 제어하여 제작된 노치(520)의 3차원적인 구조를 인위적으로 제어할 수도 있다.
As such, by coating or filling the tip and the tip of the wheel 500 with the filling material 320 such as a polymer, it is possible to prevent partial ablation of portions other than the tip of the wheel 500, which may occur during the laser process. Can be. Alternatively, the three-dimensional structure of the notch 520 manufactured by controlling the degree of ablation may be artificially controlled by changing the degree of coating.

이와 같이 이루어지는 상기 미세 노치 제작 장치(1000)를 이용한 미세 노치 제작 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 미세 노치 제작 방법은, 휠(500)의 선단부(510)에 다수 개의 미세 노치(520)를 제작하는 방법으로서, 상기 휠(500)의 선단부(510)에 레이저가 조사되어 노치(520)가 형성되는 레이저 조사 단계; 상기 휠(500)이 미리 결정된 각도만큼 회전되는 휠 회전 단계; 상기 레이저 조사 단계 및 상기 휠 회전 단계가 순차적으로 반복 수행되는 단계; 를 포함하여 이루어진다.The fine notch manufacturing method using the fine notch manufacturing apparatus 1000 made as described above will be described as follows. The method of manufacturing a fine notch of the present invention is a method of manufacturing a plurality of fine notches 520 on the tip portion 510 of the wheel 500, and the notch 520 is irradiated with a laser on the tip portion 510 of the wheel 500. Laser irradiation step of forming; A wheel rotation step of rotating the wheel 500 by a predetermined angle; Repeating the laser irradiation step and the wheel rotating step sequentially; .

이 때 상기 레이저 조사 단계는, 상기 레이저가 상기 휠(500)의 축 방향으로 상대 이동되면서 적어도 1회 이상 조사되는 공정으로 이루어지도록 한다. 즉 상기 레이저 조사부(100)가 직접 상기 휠(500)의 축 방향으로 이동할 수도 있고, 또는 상기 레이저 조사부(100)는 고정시켜 둔 채로 상기 휠 이동부(200)를 사용하여 상기 휠(500)을 직접 이동시킬 수도 있는 등, 그 구현은 어떻게 이루어져도 무방하다. 앞서 설명한 바와 같이 복수 개의 상기 휠(500)이 동축 상에 적층 배열되어 형성되는 적층체에 상기 노치(520)를 형성하도록 할 경우(즉 휠 카트리지(300)를 사용할 경우), 상기 레이저 조사부(100)가 상기 휠(500)의 축 방향으로 길게 왔다 갔다 하면서 노치(520)를 형성하도록 할 수 있다.
At this time, the laser irradiation step, so that the laser is made to be irradiated at least one or more times while moving relative to the axial direction of the wheel (500). That is, the laser irradiator 100 may move directly in the axial direction of the wheel 500, or the laser irradiator 100 is fixed to the wheel 500 using the wheel moving unit 200 while the laser irradiator 100 is fixed. The implementation can be anything, such as moving directly. As described above, when the notches 520 are formed in the stack formed by stacking the plurality of wheels 500 coaxially (that is, when using the wheel cartridge 300), the laser irradiation unit 100 ) May be formed to form the notch 520 while moving back and forth in the axial direction of the wheel 500.

즉 전체적인 구동을 종합적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 2, 3에 보이는 바와 같이, 상기 휠(500)이 수평면(즉 XY면) 상에 대하여 수직임과 동시에 상기 휠(500)의 면 방향이 공정 동작의 구동축 방향에 수직하도록 배치되도록 한다. 이 때 상기 휠(500)의 축 방향이 X축 또는 Y축 중 어느 하나와 나란하게 배치되도록 하는 것이 바람직하다. (상기 휠 카트리지(300)를 사용할 경우에도 마찬가지이다.) 이러한 정렬 배치 작업은 수동으로 수행할 수도 있고, 또는 상기 촬영부(240)를 통해 채득된 이미지를 이용하여 자동으로 수행되도록 할 수도 있다.That is, the overall driving will be described as follows. First, as shown in FIGS. 2 and 3, the wheel 500 is perpendicular to a horizontal plane (ie, XY plane) and at the same time, the plane direction of the wheel 500 is arranged to be perpendicular to the direction of the drive shaft of the process operation. At this time, the axial direction of the wheel 500 is preferably arranged in parallel with any one of the X-axis or Y-axis. (The same applies to the case of using the wheel cartridge 300.) The alignment arrangement may be performed manually or may be automatically performed using an image acquired through the photographing unit 240.

상기 휠(500)(또는 상기 휠 카트리지(300))를 작업대 즉 스테이지(210) 상에 정렬 배치한 후에는, 상기 대물렌즈(120)의 높이를 조절하거나 또는 상기 트랜슬레이터(240)를 사용하여 상기 휠(500)의 높이를 조절함으로써, 상기 레이저 조사부(100)에서 조사되는 레이저 빔의 초점이 상기 휠(500)의 선단부(510)에 맞추어지도록 한다. 이러한 초점 정렬 작업 역시 상기 촬영부(240)를 통해 채득된 이미지를 이용하여 수행되도록 할 수도 있고, 또는 이러한 초점 정렬 작업은 앞서 설명한 바와 같이 상기 휠 이동부(200)에 별도 구비된 상기 높이 측정 센서(270)를 이용해 측정된 높이 값을 이용하여 수행되도록 할 수도 있다.After arranging the wheel 500 (or the wheel cartridge 300) on a work table, that is, the stage 210, the height of the objective lens 120 is adjusted or the translator 240 is used. By adjusting the height of the wheel 500, the focus of the laser beam irradiated from the laser irradiation part 100 is adjusted to the tip 510 of the wheel 500. The focus alignment operation may also be performed by using the image acquired through the photographing unit 240, or the focus measurement operation may be performed by the height measuring sensor separately provided in the wheel moving unit 200 as described above. It may also be performed using the height value measured using (270).

이처럼 3차원(XYZ) 공간 상에서 상기 휠(500)(또는 상기 휠 카트리지(300))의 정렬 배치 작업이 완료되고 나면, 상기 레이저 조사부(100)에 의해서 조사되는 초고속 레이저가 상기 휠(500)의 선단부(510)에 집속 조사되도록 하여 노치(520)가 제작된다. 이 때 상기 노치(520)의 넓이, 깊이, 상기 휠(500)에 따라 레이저의 에너지, 레이저의 펄스 반복률, 레이저의 상대 이동 속도, 조사 반복 횟수가 결정될 수 있다. 구체적인 실시예를 들자면 다음과 같다.As such, after the alignment arrangement operation of the wheel 500 (or the wheel cartridge 300) is completed in the three-dimensional (XYZ) space, the ultra-high speed laser irradiated by the laser irradiation unit 100 is applied to the wheel 500. The notch 520 is manufactured by focusing irradiation on the tip portion 510. In this case, the energy of the laser, the pulse repetition rate of the laser, the relative moving speed of the laser, and the number of irradiation repetitions may be determined according to the width and depth of the notch 520 and the wheel 500. Specific examples are as follows.

특정 재질에서의 초고속 레이저 펄스 당 어블레이션 깊이(d) 및 넓이(w)는 레이저 플루언스(F, J/cm2)와 다음과 같은 관계식을 갖는다.The ablation depth (d) and width (w) per ultrafast laser pulse in a particular material have the following relationship with the laser fluence (F, J / cm 2 ).

d = a-1 x ln(F/F0)d = a -1 x ln (F / F 0 )

w2 = 2 x w0 2 x ln(F/F0)w 2 = 2 xw 0 2 x ln (F / F 0 )

a는 재료의 사용된 레이저 파장에서의 흡광계수로써 a-1 는 광학적으로 레이저 빔이 재료 속으로 침투할 수 있는 깊이를 의미한다. (참고 : JOSK Vol. 7 2003, PP150-155, Transition of femtosecond laser ablation mechanism for sodalime glass caused by photoinduced defects) 이 때의 레이저 에너지 플루언스는 재료에 열적 변형을 유발하지 않는 영역에 해당하는 것이며, F0는 어블레이션이 일어나는 최소 플루언스인 임계 플루언스(ablation threshold fluence)이다. 또한 w0는 파장이 l인 레이저 빔을 일정한 개구수(NA, Numerical Aperture)인 대물렌즈를 통하여 집속할 경우 갖는 빔 사이즈로서, 2l/NA의 관계식에 따라 결정된다. a is the extinction coefficient at the used laser wavelength of the material and a -1 is the depth at which the laser beam can optically penetrate into the material. (Note: JOSK Vol. 7 2003, PP150-155, Transition of femtosecond laser ablation mechanism for sodalime glass caused by photoinduced defects) The laser energy fluence at this time corresponds to an area that does not cause thermal deformation in the material, and F 0 is the threshold fluence, which is the minimum fluence at which ablation occurs. In addition, w 0 is a beam size that is obtained when focusing a laser beam having a wavelength of l through an objective lens having a constant numerical aperture (NA, Numerical Aperture), and is determined according to a relation of 2 l / NA.

한편 펄스 반복률이 증가하면 펄스와 펄스간의 시간 간격(t)이 감소하게 된다. 재료의 열확산 속도에 대한 시간 상수(t)가 펄스 간 간격 t에 비하여 길다는 것은, 최초 펄스에 의한 증가된 열에너지가 완전히 확산되기 전에 다음 펄스에 의하여 결과적으로 열에너지가 계속적으로 누적됨을 의미한다. 따라서 공정 대상 휠의 선단부 단위 면적당 평균 레이저의 펄스 수가 증가하게 되면, 열이 계속적으로 누적되어 결국 온도 증가가 이루어지고 레이저 펄스가 끝난 부분에서 급격한 온도 감소가 이루어질 것이다. (참고: 한국특허공개 제2012-0022169호, "웨이퍼 가공 및 그 장치", 2012.03.12, 정세채 외) 이에 의한 대상 재료의 기계적 스트레스 증가와 이에 의한 강도 감소를 극복하기 위하여서는 레이저의 평균 조사 펄스 수(Np)을 최대 1 이하가 되게 하여야 한다. 한편 주어진 레이저 반복률 PRR(pulse repetition rate, Hz)과 공정 축의 움직임 속도 v(stage speed, m/sec)와 레이저 빔 사이즈, w0에 의하여 결정된다.On the other hand, as the pulse repetition rate increases, the time interval t between the pulses decreases. The longer time constant t for the thermal diffusion rate of the material compared to the inter-pulse interval t means that the thermal energy is subsequently accumulated by the next pulse before the increased thermal energy by the first pulse is fully diffused. Therefore, if the average number of pulses of the laser per unit area of the front end of the wheel to be processed increases, heat will continue to accumulate, resulting in an increase in temperature and a sharp decrease in temperature at the end of the laser pulse. (Reference: Korean Patent Laid-Open No. 2012-0022169, "Wafer Processing and Its Device," 2012.03.12, et al., 2012) In order to overcome the increase in mechanical stress of the target material and the decrease in strength thereby, the average irradiation pulse of the laser The number N p shall be at most 1 or less. Meanwhile, it is determined by the given laser repetition rate PRR (pulse repetition rate, Hz), the movement speed of the process axis v (stage speed, m / sec) and the laser beam size, w 0 .

Np = PRR x w0 / vN p = PRR xw 0 / v

상기 실시예에서 사용한 레이저 반복률, PRR 및 빔 사이즈 w0가 각각 100kHz 및 3μm인 경우, 스테이지의 최소 이동 속도(stage speed) v를 0.3m/sec로 할 때 평균 조사 펄스 수는 1이 된다.When the laser repetition rate, PRR, and beam size w 0 used in the above embodiments are 100 kHz and 3 μm, respectively, the average number of irradiation pulses is 1 when the minimum stage speed v of the stage is 0.3 m / sec.

한편 일정 레이저 플루언스에서 펄스당 어블레이션 깊이가 75nm 인 경우 총 30번의 공정 반복을 함으로써 1.5micron 깊이의 노치를 휠의 선단부에 형성할 수 있다.On the other hand, when the ablation depth per pulse is 75 nm in a certain laser fluence, a notch having a depth of 1.5 microns can be formed at the tip of the wheel by performing a total of 30 process repetitions.

결과적으로 이상의 과정을 통하여 휠(500)의 선단부(510)에 하나의 노치(520)를 제작할 수 있다. 이렇게 노치(520)가 만들어지면, 상기 휠(500)을 미리 결정된 각도만큼 회전시킨 후 다시 이상의 과정을 반복한다. 이러한 과정을 거쳐 최종적으로 상기 휠(500) 상에 방사상으로 배치된 복수 개의 노치(520)를 형성할 수 있게 되는 것이다.As a result, one notch 520 may be manufactured at the tip 510 of the wheel 500 through the above process. When the notch 520 is made in this way, the wheel 500 is rotated by a predetermined angle and the above process is repeated again. Through this process, a plurality of notches 520 radially disposed on the wheel 500 may be formed.

한편 이상의 과정을 전체적으로 소요시간을 살펴보면 다음과 같다. 즉 스테이지를 동작함에 있어 총 소요시간은 스테이지 정지 상태로부터 등속도(v) 구간, 즉 가공공정구간에 진입하기 위한 가속 구간 및 공정 등속구간과 등속구간으로부터 정지하는 시간과 스텝 모터를 구동하여 휠 카트리지를 회전하는 구간으로부터 산출될 수 있다. 이 때 주요 공정 소요 시간은 가속 및 감속구간으로서, 이를 휠 하나당 평균 소요시간을 최소화하는 것은 생산성 향상에 매우 중요하다. 한편 이상에서 검토한 바와 같이 재질의 강도를 유지하며 고품질의 노치를 제작을 유지하며 생산성을 극대화하기 위하여서는 평균적으로 소요되는 가속 및 감속구간을 최소화하는 방법이 최선으로 판단된다. 이 때 본 발명에서는, 앞서 설명한 바와 같이 휠 카트리지(300) 구조를 도입함으로써, 휠(500) 하나하나에 대하여 노치(520)를 제작하는 것이 아니라 수백 개까지의 휠(500)에 한꺼번에 노치(520)를 제작할 수 있게 되어, 이러한 생산성 향상 효과를 극대화할 수 있게 된다.
On the other hand, the overall time required for the above process is as follows. In other words, the total time required to operate the stage is the constant speed (v) section from the standstill state, that is, the acceleration section for entering the machining process section, the time for stopping from the process constant velocity section and the constant velocity section and the wheel cartridge by driving the step motor. It can be calculated from the interval to rotate. At this time, the main process time is acceleration and deceleration section, and minimizing the average time per wheel is very important for productivity improvement. On the other hand, in order to maintain the strength of the material, to maintain the production of high-quality notch, and to maximize the productivity, it is judged that the method of minimizing the acceleration and deceleration sections required on average is the best. At this time, in the present invention, by introducing the wheel cartridge 300 structure as described above, notch 520 for each wheel 500 instead of producing notches 520, notches 520 at a time to hundreds of wheels 500. ) Can be produced, thereby maximizing this productivity improvement effect.

도 5는 본 발명에 의한, 노치의 중심축으로부터의 각도 제어 방법 원리를 나타내고 있다. 본 발명에서 상기 휠 이동부(200)는, 상기 레이저 조사부(100)에서 조사되는 레이저 빔의 광경로의 연장선 및 상기 휠(500)에 레이저 빔이 조사되는 지점(이후 '조사 지점'이라고 칭한다)에서의 접선이 예각 내지 수직을 이루도록 상기 휠(500)을 수평 이동시키도록 형성된다. 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.Fig. 5 shows the principle of the angle control method from the central axis of the notch according to the present invention. In the present invention, the wheel moving unit 200, the extension line of the optical path of the laser beam irradiated from the laser irradiation unit 100 and the point where the laser beam is irradiated to the wheel 500 (hereinafter referred to as 'irradiation point') It is formed to horizontally move the wheel 500 so that the tangent line in the acute angle to the vertical. Will be described in detail with reference to FIG.

도 5(A)에는, 레이저 빔의 광경로의 연장선 및 조사 지점에서의 접선이 수직을 이루도록 형성되는 경우이다. 이 경우 노치(520)의 제작 각도는 조사 지점에서의 선단부(510) 접선 방향에 대하여 수직이 된다. 도 5(B)는 상기 휠(500)의 축과 레이저 빔의 광경로가 어긋나도록 상기 휠(500)을 수평 이동 배치한 경우로서, 이 경우 레이저 빔의 광경로의 연장선 및 조사 지점에서의 접선이 예각(도 5(B)에서는 45도 정도)을 이루게 된다. 이 경우 노치(520) 역시 45도 정도로 휘어진(tilting) 형태로 형성되게 된다. 도 5(C)는 도 5(B)의 경우보다 더욱 어긋나게 배치한 것으로서, 이 경우 레이저 빔의 광경로의 연장선 및 조사 지점에서의 접선이 거의 0도를 이루게 된다. 이처럼 레이저 빔의 광경로 연장선에 대하여 상기 휠(500)의 수평 위치를 적절하게 조절함으로써, 원하는 각도 및 형태의 노치(520)를 자유롭게 제작할 수 있게 된다.
5A is a case where the extension line of the optical path of the laser beam and the tangent line at the irradiation point are formed perpendicular to each other. In this case, the manufacturing angle of the notch 520 is perpendicular to the tangential direction of the tip portion 510 at the irradiation point. FIG. 5B illustrates a case in which the wheel 500 is horizontally disposed such that the optical path of the laser beam and the axis of the wheel 500 are shifted. In this case, the tangent at the extension line and the irradiation point of the optical path of the laser beam. This acute angle (about 45 degrees in FIG. 5 (B)) is achieved. In this case, the notch 520 is also formed to be bent (tilting) about 45 degrees. FIG. 5 (C) is arranged more shifted than in the case of FIG. 5 (B). In this case, the tangent line at the irradiation line and the extension line of the optical path of the laser beam is almost 0 degrees. As such, by appropriately adjusting the horizontal position of the wheel 500 with respect to the optical path extension of the laser beam, the notch 520 having a desired angle and shape can be freely manufactured.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1000: (본 발명의) 미세 노치 제작 장치
100: 레이저 조사부
110: 레이저 광원 120: 대물렌즈
130: 이색성 거울 140: 촬영부
200: 휠 이동부
210: 스테이지 220: 회전축
230: 스텝 모터 240: 트랜슬레이터
250: 커플러 260: 서포터
265: 베어링 270: 높이 측정 센서
300: 휠 카트리지
310: 지지판 320: 필링재
500: 휠 510: 선단부
520: 노치 530: 중심공1000: micronotch making apparatus (of the present invention)
100: laser irradiation unit
110: laser light source 120: objective lens
130: dichroic mirror 140: the photographing unit
200: wheel moving part
210: stage 220: rotation axis
230: step motor 240: translator
250: coupler 260: supporter
265: bearing 270: height measurement sensor
300: wheel cartridge
310: support plate 320: peeling material
500: wheel 510: distal end
520: notch 530: center hole

Claims (16)

휠(500)의 선단부(510)에 다수 개의 미세 노치(520)를 제작하는 장치(1000)로서,
초고속 레이저를 조사하는 레이저 조사부(100);
상기 레이저 조사부(100)에서 조사되는 레이저 빔의 광경로 상에 상기 휠(500)의 선단부(510)가 배치되도록 상기 휠(500)을 수평 이동, 수직 이동 또는 회전 이동시키는 휠 이동부(200);
복수 개의 상기 휠(500)이 동축 상에 적층 배열되어 형성되는 적층체, 상기 적층체의 양측 끝단에 구비되는 한 쌍의 지지판(310) 및 상기 휠(500)들의 사이에 채워지는 필링재(320)를 포함하여 이루어지는 휠 카트리지(300);
를 포함하여 이루어져, 상기 레이저 조사부(100)에 의하여 조사되는 레이저 빔에 의하여, 복수 개의 상기 휠(500)이 동축 상에 적층 배열되어 형성되는 적층체를 포함하는 상기 휠 카트리지(300)에 상기 노치(520)가 형성됨으로써, 상기 휠(500)의 선단부(10)에 상기 노치(520)가 형성되는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
As an apparatus 1000 for manufacturing a plurality of fine notches 520 on the tip portion 510 of the wheel 500,
A laser irradiation part 100 for irradiating an ultra high speed laser;
The wheel moving unit 200 for horizontally moving, vertically moving or rotating the wheel 500 so that the tip portion 510 of the wheel 500 is disposed on the optical path of the laser beam radiated from the laser irradiation unit 100. ;
A plurality of the wheels 500 are laminated on the coaxially arranged stack, a pair of support plates 310 provided at both ends of the stack and the filling material 320 is filled between the wheels (500) Wheel cartridge 300 comprising a;
The notch is formed in the wheel cartridge 300 including a stack formed by stacking the plurality of wheels 500 coaxially by a laser beam irradiated by the laser irradiation unit 100. 520 is formed, the notch 520 is formed on the tip portion 10 of the wheel 500, the fine notch manufacturing apparatus of the wheel tip portion using the ultra-fast laser, characterized in that.
제 1항에 있어서, 상기 레이저 조사부(100)는
레이저 광원(110),
상기 레이저 광원(110)에서 조사되는 레이저 빔을 상기 휠(500)의 선단부(510)로 집속시키는 대물렌즈(120),
상기 레이저 광원(110) 및 상기 대물렌즈(120) 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 레이저 광원(110)에서 조사되는 레이저 빔의 파장 범위의 빛을 전반사하고 그 외의 파장 범위의 빛을 투과시키는 이색성 거울(130, dichroic mirror),
상기 이색성 거울(130)에 의하여 투과된 빛을 이용하여 상기 휠(500)의 선단부(510)를 촬영하는 촬영부(140)
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
The method of claim 1, wherein the laser irradiation part 100
Laser light source 110,
The objective lens 120 for focusing the laser beam irradiated from the laser light source 110 to the front end portion 510 of the wheel 500,
Is disposed on the optical path between the laser light source 110 and the objective lens 120, the total reflection of the light of the wavelength range of the laser beam irradiated from the laser light source 110 and transmits the light of the other wavelength range Dichroic mirror (130),
The photographing unit 140 photographs the tip 510 of the wheel 500 using the light transmitted by the dichroic mirror 130.
Apparatus for producing a fine notch of the tip of the wheel using an ultra-fast laser, characterized in that comprises a.
제 1항에 있어서, 상기 레이저 조사부(100)는
펨토초 또는 피코초 펄스폭을 가지는 레이저 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
The method of claim 1, wherein the laser irradiation part 100
Apparatus for producing a fine notch at the tip of a wheel using an ultrafast laser, characterized by irradiating a laser light having a femtosecond or picosecond pulse width.
제 1항에 있어서, 상기 휠 이동부(200)는
스테이지(210),
상기 휠(500)의 중심공(530)에 끼워지는 회전축(220),
상기 스테이지(210) 상에 배치되며 상기 회전축(220)의 일측 끝단에 구비되어 상기 회전축(220)을 회전시켜 상기 휠(500)을 회전 이동시키는 스텝 모터(230),
상기 스테이지(210)와 결합 구비되며 상기 회전축(220)의 타측 끝단에 구비되어 상기 휠(500)을 수평 또는 수직 이동시키는 트랜슬레이터(240, translator)
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
The method of claim 1, wherein the wheel moving unit 200
Stage 210,
Rotation shaft 220 is fitted to the center hole 530 of the wheel 500,
A step motor 230 disposed on the stage 210 and provided at one end of the rotation shaft 220 to rotate the wheel 500 to rotate the wheel 500.
The translator 240 is coupled to the stage 210 and provided at the other end of the rotation shaft 220 to move the wheel 500 horizontally or vertically.
Apparatus for producing a fine notch of the tip of the wheel using an ultra-fast laser, characterized in that comprises a.
제 4항에 있어서, 상기 휠 이동부(200)는
상기 스텝 모터(230) 및 상기 회전축(220)의 연결부에 구비되어, 상기 스텝 모터(230) 축의 세차 운동을 포함하는 노이즈 움직임의 전달을 제거하는 커플러(250)
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
The method of claim 4, wherein the wheel moving unit 200
Coupler 250 is provided in the connection portion of the step motor 230 and the rotary shaft 220, to remove the transmission of the noise movement including the precession of the step motor 230 axis
Apparatus for producing a fine notch of the tip of the wheel using an ultra-fast laser, characterized in that further comprises.
제 4항에 있어서, 상기 휠 이동부(200)는
상기 스테이지(210) 상에 배치되며 상기 회전축(220)이 관통되어 상기 회전축(220)을 지지하되, 상기 회전축(220)이 관통 지지되는 부분에 베어링(265)이 구비되는 적어도 하나 이상의 서포터(260)
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
The method of claim 4, wherein the wheel moving unit 200
At least one supporter 260 disposed on the stage 210 and having the rotating shaft 220 therethrough to support the rotating shaft 220, and having a bearing 265 at a portion where the rotating shaft 220 is supported therethrough. )
Apparatus for producing a fine notch of the tip of the wheel using an ultra-fast laser, characterized in that further comprises.
제 4항에 있어서, 상기 휠 이동부(200)는
상기 레이저 조사부(100)에서 조사되는 레이저 빔의 광경로의 연장선 및 상기 휠(500)에 레이저 빔이 조사되는 지점에서의 접선이 예각 내지 수직을 이루도록 상기 휠(500)을 수평 이동시키는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
The method of claim 4, wherein the wheel moving unit 200
The wheel 500 is horizontally moved so that the extension line of the optical path of the laser beam irradiated from the laser irradiation unit 100 and the tangent at the point where the laser beam is irradiated to the wheel 500 are acute to vertical. Fine notch manufacturing device of the front end portion of the wheel using an ultra-fast laser.
제 2항에 있어서, 상기 휠 이동부(200)는
상기 촬영부(140)에 의하여 촬영된 이미지 또는 별도 구비된 높이 측정 센서(270)에 의하여 측정된 높이 값을 이용하여 상기 휠(500)을 수직 이동시키는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
The method of claim 2, wherein the wheel moving unit 200
The tip of the wheel using the ultra-fast laser, characterized in that for vertically moving the wheel 500 by using the image taken by the photographing unit 140 or the height value measured by the height measurement sensor 270 provided separately. Fine notch making device.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 필링재(320)는
상기 휠(500)에 물리적 및 화학적 손상을 주지 않는 용매에 용해 가능한 재료인 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치.
The method of claim 1, wherein the filling material 320
Apparatus for producing a fine notch of the tip of the wheel using a high-speed laser, characterized in that the material is soluble in a solvent that does not cause physical and chemical damage to the wheel (500).
제 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11항 중 선택되는 어느 한 항의 장치를 사용하여 휠(500)의 선단부(510)에 다수 개의 미세 노치(520)를 제작하는 방법으로서,
상기 휠(500)의 선단부(510)에 레이저가 조사되어 노치(520)가 형성되는 레이저 조사 단계;
상기 휠(500)이 미리 결정된 각도만큼 회전되는 휠 회전 단계;
상기 레이저 조사 단계 및 상기 휠 회전 단계가 순차적으로 반복 수행되는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 방법.
Method for manufacturing a plurality of fine notches 520 on the tip 510 of the wheel 500 using the device of any one of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, eleven. As
A laser irradiation step of irradiating a laser to the distal end portion 510 of the wheel 500 to form a notch 520;
A wheel rotation step of rotating the wheel 500 by a predetermined angle;
Repeating the laser irradiation step and the wheel rotating step sequentially;
Method for producing a fine notch of the tip of the wheel using an ultra-high speed laser comprising a.
제 12항에 있어서, 상기 레이저는
펨토초 또는 피코초 펄스폭을 가지는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 방법.
The method of claim 12, wherein the laser is
A fine notch manufacturing method using a super fast laser, characterized in that the femtosecond or picosecond pulse width.
제 12항에 있어서, 상기 레이저 조사 단계는
상기 레이저가 상기 휠(500)의 축 방향으로 상대 이동되면서 적어도 1회 이상 조사되는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 방법.
The method of claim 12, wherein the laser irradiation step
Method for producing a fine notch of the tip of the wheel using the ultra-high speed laser, characterized in that the laser is made to move relative to the axial direction of the wheel (500) at least once.
제 14항에 있어서, 상기 미세 노치 제작 방법은
상기 노치(520)의 넓이, 깊이, 상기 휠(500)에 따라 레이저의 에너지, 레이저의 펄스 반복률, 레이저의 상대 이동 속도, 조사 반복 횟수가 결정되는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 방법.
The method of claim 14, wherein the method for manufacturing the fine notch
According to the width, depth and width of the notch 520, the energy of the laser, the pulse repetition rate of the laser, the relative moving speed of the laser, and the number of irradiation repetitions are determined. How to make a notch.
제 12항에 있어서, 상기 미세 노치 제작 방법은
복수 개의 상기 휠(500)이 동축 상에 적층 배열되어 형성되는 적층체에 상기 노치(520)를 형성하는 것을 특징으로 하는 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 방법.The method of claim 12, wherein the fine notch manufacturing method
The method of claim 1, wherein the notch 520 is formed in a laminate in which a plurality of wheels 500 are stacked and coaxially arranged.
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