KR101744869B1 - 물질을 고-에너지 방사선으로 가공하는 방법 - Google Patents
물질을 고-에너지 방사선으로 가공하는 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101744869B1 KR101744869B1 KR1020090112499A KR20090112499A KR101744869B1 KR 101744869 B1 KR101744869 B1 KR 101744869B1 KR 1020090112499 A KR1020090112499 A KR 1020090112499A KR 20090112499 A KR20090112499 A KR 20090112499A KR 101744869 B1 KR101744869 B1 KR 101744869B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polymer matrix
- reaction space
- radiation
- workpiece
- reaction
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000008207 working material Substances 0.000 title 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 82
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 75
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 19
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 4
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- BRDWIEOJOWJCLU-LTGWCKQJSA-N GS-441524 Chemical compound C=1C=C2C(N)=NC=NN2C=1[C@]1(C#N)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O BRDWIEOJOWJCLU-LTGWCKQJSA-N 0.000 description 2
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000957 no side effect Toxicity 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 description 1
- -1 titanium ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/28—Treatment by wave energy or particle radiation
-
- 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
- B23K26/009—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a non-absorbing, e.g. transparent, reflective or refractive, layer on the workpiece
-
- 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
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
- B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
- B23K26/389—Removing material by boring or cutting by boring of fluid openings, e.g. nozzles, jets
-
- 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
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
-
- 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
- B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
- B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
- B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
- B41M5/262—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used recording or marking of inorganic surfaces or materials, e.g. glass, metal, or ceramics
-
- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/007—Marks, e.g. trade marks
-
- 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
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/16—Composite materials, e.g. fibre reinforced
- B23K2103/166—Multilayered materials
- B23K2103/172—Multilayered materials wherein at least one of the layers is non-metallic
-
- 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
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/30—Organic material
- B23K2103/42—Plastics
-
- 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
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
- B41M5/24—Ablative recording, e.g. by burning marks; Spark recording
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
- B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
- B41M5/267—Marking of plastic artifacts, e.g. with laser
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
Abstract
본 발명에 따르면, 폴리머 매트릭스(1)에 고-에너지 방사선, 특히 레이저빔(9)을 조사하는, 물질을 고-에너지 방사선으로 가공하는 방법으로서, 상기 방사선은 초점(11) 상으로 포커싱되며, 상기 초점(11)은 방사선과 대면하는 폴리머 매트릭스(1)의 표면(3) 뒤쪽에 위치하도록 셋팅되며, 물질 제거가 폴리머 매트릭스(1)에서 일어나서, 그 결과로서 폴리머 매트릭스(1)내에 반응 공간(13)이 생성되는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 폴리머 매트릭스에 고-에너지 방사선, 특히 레이저빔을 조사하는, 물질을 고-에너지 방사선으로 가공하는 방법에 관한 것이다.
레이저빔(laser beam)으로 물질을 가공하는 것은 산업에서 확립된 방법으로서, 그 중에서도 다양한 물질들을 용접, 절단, 드릴링(drilling) 및 제거하기 위해 사용되고 있다. 레이저빔으로 물질을 가공함에 있어 수반되는 상호작용 메카니즘(interacting mechanism)의 다양성 및 복잡성으로 인하여 실험적으로 또는 시뮬레이션으로 시험된 공정 파라미터로 레이저빔이 이용된다. 파라미터가 사용된 레이저의 조정가능한 변수 및 얻어진 가공 결과와 얼마나 관련있는 지를 고려할 때, 레이저 세기 및 방사선에 대한 노출 시간이 특히 중요하다.
레이저로 물질을 가공할 때, 포커싱된 레이저빔이 가공될 워크피스(workpiece)의 표면 위로 유도된다는 것은 공지된 것이다. 통상적으로, 초점 렌즈(focusing len)의 거리가 워크피스의 표면에 대하여 가장 작은 반경 크기의 레이저빔을 얻게 할 수 있게, 초점의 위치가 선택된다. 이는 워크피스의 표면에 가장 큰 세기의 레이저를 제공한다.
특정한 레이저 출력 대 초점(focal spot)의 크기의 비에서부터, 워크피스로 전달되는 에너지 밀도는 갑작스럽게 증가한다. 레이저 에너지의 커플링(coupling)은 워크피스의 표면에서 상 변화 공정을 야기시켜, 특정한 가공 결과를 얻을 수 있게 한다.
표면 처리 분야에서, 펄스 레이저빔을 이용한 충격(bombardment)에 의해서 워크피스의 표면으로부터 물질을 제거하는 것은 레이저 제거(laser ablation)로서 칭하여진다.
워크피스로 전달되는 레이저 광자의 에너지는, 짧은 레이저 펄스가 또한 쿨롱 폭발(Coulomb explosion)을 야기시킬 수 있는 비-금속의 경우에, 화학 결합의 붕괴(breaking up)를 초래할 수 있다. 이는 전자가 고체 바디(solid body)에서 방출되며 잔류하는 포지티브 이온의 일부가 쿨롱 반발(Coulomb repulsion)에 의해 표면 밖으로 가속화된다는 것을 의미한다.
나노초 범위의 레이저 펄스의 경우, 레이저의 에너지는 레이저 펄스 동안 (원자의 열 운동의 의미에서) 표면을 가열시킨다. 제한된 열 전도가 공간으로의 느린 에너지 전달만을 허용하기 때문에, 방사된 에너지는 매우 작은 영역에 집중된다. 이에 따라, 워크피스는 이러한 영역에서 매우 높은 온도에 도달하게 되고, 물질의 갑작스런 기화가 일어날 수 있다. 고출력 밀도의 레이저의 경우, 제거되는 물질의 전자와 이온의 플라즈마가 레이저 광자에 의해 직접적으로 유도된 이온화 또는 열적 이온화에 의해 형성될 수 있으며, 이는 플라즈마의 이온이 100 eV를 초 과하는 에너지로 촉진되게 할 수 있다.
제거 시에 이용될 수 있는 최소 출력 또는 에너지 밀도 (제공된 파장과 펄스 길이)는 제거 임계값(ablation threshold)으로서 공지되어 있다. 이러한 임계값을 초과하는 에너지 밀도의 경우 제거 속도가 크게 증가한다.
이에 따라, 레이저 제거는 기계적 인그레이빙(mechanical engraving) 대신에 물질, 예를 들어 강성 물질의 타겟화된 제거를 위해 또는 매우 작은 홀을 드릴링하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 제거된 물질은 또한 다른 워크피스의 표면을 코팅하기 위해 사용될 수 있는데, 이러한 기술들은 펄스 레이저 증착(Pulsed Laser Deposition; PLD) 또는 레이저 트랜스퍼 필름(Laser Transfer Film; LTF)으로서 칭하여 진다.
레이저 제거의 단점은 레이저 조사 동안 및 그 직후에, 용융물, 스패터(spatter) 및 냉각 및 응축에 의해 형성된 물질의 미세하게 배출된 입자가 종종 가공 구역 주변에 파편으로서 침적된다는 것이다. 이러한 분해 생성물은 공정 가스를 이용하여 가공 부위로부터 제거되게 할 수 있다. 그러나, 일반적으로 이러한 것들은 레이저 공정에 의한 가공 동안 요망되지 않는 효과를 나타내고, 가공 결과의 품질에 대한 결정적인 요인을 제공한다.
일반적으로 레이저 파라미터 셋팅(setting) 및 공정 가스와의 반응을 이용하여 이러한 효과들을 최소화시키는 것이 시도되었다. 가공되는 많은 물질들의 경우에, 흡수 특성을 이용하여 이러한 물질들에 짧은 시간에 높은 레이저 세기로 조사하는 것이 가능하다. 레이저 에너지의 가장 큰 커플링(coupling)은 대개 워크피스 의 표면에 위치하는 레이저의 초점에 의해 달성된다. 방사선의 열로의 에너지 전환은 열에 영향을 받는 구역(heat influencing zone)을 형성시키는 효과를 가지며, 여기서 열적 효과가 요망되는 가공 결과를 초래한다. 그러나, 결과적으로, 열전도 및 대류에 의해 야기되는 강력한 열적 공정 뿐만 아니라 증발 및 플라즈마 형성은 주변 영역에 악영향을 미칠 수 있다.
낮은 물질-특정 열전도 계수로 인한 불량한 열 분산의 경우에, 과열이 경계 표면 및/또는 주변 영역에서 일어날 수 있으며, 그 결과 물질은 요망되지 않는 구조적 변화를 일으킨다. 특히 비정질 및 결정질 물질, 예를 들어 유리, 세라믹 및 결정질 물질, 예를 들어 규소의 경우에, 이러한 고에너지 투입은 가공될 물질의 품질을 손상시키는 응력(stress) 및 크랙과 같은 부작용을 초래할 수 있다는 문제점을 나타낸다.
레이저빔은, 기본 모드(fundamental mode) (TEM00 모드)에서 진동하고 이의 에너지 분포가 가우시안 곡선(Gaussian curve)을 따르는 경우 가능한 최상의 방식으로 포커싱될 수 있다. 초점 렌즈를 이용하여 초점 길이를 적절하게 셋팅함으로써 40 ㎛ 내지 120 ㎛의 가장 작은 빔 직경을 달성하고 이러한 빔을 워크피스의 표면으로 유도하는 것이 가능하다. 통상적으로, 레이저빔의 가장 높은 펄스 출력 밀도(J/㎠)는, 초점이 워크피스의 표면에 셋팅될 때 워크피스 상에서 초래된다. 레이저빔의 초점면(focal plane)이 워크피스의 표면 상에 위치하지 않는 경우에, 펄스 출력 밀도는 매우 낮아질 수 있으며, 그 결과 레이저빔은 단지 표면을 가열시킬 뿐 물질의 임의의 영구적 변화를 초래하지 못한다.
표면 상에 포커싱될 때, 흡수된 에너지가 임계값을 초과하는 경우, 에너지 투입은 물질의 상 변화를 초래한다. 그 결과 야기된 변화가 반드시 물질의 응집 상태에서의 변화에 의해 수행되어야 하는 것은 아니지만, 물질 표면의 가열은 워크피스에서 온도장(temperature field)을 형성시킨다. 큰 온도 구배는 열적 응력을 초래하는데, 이는 흔히 냉각 과정 이후에 잔류 응력으로서 워크피스에 존재한다. 또한, 기계적 응력은 열 팽창의 결과로서 가열 과정에서의 소성 변형 (450℃ 미만의 온도)으로 인해 고체 바디에 존재한다. 그러나, 열에 영향을 받는 구역에서 형성된 구조적 변화는 또한 크레이터 구조, 공동(cavity) 및 마이크로크랙(microcrack)과 같은 광학적으로 보이는 결함들을 나타낼 수 있다.
레이저빔으로 물질들을 가공하기 위한 모든 공지된 방법들은, 레이저 파장을 흡수하고 빛을 가능한한 적게 통과시킬 수 있는 물질의 표면에 레이저빔을 유도시킨다는 공통된 특징을 가지고 있다. 이는 광이 단지 얕은 깊이로 물질을 투과하며 열에 영향을 받는 구역이 조사된 표면에 의해 결정적으로 확정된다는 효과를 갖는다. 열에 영향을 받는 구역의 국부적 경계(local delimitation)는 물질로의 절대 에너지 이동(absolute energy transfer)을 제한하는 효과를 갖는다. 또한, 단위 시간 당 제거될 수 있는 물질의 양은 열에 영향을 받는 구역이 얼마나 큰 지에 따른다. 반면에, 조사된 표면을 증가시키고, 필요한 펄스 출력 밀도를 얻기 위해 레이저 출력을 증가시킴으로써 이를 보충하는 것은 종종 바람직하지 않다. 이에 대한 이유는 예를 들어 특히 미세하거나 현미경적 절단, 천공, 마크 등의 경우에서 특별히 정확한 가공 결과를 달성하려할 때 레이저빔으로 물질을 가공하는 것이 종종 정밀하게 사용되기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 가공 결과를 현저하게 손상시키지 않으면서 열에 영향을 받는 구역을 증가시키는, 물질을 고-에너지 방사선으로 가공하는 개선된 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 목적은 제 1항에 따른 방법에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구체예는 종속항의 대상이다.
본 발명에 따르면, 폴리머 매트릭스를 고-에너지 방사선, 특히 레이저빔으로 조사하는, 고-에너지 방사선으로 물질을 가공하는 방법을 제공하는 것이 예상되며,여기서 상기 방사선은 초점(focal point) 상에 포커싱되며, 상기 초점은, 초점이 방사선과 대면하는 폴리머 매트릭스의 표면 뒤쪽에 놓이도록 셋팅되며, 물질 제거가 폴리머 매트릭스에서 일어나서, 그 결과로서 폴리머 매트릭스내에서 반응 공간이 생성된다.
이러한 경우에, 가공될 물질은 폴리머 매트릭스 자체이거나 폴리머 매트릭스와 접촉되어 있고 방사선 파장을 투과시키는 워크피스, 바람직하게 유리 기재일 수 있다.
본 목적을 위한 폴리머는 폴리머 구성성분을 기초로 한 임의의 매트릭스이다. 폴리머 구성성분 이외에, 매트릭스는 또한 임의의 요망되는 비-폴리머 구성성분을 포함할 수 있으며, 다만 주요 구성성분이 폴리머 특성을 지니도록 요구된다. 특히, 용어 "폴리머 매트릭스"는 또한 기재 폴리머(base polymer)들의 혼합물을 칭 하는 것이다. 특히 바람직한 구체예(refinement)에서, 폴리머 매트릭스는 열경화성 폴리머 매트릭스이다. 특히 열경화성 수지가 반응 공간을 생성시키는데 적합한 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따른 방법은 폴리머 매트릭스에서 물질을 제거하여, 반응 공간을 형성시킨다. 본 발명의 목적을 위한 "반응 공간"은 반응 공간에서 일어날 수 있는 요망되는 반응을 위한 반응물을 함유하기에 적합한 공동(cavity)이다. 이러한 반응물들은 바람직하게 반응 공간의 생성 동안에 생성된 반응 공간에서의 폴리머 매트릭스의 영역 중의 물질로부터 형성된다.
반응 공간의 생성은 공정에 크게 손상을 끼치지 않으면서 열에 영향을 받는 구역을 증가시키는 효과를 갖는다. 이에 대한 이유는 방사선이 반응 공간이 없는 폴리머 매트릭스에서 보다 반응 공간의 영역에서 더욱 큰 투과 깊이를 가지기 때문이다. 바람직하게, 반응 공간의 생성 이후에, 분쇄된 형태의 반응물은 반응 공간내에 존재하며, 방사선은 폴리머 매트릭스의 결합된 형태 보다 반응 공간에서의 분쇄된 형태의 반응물에 의해 매우 큰 범위로 흡수된다.
반응 공간이 폴리머 매트릭스, 및 폴리머 매트릭스와 접촉되어 있고 방사선 파장을 투과시키는 워크피스, 바람직하게 유리 기재 모두에 의해 공간적으로 경계지어지는 경우가 여러 가지 이유로 유리하다. 한편으로, 워크피스는 가공될 실제 물질일 수 있으며, 이는 예를 들어 마킹되거나 새기기 위한 것이다. 다른 한편으로, 결과적으로 반응 공간이 공간적으로 완전히 폐쇄되어 있고, 폴리머 매트릭스의 표면(surface plane)에 대해 개방되어 있지 않다. 결과적으로, 반응물은 반응 공간을 떠날 수 없고 그 결과 반응 공간의 생성 이후에 요망되는 반응을 위해 반응 공간에서 모두 이용가능하다. 물질의 제거 후에 반응물이 반응 공간에 존재하게 되며 반응 공간에서의 반응물이, 반응 공간에 고-에너지 방사선, 특히 레이저빔의 조사하에서, 반응하여 생성물을 형성시키는 것이 바람직할 수 있다.
폴리머 매트릭스는 예를 들어, 티타늄 도너(donor) 및 탄소 도너를 가질 수 있다. 적합한 티타늄 도너는 순수한 티타늄, 또는 에너지에 노출되었을 때 짧은 시간내에 반응물로서 자유 티타늄 이온(free titanium ion)을 제공하기 위한 친화력을 가지고 있는 티타늄 화합물이다. 적절한 경우, 자유 티타늄(free titanium)은 또한 티타늄 함유 중간체에 의해서 제공될 수 있다. 탄소 도너는 특히, 에너지가 조사되었을 때 유리 탄소(free carbon)를 제공한다. 탄소 도너는 탄소 화합물 및/또는 결합되지 않은 유리 탄소(free, uncombined carbon)일 수 있다. 탄소 도너는 폴리머 매트릭스 자체에 의해 제공될 수 있거나, 그밖에 추가적인 탄소 성분이 존재할 수 있으며, 예를 들어 카본 블랙(carbon black)의 형태로 존재할 수 있다. 더욱이, 폴리머 매트릭스는 또한 추가 구성성분, 예를 들어 폴리머, 흡수재 등을 포함할 수 있다. 방사(radiation)의 결과로서, 티타늄 및 탄소 반응물은 예를 들어, 티타늄 화합물 및 탄소 화합물의 분해에 의해 제공되며, 이러한 것들은 반응 공간에서 방사선에 노출될 때, 요망되는 생성물로서 티타늄 카바이드(titanium carbide)을 형성시킨다. 700℃ 내지 2200℃의 국부 온도에서, 티타늄 디옥사이드(titanium dioxide)는 바람직하게 카본 블랙 또는 초순수 흑연과 함께 티타늄 카바이드 및 일산화탄소로 환원된다. 여기서 방사선은 반응 공간에서의 반응을 위해 필요한 온도를 형성시킨다.
주로 레이저 조사로 분쇄되면서 반응하고, 이에 의해 개개의 반응물들, 특히 티타늄 및 탄소를 방출시키고, 이러한 것들을 티타늄 카바이드로의 반응을 위해 이용할 수 있는 폴리머 매트릭스가 형성된다.
예를 들어, 유리 기재와 같은 워크피스를 마킹하기 위하여, 반응 공간에 고-에너지 방사선, 특히 레이저빔이 조사될 때, 예를 들어 티타늄 카바이드와 같은, 반응물로부터 형성된 생성물이 폴리머 매트릭스와 접촉되어 있는 워크피스, 예를 들어 유리 기재 위에 침적되는 것이 바람직하다. 이에 의해 상기 방사선은, 폴리머 매트릭스 또는 반응 공간 위에 충돌하기 전에 방사선 파장을 투과시키는 워크피스를 통과한다.
반응 공간은 바람직하게 직경이 20 내지 200 ㎛이고 깊이가 10 내지 100 ㎛인 공간적 크기를 갖는다. 직경이 대략 70 ㎛이고 깊이가 대략 40 ㎛인 공간적 크기를 갖는 반응 공간에서 최적의 결과가 달성되는 것으로 밝혀졌다. 여기서는 방사선 공급원으로서 파장이 1060 nm 또는 1064 nm인 섬유-커플링된 다이오드 단부-펌핑된 레이저(fibre-coupled diode end-pumped laser)를 이용하였으며, 이의 출력 파워(output power)는 12W이다.
본 방법의 바람직한 구체예에서, 반응 공간은 제 1 레이저 펄스에 의해 생성되며, 이후에 상기 반응 공간에 제 2 레이저 펄스가 조사된다. 이에 따라, 제 1 레이저 펄스는 반응 공간을 생성시키고 바람직하게 반응 공간에 존재하는 분쇄된 형태로 존재하는 반응물을 생성시키며, 반응물의 요망되는 생성물로의 반응은 제 2 레이저 펄스에 의해 촉진되며, 상기 생성물은 바람직하게 폭발적 기화에 의해 반응 공간에 인접한 투명한 워크피스의 표면 상으로 나아가게 된다.
또한 고-에너지 방사선, 특히 레이저빔을 조사함으로써 폴리머 매트릭스내에 국부적으로 나란히 배열된 복수의 반응 공간이 생성되는 것이 유리할 수 있다. 상기 방사선은 이러한 경우에 바람직하게 펄스 빔(pulsed beam)이며, 조사 동안에, 펄스 빔이 폴리머 매트릭스에 대해 측면으로 이동되거나 폴리머 매트릭스가 펄스 빔에 대해 측면으로 이동된다. 본원에서 이웃하는 반응 공간이 이들의 공간적 크기의 적어도 25%까지 중첩되는 것이 바람직하다. 펄스 주파수 및 빔과 폴리머 매트릭스의 상대적 이동 속도, 즉 새기는 속도(inscribing speed)는 이러한 경우에 서로 유사하게 조정된다. 그 결과, 반응 공간의 연속적인 구조, 예를 들어 라인 또는 표면이 형성될 수 있다. 이는 워크피스를 마킹하거나 새길 때 특히 유리할 수 있다.
방사선은 바람직하게 10 kHz 내지 300 kHz의 펄스 속도의 펄스 레이저로 발생된다. 레이저빔이 폴리머 매트릭스와 함께 워크피스에 대해 측면으로 이동하게 되고/거나 폴리머 매트릭스와 함께 워크피스가 레이저빔에 대해 측면으로 이동되든지 간에 예를 들어, 워크피스 상에 선형 또는 2-차원 마킹 또는 명각(inscription)을 얻기 위하여, 높은 펄스 속도가 유리하다. 또한 가장 가능한 고품질의 선형 또는 2-차원 구조를 형성시키기 위해, 레이저 펄스의 중첩은 높은 명각 속도에서도 달성된다. 또한, 보다 높은 펄스 속도에서, 반응 공간은 반복적으로 레이저 펄스로 처리되어, 보다 큰 방사선 에너지가 이러한 공간에서 커플링될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 방법의 경우에, 방사선은 초점에 포커싱되며, 방사선의 초점은 상기 초점이 방사선과 대면하는 폴리머 매트릭스의 표면 뒤쪽에 놓이도록 셋팅된다. 이러한 경우에, 반응 공간은 바람직하게 초점의 영역에서 생성된다. 그러나, 초점은 폴리머 매트릭스에서 보다 깊게 또는 심지어 폴리머 매트릭스 뒤쪽에 위치할 수 있다. 특히 반응 공간의 경계를 이루는 물질의 층의 경우에서, 상기 초점은 폴리머 매트릭스의 표면에서의 방사선 출력 밀도가 3 J/㎠ 미만이 되도록 셋팅되는 것이 유리할 수 있다. 상기 표면(surface plane)은 여기서 반응 공간의 생성 이전에 폴리머 매트릭스의 표면을 따르는 면에 해당한다. 폴리머 매트릭스와 접촉되어 있는 워크피스의 경우에, 이는 워크피스에 의해 형성된 반응 공간의 경계에 해당한다. 이는 단지 가열 효과를 제외하고, 워크피스를 열적 부작용으로부터 해를 입히지 않게 하고, 즉 워크피스의 품질을 영구적으로 손상시키지 않는다. 동시에 반응 공간의 효과적인 생성 및 요망되는 반응을 달성시키기 위하여, 반응 공간내의 최대 방사선 출력 밀도가 적어도 5 J/㎠, 바람직하게 적어도 10 J/㎠이 되도록 초점을 셋팅하는 것이 유리하다. 이에 따라, 알려진 방법과는 달리, 본 발명에 따른 방법에 대해 계획적인 디포커싱(deliberate defocusing)이 셋팅되는 것이 유리하며, 즉 초점이 상세하게는 워크피스의 표면이 아니라 폴리머층의 보다 깊은 면 또는 폴리머 매트릭스의 뒤쪽에 셋팅되는 것이 유리하다.
이로부터 레이저빔의 초점에 위치되는 최대 펄스 출력 밀도가 경계층에 위치되지 않는다. 이는 최대 에너지 투입이 경계층으로부터 일정한 거리에서 물질에 도입되며 열적으로 불리한 효과가 인접한 워크피스에 영향을 미칠 수 없게 한다.
또한, 이러한 에너지 변형이 분쇄된 형태로 존재하는 반응물에 직접적으로 일어나기 때문에, 디포커싱은 또한 레이저 에너지가 공동에 위치한 반응물의 효과적인 전환을 형성시킨다.
가능한 가장 높은 국부적 변형(local resolution)을 제공하는 물질 가공을 달성하는 통상적인 방법은 통상적으로 방사선을 워크피스의 표면에 포커싱하거나 가능한 가장 낮은 디포커싱을 셋팅시키기 위한 것이다. 이는 초점의 위치가 워크피스의 표면 앞에 위치하는 경우 네가티브 디포커싱(negative defocusing)으로서 칭하여지고, 초점의 위치가 워크피스의 표면 뒤쪽에 위치하는 경우 포지티브 디포커싱(positive defocusing)으로서 칭하여진다. 이에 따라, 본 발명의 목적을 위하여, 포지티브 디포커싱이 셋팅되어야 한다.
디포커싱이 폴리머 매트릭스의 표면 또는 이와 접촉되어 있는 워크피스의 면에서 빔의 직경을 증가시키지만, 이는 본 발명에 따른 방법의 경우에서, 물질로의 에너지 투입이 매우 낮아지는 통상적인 방법의 경우에서 이루어지는 효과를 나타내지 않고, 방사선으로 보다 깊이 위치한 면에 에너지를 도입하게 하게 할 수 있는 반응 공간이 형성된다는 효과를 갖는다. 이는 최대 열적 효과가 경계층에서 나타나지 않기 때문에 유리하며, 여기서 최대 열적 효과는 인접한 워크피스에 해로울 수 있다.
셋팅된 빔 단면(set beam cross section)의 경우, 층의 상부 영역에서 조절된 분쇄를 형성시키는 펄스 에너지 밀도가 발생된다. 최대 펄스 출력 밀도는 단지 매트릭스에서 공동의 깊이를 더욱 크게 형성시킴으로써 달성된다. 그 결과, 최대 에너지 투입은 보다 깊은 면에만 도입된다.
공동에서 형성된 입자들은 대부분 보다 깊은 크레이터의 영역에서 고체상에서 가스상으로 직접적으로 변형된다. 분해중합(depolymerization)에 의해 형성된 반응물들은 가열에 의해 반응되어 요망되는 생성물을 형성시키고, 이러한 생성물은 폭발 및/또는 가스 제트에 의해 이러한 상호작용 구역 밖으로 고속으로 퍼지고 유리 표면에 충돌한다. 이러한 상호작용 구역은 결과적으로 국부적으로 한정된 반응 공간으로서 제공되며, 여기서 레이저빔은 실제로 열 에너지로 완전히 전환된다.
본 발명에 따른 방법에 의해서, 유리 기재에 대한 임의의 유해한 효과, 예를 들어, 응력, 크랙 및 열효과에 의해 야기된 기화의 경우들을 배제하는 것이 가능하다. 상기 방법이 유리 기재를 마킹하거나 새기기 위해 사용되는 경우, 침적된 마킹 또는 명각에서의 모서리의 선명도(edge sharpness)는 단지 디포커싱에 의해 무시할 수 있을 정도로 감소된다.
유리한 대표적인 구체예는 첨부된 도면을 기초로 하여 하기에 보다 상세히 설명된다.
도 1a 내지 도 1d는 유리 기재와 접촉되어 있는 폴리머 매트릭스에서 본 발명에 따른 방식으로 반응 공간을 생성시키는 여러 단계들을 도시한 것이다.
도 1a는 폴리머 매트릭스(1)를 도시한 것으로서, 이의 평평한 표면(3)은 유리 기재(7)의 평평한 표면(5)과 직접 접촉되어 있다. 포커싱된 펄스 레이저빔(9) 형태의 고-에너지 방사선은 유리 기재(7)를 통하여 폴리머 매트릭스(1)의 표면(3) 으로 유도된다. 유리 기재(7)는 방사선 파장을 통과시키는 반면, 폴리머 매트릭스(1)는 방사선을 거의 전부 흡수한다. 도 1a에서 레이저빔(9)의 가상 초점(11)은 폴리머 매트릭스(1)의 평평한 표면(3)으로부터 또는 유리 기재(7)의 평평한 표면(5)으로부터 일정한 거리에, 정확히 말하면 폴리머 매트릭스(1)의 내부에서 폴리머 매트릭스(1)의 평평한 표면(3)의 뒤쪽에 위치되어, 포지티브 디포커싱이 달성되도록 셋팅된다. 이를 설명하기 위하여, 가상 초점(11)은 도 1a에서 점선으로 표시하였다. 레이저빔(9)의 초점의 크기는 설명을 위하여 과장되게 나타내었다. 이에 따라, 3 J/㎠ 미만의 펄스 출력 밀도 뿐만 아니라 최대 펄스 출력 밀도가 표면(3)에 충돌하는데, 이는 포지티브 디포커싱로 인하여, 조사된 표면적이 초점(11)에 조사되는 것 보다 크기 때문이다. 3 J/㎠ 미만의 펄스 출력 밀도는 인접한 유리 기재(7)와 이의 표면(5)에 부작용을 나타내지 않고 임의의 해로운 열적 영향에 노출되지 않는 효과를 갖는다. 다른 한편으로 폴리머 매트릭스(1)는 표면(3)의 영역에서 고-에너지 방사선을 흡수하고, 열에너지가 너무 커서 폴리머 매트릭스(1)가 분쇄될 때까지 가열된다. 폴리머 매트릭스(1)의 분쇄된 영역은 적어도 부분적으로 방사선을 통과시킨다. 이에 따라, 표면(3)의 영역에서의 분쇄 과정에서, 레이저빔(9)은 보다 큰 침투 깊이에 도달하고, 그 결과 보다 깊이 존재하는 영역에 도달한다. 포지티브 디포커싱로 인하여, 레이저빔(9)은 이러한 경우에 보다 깊이 존재하는 영역에 보다 집중적으로 초점이 맞추어지고, 그 결과 폴리머 매트릭스(1)의 물질로 보다 큰 펄스 출력 밀도가 전달된다. 이러한 공정은 초점(11)까지 및 이를 넘어설 때까지 레이저빔(9)의 노출시간을 지속하여, 반응 공간(13)이 생성되도록 한다. 반응 공간(13)을 생성시키기 위해 필요한 노출 시간은 레이저빔(9)의 제 1 펄스 지속시간에 해당할 수 있다.
도 1b에서, 반응 공간(13)은 이의 요망되는 크기에 도달하게 되며, 10 J/㎠ 이상의 최대 펄스 출력 밀도가 반응 공간(13)내에서 퍼지게 된다. 여기에서 도 1a에서의 가상 초점(11)은 도 1b에서 반응 공간(13)내에 실제 초점(11)으로 된다. 이는 반드시 요구되지는 않은데, 이는 반응 공간(13)의 크기가 레이저빔에 대한 노출시간에 의해 셋팅될 수 있기 때문이다. 초점(11)은 심지어 전체 방법에 대하여 가상으로 위치할 수 있고 심지어 폴리머 매트릭스(1) 밖에 또는 뒤쪽에 위치할 수 있다. 반응 공간(13)내에, 반응물(15, 17)은 분쇄된 물질로 존재하고, 요망되는 반응을 제공한다. 반응물(15, 17)은 이러한 예에서 티타늄 디옥사이드(15)와 카본 블랙 형태의 순수한 탄소(17)이다.
도 1c는 반응물(15, 17)이 예를 들어 레이저빔(9)의 제 2 펄스의 결과로서 반응하여 생성물(19)를 형성시키는 바람직한 대표적인 구체예의 일 단계를 도시한 것이다. 본 경우에서, 티타늄 디옥사이드(15)는 반응 공간(13)에서 방사선에 의해 야기된, 700℃ 내지 2200℃의 국부적 온도에서 순수한 탄소(17)로 환원되어 생성물로서 티타늄 카바이드(19)를 형성시킨다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 레이저빔(9)의 제 2 펄스의 형태의 방사선에 대한 추가 노출은 반응 공간(13)내에 분쇄된 물질의 폭발적 기화(explosive vaporization)를 일으키는 효과를 나타낸다. 이러한 경우에, 형성된 티타늄 카바이드(19)는 유리 기재(7)의 표면(5)으로 나아가게 되며, 여기서 티타늄 카바이 드(19)가 침적된다. 유리 기재(7)에 침적된 티타늄 카바이드(19)는 예를 들어 유리 기재(7)의 마킹(marking) 또는 명각(inscription)으로서 제공될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 유리 기재와 접촉되어 있는 폴리머 매트릭스에서 본 발명에 따른 방법으로 반응 공간을 생성시키는 여러 단계들을 도시한 것이다.
Claims (16)
- 폴리머 매트릭스(1)에 고-에너지 방사선을 조사하여, 물질을 고-에너지 방사선으로 가공하는 방법으로서, 상기 방사선은 초점(11)(focal point) 상에 포커싱되며, 상기 초점(11)은 방사선과 대면하는 폴리머 매트릭스(1)의 표면(3)의 뒤쪽에 위치하도록 셋팅되며, 물질 제거가 폴리머 매트릭스(1)에서 일어나서, 그 결과로서 폴리머 매트릭스(1)내에 반응 공간(13)이 생성되고, 반응물들(15, 17)이 물질의 제거 이후에 반응 공간(13)에 존재하며, 반응 공간(13)에서의 반응물들(15, 17)이 반응 공간(13)에의 고-에너지 방사선의 조사 하에 반응하여 생성물(19)을 형성시키는 방법.
- 제 1항에 있어서, 반응 공간(13)이, 폴리머 매트릭스(1) 및 폴리머 매트릭스(1)와 접촉되어 있고 방사선 파장을 투과시키는 워크피스(workpiece)(7)에 의해 공간적으로 경계를 이루며, 방사선이, 폴리머 매트릭스(1) 상에 충돌하기 전에 워크피스(7)를 통과하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 워크피스(7)는 유리 기재인 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 생성물(19)이, 반응 공간(13)에 고-에너지 방사선이 조사될 때, 폴리머 매트릭스(1)와 접촉되어 있고 방사선 파장을 투과시키는 워크피스(7) 상에 침적되는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 20 내지 200 ㎛의 범위의 직경, 및 10 내지 100 ㎛의 범위의 깊이를 갖는 공간적 크기(spatial extent)를 갖는 반응 공간(13)이 생성되는 방법.
- 제 5항에 있어서, 70 ㎛의 직경을 갖는 공간적 크기를 갖는 반응 공간(13)이 생성되는 방법.
- 제 5항에 있어서, 40 ㎛의 깊이를 갖는 공간적 크기를 갖는 반응 공간(13)이 생성되는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 반응 공간(13)이 펄스 레이저빔(9)(pulsed laser beam)의 제 1 펄스에 의해 생성되며, 반응 공간(13)에 펄스 레이저빔(9)의 제 2 펄스가 조사되는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 국부적으로 나란히 배열된 복수의 반응 공간(13)이, 폴리머 매트릭스(1)에 고-에너지 방사선을 조사함으로써 폴리머 매트릭스(1)내에 생성되는 방법.
- 제 9항에 있어서, 방사선이 펄스 레이저빔(9)이며, 조사 동안에, 펄스빔(pulsed beam)(9)이 폴리머 매트릭스(1)에 대해 측면으로 이동되거나 폴리머 매트릭스(1)가 펄스빔(9)에 대해 측면으로 이동되는 방법.
- 제 9항에 있어서, 이웃하는 반응 공간(13)이 이들 공간적 크기의 25% 이상 중첩되게 반응 공간(13)이 생성되는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 방사선이, 펄스속도가 10 kHz 내지 300 kHz인 펄스 레이저(9)로 발생되는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 초점(11)이 반응 공간(13)에, 폴리머 매트릭스(1)내에, 또는 폴리머 매트릭스(1) 뒤쪽에 위치하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 폴리머 매트릭스(1)의 표면(3)에서의 방사선 출력 밀도(radiation power density)가 3 J/cm2 미만이 되도록 초점(11)이 셋팅되는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 반응 공간(13)내에서의 최대 방사선 출력 밀도가 5 J/cm2 이상이 되도록 초점(11)이 셋팅되는 방법.
- 제 15항에 있어서, 반응 공간(13)내에서의 최대 방사선 출력 밀도가 10 J/cm2 이상이 되도록 초점(11)이 셋팅되는 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008058535A DE102008058535A1 (de) | 2008-11-21 | 2008-11-21 | Verfahren zur Materialbearbeitung mit energiereicher Strahlung |
| DE102008058535.1 | 2008-11-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100057513A KR20100057513A (ko) | 2010-05-31 |
| KR101744869B1 true KR101744869B1 (ko) | 2017-06-08 |
Family
ID=41722799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090112499A KR101744869B1 (ko) | 2008-11-21 | 2009-11-20 | 물질을 고-에너지 방사선으로 가공하는 방법 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8367971B2 (ko) |
| EP (1) | EP2189237B1 (ko) |
| JP (1) | JP2010120087A (ko) |
| KR (1) | KR101744869B1 (ko) |
| CN (1) | CN101733547B (ko) |
| CA (1) | CA2683300A1 (ko) |
| DE (1) | DE102008058535A1 (ko) |
| TW (1) | TWI505893B (ko) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090181313A1 (en) * | 2008-01-14 | 2009-07-16 | Tesa Ag | Pigment layer and method especially for a durable inscription of glass using a high energy radiation |
| DE102008058535A1 (de) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Tesa Se | Verfahren zur Materialbearbeitung mit energiereicher Strahlung |
| DE102009029903A1 (de) | 2009-06-19 | 2010-12-23 | Tesa Se | Verfahren zum Aufbringen einer dauerhaften Prozessmarke auf einem Produkt, insbesondere Glas |
| IT1402450B1 (it) * | 2010-11-18 | 2013-09-13 | Ds4 S R L | Metodo per realizzare una iscrizione su un cosmetico |
| US10919794B2 (en) * | 2017-12-04 | 2021-02-16 | General Atomics | Method of cutting glass using a laser |
| DE102018124208B4 (de) * | 2018-10-01 | 2021-08-12 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses an einem Werkstück sowie dazugehöriges Laserbearbeitungssystem |
| KR102439090B1 (ko) | 2019-04-12 | 2022-08-31 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법, 하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법, 및 샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스 |
| CN112548344A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-26 | 南京理工大学 | 一种应用于碳化硅陶瓷的高效洁净减薄方法 |
| DE102021117021A1 (de) | 2021-07-01 | 2023-01-05 | Aero Pump Gmbh | Kunststoffbearbeitungsverfahren |
| CN115229344A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-10-25 | 国科大杭州高等研究院 | 一种pet塑料瓶高速激光打印系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4959119A (en) | 1989-11-29 | 1990-09-25 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for forming through holes in a polyimide substrate |
| US5298719A (en) * | 1991-03-08 | 1994-03-29 | Aaron Shafir | Laser beam heating method and apparatus |
| US6075223A (en) | 1997-09-08 | 2000-06-13 | Thermark, Llc | High contrast surface marking |
Family Cites Families (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4242152A (en) * | 1979-05-14 | 1980-12-30 | National Semiconductor Corporation | Method for adjusting the focus and power of a trimming laser |
| FR2495982A1 (fr) * | 1980-12-16 | 1982-06-18 | Saint Gobain Vitrage | Procede de traitement d'un vitrage feuillete, notamment pour y executer une marque non falsifiable et vitrages obtenus |
| JPS60167491A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | 株式会社東芝 | 導体路形成方法 |
| US4617085A (en) * | 1985-09-03 | 1986-10-14 | General Electric Company | Process for removing organic material in a patterned manner from an organic film |
| US4716270A (en) * | 1985-11-04 | 1987-12-29 | Rockwell International Corporation | Non-contact scribing process for organic maskants on metals or alloys thereof |
| US4785157A (en) * | 1986-01-09 | 1988-11-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for controlling electric resistance of a compound-type resistors |
| US4714516A (en) * | 1986-09-26 | 1987-12-22 | General Electric Company | Method to produce via holes in polymer dielectrics for multiple electronic circuit chip packaging |
| US4684436A (en) * | 1986-10-29 | 1987-08-04 | International Business Machines Corp. | Method of simultaneously etching personality and select |
| US4894115A (en) * | 1989-02-14 | 1990-01-16 | General Electric Company | Laser beam scanning method for forming via holes in polymer materials |
| US5256506A (en) * | 1990-10-04 | 1993-10-26 | Graphics Technology International Inc. | Ablation-transfer imaging/recording |
| US5584956A (en) * | 1992-12-09 | 1996-12-17 | University Of Iowa Research Foundation | Method for producing conductive or insulating feedthroughs in a substrate |
| US5916462A (en) * | 1993-09-13 | 1999-06-29 | James; William A. | Laser drilling processes for forming an apertured film |
| US5521352A (en) * | 1993-09-23 | 1996-05-28 | Laser Machining, Inc. | Laser cutting apparatus |
| US6211485B1 (en) * | 1996-06-05 | 2001-04-03 | Larry W. Burgess | Blind via laser drilling system |
| DE19637255C1 (de) * | 1996-09-13 | 1997-12-11 | Jenoptik Jena Gmbh | Verfahren zum indirekten Beschriften von transparenten Materialien |
| DE19824349C2 (de) * | 1998-05-30 | 2000-06-15 | Beiersdorf Ag | Verfahren zur Herstellung einer laserbeschriftbaren Glasscheibe oder eines Verbundglases |
| WO2000024554A1 (en) * | 1998-10-27 | 2000-05-04 | Mcneil-Ppc, Inc. | Method of forming an improved support member for a fabric and film forming device |
| US6417485B1 (en) * | 2000-05-30 | 2002-07-09 | Igor Troitski | Method and laser system controlling breakdown process development and space structure of laser radiation for production of high quality laser-induced damage images |
| WO2002074481A1 (en) * | 2001-03-16 | 2002-09-26 | Laser Machining, Inc. | Laser ablation technique |
| DE10130349A1 (de) * | 2001-06-22 | 2003-01-02 | Konrad Seppelt | Verfahren zum lokalen laserinduzierten Ätzen von Feststoffen |
| JP2003088975A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-25 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ加工方法 |
| JP4006994B2 (ja) * | 2001-12-18 | 2007-11-14 | 株式会社リコー | 立体構造体の加工方法、立体形状品の製造方法及び立体構造体 |
| US7994450B2 (en) * | 2002-01-07 | 2011-08-09 | International Business Machines Corporation | Debris minimization and improved spatial resolution in pulsed laser ablation of materials |
| US7154065B2 (en) * | 2002-05-24 | 2006-12-26 | Alcon Inc. | Laser-hybrid welding with beam oscillation |
| EP1585613A1 (en) * | 2002-09-13 | 2005-10-19 | Tamicare Ltd. | Laser modification of complex objects |
| DE10259006A1 (de) * | 2002-12-16 | 2004-06-24 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Einbringen einer Markierung in Glas |
| US7682970B2 (en) * | 2003-07-16 | 2010-03-23 | The Regents Of The University Of California | Maskless nanofabrication of electronic components |
| EP1666520B1 (en) * | 2003-09-11 | 2013-11-13 | Nikon Corporation | A macromolecular crystral working apparatus ; A macromolecular crystal evaluating device with such apparatus |
| JP2005138169A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Gijutsu Transfer Service:Kk | レーザマーキング装置、レーザマーキング方法、及び被マーキング体 |
| JP2005186110A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Nitto Denko Corp | レーザー加工用保護シート及びこれを用いたレーザー加工品の製造方法 |
| US20060000811A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Diffractive optical element changer for versatile use in laser manufacturing |
| US20060108327A1 (en) * | 2004-11-23 | 2006-05-25 | Chng Kiong C | Method of manufacturing a microstructure |
| US20060108064A1 (en) * | 2004-11-24 | 2006-05-25 | Hiroshi Mori | Laser weldable thermoplastic polymer composition and process for laser welding |
| US20060237407A1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-26 | Nguyen Anh V | Medical devices having laser brazed joints |
| US9138913B2 (en) * | 2005-09-08 | 2015-09-22 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
| DE102006029941A1 (de) * | 2006-06-29 | 2008-01-03 | Calyxo Gmbh | Verfahren zum indirekten Beschriften transparenter Materialien |
| JP5435876B2 (ja) * | 2007-02-09 | 2014-03-05 | キヤノン株式会社 | 顔料インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット、及びインクジェット記録装置 |
| DE102007018402A1 (de) * | 2007-04-17 | 2008-10-23 | Panasonic Electric Works Europe Ag | Verfahren zum Einbringen einer Struktur in eine Oberfläche eines transparenten Werkstücks |
| US8194244B2 (en) * | 2007-06-29 | 2012-06-05 | Intel Corporation | Solution sample plate with wells designed for improved Raman scattering signal detection efficiency |
| DE102008025583A1 (de) * | 2008-01-11 | 2009-07-16 | Tesa Ag | Pigmentschicht und Verfahren zur dauerhaften Beschriftung eines Substrats mittels energiereicher Strahlung |
| KR100934957B1 (ko) * | 2008-02-22 | 2010-01-06 | 한국과학기술연구원 | 압전 폴리머 기판을 이용한 하이브리드 전기소자와 그제조방법 |
| US20100040836A1 (en) * | 2008-08-12 | 2010-02-18 | Shenping Li | Method for providing sub-surface marks in polymeric materials |
| DE102008058535A1 (de) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Tesa Se | Verfahren zur Materialbearbeitung mit energiereicher Strahlung |
| US20110200802A1 (en) * | 2010-02-16 | 2011-08-18 | Shenping Li | Laser Welding of Polymeric Materials |
-
2008
- 2008-11-21 DE DE102008058535A patent/DE102008058535A1/de not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-10-22 CA CA2683300A patent/CA2683300A1/en not_active Abandoned
- 2009-11-05 EP EP09175084.4A patent/EP2189237B1/de not_active Not-in-force
- 2009-11-18 US US12/621,123 patent/US8367971B2/en active Active
- 2009-11-18 CN CN200910225275.4A patent/CN101733547B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-18 JP JP2009262582A patent/JP2010120087A/ja not_active Withdrawn
- 2009-11-19 TW TW098139282A patent/TWI505893B/zh not_active IP Right Cessation
- 2009-11-20 KR KR1020090112499A patent/KR101744869B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4959119A (en) | 1989-11-29 | 1990-09-25 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for forming through holes in a polyimide substrate |
| US5298719A (en) * | 1991-03-08 | 1994-03-29 | Aaron Shafir | Laser beam heating method and apparatus |
| US6075223A (en) | 1997-09-08 | 2000-06-13 | Thermark, Llc | High contrast surface marking |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2683300A1 (en) | 2010-05-21 |
| DE102008058535A1 (de) | 2010-05-27 |
| KR20100057513A (ko) | 2010-05-31 |
| CN101733547A (zh) | 2010-06-16 |
| TWI505893B (zh) | 2015-11-01 |
| US20100126975A1 (en) | 2010-05-27 |
| TW201041681A (en) | 2010-12-01 |
| JP2010120087A (ja) | 2010-06-03 |
| EP2189237A1 (de) | 2010-05-26 |
| EP2189237B1 (de) | 2019-01-23 |
| US8367971B2 (en) | 2013-02-05 |
| CN101733547B (zh) | 2014-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101744869B1 (ko) | 물질을 고-에너지 방사선으로 가공하는 방법 | |
| US6864459B2 (en) | High precision, rapid laser hole drilling | |
| Chen et al. | Parametric studies on pulsed near ultraviolet frequency tripled Nd: YAG laser micromachining of sapphire and silicon | |
| CN108235694B (zh) | 其中激光具有特定功率密度和/或特定脉冲持续时间的用于使表面激光变黑的方法和装置 | |
| JP2007120048A (ja) | 岩石掘削方法 | |
| US20140224776A1 (en) | Laser-induced gas plasma machining | |
| Karimzadeh et al. | Nanosecond pulsed laser ablation of silicon in liquids | |
| Li et al. | Comparison between single shot micromachining of silicon with nanosecond pulse shaped IR fiber laser and DPSS UV laser | |
| JPH0985475A (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP6744624B2 (ja) | 管状脆性部材の分断方法並びに分断装置 | |
| WO2019156183A1 (ja) | 加工装置、加工方法、及び透明な基板 | |
| Singh et al. | Laser micromachining of semiconductor materials | |
| Nedialkov et al. | Ablation of ceramics with ultraviolet, visible, and infrared nanosecond laser pulses | |
| CN111069786B (zh) | 激光开槽装置及方法 | |
| Migulin et al. | Oxygen-assisted laser cutting and drilling of CVD diamond | |
| Lawrence et al. | On the differences between the beam interaction characteristics of CO 2, Nd: YAG, excimer and high power diode lasers with a SiO 2/Al 2 O 3 ceramic | |
| Liao et al. | Surface morphology and subsurface damaged layer of various glasses machined by 193-nm ArF excimer laser | |
| Sun et al. | Ultrafast laser micromachining with a liquid film | |
| JP2021134103A (ja) | 基材の加工方法 | |
| Meijer | Laser micromachining | |
| Jackson et al. | Laser-based micro-and nanofabrication | |
| Sinha et al. | Laser etching of Thoria pellets for microstructural investigations | |
| Boboescu et al. | PHYSICAL SEQUENTIAL MODELS FOR LASER CUTTING | |
| KR20100060110A (ko) | 광유발 과도흡수 현상을 이용한 초고속레이저 공정 속도와 공정단면 제어방법 및 제어장치 | |
| Campbell et al. | Ultrashort pulse laser micromachining performance enhancements |
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 |