KR102657008B1 - Laser processing device and laser processing method using a curved beam - Google Patents

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KR102657008B1
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lens
laser processing
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curved beam
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신익태
고건섭
백주열
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주식회사 시스템알앤디
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Abstract

커브드빔을 이용한 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법이 개시된다. 본 발명의 일측면에 따른 레이저 가공장치는 레이저빔의 광경로를 제어하고 수차량을 증폭시켜 커브드빔을 생성하는 제1 렌즈유닛; 상기 제1 렌즈유닛으로부터 출사되는 커브드빔을 틸팅하는 제2 렌즈유닛; 및 상기 제2 렌즈유닛으로부터 출사되는 커브드빔을 대상 영역에 집중시키는 제3 렌즈유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 레이저빔을 휘어지는 성질을 가진 커브드빔의 형태로 제공하여 레이저 가공을 수행할 수 있게 하고, 그 결과 가공대상에 굴곡된 형태의 절단면을 형성할 수 있다.A laser processing device and laser processing method using a curved beam are disclosed. A laser processing device according to one aspect of the present invention includes a first lens unit that controls the optical path of a laser beam and amplifies the amount of aberration to generate a curved beam; a second lens unit that tilts the curved beam emitted from the first lens unit; And it may include a third lens unit that focuses the curved beam emitted from the second lens unit on the target area. According to one embodiment of the present invention, laser processing can be performed by providing a laser beam in the form of a curved beam with bending properties, and as a result, a curved cutting surface can be formed on the processing object.

Description

커브드빔을 이용한 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법{LASER PROCESSING DEVICE AND LASER PROCESSING METHOD USING A CURVED BEAM}Laser processing device and laser processing method using curved beam {LASER PROCESSING DEVICE AND LASER PROCESSING METHOD USING A CURVED BEAM}

본 발명은 레이저 가공에 관한 것으로서, 구체적으로는 커브드빔을 이용한 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법에 관한 것이다.The present invention relates to laser processing, and specifically to a laser processing device and laser processing method using a curved beam.

종래기술에 따라 레이저로 유리기판을 절단하는 경우, 유리기판의 내부에 레이저빔의 초점을 형성하는 방법을 사용하였다. 이러한 상태에서 유리기판을 절단하면, 유리기판의 단면 중 레이저빔의 초점이 형성된 부분부터 절단이 시작되고, 유리기판의 단면 중 초점이 형성되지 않은 부분에는 크랙이 형성된다. 그 결과, 유리기판의 절단면의 품질이 고르지 못해 추후 절단 단면을 매끄럽게 연마하는 추가적인 면취(chamfering) 공정이 요구되는데, 이는 단가 상승과 낮은 수율의 원인으로 작용한다.When cutting a glass substrate with a laser according to the prior art, a method of forming a focus of the laser beam inside the glass substrate was used. When a glass substrate is cut in this state, cutting begins from the portion of the cross section of the glass substrate where the focus of the laser beam is formed, and cracks are formed in the portion of the cross section of the glass substrate where the focus is not formed. As a result, the quality of the cut surface of the glass substrate is uneven, requiring an additional chamfering process to polish the cut surface smoothly, which causes an increase in unit cost and low yield.

한편, 종래기술에 따라 면취를 수행하기 위한 기법으로는 기계식 면취, 멜팅 면취, 열 면취 기법 등이 존재하지만, 각각의 면취 기법마다 단점을 지니고 있다. 여기에는 잦은 블레이드 교체로 인한 유지보수 비용 증가, 청정 환경 구현 불가, 별도의 챔버 구성, 시작 끝점 간 단차 발생, 연속 가공 불가, 글라스 반전으로 인한 복잡한 구조 요구, 이로 인한 난이도 증가, 그리고 재현성 확보의 어려움 등이 포함된다.Meanwhile, techniques for performing chamfering according to the prior art include mechanical chamfering, melting chamfering, and thermal chamfering, but each chamfering technique has disadvantages. These include increased maintenance costs due to frequent blade replacement, inability to create a clean environment, separate chamber configuration, generation of steps between the start and end points, inability to continuously process, complex structure requirements due to glass inversion, increased difficulty due to this, and difficulty in securing reproducibility. etc. are included.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 일측면은 곡선을 그리며 방사되는 커브드빔을 이용하여 레이저 가공을 수행할 수 있게 하는 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법을 제공하려는 것이다.Therefore, the present invention was derived to solve the above-mentioned problems, and one aspect of the present invention is to provide a laser processing device and a laser processing method that enable laser processing to be performed using a curved beam that radiates in a curved line. .

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

본 발명의 일측면은 커브드빔을 이용한 레이저 가공장치를 제공한다. 본 발명의 일측면에 따른 레이저 가공장치는 레이저빔의 광경로를 제어하고 수차량을 증폭시켜 커브드빔(curved beam)을 생성하는 제1 렌즈유닛; 상기 제1 렌즈유닛으로부터 출사되는 커브드빔을 틸팅하는 제2 렌즈유닛; 및 상기 제2 렌즈유닛으로부터 출사되는 커브드빔을 대상 영역에 집중시키는 제3 렌즈유닛을 포함할 수 있다.One aspect of the present invention provides a laser processing device using a curved beam. A laser processing device according to one aspect of the present invention includes a first lens unit that controls the optical path of a laser beam and amplifies the amount of aberration to generate a curved beam; a second lens unit that tilts the curved beam emitted from the first lens unit; And it may include a third lens unit that focuses the curved beam emitted from the second lens unit on the target area.

본 발명에 따른 레이저 가공장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 레이저 가공장치는 상기 제1 렌즈유닛의 전단에서 레이저 발산을 조절하는 콜리메이터(collimator)를 더 포함할 수 있다. 상기 콜리메이터는 BET(beam expander telescope)를 포함할 수 있다.The laser processing device according to the present invention may have one or more of the following embodiments. For example, the laser processing device may further include a collimator that adjusts laser emission at the front end of the first lens unit. The collimator may include a beam expander telescope (BET).

상기 제1 렌즈유닛은 입사면이 볼록한 형상을 가진 구면 볼록렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제2 렌즈유닛은 양면볼록렌즈와 오목-볼록 렌즈를 포함할 수 있고, 상기 양면볼록렌즈와 상기 오목-볼록 렌즈 사이에는 일정한 간격이 형성될 수 있다. 한편, 상기 제3 렌즈유닛은 입사면이 볼록한 형상을 가진 비구면 볼록렌즈를 포함할 수 있다. The first lens unit may include a spherical convex lens whose incident surface has a convex shape. The second lens unit may include a biconvex lens and a concave-convex lens, and a certain gap may be formed between the biconvex lens and the concave-convex lens. Meanwhile, the third lens unit may include an aspherical convex lens whose incident surface has a convex shape.

상기 제1 렌즈유닛 및 상기 제2 렌즈유닛 중 적어도 하나는 광축에 대한 시프트 변위를 조절하는 시프트 조절장치를 포함할 수 있다.At least one of the first lens unit and the second lens unit may include a shift adjustment device that adjusts a shift displacement with respect to the optical axis.

상기 제3 렌즈유닛은 초점 거리가 상이한 복수의 렌즈 중 하나를 선정하여 사용할 수 있고, 상기 제2 렌즈유닛과 상기 제3 렌즈유닛 사이의 거리는 상기 선정되는 렌즈의 초점 거리에 따라 변경될 수 있다.The third lens unit may use one of a plurality of lenses having different focal lengths, and the distance between the second lens unit and the third lens unit may change depending on the focal length of the selected lens.

본 발명의 다른 일측면은 커브드빔을 이용한 레이저 가공방법을 제공한다. 본 발명의 일측면에 따른 레이저 가공방법은 레이저빔을 생성하는 단계; 상기 레이저빔의 수차량을 증폭시켜 커브드빔을 생성하는 단계; 상기 커브드빔을 틸팅하는 단계; 및 상기 커브드빔을 대상 영역에 집중시켜 상기 집중된 커브드빔으로 가공대상의 일부를 절삭하는 단계를 포함할 수 있다.Another aspect of the present invention provides a laser processing method using a curved beam. A laser processing method according to one aspect of the present invention includes generating a laser beam; Generating a curved beam by amplifying the amount of aberration of the laser beam; Tilting the curved beam; And it may include the step of concentrating the curved beam on a target area and cutting a portion of the processing object with the concentrated curved beam.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명은 아래의 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다. According to the means for solving the problems of the present invention as discussed above, various effects including the following can be expected. However, the present invention does not require all of the following effects to be achieved.

본 발명의 일실시예에 따르면, 레이저빔을 휘어지는 성질을 가진 커브드빔의 형태로 제공하여 레이저 가공을 수행할 수 있게 하고, 그 결과 가공대상에 굴곡된 형태의 절단면을 형성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, laser processing can be performed by providing a laser beam in the form of a curved beam with bending properties, and as a result, a curved cutting surface can be formed on the processing object.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치를 예시적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치의 제1 렌즈유닛을 예시적으로 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 2의 제1 렌즈유닛의 시프트를 변경시킴에 따라 얻어지는 빔의 변화를 예시적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치의 제2 렌즈유닛을 예시적으로 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 4의 제2 렌즈유닛의 시프트를 변경시킴에 따라 얻어지는 빔의 변화를 예시적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치의 제3 렌즈유닛을 예시적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치가 가공대상을 가공하는 모습을 예시적으로 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공방법을 예시적으로 나타내는 흐름도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a laser processing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side view illustrating a first lens unit of a laser processing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the change in beam obtained by changing the shift of the first lens unit of FIG. 2.
Figure 4 is a side view illustrating a second lens unit of a laser processing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating the change in beam obtained by changing the shift of the second lens unit of FIG. 4.
Figure 6 is a side view illustrating a third lens unit of a laser processing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a conceptual diagram illustrating how a laser processing device processes a processing object according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a flowchart illustrating a laser processing method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numbers regardless of the reference numerals, and duplicates thereof will be provided. Any necessary explanation will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)를 예시적으로 나타내는 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)의 제1 렌즈유닛(110)을 예시적으로 나타내는 측면도이고, 도 3은 도 2의 제1 렌즈유닛(110)의 시프트를 변경시킴에 따라 얻어지는 빔의 변화를 예시적으로 나타내는 개념도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)의 제2 렌즈유닛(120)을 예시적으로 나타내는 측면도이고, 도 5는 도 4의 제2 렌즈유닛(120)의 시프트를 변경시킴에 따라 얻어지는 빔의 변화를 예시적으로 나타내는 개념도이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)의 제3 렌즈유닛(130)을 예시적으로 나타내는 측면도이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)가 가공대상(55)을 가공하는 모습을 예시적으로 나타내는 개념도이다.Figure 1 is a conceptual diagram illustrating a laser processing device 1000 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view exemplarily showing the first lens unit 110 of the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing the shift of the first lens unit 110 of FIG. 2. This is a conceptual diagram illustrating the change in beam obtained according to the command. FIG. 4 is a side view exemplarily showing the second lens unit 120 of the laser processing device 1000 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing the shift of the second lens unit 120 of FIG. 4. This is a conceptual diagram illustrating the change in beam obtained according to the command. Figure 6 is a side view illustrating the third lens unit 130 of the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a conceptual diagram illustrating the laser processing device 1000 processing the processing object 55 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)는 레이저빔으로부터 에어리빔(Airy beam) 등의 커브드빔(curved beam)을 형성하고 이를 이용하여 가공대상(55)을 가공하도록 구성될 수 있다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)는 광원부(10), 콜리메이터(20), 제1 렌즈유닛(110), 제2 렌즈유닛(120) 및 제3 렌즈유닛(130)을 포함할 수 있다. The laser processing device 1000 according to an embodiment of the present invention may be configured to form a curved beam such as an Airy beam from a laser beam and use it to process the processing object 55. . 1 to 7, the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention includes a light source unit 10, a collimator 20, a first lens unit 110, a second lens unit 120, and It may include a third lens unit 130.

광원부(10)는 레이저 가공에 사용될 레이저를 생성하는 부분이다. 광원부(10)는 그 내부의 렌즈의 구성 및 배치에 따라 IR(infrared) 레이저, UV(ultraviolet) 레이저, GR(green and IR) 레이저, CO2 레이저 등을 위한 파장을 제공할 수 있다.The light source unit 10 is a part that generates a laser to be used in laser processing. The light source unit 10 may provide wavelengths for an infrared (IR) laser, an ultraviolet (UV) laser, a green and IR (GR) laser, and a CO2 laser depending on the configuration and arrangement of the lenses therein.

콜리메이터(20)는 광원부(10)의 후단 및 제1 렌즈유닛(110)의 전단에 배치될 수 있고, 광원부(10)에서 생성된 레이저의 발산(divergence)을 조절하는 역할을 할 수 있다. 콜리메이터(20)는 예를 들어 BET(beam expander telescope)를 포함할 수 있다. 도 1의 개념도에 표현된 바와 같이, 광원부(10)의 레이저빔이 BET를 통과함에 따라 광축으로부터 멀어질수록 증가하는 레이저 발산이 조절된다.The collimator 20 may be disposed at the rear end of the light source unit 10 and the front end of the first lens unit 110, and may serve to control the divergence of the laser generated in the light source unit 10. The collimator 20 may include, for example, a beam expander telescope (BET). As represented in the conceptual diagram of FIG. 1, as the laser beam of the light source unit 10 passes through the BET, laser divergence, which increases as the distance from the optical axis increases, is controlled.

제1 렌즈유닛(110)은 콜리메이터(20)의 후단에 배치될 수 있으며, 레이저빔의 광경로를 제어하고 수차(aberration)량을 증폭시켜 커브드빔을 생성할 수 있다. 예를 들어, 에어리빔(Airy beam)은 베셀빔, 웨버빔과 같이 대표적인 비회절성 빔 중 하나로서 빔이 진행하는 동안 횡단방향의 필드가 에어리 필드 형태를 계속해서 유지하는 것을 지칭한다. 에어리빔은 자유가속이라는 성질을 갖는데, 이는 외부의 힘이 가해지지 않아도 에어리빔의 진행방향이 휘게 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)는 에어리빔 등의 커브드빔이 휘어지는 부분에서 가공대상(55)을 가공하게 하려는 것이다.The first lens unit 110 may be placed at the rear of the collimator 20, and may control the optical path of the laser beam and amplify the amount of aberration to generate a curved beam. For example, an Airy beam is one of the representative non-diffractive beams such as a Bessel beam and a Weber beam, and refers to the fact that the transverse field continues to maintain the Airy field shape while the beam progresses. Airy Beam has the property of free acceleration, which causes the direction of Airy Beam to bend even if no external force is applied. The laser processing device 1000 according to an embodiment of the present invention is intended to process the processing object 55 at a portion where a curved beam such as an airy beam is bent.

도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)의 제1 렌즈유닛(110)이 묘사되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1 렌즈유닛(110)은 입사면(112)이 볼록한 형상을 갖고 출사면(118)은 평평한 형상을 가진 구면 볼록렌즈를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 예에서는 제1 렌즈유닛(110)이 약 5mm의 두께를 갖고 약 25mm의 직경을 가지며 약 135mm의 초점거리를 가진다.Figure 2 depicts the first lens unit 110 of the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention. As shown, the first lens unit 110 may include a spherical convex lens in which the entrance surface 112 has a convex shape and the exit surface 118 has a flat shape. In the example shown in FIG. 2, the first lens unit 110 has a thickness of about 5 mm, a diameter of about 25 mm, and a focal length of about 135 mm.

제2 렌즈유닛(120)은 제1 렌즈유닛(110)의 후단에 배치될 수 있으며, 제1 렌즈유닛(110)에서 생성된 커브드빔을 틸팅(tilting)할 수 있다. 즉, 제2 렌즈유닛(120)은 커브드빔이 진행 방향에 대해 수직한 방향으로 휘어지게 하여 커브드빔을 성형하는 역할을 할 수 있다.The second lens unit 120 may be placed at the rear of the first lens unit 110 and may tilt the curved beam generated by the first lens unit 110. That is, the second lens unit 120 may serve to shape the curved beam by bending the curved beam in a direction perpendicular to the direction of travel.

도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)의 제2 렌즈유닛(120)이 묘사되어 있다. 도시된 바와 같이, 제2 렌즈유닛(120)은 하나의 양면볼록렌즈(121)와 하나의 오목-볼록 렌즈(125)를 포함하는 더블렛(doublet) 렌즈의 형태로 구현될 수 있다. 양면볼록렌즈(121)는 입사면(122)과 출사면(124)이 볼록한 형상을 가질 수 있고, 오목-볼록 렌즈(125)는 입사면(126)이 오목한 형상을 갖되 출사면(128)은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 양면볼록렌즈(121)의 출사면(124)과 오목-볼록 렌즈(125)의 입사면(126) 사이에는 일정한 간격이 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 제2 렌즈유닛(120)에서 양면볼록렌즈(121)의 입사면(122)은 약 30 내지 45mm의 곡률반경을 갖고 출사면(124)은 약 65 내지 80mm의 곡률반경을 가지며, 오목-볼록 렌즈(125)의 입사면(126)은 약 40 내지 55mm의 곡률반경을 갖고 출사면(128)은 약 140 내지 160mm의 곡률반경을 가진다.Figure 4 depicts the second lens unit 120 of the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention. As shown, the second lens unit 120 may be implemented in the form of a doublet lens including one biconvex lens 121 and one concave-convex lens 125. The biconvex lens 121 may have an entrance surface 122 and an exit surface 124 that have a convex shape, and the concave-convex lens 125 may have an entrance surface 126 that is concave, but the exit surface 128 may have a concave shape. It may have a convex shape. A certain gap may be formed between the exit surface 124 of the biconvex lens 121 and the entrance surface 126 of the concave-convex lens 125. In the second lens unit 120 shown in FIG. 4, the entrance surface 122 of the biconvex lens 121 has a radius of curvature of about 30 to 45 mm, and the exit surface 124 has a radius of curvature of about 65 to 80 mm. , the entrance surface 126 of the concave-convex lens 125 has a radius of curvature of about 40 to 55 mm, and the exit surface 128 has a radius of curvature of about 140 to 160 mm.

제3 렌즈유닛(130)은 제2 렌즈유닛(120)의 후단에 배치될 수 있으며, 제2 렌즈유닛(120)을 통과한 커브드빔을 대상 영역(50)에 집중시킬 수 있다. 즉, 제3 렌즈유닛(130)은 빔 포커싱을 수행하여 커브드빔의 광 인텐시티를 증폭시킬 수 있다.The third lens unit 130 may be disposed at the rear of the second lens unit 120 and may focus the curved beam passing through the second lens unit 120 on the target area 50. That is, the third lens unit 130 can perform beam focusing to amplify the light intensity of the curved beam.

도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)에 적용가능한 다수의 제3 렌즈유닛(130)이 묘사되어 있다. 도시된 바와 같이, 제3 렌즈유닛(130)은 기본적으로 입사면(132)이 볼록한 형상을 갖고 출사면(138)은 평평한 형상을 가진 비구면 볼록렌즈를 포함할 수 있다. 도 6의 (a) 내지 (e)에 도시된 렌즈는 각각 대략 8mm, 10mm, 12mm, 15mm 및 18mm의 초점거리를 가진다. 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)에서 제3 렌즈유닛(130)에 사용되는 렌즈는 필요에 따라 서로 다른 특성을 가진 다수의 렌즈로부터 선택될 수 있다.FIG. 6 depicts a plurality of third lens units 130 applicable to the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention. As shown, the third lens unit 130 may basically include an aspherical convex lens in which the entrance surface 132 has a convex shape and the exit surface 138 has a flat shape. The lenses shown in Figures 6 (a) to (e) have focal lengths of approximately 8 mm, 10 mm, 12 mm, 15 mm, and 18 mm, respectively. The lens used in the third lens unit 130 in the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention may be selected from a plurality of lenses with different characteristics as needed.

렌즈 간의 거리가 올바로 배치되지 않는 경우 광학적 결합, 광선 손실, 왜곡, 초점 오차, 빔 간섭 등 다양한 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 렌즈 초점 거리, 렌즈 굴절력, 시료의 두께와 재질, 광학 시스템의 DOF(깊이 영역), 스팟 사이즈, 빔 크기, 파장, 빔 형태, 에너지 등을 고려하여 올바른 거리 배치를 결정해야 한다. 또한, 설계된 거리 배치를 구현하여 실험하고 검증하여 정확성을 확인하고 필요한 조정을 수행해야 한다.If the distance between lenses is not positioned correctly, various problems such as optical coupling, light loss, distortion, focus error, and beam interference may occur. To solve these problems, the correct distance arrangement must be determined by considering the lens focal length, lens refractive power, sample thickness and material, DOF (depth field) of the optical system, spot size, beam size, wavelength, beam shape, energy, etc. do. Additionally, the designed distance layout should be implemented, tested, and verified to ensure accuracy and make any necessary adjustments.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)의 작동을 더 자세히 설명하기로 한다. The operation of the laser processing device 1000 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 7.

전술한 바와 같이, 광원부(10)와 콜리메이터(20)는 조절된 형태의 레이저빔을 제1 렌즈유닛(110)으로 출사시킨다. 제1 렌즈유닛(110)의 시프트 변위 이동은 레이저 광선의 굴절 변화를 야기시키며, 이는 광선이 렌즈를 통과할 때 굴절되는 각도를 변화시킬 수 있다. 이는 결국 최종단에 도달하는 광선의 위치나 방향을 조절할 수 있게 한다. 즉, 제1 렌즈유닛(110)에 시프트 변위를 가함으로써 광경로를 제어하여 커브드빔의 크기, 위치, 방향을 조절하는 것이 가능하다. As described above, the light source unit 10 and the collimator 20 emit a controlled laser beam to the first lens unit 110. The shift displacement movement of the first lens unit 110 causes a change in the refraction of the laser beam, which may change the angle at which the light beam is refracted when it passes through the lens. This ultimately makes it possible to control the position or direction of the light beam that reaches the final stage. That is, it is possible to control the optical path and adjust the size, position, and direction of the curved beam by applying a shift displacement to the first lens unit 110.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)는 제1 렌즈유닛(110)의 시프트 변위를 조절하는 제1 시프트 조절장치(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 시프트 조절장치는 예를 들어 제1 렌즈유닛(110)의 시프트 변위를 1mm씩 증감시키도록 구성될 수 있다. 도 3은 제1 렌즈유닛(110)이 다양한 시프트 변위를 가질 때 이를 통과하는 커브드빔의 경로 변화를 나타낸다. 도 3의 (a) 내지 (d)는 각각 제1 렌즈유닛(110)이 광축을 기준으로 1mm, 2mm, 3mm 및 4mm 아래로 이동한 경우 출사되는 커브드빔의 경로를 나타낸다.To this end, the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention may include a first shift adjustment device (not shown) that adjusts the shift displacement of the first lens unit 110. For example, the first shift adjustment device may be configured to increase or decrease the shift displacement of the first lens unit 110 by 1 mm. FIG. 3 shows changes in the path of a curved beam passing through the first lens unit 110 when it has various shift displacements. Figures 3 (a) to (d) show the path of the curved beam emitted when the first lens unit 110 moves 1 mm, 2 mm, 3 mm, and 4 mm below the optical axis, respectively.

제1 렌즈유닛(110)에서 생성된 커브드빔은 전술한 바와 같이 제2 렌즈유닛(120)에 입사된다. 제2 렌즈유닛(120)의 시프트 변위 이동은 제1 렌즈유닛(110)을 통해 일차적으로 조절된 커브드빔에 틸팅 조절을 가하는 역할을 할 수 있다. 제2 렌즈유닛(120)은 커브드빔에 미세조정을 가하는 역할을 수행할 수 있으며, 광축을 기준으로 수직 방향의 틸팅을 조절할 수 있다. 이를 통해 커브드빔을 원하는 위치로 정확하게 조절하고 광학 시스템의 최적화를 도모할 수 있게 된다.The curved beam generated in the first lens unit 110 is incident on the second lens unit 120 as described above. The shift displacement movement of the second lens unit 120 may serve to apply tilting adjustment to the curved beam primarily adjusted through the first lens unit 110. The second lens unit 120 may perform a role of making fine adjustments to the curved beam and may adjust tilting in the vertical direction based on the optical axis. This makes it possible to precisely adjust the curved beam to the desired position and optimize the optical system.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)는 제2 렌즈유닛(120)의 시프트 변위를 조절하는 제2 시프트 조절장치(미도시)를 포함할 수 있다. 제2 시프트 조절장치는 예를 들어 제2 렌즈유닛(120)의 시프트 변위를 1mm 이내의 값을 단위로 증감시키도록 구성될 수 있다. 도 5는 제2 렌즈유닛(120)이 다양한 시프트 변위를 가질 때 이를 통과하는 커브드빔의 경로 변화를 나타낸다. 도 5의 (a) 내지 (d)는 각각 제2 렌즈유닛(120)이 광축을 기준으로 0μm, 200μm, 400μm 및 600μm 아래로 이동한 경우 출사되는 커브드빔의 경로를 나타낸다.To this end, the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention may include a second shift adjustment device (not shown) that adjusts the shift displacement of the second lens unit 120. For example, the second shift adjusting device may be configured to increase or decrease the shift displacement of the second lens unit 120 by a value within 1 mm. Figure 5 shows changes in the path of a curved beam passing through the second lens unit 120 when it has various shift displacements. Figures 5 (a) to (d) show the path of the curved beam emitted when the second lens unit 120 moves below the optical axis by 0 μm, 200 μm, 400 μm, and 600 μm, respectively.

제2 렌즈유닛(120)에 의해 미세조정되어 틸팅된 커브드빔은 전술한 바와 같이 제3 렌즈유닛(130)에 입사된다. 도 6에 제시된 실시예에서는 제3 렌즈유닛(130)이 5개의 렌즈(130a~130e) 중 하나를 초점 거리에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 렌즈의 선택은 시료의 두께와 재질을 고려하여 이루어질 수 있다.The curved beam that is finely adjusted and tilted by the second lens unit 120 is incident on the third lens unit 130 as described above. In the embodiment shown in FIG. 6, the third lens unit 130 can select and use one of the five lenses 130a to 130e according to the focal length. The selection of the lens can be made considering the thickness and material of the sample.

제3 렌즈유닛(130)은 제1 및 제2 렌즈유닛(110, 120)을 통과하며 성형된 커브드빔을 한 영역에 집중시킬 수 있다. 이를 위해 제3 렌즈유닛(130)은 광 인텐시티를 최대한 높이는 데 초점을 맞춘다. 제3 렌즈유닛(130)은 광 인텐시티를 최대화하기 위해 비구면 렌즈를 사용할 수 있다. 구면렌즈와 달리, 비구면 렌즈는 비균일한 렌즈 표면을 지녀 광선을 정확하게 집중시키고 수차를 최소화시키는 효과를 제공할 수 있다.The third lens unit 130 can focus the curved beam formed while passing through the first and second lens units 110 and 120 on one area. To this end, the third lens unit 130 focuses on increasing light intensity as much as possible. The third lens unit 130 may use an aspherical lens to maximize light intensity. Unlike spherical lenses, aspherical lenses have a non-uniform lens surface and can provide the effect of accurately focusing light rays and minimizing aberrations.

도시되지는 않았지만, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)는 제3 렌즈유닛(130)에 사용될 렌즈(130a~130e)를 선택하고 선택된 렌즈(130a~130e)에 따라 제3 렌즈유닛(130)의 위치를 조절하는 거리조절장치(미도시)를 포함할 수 있다. 거리조절장치(미도시)는 예를 들어 다수의 렌즈(130a~130e) 중 하나를 광경로 상에 배치할 수 있고, 표 1과 같이 사전에 설정된 값에 따라 제2 렌즈유닛(120)의 출사면(128)으로부터의 거리를 조절할 수 있다. Although not shown, the laser processing apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention selects the lenses (130a to 130e) to be used in the third lens unit 130 and selects the third lens according to the selected lenses (130a to 130e). It may include a distance adjustment device (not shown) that adjusts the position of the unit 130. The distance adjusting device (not shown) can, for example, place one of the plurality of lenses 130a to 130e on the optical path, and adjusts the output of the second lens unit 120 according to a preset value as shown in Table 1. The distance from the face 128 can be adjusted.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000)는 위와 같이 레이저빔을 커브드빔의 형태로 방사할 수 있으며, 커브드빔의 특성을 이용하여 대상 영역(50)에서 레이저가 휘어지게 할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제3 렌즈유닛(130)에 의해 집중되어 레이저로 작용하는 커브드빔은 설계된 경로를 따라 휘어지게 되며, 가공대상(50)에 굴곡된 절단면(57)을 형성할 수 있다. The laser processing device 1000 according to an embodiment of the present invention can emit a laser beam in the form of a curved beam as described above, and can bend the laser in the target area 50 using the characteristics of the curved beam. . As shown in FIG. 7, the curved beam that is focused by the third lens unit 130 and acts as a laser is bent along a designed path and can form a curved cutting surface 57 on the processing object 50. there is.

레이저 가공장치(1000)가 제공하는 커브드빔 형태의 레이저는 가공대상(50)의 절단과 관련된 여러 가지 용도로 사용될 수 있고, 예를 들어 가공대상(50)의 모서리를 면취하는 데 사용될 수 있다. 광학계의 거리 및/또는 곡률반경을 조절함으로써 면취량 및 면취 부위를 조절하는 것이 가능하다.The curved beam type laser provided by the laser processing device 1000 can be used for various purposes related to cutting the processing object 50, and for example, can be used to chamfer the edges of the processing object 50. It is possible to control the amount of chamfering and the chamfering area by adjusting the distance and/or radius of curvature of the optical system.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공방법을 예시적으로 나타내는 흐름도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공방법은 커브드빔을 이용하는 레이저 가공방법으로서, 전술한 레이저 가공장치(1000) 또는 기타 가공장치를 이용하여 수행될 수 있다.Figure 8 is a flowchart illustrating a laser processing method according to an embodiment of the present invention. The laser processing method according to an embodiment of the present invention is a laser processing method using a curved beam, and can be performed using the above-described laser processing device 1000 or other processing devices.

먼저, 레이저빔을 생성하는 단계(S1010)가 수행될 수 있다. 여기서 레이저빔이란 설계된 파장을 가진 광선을 지칭하려는 것으로서 현 단계에서부터 가공대상(55)을 절단할 정도의 광 인텐시티를 가져야 하는 것은 아니다. 레이저빔은 예를 들어 IR(infrared) 레이저, UV(ultraviolet) 레이저, GR(green and IR) 레이저, CO2 레이저 등을 위한 파장을 가질 수 있다.First, a step of generating a laser beam (S1010) may be performed. Here, the laser beam refers to a light beam with a designed wavelength, and does not have to have a light intensity sufficient to cut the processing target 55 from the current stage. The laser beam may have a wavelength for, for example, an infrared (IR) laser, an ultraviolet (UV) laser, a green and IR (GR) laser, a CO2 laser, etc.

이어서, 생성된 레이저빔에 대한 확산 보정 단계(S1020)가 수행될 수 있다. 즉, 레이저빔의 발산을 조절하여 레이저빔이 제1 렌즈유닛(110)을 향해 시준되게 할 수 있다. 일부 실시예에서는 레이저빔의 확산 보정 단계(S1020)가 레이저빔을 생성하는 단계(S1010)에 통합되거나 생략될 수도 있다.Subsequently, a diffusion correction step (S1020) for the generated laser beam may be performed. That is, the laser beam can be collimated toward the first lens unit 110 by controlling the divergence of the laser beam. In some embodiments, the laser beam diffusion correction step (S1020) may be integrated into the laser beam generating step (S1010) or may be omitted.

다음으로, 커브드빔을 생성하는 단계(S1030)가 수행될 수 있다. 이는 레이저빔의 수차량을 증폭시키는 방법에 의해 수행될 수 있다. 위에 제시된 레이저 가공장치(1000)가 이용되는 경우, 레이저빔이 제1 렌즈유닛(110)에 입사되면서 커브드빔이 형성될 수 있다. 필요에 따라, 커브드빔을 생성하는 단계(S1030)는 레이저 가공장치(1000)의 제1 렌즈유닛(110)의 시프트 변위를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 렌즈유닛(110)은 이를 위해 제1 렌즈유닛(110)에 포함된 렌즈의 시프트 변위를 조절하는 시프트 조절장치(미도시)를 포함할 수 있고, 시프트 조절장치는 예를 들어 렌즈의 시프트 변위를 1mm 단위로 조절할 수 있다.Next, a step of generating a curved beam (S1030) may be performed. This can be accomplished by amplifying the amount of aberration of the laser beam. When the laser processing device 1000 presented above is used, a curved beam may be formed as the laser beam is incident on the first lens unit 110. If necessary, the step of generating a curved beam (S1030) may include adjusting the shift displacement of the first lens unit 110 of the laser processing apparatus 1000. For this purpose, the first lens unit 110 may include a shift control device (not shown) that adjusts the shift displacement of the lens included in the first lens unit 110, and the shift control device may, for example, adjust the shift displacement of the lens. Displacement can be adjusted in 1mm increments.

다음으로, 커브드빔을 틸팅하는 단계(S1040)가 수행될 수 있다. 이는 커브드빔이 휘어지는 현상이 필요한 위치에서 발생할 수 있도록 커브드빔을 미세조정하는 것에 해당할 수 있다. 위에 제시된 레이저 가공장치(1000)가 이용되는 경우, 레이저빔이 제2 렌즈유닛(120)에 입사되면서 커브드빔이 틸팅될 수 있다. 필요에 따라, 커브드빔을 틸팅하는 단계(S1040)는 레이저 가공장치(1000)의 제2 렌즈유닛(120)의 시프트 변위를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 렌즈유닛(120)은 이를 위해 제2 렌즈유닛(120)에 포함된 렌즈의 시프트 변위를 조절하는 시프트 조절장치(미도시)를 포함할 수 있고, 시프트 조절장치는 예를 들어 렌즈의 시프트 변위를 1mm 미만의 단위, 예컨대 200μm 단위로 조절할 수 있다.Next, a step of tilting the curved beam (S1040) may be performed. This may correspond to fine-tuning the curved beam so that bending of the curved beam occurs at the desired location. When the laser processing device 1000 presented above is used, the curved beam may be tilted as the laser beam is incident on the second lens unit 120. If necessary, the step of tilting the curved beam (S1040) may include adjusting the shift displacement of the second lens unit 120 of the laser processing apparatus 1000. For this purpose, the second lens unit 120 may include a shift control device (not shown) that adjusts the shift displacement of the lens included in the second lens unit 120, and the shift control device may, for example, adjust the shift displacement of the lens. The displacement can be adjusted in units of less than 1 mm, for example, 200 μm.

다음으로, 커브드빔을 대상 영역(50)에 집중시켜 집중된 커브드빔으로 가공대상(55)의 일부를 절삭하는 단계(S1050)가 수행될 수 있다. 커브드빔은 휘어지는 특성을 갖고 커브드빔을 틸팅 및 집중시키는 단계(S1040, S1050)는 커브드빔이 휘어지는 위치가 가공대상(55)에 위치하게 한다. 가공대상(55)에 형성되는 절단면(57)은 커브드빔의 휨으로 인해 굴곡된 형상을 가질 수 있다.Next, a step (S1050) of concentrating the curved beam on the target area 50 and cutting a portion of the processing target 55 with the concentrated curved beam may be performed. The curved beam has a bending characteristic, and the steps of tilting and concentrating the curved beam (S1040, S1050) ensure that the position where the curved beam is bent is located on the processing target (55). The cutting surface 57 formed on the processing object 55 may have a curved shape due to bending of the curved beam.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000) 및 레이저 가공방법은 레이저빔을 휘어지는 성질을 가진 커브드빔의 형태로 제공하여 가공대상(55)에 굴곡된 형태의 절단면(57)을 형성할 수 있다. 이는 절단면(57)이 가공대상(55)의 모서리에 형성되어 면취(chamfering)의 용도로 사용될 때 특히 유리할 수 있다.The laser processing device 1000 and the laser processing method according to an embodiment of the present invention provide a laser beam in the form of a curved beam with bending properties to form a curved cutting surface 57 on the processing object 55. You can. This can be particularly advantageous when the cutting surface 57 is formed at the edge of the processing object 55 and is used for chamfering.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 가공장치(1000) 및 레이저 가공방법은 종래기술에 따른 면취 방법에 비해 현저한 장점을 제공한다. 예를 들어, 종래의 기계식 면취에는 블레이드 등의 교체 비용이 소요되고 절삭되는 재료를 물 또는 기타 세정제를 이용하여 제거하여 환경 오염의 문제가 수반된다. 종래의 멜팅 면취의 경우 택타임(takt time)이 낮고 수율이 낮으며 챔버 등의 내부에서 고온의 환경 하에 진행되어야 하는 불편이 따른다. 종래의 열 면취의 경우, 공정의 난이도가 높아 수율이 낮다는 단점이 있다. 본 발명의 일실시예에 의한 방법은 이러한 문제들을 해소할 수 있어 낮은 비용으로 수율을 높이면서도 가공되는 제품의 품질을 높일 수 있다.The laser processing apparatus 1000 and the laser processing method according to an embodiment of the present invention provide significant advantages over the chamfering method according to the prior art. For example, conventional mechanical chamfering requires replacement costs for blades, etc., and involves the problem of environmental pollution by removing the material being cut using water or other cleaning agents. In the case of conventional melting chamfering, the takt time is low, the yield is low, and it has the inconvenience of having to be carried out under a high temperature environment inside a chamber, etc. In the case of conventional heat chamfering, there is a disadvantage in that the yield is low due to the high difficulty of the process. The method according to an embodiment of the present invention can solve these problems and improve the quality of processed products while increasing yield at low cost.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to an embodiment of the present invention, those skilled in the art will understand the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be modified and changed.

본 발명은 중소벤처기업부의 기술혁신개발사업의 일환으로 개발된 것이다. [S3257269, 디스플레이용 Hybrid Laser Cutting 장비 개발을 위한 모듈화 핵심 요소기술 및 공정기술 개발]This invention was developed as part of the technology innovation development project of the Ministry of SMEs and Startups. [S3257269, Development of modular core element technology and process technology for development of Hybrid Laser Cutting equipment for displays]

1000: 레이저 가공장치(1000)
10: 광원부 20: 콜리메이터
110: 제1 렌즈유닛 120: 제2 렌즈유닛
130: 제3 렌즈유닛
1000: Laser processing device (1000)
10: light source unit 20: collimator
110: first lens unit 120: second lens unit
130: Third lens unit

Claims (9)

레이저빔의 광경로를 제어하고 수차량을 증폭시켜 커브드빔을 생성하는 제1 렌즈유닛;
상기 제1 렌즈유닛으로부터 출사되는 커브드빔을 틸팅하는 제2 렌즈유닛; 및
상기 제2 렌즈유닛으로부터 출사되는 커브드빔을 대상 영역에 집중시키는 제3 렌즈유닛을 포함하되,
상기 제1 렌즈유닛은 입사면이 볼록한 형상을 갖고 출사면은 평평한 형상을 가진 구면 볼록렌즈를 포함하고,
상기 제1 렌즈유닛 및 상기 제2 렌즈유닛 중 적어도 하나는 광축에 대한 시프트 변위를 조절하는 시프트 조절장치를 포함하고,
상기 제2 렌즈유닛은 양면볼록렌즈와 오목-볼록 렌즈를 포함하고, 상기 양면볼록렌즈와 상기 오목-볼록 렌즈 사이에는 일정한 간격이 형성되어 있으며,
상기 제3 렌즈유닛은 입사면이 볼록한 형상을 가진 비구면 볼록렌즈를 포함하고,
상기 제2 렌즈유닛에서 상기 양면볼록렌즈의 입사면은 30 내지 45mm의 곡률반경을 갖고 출사면은 65 내지 80mm의 곡률반경을 가지며, 상기 오목-볼록 렌즈의 입사면은 40 내지 55mm의 곡률반경을 갖고 출사면은 140 내지 160mm의 곡률반경을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
A first lens unit that controls the optical path of the laser beam and amplifies the amount of aberration to generate a curved beam;
a second lens unit that tilts the curved beam emitted from the first lens unit; and
It includes a third lens unit that focuses the curved beam emitted from the second lens unit on the target area,
The first lens unit includes a spherical convex lens having a convex entrance surface and a flat exit surface,
At least one of the first lens unit and the second lens unit includes a shift adjustment device that adjusts a shift displacement with respect to the optical axis,
The second lens unit includes a biconvex lens and a concave-convex lens, and a constant gap is formed between the biconvex lens and the concave-convex lens,
The third lens unit includes an aspherical convex lens with a convex entrance surface,
In the second lens unit, the entrance surface of the biconvex lens has a radius of curvature of 30 to 45 mm, the exit surface has a radius of curvature of 65 to 80 mm, and the entrance surface of the concave-convex lens has a radius of curvature of 40 to 55 mm. A laser processing device characterized in that the emission surface has a radius of curvature of 140 to 160 mm.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 렌즈유닛의 전단에서 레이저 발산을 조절하는 콜리메이터를 더 포함하는 레이저 가공장치.
According to claim 1,
A laser processing device further comprising a collimator that adjusts laser divergence at the front end of the first lens unit.
제 2 항에 있어서,
상기 콜리메이터는 BET(beam expander telescope)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
According to claim 2,
A laser processing device, wherein the collimator includes a beam expander telescope (BET).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제3 렌즈유닛은 초점 거리가 상이한 복수의 렌즈 중 하나를 선정하여 사용하고, 상기 제2 렌즈유닛과 상기 제3 렌즈유닛 사이의 거리는 상기 선정되는 렌즈의 초점 거리에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
According to claim 1,
The third lens unit selects and uses one of a plurality of lenses with different focal lengths, and the distance between the second lens unit and the third lens unit is characterized in that it changes depending on the focal length of the selected lens. Laser processing equipment.
삭제delete
KR1020230112801A 2023-08-28 Laser processing device and laser processing method using a curved beam KR102657008B1 (en)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015226919A (en) * 2014-05-30 2015-12-17 三星ダイヤモンド工業株式会社 Laser processing device
US20190319368A1 (en) * 2019-06-03 2019-10-17 Raymond Albert Fillion Electromagnetic Phased Array Antenna with Isotropic and Non-Isotropic Radiating Elements
JP2019184729A (en) * 2018-04-05 2019-10-24 株式会社島津製作所 Light source module
US20210001430A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-07 Corning Incorporated Curved quasi-non-diffracting laser beams for laser processing of transparent workpieces

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015226919A (en) * 2014-05-30 2015-12-17 三星ダイヤモンド工業株式会社 Laser processing device
JP2019184729A (en) * 2018-04-05 2019-10-24 株式会社島津製作所 Light source module
US20190319368A1 (en) * 2019-06-03 2019-10-17 Raymond Albert Fillion Electromagnetic Phased Array Antenna with Isotropic and Non-Isotropic Radiating Elements
US20210001430A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-07 Corning Incorporated Curved quasi-non-diffracting laser beams for laser processing of transparent workpieces

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