KR20040073563A - 레이저 기계가공 장치 - Google Patents

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KR20040073563A
KR20040073563A KR10-2004-7010835A KR20047010835A KR20040073563A KR 20040073563 A KR20040073563 A KR 20040073563A KR 20047010835 A KR20047010835 A KR 20047010835A KR 20040073563 A KR20040073563 A KR 20040073563A
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beams
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KR10-2004-7010835A
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한스 위르겐 마이어
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 레이저 기계가공 장치에 관한 것이며, 이러한 레이저 기계가공 장치에 의해 2 개의 독립적인 레이저 비임(110, 120)이 하나의 기계가공 프로세스 내의 동일한 기계가공 필드 상에 편향시킬 수 있다. 이를 위해, 적어도 부분적으로 반사하는 광소자(130)가 사용되며, 상기 광소자는 제 1 레이저 비임(110)이 실질적으로 투과되고 제 2 레이저 비임(120)이 실질적으로 반사되는 방식으로 실시된다. 2개의 편향 유닛(112, 122)은 2 개의 레이저 비임의 비임 경로가 적어도 부분적으로 반사하는 광소자(130) 상에 조사되기 전에 상기 비임 경로를 독립적으로 변화시키고, 이러한 비임 경로를 포커싱하기 위해 2개의 평면 필드 광소자(f-θ 대물)(112, 122)가 사용된다.

Description

레이저 기계가공 장치 {LASER MACHINING DEVICE}
오늘날의 레이저 기계가공 장치는 2 개, 심지어 그 이상의 상이한 레이저 비임을 종종 사용하는데, 이러한 상이한 레이저 비임은 기계가공될 대상물 상에서 서로 독립적으로 인도된다. 상이한 레이저 비임을 발생시키기 위해 이용가능한 다수의 상이한 레이저 광원을 항상 갖출 필요는 없다. 예컨대, 기계가공될 대상물 상에 인도될 수 있는 복수의 서브-비임(sub-beam)으로 레이저 비임을 분열시키기 위해 비임 스플리터가 사용된다면, 하나의 레이저에 의해 방사되는 레이저 비임도 충분하다.
다양한 경우에 있어서, 특히 상이한 재료를 고도의 정밀도를 가지고 프로세싱할 수 있게 하도록 상이한 파장의 레이저 광을 사용한다. 통상, 2 개 이상의 상이한 광 파장을 발생시키기 위해 2 개 이상의 레이저 광원이 사용된다. 대안으로, 하나의 레이저 비임이 사용될 수도 있는데, 이러한 레이저 비임에 의해 방사되는 비임은 비임 스플리터를 사용하여 적어도 2 개의 서브-비임으로 분열되며, 2 개의 비임 중 적어도 하나의 비임의 파장은 비선형 광학 효과(non-linear opticaleffect)(특히 주파수 증가(frequency multiplication)로서 알려짐)에 의해 변화된다. 이러한 방법으로, 2 개의 레이저 광원이 사용될 때와 마찬가지로, 상이한 2 개의 서브-비임을 발생시키는 하나의 레이저 광원이 사용되며, 하나의 서브-비임의 스펙트럼 분포는 다른 서브-비임의 스펙트럼 분포에 대해 상이하다.
특히 다층 인쇄 회로 기판의 레이저 드릴링 및 레이저 구조화를 위해 단파 레이저 비임 및 장파 레이저 비임의 동시적인 사용이 필요하다. 여기서는, 예컨대, 발생가능한 가장 짧은 레이저 펄스에서 기계가공될 대상물에 또한 조사되는(striking) 단파 레이저 광을 사용하여 얇은 금속층을 벗겨낼 수 있는데, 이러한 얇은 금속층은 다층 인쇄 회로 기판 내부와 표면 모두에서 구현되며, 서로로부터 상이한 비전도층을 분리시킨다. 이들 비전도층을 정밀도를 가지고 벗겨내기 위해 보다 긴 파장의 레이저 광이 사용된다. 이러한 방법으로, 예컨대, 20 ㎛ 미하의 직경을 가지는 구멍을 형성시킬 수 있어서, 금속에 의한 레이저 드릴링 구멍의 연속하는 코팅에 의해 극히 작은 공간에서 전기 전도 방식으로 특정 금속 중간층이 서로 연결될 수 있다.
상이한 2 개의 파장을 사용하는 레이저 기계가공은 현재로서는 통상 기계가공될 대상물 상에 정확하게 2 개의 레이저 비임을 인도하기 위해 인접하는 편향 유닛을 사용함으로써 실행될 수 있다. 이러한 편향 유닛 각각은 통상 회전가능하게 장착된 2 개의 거울을 구비하여, 기계가공될 대상물에 조사되는 레이저 비임이 x-y 평면에 위치될 수 있다. 2 개의 편향 유닛의 배열은, 2 개의 레이저 비임이 기계가공될 대상물의 공통 서브-영역 상에 이들 비임이 인도되는 한, 상이한 각도로 기계가공면에 조사된다는 단점을 가진다. 상이한 각도는 특히 구멍의 상부 엣지에서 구멍이 깊어질 수록 드릴링된 구멍의 생성된 직경이 보다 커진다는 것을 의미하므로, 2 개의 레이저 비임의 이러한 상이한 각도의 임팩트는 소형 구멍의 레이저 드릴링에 대해 특히 불리하다. 또한, 각도 차이가 큰 경우, 구멍은 기계가공될 대상물에 경사지게 드릴링된다. 예컨대, 구멍을 관통하는 경우에, 이것은 대상물의 한쪽 상의 구멍이 반대측이 아닌 상이한 다른 위치로 인도되게 하여, 드릴링 구멍의 정밀도를 상당히 저하시킨다.
JP 2001 196 665 A에는 레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치 및 방법이 개시되어 있는데, 상이한 레이저 발진기에 의해 발생된 상이한 파장의 2 개의 레이저 비임이 다이크로익 거울(dichroic mirror)에 의해 중첩되며, 집광 렌즈(condensing lens)를 통과한 후, 2 개의 편향 거울을 포함하는 편향 유닛에 의해 기계가공될 대상물 상에 인도된다.
DE 199 10 880 A1에는 레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치가 개시되어 있는데, 기계가공 레이저 비임은, 초점 렌즈를 통과한 후, 2 개의 편향 거울을 포함하는 편향 유닛에 의해 기계가공될 대상물 상에 인도된다. 편향 유닛과 기계가공될 대상물 사이에는 평면 필드 렌즈(flat field lens)가 배치되어, 대상물 상에 인도되는 레이저 비임이 편향 유닛의 정밀한 위치와 무관하게 일치하는 촛점 직경을 가지고 대상물에 조사된다.
JP 2001 190 087 A에는 레이저 기계가공 장치가 개시되어 있는데, 상이하게 편광된 2 개의 레이저 비임의 비임 경로가 편광-의존 거울에 의해 조합되고, 평면필드 렌즈를 통과한 후, 기계가공될 대상물 상에 인도된다. 2 개의 레이저 비임이 기계가공될 대상물에 조사되는 지점은 각각의 경우에 하나의 편향 유닛의 위치에 의해 결정되며, 이러한 편향 유닛은 2 개의 레이저 비임이 중첩하기 전에 2 개의 비임 경로 중 하나에 위치된다.
본 발명은 레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하기 위한 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 레이저 기계가공 장치를 도시하며,
도 2는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 레이저 기계가공 장치를 도시한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상이한 2 개의 레이저 비임이 대상물 표면 상에서 서로에 대해 독립적으로 초점이 맞추어질 수 있어서, 각각의 레이저 비임이 대상물 표면에 조사되는 정밀한 지점과 각각의 초점 직경이 무관한, 레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 첨부된 청구범위 제 1항에 기재된 특징을 가지는 레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치에 의해 달성된다.
본 발명은 2 개의 레이저 비임의 비임 경로가 부분 반사형 광 소자(partially reflective optical element)에 의해 적어도 대략 병합된다면, 상이한 2 개의 레이저 비임을 사용하여 이상적으로 수직한 대상물의 기계가공이 달성된다는 개념에 근거한다. 본 발명에 따른 장치는 이론상, 임팩트가 상당히 상이한 각도로 인해 대상물 상에 인도되는 2 개의 레이저 비임의 비임 안내에 어떠한 저하(deterioration)도 발생시키지 않고 서로로부터 임의의 거리에 2 개의 편향 유닛이 위치될 수 있다는 장점을 가진다.
본 발명에 따른 장치는, 2 개의 레이저 비임이 이들의 비임 경로가 실질적으로 동축 방식(coaxial manner)으로 기계가공될 대상물에 조사되도록 부분 반사형광 소자에서 중첩(포갬)되는 경우의 레이저 드릴링에 대해 특히 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 방법으로, 2 개의 레이저 비임의 파워 출력의 정밀한 제어에 의해, 관통공과 아울러 블라인드 홀(blind hole)이라고 알려진 구멍 모두를 고도의 정밀도로 신속하게 드릴링할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 장치는, 2 개의 레이저 비임이 기계가공될 구멍 상에 특수한 위치로 평행하게 인도되는 경우의 레이저 드릴링에 대해 또한 유리하게 사용될 수 있다. 이 경우, 상이한 2 개의 구멍은 동시에 드릴링될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 가장 중요한 장점은, 대상물을 기계가공하기 위해 2개의 개별의 레이저 비임이 하나의 동일한 기계가공 필드 상에 서로에 대해 완전히 독립적으로 인도될 수 있다는 것이다. 이것은 상이한 유형의 대상물을 하나의 기계가공 유닛에 의해 정밀하고 신속하게 기계가공하는 것에 대한 대량의 가능성을 열어놓는다.
평면 필드 렌즈를 사용함으로써, 상이한 초점 폭(focal widths)으로 인한 비임 품질의 변화없이 커다란 기계가공 범위 내에서 2 개의 레이저 비임이 기계가공될 대상물 상에 인도될 수 있다. 이러한 종류의 초점 폭에서의 변화는 대개, 초점 영역 즉, 레이저 비임의 상이한 입사각에 대해 레이저 비임이 포커싱되는 영역이 구형면 상에 위치되는 종래의 소위 구형 렌즈에서 발생된다. 종래의 구형 렌즈와 달리, F-θ렌즈라고도 하는 평면 필드 렌즈는 초점 영역이 평면 필드 렌즈에 조사되는 광 비임의 입사각에 대부분 무관하게 평면에 놓여 있다는 점이 특징이다. 따라서, 평면 필드 렌즈를 사용하면, 커다란 기계가공 영역 내에서 기계가공 레이저비임의 정밀한 포커싱이 가능하여, 일시적인 변위없이 따라서 중단없이 커다란 대상물이 기계가공될 수 있다.
2 개의 편향 유닛이 서로 수직하게 배열되는 청구범위 제 2항에 따른 본 발명의 실시예는, 2 개의 편향 유닛이 제로(zero) 위치에 있을 때, 2 개의 레이저 비임이 서로에 대해 수직한 부분 반사형 광 소자에 조사된다는 장점을 가진다. 2 개의 편향 유닛이 제로 위치에 있는 경우, 레이저 비임이 기계가공면에 수직하게 또는 평행하게 배타적으로 안내될 수 있기 때문에, 이것은 구조를 단순화시키며, 특히, 대응하는 레이저 기계가공 장치의 광 조절을 단순화시킨다.
청구범위 제 3항에 따르면, 2 개의 레이저 비임은 상이한 파장을 가지며, 다이크로익 거울은 부분 반사형 소자로서 사용된다. 다이크로익 거울을 사용함으로써, 종래의 반투과성 거울을 사용할 때와 비교해서, 다이크로익 거울의 일부분에 대해 적합한 스펙트럼 반사와 투과 특성을 가지게 되어, 상이한 2 개의 레이저 비임에 의해 제공되는 파워 출력이 커다란 손실없이 기계가공될 대상물을 기계가공하기 위해 사용될 수 있다는 장점을 제공한다. 반대로, 종래의 반투과성 거울을 사용했다면, 투과된 레이저 비임의 원치않는 반사와 반사된 레이저 비임의 원치않는 투과 모두가 발생했을 것이다. 그러면, 이들 원치않는 레이저 비임의 강도는, 이들 비임이 종래의 반투과성 거울을 사용하여 병합되었다면 레이저 기계가공 유닛의 열적 안정화에 대해 역효과를 가져왔었을 파워 손실을 야기했을 것이다. 따라서, 2 개의 레이저 비임의 파장에 맞게 조절된 다이크로익 거울의 사용은 감소된 파워 손실에 의해 레이저 기계가공 유닛의 열적 안정화를 용이하게 하고, 이 결과, 시간을 초과해서도 일관되게 고도의 기계가공 정확성에 기여한다.
청구범위 제 4항에 따르면, 제 1 레이저는 제 1 레이저 비임을 발생시키는데 사용되고, 제 2 레이저는 제 2 레이저 비임을 발생시키는데 사용된다.
2 개의 레이저 광원을 사용하는 것에 대한 대안예로서, 청구범위 제 5항에 따르면, 2 개의 레이저 비임이 하나의 레이저에 의해 발생될 수도 있으며, 2 개의 레이저 비임 중 적어도 하나의 스펙트럼 분포는 주파수 변환으로서 알려진 것에 의해 변화된다. 제 1 레이저 비임의 주파수가 증가하는 주파수 변환은 예컨대, 광학적으로 비선형 결정 내부에서의 주파수 증가에 의해 나타내어 진다. 그러나, 주파수 변환은 제 1 레이저 광의 주파수를 감소시키는데 사용될 수도 있다. 이것은 예컨대 주파수 혼합(frequency mixing)에 의해 달성되는데, 여기서, 상이한 스펙트럼 분포를 가지는 상이한 2 개의 광 비임은 광학적으로 비선형 결정에서 공간적으로 중첩되어, 전체 주파수와, 특히 차등 주파수 모두가 혼합된 광 비임의 주파수 사이에서 발생된다.
원치않는 반사된 레이저 비임 또는 원치않는 투과된 레이저 비임으로 인한 파워 손실없이 병합되는 효과적인 비임은 동일한 파장의 2 개의 레이저 비임에 의해 달성될 수도 있다. 이를 위해, 청구범위 제 6항에 따르면, 부분 반사형 광 소자로서 편광-의존 거울이 사용될 수 있다. 편광-의존 반사기의 효과적인 사용은 2 개의 레이저 비임의 편광 방향이 서로에 대해 상이할 것을, 이상적으로는 수직할 것을 요구한다. 편광-의존 거울로서, 예컨대, 니콜 프리즘(Nichol prism)으로 알려진 것, 또는 이론상, 상이한 편광 방향에 대해 상이한 굴절율을 가지는 임의의다른 광학 활성 재료를 사용할 수 있다.
편광-의존 거울에 조사되는 광 비임의 편광 방향은 광학 활성 결정에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 예컨대, 초기에 특정 방향에서 선형으로 편광되는 광 비임은 λ/4 플레이트라고 하는 것을 사용하여 90˚까지 회전될 수 있다. 그러나, 광학 활동도(optical activity)가 자기-광 효과(패러데이 효과) 또는 전자-광학 케르 또는 포켈의 효과에 근거하는 다른 재료가 편광 회전 소자로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 초기의 편광되지 않은 광 비임으로부터 편광된 광 비임을 발생시키기 위해 편광자 필름 또는 심지어 니콜 프리즘과 같은 편광 광 소자가 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 다른 장점 및 특징은 현재의 예시적인 바람직한 실시예가 첨부된 상세한 설명으로부터 이해될 수 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따른 레이저 기계가공 장치(100)를 개략적으로 도시한다. 이러한 레이저 기계가공 장치(100)는 상이한 스펙트럼 분배로서 2개의 레이저 비임에 의해 대상물(도시 안됨)이 기계가공될 수 있게 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 레이저 비임(110)의 비임 경로는 편향 유닛(111)에 의해 변경된다. 이러한 편향 유닛(111)은 서로를 향해 경사진 적어도 2 개의 거울을 구비하는데, 이들 거울은 제 1 레이저 비임(110)이 제 1 레이저 비임(110)의 방산(diffusion)에 수직한 평면으로 편향되도록 제어 유닛(도시 안됨)에 의해 이동될 수 있다. 제 2 레이저 비임(120)의 비임 경로는 제 2 편향 유닛(121)에 의해 대응하여 변경되는데, 이러한 제 2 편향 유닛(121)은 여기에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제 1 편향 유닛(111)에 수직하게 배열되어 있다. 제 1 편향 유닛(111)과 마찬가지로, 제 2 편향 유닛(121)도 서로에 대해 경사진 2 개의 거울을 구비하는데, 이들 거울은 제어 유닛(도시 안됨)에 의해 편향 유닛(121)의 작동에 따라 제 2 레이저 비임(120)의 비임 경로를 변경시킨다.
제 1 편향 유닛(111)과 비교할 때, 제 2 편향 유닛(121)은 다른 반사기를 추가로 구비하여, 주로 2 개의 편향 유닛에 조사되는 레이저 비임(110, 120)의 평행 배향에 의해, 2 개의 편향 유닛으로부터 출현하는 레이저 비임의 비임 경로가 바람직하게로는 서로에 대해 90°의 각도로 연장한다. 추가의 반사기의 대안으로서, 제 2 편향 유닛(121) 내의 2 개의 거울 중 하나 이상의 제로 위치가 제 1 편향 유닛(111) 내의 거울들에 대해 적절하게 조절될 수 있다. 동일한 구성의 부품의 사용으로 인해 실현가능한 다른 특히 바람직한 대안예에 있어서, 추가의 반사기가 없는 제 1 편향 유닛(111)과 동일한 편향 유닛이 제 2 편향 유닛(121)으로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 편향 유닛(121)에 조사되는 레이저 비임(120)은 제 1 레이저 비임(110)과 수직하도록 배향되어야 한다. 이것은 단순히, 90°를 통해 편향유닛에 조사되는 레이저 비임을 바람직하게 편향시키는 추가의 반사기에 의해 달성될 수 있다.
편향 유닛(111, 121)에 바로 근접하여 배치되는 평면 필드 렌즈(112, 122)가 비임 경로(110) 내에 또한 위치한다. 2 개의 레이저 비임(110, 120)은 다이크로익 거울(dichroic mirror; 130)에 의해 병합된다. 이러한 다이크로익 거울(130)은 제 1 레이저 비임(110)의 빛에 대해 높은 투과 계수를 가지며 제 2 레이저 비임(120)의 빛에 대해 높은 반사 계수를 가지는 것을 특징으로 한다. 다이크로익 거울(130)을 통해 투과된 제 1 레이저 비임(110)과 다이크로익 거울(130)에 의해 반사된 제 2 레이저 비임(120)은 2개의 평면 필드 렌즈(112, 122)에 대해 적절한 촛점 길이가 선택될 때 기계가공면(140) 상에 초점이 맞추어진다.
다이크로익 거울(130)의 스펙트럼 반사 및 투과 특성은 2개의 레이저 비임(110, 120)의 파장에 신중하게 맞게 조절되어야 한다 점을 이해한다. 제 2 레이저 비임(120)으로부터의 원치않는 투과된 빛과 제 1 레이저 비임(110)으로부터의 원치않는 반사된 빛으로 인한 커다란 손실없이 이들 비임들이 효과적으로 병합되는 것은 특히, 다이크로익 거울(130)이 제 1 레이저 비임(110)에 대해 가능한 100%에 가까운 투과 계수와 제 2 레이저 비임(120)에 대해 가능한 100%에 가까운 반사 계수를 가지도록 2 개의 레이저 이임(110, 120)의 파장 사이의 차이가 충분히 큰 경우에 달성될 수 있다. Nd:YAG, Nd:YVO4, Nd:YLF, 엑시머 레이저 및 CO2레이저와 관련하여 파장 조합 355 nm 및 532 nm, 355 nm 및 1064 nm, 532 nm 및 1064 nm, 355nm 및 9.2 ㎛ 내지 10.6 ㎛, 그리고 532 nm 및 9.2 ㎛ 내지 10.6 ㎛가 특히 적합하다.
비임 익스팬더(도 1에 도시 안됨)로서 알려진 종래의 장치가 2 개의 레이저 비임(110, 120)의 비임 경로 내에 병합될 수도 있으며, 이 결과 2 개의 레이저 비임(110, 120)은 상이한 초점 폭을 가지는 기계가공면(140) 상에 투사될 수 있다. 상기 비임 익스팬더는 2 개의 레이저 비임(110, 120)의 미세 조절을 위해 사용될 수도 있다. 이러한 비임 익스팬더는 대응하는 레이저 비임의 초점면을 조절하는데 사용될 수도 있어서, 레이저 기계가공이 상이한 평면에서 실시될 수 있다.
초점면은 사전에 드릴링 가공된 홀(previously drilled hole)에 재료의 원치않는 자취(trace)가 남지 않도록 변경될 수 있다. 이러한 재료의 자취는 예컨대 드릴링 홀 내의 드릴링 작업 또는 칩(chips)으로 인한 버(burrs)이다. 이러한 종류의 세척 공정에서, 초점 변위는, 특히 한편으로는 재료의 원치않는 자취가 가능한 완전히 제거되도록 그리고, 다른 한편으로는 사전에 드릴링 가공된 홀의 형상이 변하지 않도록 인쇄 회로 기판에서 벗겨지는 재료의 양이 충분히 작도록 드릴링 홀 내의 생성된 비임 강도가 충분히 강하도록 선택된다.
다이크로익 거울(130)을 통해 제 1 레이저 비임(110)이 투과되는 동안, 비임은 거울 기판의 굴절율, 그 두께 및 특히 각도에 좌우되는 정도로 변위되고, 이러한 각도에서 제 1 레이저 비임(110)이 다이크로익 거울(130)에 조사된다는 점을 이해해야 한다. 비임 변위가 각도에 의존하는 정도는 텔레센트릭(telecentric) 평면 필드 렌즈(112)의 사용을 통해 상당히 감소된다.
레이저 기계가공 장치(100)의 고도의 정밀도는 규칙적인 교정에 의해 보장되며, 이러한 규칙적인 교정은 2 개의 레이저 비임(110, 120)에 대해 서로에 대해 독립적으로 실행된다. 각각의 경우에, 각각의 레이저 비임이 대상물에 조사되기 위해 요구되는 위치와 각각의 레이저 비임이 대상물에 조사되는 실제 위치 모두는 이미지 검출 장치를 사용하여 기록된다. 요구되는 위치와 실제 위치 사이의 차이는 변형 표(distortion table)로서 알려진 것에 저장된다. 이후, 저장된 요구되는 위치와 실제 위치 사이의 차이는, 목표 위치와 실제 위치 사이의 사전에 검출된 차이가 전체 작업 영역에 걸쳐 가능한 많이 보상되도록 각각의 편향 유닛의 연속 작동을 위해 고려된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 2 실시예에 따른 레이저 기계가공 장치(100a)를 도시한다. 이러한 레이저 기계가공 장치(100a)는 제 1 레이저 비임(110)으로부터의 비임과 제 2 레이저 비임(120)으로부터의 비임이 병합될 수 있게 하여, 2 개의 레이저 비임(110, 120)의 스펙트럼 분포가 상이하거나 또는 동일하게 할 수 있다. 레이저 기계가공 장치(100a)는 부분 반사형 광 소자(partially reflective optical element)에 관하여 레이저 기계가공 장치(100)와 상이한데, 이러한 부분 반사형 광 소자는 레이저 기계가공 장치(100a)의 경우에 편광-의존 거울(130a)이다. 제 2 레이저 비임(120)에 관하여 높은 수준의 원치않는 투과된 빛 강도없이 그리고 제 1 레이저 비임(110)에 관하여 높은 수준의 원치않는 반사된 빛 강도없이 효과적인 비임 병합은, 편광-의존 거울(130a)에 조사되는 제 1 및 제 2 레이저 비임(110, 120)의 편광 방향이 가능한 상이하다면 최상으로 달성된다.
이것은 도 2에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 보장되며, 이러한 도면에 의해 제 2 레이저 비임(120)의 편광의 유형 또는 편광 방향을 변화시키는 편광 회전자(polarization rotater ; 150)로서 알려져 있다. 편광 회전자(150)의 사용은 2개의 레이저 비임(150)이 종래의 비임 스플리팅(beam splitting)에 의해 하나의 동일한 레이저에 의해 발생되는 경우, 또는 방사된 2개의 레이저 비임(110, 120)의 각각의 편광 방향이 동일하도록 2개의 레이저 광원이 장착되는 경우에 특히 적합하다.
2개의 레이저 비임(110, 120)의 상이한 편광은, 2 개의 레이저 비임(110, 120)을 발생시키는 2 개의 레이저 광원이 상이한 공간적 배향으로 배치된다는 점에서 편광 회전자(150)를 사용하지 않고 달성될 수 있음을 이해한다.
레이저 기계가공 장치(100a)는 도 1과 관련하여 상술한 레이저 기계가공 장치(100)와 동일한 방식으로 교정된다.
요약컨대, 본 발명은 하나의 기계가공 공정에서 동일한 기계가공 필드 상에 2 개의 개별 레이저 비임(110, 120)을 인도하는데 사용되는 레이저 기계가공 장치(100)를 제공한다. 이것은 제 1 레이저 비임(110)이 실질적으로 투과되고 제 2 레이저 비임(120)이 실질적으로 반사되도록 실행되는 적어도 부분적인 반사형 광 소자(130)의 사용을 통해 가능하다. 2 개의 레이저 비임(110, 120)의 비임 경로는 이들이 적어도 부분적인 반사형 광 소자(130)에 조사되기 전에 2 개의 편향 유닛(111, 121)에 의해 서로 독립적으로 변경된다. 이로써, 재료의 기계가공에 대해 특히 다음의 유리한 가능성을 발생시킨다:
⊙ 2 개의 개별적으로 편향가능한 레이저 비임에 의해 동일한 기계가공 필드 상에서 작업하는 것이 가능하다.
⊙ 동일한 파장을 가지는 레이저 비임을 사용하는 경우, 서로 인접하여 배치된 2 개의 상이한 구조물을 동시에 기계가공함으로써 기계가공 속도를 2 배로 향상시킬 수 있다.
⊙ 펄스형 레이저 비임을 사용하는 경우, 2 개의 레이저 비임의 펄스 시퀀스의 일시적 변위(temporal displacement)에 의한 2 개의 레이저 비임의 동축 오버레이(coaxial overlaying)에 의해 2 배의 펄스 주파수에서 재료를 기계가공할 수 있다. 이것은 특히 드릴링 홀에 대해 유리하다.
⊙ 상이한 파장의 레이저 비임의 동축 오버레이를 실행시켜서, 동일한 지점의 하나의 스테이지에서 거의 동시에 2 개의 기계가공 스테이지를 수행할 수 있다. 이것은 상이한 재료가 2 개의 기계가공 단계에서 제거되어야 하고 이들 재료가 기계가공되는 대상물 내에서 서로의 상부에 배치되어 있는 경우에 특히 유리하다.

Claims (7)

  1. 제 1 평면 필드 렌즈(112)를 통해 부분 반사형 소자(130) 상에 제 1 레이저 비임(110)을 인도하는 제 1 편향 유닛(111), 및
    제 2 평면 필드 렌즈(122)를 통해 상기 부분 반사형 소자(130) 상에 제 2 레이저 비임(120)을 인도하는 제 2 편향 유닛(111)을 포함하며,
    상기 부분 반사형 광 소자(130)는 상기 제 1 레이저 비임(110)을 실질적으로 투과시키고 상기 제 2 레이저 비임(120)을 실질적으로 반사시키는 방식으로 구현되고,
    상기 부분 반사형 광 소자(130)는, 상기 2 개의 레이저 비임(110, 120)이 투과된 후 즉시, 또는 경우에 따라서, 반사된 후 즉시 기계가공되는 대상물에 조사되도록 기계가공될 대상물에 대해 배치되어 있는,
    레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2 개의 편향 유닛(111, 121)은 서로에 대해 수직으로 배열되어 있는,
    레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 비임(110)의 스펙트럼 분포는 제 1 파장을 가지며,
    상기 제 2 레이저 비임(120)의 스펙트럼 분포는 상기 제 1 파장과 상이한 제 2 파장을 가지며,
    상기 부분 반사형 소자(130)는 다이크로익 거울인,
    레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 비임(110)을 발생시키는 제 1 레이저, 및
    상기 제 2 레이저 비임(120)을 발생시키는 제 2 레이저를 더 포함하는,
    레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    주파수 변환을 통해 직접 또는 간접적으로 상기 제 1 레이저 비임(110)을 발생시키고,
    주파수 변환을 통해 간접적으로 상기 제 2 레이저 비임(120)을 발생시키는 레이저가 제공되는,
    레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부분 반사형 광 소자(130)는 편광-의존 거울이며, 상기 편광-의존 거울의 반사 용량은 상기 편광-의존 거울에 조사되는 빛의 편광에 좌우되며,
    상기 편광-의존 거울에 조사되는 상기 제 1 레이저 비임(110)의 상기 편광 방향은 상기 편광-의존 거울에 조사되는 상기 제 2 레이저 비임(120)의 상기 편광 방향과 실질적으로 수직한,
    레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 편광-의존 거울에 조사되는 상기 제 2 레이저 비임(120)의 상기 편광 방향을 변화시키는 편광 회전자(150)가 제공되는,
    레이저 비임에 의해 대상물을 기계가공하는 장치.
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