KR20070103356A - 열처리 조립체 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열 처리 조립체를 제공하는 것이다. 열처리 조립체는 레이저(22), 기판(24), 및 공구(26)를 포함하고 있다. 상기 레이저는 상기 기판과 상기 공구 쪽으로 직접적으로 레이저 에너지를 방출한다. 상기 기판은 레이저 에너지를 흡수하고 상기 기판을 개질하는 열 에너지를 상기 기판 내에서 생성한다. 상기 공구는 상기 기판의 개질을 제한하기 위하여 상기 기판으로부터 멀리 열 에너지를 전도하여 기판과 접촉하지 않게 한다. 바람직하게, 상기 공구는 상기 기판의 열 전도도보다 더 큰 열 전도도를 갖고, 더욱 바람직하게는 구리, 금, 은, 또는 알루미늄 재료이다.

레이저 에너지, 레이저, 기판, 열 에너지, 열 전도도, 공구, 열처리 조립체.

Description

열처리 조립체 및 그 방법{HEAT TREATING ASSEMBLY AND METHOD}

본 발명은 열처리 조립체, 및 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질(改質, alter)하기 위한 방법에 관한 것이다.

다양한 열처리 조립체가 레이저를 채택하고 기판을 처리하기 위하여 레이저 에너지를 사용하는 기술분야에서의 당업자에게 공지되어 있다. 레이저로써 기판 처리할 때 하나의 단점은, 일단 레이저가 빔으로 레이저 에너지를 방출하면, 에너지를 처리 영역으로 제한하기 어렵다는 것이다. 일단 기판에 의해 흡수된 레이저 에너지는 레이저 에너지에 직접적으로 노출된 영역을 벗어난 구역으로 상기 기판 재료에 의해 전도되는 경향이 있다. 이러한 전도는 처리 영역을 정밀하게 제어하기 어렵게 한다. 또한 공지된 레이저 처리 시스템도 소정의 영역으로의 레이저 에너지의 조사를 제어하기 위하여 처리될 영역과 관련하여 비교적 협폭의 광빔을 사용한다. 이러한 협폭 빔의 접근 방법은 통상적으로 다중 패스(multiple passses, 래스터링(rastering)으로 공지됨)가 좌우 일직선 방향으로 위에서 아래쪽으로 모두 스캐닝하는 패턴으로 만들어질 필요가 있다. 이러한 접근 방법은 특히 스캔될 영역이 다중인 경우 복잡하고 고가이며, 바운더리 근처의 의도된 목표 영역을 벗어난 레이저 에너지의 전도를 제어하는 것과 관련된 문제점을 피할 수 없다.

종래 기술의 방법에 따라 처리된 기판(10, 12)의 단면이 도 1 및 도 2에 도시되었다. 상기 기판(10, 12)은 레이저로 처리된 이후에 상기 기판(10, 12)의 개질을 확인하기 위해 절단되어 장착된다. 각각의 기판(10, 12)은 수평면(14)과 수직면(16)을 포함한다. 기판(10, 12)이 수평면(14)을 경화시키기 위해 처리되는 동안에 수직면(16)은 경화되지 않는다. 상기 레이저 에너지는 상기 수평면(14)에 촛점이 맞춰지나, 일단 기판(10, 12)이 레이저 에너지를 흡수하면, 가열된 열은 수평면(14)으로부터 수직면(16)으로 전도된다. 이 열 에너지의 전도는 수직면(16)의 경화를 초래하며, 이것은 기판(10, 12)의 유용성에 손상을 줄 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 처리된 영역은 수평면(14)으로부터 수직면(16) 쪽으로 하향 경사진다.

도 1에 도시된 기판(10)은 예를 들면 강철 피스톤일 수 있고, 경화된 수평면(14)은 상기 강철 피스톤 상의 홈일 수 있다. 상기 강철 피스톤의 수직면(16)이 가령 반복으로 스트레스를 받으면 피로현상이 발생하는 경향이 있고 열처리 및 경화의 결과로서 파단이 일어날 수 있다. 종래기술의 도 2는 다른 실시예로서 이 실시예에서는 철 스크레이퍼 링이 처리될 수평면(14)을 구비한 기판(12)으로 제공된다. 다시, 열 에너지가 수평면(14)으로부터 수직면(16)으로 전도되어 상기 수직면(16)이 불리하게 경화된다. 상기 설명된 동일한 이유로, 경화된 수직면(16)은 이롭지 않게 된다.

그러나 관련 기술의 방법과 조립체의 또 다른 단점은 기판이 처리된 이후에 비틀어지는 경향이 있다는 것이다. 영역을 처리하면 스트레스를 증가시키고 상기 기판이 비틀어질 수 있도록 상기 기판의 표면 영역이 스트레스를 받는다. 실시예와 같이, 피스톤 링은 상기 피스톤 링의 형상으로 인해 스트레스를 받는다. 상기 피스톤 링이 관련 기술의 방법과 조립체로써 처리될 때, 상기 피스톤 링은 굽혀져 비틀어지는 경향이 있다.

본 발명은 기판의 한정된 영역을 개질하기 위하여 열 처리 조립체를 제공하는 것이다. 상기 조립체는 레이저 에너지를, 노출되고 한정된 영역 쪽으로 배출하도록 작동하는 레이저와 공구를 포함한다. 상기 공구는 상기 한정된 영역에 인접한 상기 기판과 분리될 수 있게 접촉하여 배치된다. 상기 공구는 기판의 열 전도도보다 더 큰 열 전도도를 갖으므로, 상기 레이저 에너지를 흡수하는 상기 기판으로부터 초래된 한정된 영역으로부터 멀리 열 에너지를 전도한다.

본 발명은 또한 상기 레이저로부터의 레이저 에너지를 갖는 상기 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 기판을 제공하는 단계, 공구를 제공하는 단계, 및 상기 기판과 분리될 수 있게 접촉하는 공구를 배치하는 단계를 포함한다. 상기 공구는 상기 한정된 영역으로부터 멀리 레이저 에너지를 전도하고 상기 한정된 영역을 벗어나는 상기 기판의 개질을 제한한다.

따라서, 본 발명은 상기 관련 기술의 단점을 극복하는 조립체 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 공구를 사용하여 상기 기판으로부터 멀리 열 에너지를 전도시킴으로써 상기 기판의 개질을 제한한다. 따라서, 열 에너지는 상기 기판의 추가 영역을 의도되지 않게 개질하지 않으면서 한정된 영역을 정확하게 개질한다. 상기 설명된 관련 기술을 살펴보면, 본 발명은 상기 수직면의 의도되지 않은 개질이 거의 또는 완전히 생기지 않게 하는 것을 보장한다. 소정의 영역만이 경화되고 상기 기판이 손상될 가능성을 감소시킨다. 또한 상기 공구는 소정의 영역을 개질하는데 필요한 시간과 비용을 감소시킨다. 상기 레이저가 스캔되는 동안에 정밀하게 제어될 필요는 없고 상기 영역이 연속 광 타입의 레이저의 단일 패스로써 처리될 수 있다. 본 발명은 처리결과로서 상기 기판의 비틀림을 최소화하는 공구를 더 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술의 방법을 사용하여 처리된 기판의 단면도;

도 2는 종래 기술의 방법을 사용하여 처리된 다른 기판의 단면도;

도 3은 대체로 로드 형상의 공구를 갖는 본 발명에 따른 열 처리 조립체의 사시도;

도 4는 대체로 사각형 형상의 공구를 갖는 열 처리 조립체의 사시도;

도 5는 개질된 수평면을 갖는 도 3에 도시된 상기 기판의 단면도; 및

도 6은 개질된 수평면을 갖는 도 4에 도시된 상기 기판의 단면도.

열처리 조립체는 도 3에서 부재번호 20으로 지시되었다. 상기 열처리 조립체(20)는 레이저(22), 기판(24), 및 공구(26)를 포함한다. 상기 레이저(22)는 상기 기판(24)과 상기 공구(26) 쪽으로 향하는 레이저 에너지(28)를 방출한다. 상기 기판은 이에 한정되는 것은 아니지만, 에칭, 마킹, 어닐링, 석출 경화 등과 같은 여러 방법으로 변경될 수 있다.

여러 레이저(22)가 레이저 타입에 따라 다양한 파장을 갖는 레이저 에너지(28)를 방출한다. 상기 레이저(22)는 솔리드 상태의 레이저, 가스 레이저, 엑시머 레이저, 색소 레이저, 또는 반도체 레이저일 수 있다. 솔리드 상태의 레이저의 바람직한 실시예는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 루비 타입의 레이저와 네오디뮴:이트륨 알루미늄 가닛 타입의(Nd:YAG) 레이저를 포함한다. 상기 Nd:YAG 는 전형적으로 대략 1,064 나노미터의 파장을 갖는 레이저 에너지(28)를 생성한다. 가스 레이저의 바람직한 실시예는 이에 한정되는 것은 아니지만, 헬륨 타입의 레이저와 이산화탄소 타입의 레이저를 포함한다. 상기 이산화탄소 타입의 레이저는 전형적으로 대략 10.6 마이크론 파장을 갖는 레이저 에너지(28)를 생성한다. 엑시머 레이저의 바람직한 실시예는 이에 한정되는 것은 아니지만, 반응성 가스 타입 및 불황성 가스 타입의 레이저를 포함한다. 색소 레이저는 레이저를 발하는 매체(lasing media)로서 복합 유기 색소(complex organic dyes)를 사용하고 이에 한정되는 것은 아니지만, 로다민(rhodamine) 6G를 포함할 수 있다. 반도체 레이저는 다이오드 타입의 레이저를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저(22)는 다이오드 타입의 레이저이며, 상기 레이저의 전력은 500 와트에서 대략 10 킬로와트, 바람직하게는 500 와트 내지 5 킬로와트, 보다 상세하게는 800 와트 내지 2 킬로와트이다. 다이오드 타입의 레이저가 Nuvonyx and Rofin-Sinar로부터 상업적으로 이용가능하다.

상기 레이저(22)는 빔 모양의 광(beam of light, 도시 생략)이나 또는 라인 모양의 레이저 광(laser line of light, 30)으로 레이저 에너지(28)를 방출할 수 있다. 당업자라면 광선은 얇고 협폭이지만, 라인의 광(30)은 광폭이며 두껍다는 것을 알 수 있다. 비록 유사한 효과가 갈보 미러(galvo mirror)와 같은 빔 스캐닝 광학장치를 사용하여 협폭의 빔으로 달성될지라도, 상기 라인 모양의 레이저 광(30)은 광선에 비해 스캔될 때보다 넓은 면적을 커버할 수 있다. 바람직하게, 상기 레이저(22)는 라인 모양의 레이저 광(30)으로 레이저 에너지(28)를 방출한다. 상기 라인 모양의 레이저 광(30)의 파장은 500 나노미터 내지 1000 나노미터, 바람직하게는 650 내지 900 나노미터, 보다 상세하게는 750 내지 850 나노미터이다. 바람직한 다이오드 타입의 레이저(22)는 808 나노미터의 파장을 갖는 레이저 에너지(28)를 생성한다. 상기 라인 모양의 레이저 광(30)은 0.1 밀리미터 내지 1 밀리미터의 폭과, 5 밀리미터 내지 20 밀리미터의 길이를 갖는다. 보다 상세하게는, 상기 라인 모양의 레이저 광(30)은 대략 1/2 밀리미터의 폭과, 대략 10-12 밀리미터의 길이를 갖는다.

상기 기판(24)은 레이저 에너지(28)에 노출되어 개질될 한정된 영역(32)을 갖는다. 예를 들면, 상기 한정된 영역(32)은 상기 기판(24)의 총 표면 또는 상기 표면의 일부분만을 포함할 수 있다. 상기 한정된 영역(32)은 또한 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판(24)의 노출된 에지(34)를 포함할 수 있다. 상기 한정된 영역(32)은 임의의 크기일 수 있고 기판상 어느 곳에 위치될 수 있다; 그러나, 전형적으로 개질되지 않는 한정된 영역(32)에 인접하는 상당 영역(33)이 있다. 바람직하게, 상기 기판(24)은 공구(26)와 상이한 재료로 형성된다. 상기 기판(24) 은 개질될 임의의 타입의 재료일 수 있으나, 상기 기판(24)은 철 함유 재료가 바람직하다. 상기 기판(24)은 상기 기판(24)의 적용에 따라 크기와 형상이 다양할 수 있다. 상기 기판(24)의 실시예는 이에 한정되지 않으나, 피스톤 링, 전극, 엔진 블록, 브레이크 로우터 등을 포함할 수 있다. 도 3에는 외부 전방면(36)과, 대체로 사각형상을 갖는 플레이트와 같은 기판(24)이 도시되었다. 상기 전방면(36)은 그 내부에 배치된 복수의 구멍(38)을 형성한다. 도 4에는 외부 전방면(36)을 갖고 대체로 사각형 형상인 바와 같은 기판(24)이 도시되었다.

공구(26)는 구리, 금, 은 재료 중 적어도 하나를 포함하거나, 또는 알루미늄 재료를 포함한다. 바람직하게는, 상기 공구(26)는 구리 또는 알루미늄 재료를 포함하고 보다 바람직하게는 구리 재료를 포함한다. 상기 공구(26)는 상기 기판(24)의 적용에 따라 크기와 형상이 다양할 수 있다. 전형적으로, 상기 공구(26)의 크기는 개질되지 않을 영역(33)과 한정된 영역(32)의 크기에 따른다. 즉, 상기 공구(26)가 상기 한정된 영역(32)과 처리되지 않을 영역(33) 사이의 바운더리에서 분리될 수 있게 접촉하는 동안에, 상기 공구(26)는 상기 기판(24)의 형상에 따라 형상이 다를 수 있다.

상기 공구(26)의 열전도도는 상기 기판(24)의 열전도도 보다 더 크다. 열 전도도의 차이는 공구(26)가 상기 기판(24) 내에 생성된 열에너지를 상기 한정된 영역(32)으로부터 멀리 전도하게 한다. 바람직하게, 상기 공구(26)의 열 전도도는 150 W/m K 보다 상세하게는 200 W/m K 보다 더 크다. 구리 재료의 열전도도는 400 W/m K 이고 알루미늄 재료의 열전도도는 235 W/m K 이다.

열에너지를 효율적으로 상기 기판(24)으로부터 멀리 전도시키기 위한 공구(26) 종류에 있어서, 상기 공구(26)는 레이저 에너지(28)를 거의 또는 전혀 흡수하지 않는다. 상기 공구(26)의 반사도는 상기 기판(24)보다 더 크며 1000 나노미터의 파장에서는 적어도 65%인 것이 바람직하다. 구리 재료의 반사도는 1000 나노미터의 파장에서 90%이고 알루미늄 재료의 반사도는 1000 나노미터의 파장에서 71%이다. 상기 공구(26)의 외부면은 상기 기판(24)의 외부면과 일치하여 상기 레이저 에너지(28)가 상기 기판(24)에 의해 흡수되는 것을 방지한다. 상기 공구(26)의 일치하는 면은 상기 기판(24)으로부터 멀리 레이저 에너지(28)를 반사시킨다.

작동중에, 상기 공구(26)는 상기 기판(24)과 분리가능하게 접촉하고 상기 한정된 영역(32)에 인접하여 배치된다. 상기 레이저(22)는 레이저 에너지(28)를 상기 기판(24)과 상기 공구(26) 쪽으로 방출한다. 상기 레이저(22)가 상기 한정된 영역(32)을 가로질러 스캔된다. 만일 광선 타입의 레이저가 사용되면, 이때 레이저(22)가 총 면적을 스캔할 때까지, 즉 래스터할 때까지 상기 레이저(22)가 소정의 영역을 가로질러서 반복적으로 스캔될 수 있다. 선택적으로, 그리고 바람직하게, 라인 모양의 레이저 광 타입 레이저가 사용되면, 이때 상기 레이저(22)는 단일 패스로 스캔될 수 있고 상기 한정된 영역(32)을 커버할 수 있을 뿐만 아니라 상기 공구(26)에 의해 쉴드되는 상기 인접 영역(33)으로 둘러싸일 수 있다. 라인 모양의 레이저 광(30)이 단일 패스로 상기 한정된 영역(32)을 커버하는데 충분히 긴 것이 바람직하다. 그러나, 상기 레이저(22)가 상기 한정된 영역(32)을 커버하도록 다중 패스 스캔할 수 있다.

상기 기판(24)에 도달한 상기 레이저 에너지(28)는 상기 기판(24)에 적용된 구역(한정된 영역(32))에서 열 에너지를 흡수하고 생성시킨다. 상기 한정된 영역(32)을 벗어나 상기 인접 영역(33)에 둘러싸이는 상기 적용된 레이저 에너지(28)는 위에 놓여진 공구(26)에 의해 반사되거나 쉴드되고, 이러한 작용에 있어서 상기 인접 영역(33)은 상기 레이저 에너지(28)의 직접적인 영향에 의해 영향을 받지 않는다. 상기 기판(24)은 예비처리된 미소조직(즉 레이저 에너지(28)에 노출되기 전의 미소조직)을 갖는다. 상기 한정된 영역(32)을 가열하면 노출된 이후 상기 미소조직에서의 소정의 개질이 발생하는 반면(즉, 상기 한정된 영역(32)이 상기 기판(24)의 리마인더의 예비처리된 미소조직과 상이한 이후처리된 미소조직을 갖음), 상기 인접한 영역(33)의 상기 미소조직은 상기 기판(24)에 대한 상기 열 에너지(28)의 초기 적용으로부터 개질되지 않는다. 열 에너지를 적용한 결과 상기 열 에너지(28)는 상기 한정된 영역(32)에 가해짐에 따라, 보다 차가운 상기 인접 영역(33) 쪽으로 기판(24)을 통하여 열이 전도되는 경향이 있고, 저 에너지 열 싱크(sink)로서 소용된다. 그러나, 이러한 전도 경로는 상기 인접 영역(33)과 분리가능하게 접촉하는 공구(26)의 배치에 의해 방해받는다. 상기 공구(26)는 상기 기판(24), 보다 상세하게는 상기 인접 영역(33)의 열전도도 보다 큰 열전도도를 가진 것으로 선택되고, 상기 열이 상기 인접 영역(33)에 접근함에 따라 상기 열이 공구(26)에 의해 상기 기판(24) 밖으로 이동되어, 상기 인접 영역이 열 에너지에 의해 개질되는 것을 방지한다. 따라서 본 발명은 공구(26)를 사용함으로써 상기 기판(24)을 통하는 열 에너지의 전도 경로를 정확하게 제어하는 것으로, 상기 공구가 상기 인접 영역(33)과 분리가능하게 접촉하도록 배치될 때, 열 에너지를 상기 한정된 영역(32)과 상기 인접 영역(33) 사이의 바운더리 영역으로부터 멀리 전도시켜서 상기 한정된 영역(32)에 가해진 레이저 에너지의 영향을 제한한다.

상기 한정된 영역(32)이 도 3의 구멍(38) 주변과 도 4의 인접면의 코너에서와 같이 상기 노출된 에지(34)를 포함할 때, 상기 공구(26)는 상기 노출된 에지(34)에 직접적으로 인접하여 배치되고 바람직하게는 수직면(46)과 접촉한다. 상기 공구(26) 재료의 비교적 보다 높은 전도도는 열 에너지를 상기 기판 외부로 전도하도록 소용되고 에지(34)와 수직면(46) 근처에서 열 에너지가 증대되는 것을 방지하여, 열 에너지에 의해 상기 영역이 개질되지 않게 한다.

도 3에 도시된 실시예에 있어서, 공구(26)는 기판(24)의 구멍(38)에서 빠질수 있게 삽입되거나 및/또는 박히는 4개의 금속 로드(40)를 포함한다. 이 플레이트의 상기 한정된 영역(32)은 상기 플레이트의 외부 전방면(36)이다. 상기 로드(26)는 상기 구멍(38)의 벽과 직접적으로 접촉하도록 배치되고 상기 구멍(38)의 벽면으로부터 멀리 열을 전도시키는데 적용되어 이들 표면이 가해진 열 에너지에 의한 개질을 쉴드한다. 상기 플레이트의 쉴드되지 않은 전방면(36)이 가열되고 가해진 열 에너지에 의해 개질되고, 상기 열 에너지는 상기 열 에너지에 의해 경화되는 열 영향을 받은 영역(36)을 초래하는 한편, 구멍(38)의 영향을 받지않는 영역은 최초 예비 열 처리된 상태를 유지하여 열 영향을 받은 영역(36)보다 덜 경화될 수 있다.

도 5는 도 3의 선 5-5를 따라 취해진 단면도이다. 도 5는 처리 후의 기 판(24)의 마이크로그래프를 도시한다. 상기 기판(24)은 처리된 수평면(44)으로 도시된 한정된 영역(32)과, 처리되지 않은 상기 기판(24)의 리마인더(33)를 갖는다. 상기 한정된 영역(32)은 개질된 미소조직을 갖는 한편 상기 리마인더(33)의 상기 미소조직과 동일하다. 더욱이, 상기 기판(24)의 수직면(46)은 공구(26)가 상기 수직면(46)으로부터 멀리 열을 전도시키기 때문에 개질되지 않는다. 상기 개질된 영역(32)은 상기 공구(26)와 상기 기판(24) 사이의 접촉부와 에지(34)쪽으로 상향 경사진다.

도 4에 도시된 실시예에 있어서, 상기 공구(26)는 사각형상의 바를 수용하도록 경사진 슬롯(42)을 갖는다. 상기 바의 상기 한정된 영역(32)은 상기 바의 노출면인 한편, 측면은 처리되지 않은 상기 영역(33)이다. 상기 공구(26)는 상기 측면으로부터 멀리 열을 전도시켜 다른 면의 개질을 제한한다.

도 6은 도 4에 도시된 선 6-6을 따라 취해진 단면도이다. 도 6은 처리 후의 상기 기판(24)의 마이크로그래프를 도시한다. 다시, 상기 한정된 영역(32)은 상기 수평면(44)이고 상기 공구(26)는 상기 수직면(46)과 접촉한다. 상기 개질된 영역(32)은 상기 수평면(44)으로 제한되는 한편, 상기 수직면(46)은 상기 공구에 의해 쉴드되고 가해진 열에 의해 영향을 받지 않는다. 이처럼 알 수 있는 바와 같이, 개질된 영역은 상기 기판(24)과 상기 공구(26) 사이의 접촉부와 상기 에지(34)쪽으로 상향으로 만곡된다.

레이저(22)가 상기 기판(24)과 상기 공구(26)를 스캔한 이후에, 상기 기판(24)과 상기 공구(26)가 분리된다. 상기 기판(24)은 상기 기판(24)에 대한 특정 요구조건에 따라 다듬질될 수 있다. 본 발명의 하나의 장점은 보다 낮은 등급의 합금이 보다 높은 등급의 합금의 위치에 기판 재료로 사용될 수 있는 한편, 상기 보다 높은 등급의 합금의 특성에 요구되는 기판의 영역이 이들 영역의 목표한 열처리를 통해 나타나기 때문에, 주변 영역은 영향을 받지 않을 수 있다는 것이다. 더욱이, 높은 경도가 기판의 여러 영역에 요구될 경우가 있는 한편, 이러한 높은 경도가 소정의 높은 경도 영역에 바로 인접한 영역에서 측정된다. 본 발명에 따르면, 보다 높은 경도 특성이 레이저 열 에너지의 목표된 적용을 통해서 소정의 영역에 나타나는 한편, 인접한 보다 낮은 경도 구역이 상기 공구에 의해 쉴드함으로서 열 에너지에 의한 개질을 방지할 수 있다.

분명한 것은, 본 발명에 대한 여러 변경과 수정이 있을 수 있으나, 당업자라면 이러한 변경과 수정은 본 발명의 범주 내에 기재된 사항이라는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (33)

1. 레이저 에너지를 방출하도록 작동하는 레이저;

   기판으로서, 상기 기판의 한정된 영역을 개질하기 위하여 상기 레이저 에너지에 노출된 상기 한정된 영역을 갖고 있는 기판; 및

   상기 한정된 영역에 인접한 상기 기판과 분리가능하게 접촉하도록 배치되고, 열 에너지를 상기 한정된 영역으로부터 전도하기 위하여 상기 기판의 열 전도도보다 큰 열 전도도를 갖는 공구;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 상기 공구와 상이한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 공구의 열 전도도는 150 W/m K 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 공구의 반사도는 상기 기판의 반사도 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 공구의 반사도는 1000 나노미터의 파장에서 적어도 65%인 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 철 함유 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 한정된 영역은 상기 레이저 에너지에 노출된 결과 개질된 미소조직을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 한정된 영역은 노출된 에지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 공구는, 열 에너지가 상기 에지 근처에서 모이는 것을 방지하고 상기 미소조직의 개질을 상기 한정된 영역으로 제한하기 위하여 상기 노출된 에지 바로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 한정된 영역은 상기 레이저 에너지를 흡수하고, 상기 미소조직을 개질하는 열 에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 공구의 외부면은 상기 기판의 외부면과 동일면인 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 공구는 구리, 금, 은 중 적어도 하나를 포함하거나, 또는 알루미늄 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저는 다이오드 타입의 레이저인 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 다이오드 타입의 레이저는 상기 레이저 에너지를 생성하기 위하여 라인 모양의 레이저 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 라인 모양의 레이저 광의 파장은 500 나노미터 내지 1000 나노미터인 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 라인 모양의 레이저 광의 폭은 0.1 밀리미터 내지 1 밀리미터이고, 그 길이는 5 밀리미터 내지 20 밀리미터인 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저의 전력은 500 와트 내지 대략 10 킬로와트인 것을 특징으로 하는 열처리 조립체.
18. 레이저 에너지에 노출된 한정된 영역을 갖는 기판을 제공하는 단계;

    상기 기판의 열전도도보다 더 큰 열전도도를 갖는 공구를 제공하는 단계; 및

    열 에너지를 상기 한정된 영역으로부터 전도하고 상기 한정된 영역 이외의 기판의 개질을 제한하기 위하여 상기 한정된 영역 근처에서 상기 기판과 분리가능하게 접촉하는 공구를 배치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 한정된 영역을 개질하기 위하여 레이저 에너지를 레이저로부터 상기 기판과 공구 쪽으로 방출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 한정된 영역을 가로지르는 레이저 스캐닝 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 레이저가 스캔된 이후에 상기 기판과 상기 공구를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 레이저 스캐닝 단계는 단일의 패스로 상기 한정된 영역을 가로지르는 레이저 스캐닝 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 레이저 에너지 방출 단계는 다이오드 타입의 레이저로부터 라인 모양의 레이저 광으로서 레이저 에너지를 방출하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 라인 모양의 레이저 광을 방출하는 단계는 폭이 0.1 밀리미터 내지 1 밀리미터이고 길이가 5 밀리미터 내지 20 밀리미터인 라인 모양의 레이저 광을 방출하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
25. 제 23 항에 있어서, 상기 라인 모양의 레이저 광을 방출하는 단계는 파장이 500 나노미터 내지 1000 나노미터인 라인 모양의 레이저 광을 방출하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
26. 제 18 항에 있어서, 상기 레이저 에너지를 방출하는 단계는 전력이 500 와트 내지 대략 10 킬로와트인 레이저 에너지를 방출하는 단계로 더 한정되는 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
27. 제 18 항에 있어서, 상기 한정된 영역을 갖는 상기 기판을 제공하는 단계는, 상기 공구가 열 에너지가 에지 근처에서 모이는 것을 방지하도록 상기 공구에 바로 인접한 노출된 에지를 갖는 상기 한정된 영역을 제공하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
28. 제 18 항에 있어서, 상기 기판과 분리가능하게 접촉하는 공구를 배치하는 단계는 상기 공구를 상기 기판에 끼워넣는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
29. 제 18 항에 있어서, 상기 공구를 제공하는 단계는 150 W/m K 보다 더 큰 열전도도를 갖는 공구를 제공하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
30. 제 18 항에 있어서, 상기 공구를 제공하는 단계는 상기 기판의 반사도보다 더 큰 반사도를 갖는 공구를 제공하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방 출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 공구를 제공하는 단계는 라인 모양의 레이저 광을 반사시키기 위하여 1000 나노미터의 파장에서 적어도 65%의 반사도를 갖는 공구를 제공하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
32. 제 18 항에 있어서, 상기 공구를 제공하는 단계는 구리, 금, 은 중 적어도 하나, 또는 알루미늄 재료를 포함하는 공구를 제공하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.
33. 제 18 항에 있어서, 상기 기판을 제공하는 단계는 철 함유 재료로서 기판을 제공하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저로부터 방출된 레이저 에너지로써 기판의 한정된 영역을 개질하는 방법.

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