KR20150136502A - 레이저 방사선을 이용한 취성 경질 재료의 제거 방법 - Google Patents

레이저 방사선을 이용한 취성 경질 재료의 제거 방법 Download PDF

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프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르더룽 데어 안게반텐 포르슝 에.베.
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Abstract

본 발명은 레이저 방사선을 이용하여 취성 경질 재료를 제거하기 위한 방법에 관한 것이며, 본원의 방법에 따라서, 제거를 통해 재료 내에 제거 함몰부의 플랭크들의 플랭크 각도(w)를 갖는 제거 함몰부가 형성되고, 플랭크 각도(w)는 제거 함몰부의 플랭크 상의 표면 법선과 재료의 제거되지 않은 표면 상의 표면 법선 사이의 각도로서 정의되며, 제거 동안 플랭크 각도(w)는 재료 고유의 한계 각도(wmax)를 초과한다. 레이저 방사선의 빔 반경은, 제거 함몰부의 입구 상에서 플랭크 각도(w)가 거의 90°에 도달하고 달성 가능한 제거 깊이는 플랭크 각도가 재료 고유의 한계 각도(wmax)보다 더 작은 상태에 해당되는 빔 반경이 상대적으로 더 큰 경우보다 적어도 2의 계수만큼 더 커지는 정도로 작게 설정된다.

Description

레이저 방사선을 이용한 취성 경질 재료의 제거 방법{METHOD FOR REMOVING BRITTLE-HARD MATERIAL BY MEANS OF LASER RADIATION}
본 발명은 레이저 방사선을 이용하여 취성 경질 재료를 제거하기 위한, 다시 말하면 예컨대 절삭하고, 스코링(scoring)하고, 드릴링하기 위한 방법에 관한 것이며, 본원의 방법에 따라서, 제거를 통해 재료 내에 제거 함몰부(removal depression)의 플랭크들의 플랭크 각도(w)를 갖는 제거 함몰부가 형성되고, 플랭크 각도(w)는 제거 함몰부의 플랭크 상의 표면 법선과 재료의 제거되지 않은 표면 상의 표면 법선 사이의 각도로서 정의된다.
상기 방법들은 특히 얇은 유리 기판, 즉 취성 경질 소재가 가공되어야 하는 디스플레이 기술에서 적용된다. 바로 산업용 디스플레이 기술은 점점더 증가하는 시장 거래량을 획득하고 있으면서, 점점더 가벼워지는 장치들과 그에 따라 예컨대 스마트폰 및 태블릿 컴퓨터를 위한 상대적으로 더 얇은 유리판에 적용되는 경향을 나타내고 있다.
얇은 유리 기판은 바로 상대적으로 더 두꺼운 유리의 내구성 및 그 기계적 안정성이 달성될 수 있을 때 디스플레이를 위한 장점들을 제공한다. 이처럼 얇은 유리판들은 거의 모든 평판 디스플레이(FDP)에서 적용된다.
상기 얇은 유리판을 가공하기 위한 종래의 방법들은 정의된 절삭 날을 이용한 밀링 가공이거나, 또는 종래의 방법들은 소재 또는 재료 내로 목표한 바대로 생성되는 균열 형성[스코링 및 파단(breaking)]의 기계적 효과를 기반으로 한다. 레이저 방사선을 이용하는 다수의 공지된 방법 변형예는 마찬가지로, 스코링이 레이저 방사선의 작용으로 대체되어 소재/재료가 레이저 방사선의 작용 후에 파단되게 하는, 스코링 및 바로 후속하는 파단의 원리의 기계적 효과들을 이용한다는 점을 기반으로 한다. 종래의 기계적 가공(절삭, 드릴링)은 두꺼운 소재 두께에 대해서보다 얇은 유리판의 경우 훨씬 더 어렵다. 요컨대 기계적 스코링의 경우, 미세 균열들이 생성되거나, 또는 심지어 작은 부분들, 즉 이른바 칩들(chip)이 튕겨져나오며, 그럼으로써 샌딩(sanding) 또는 에칭이 재가공 공정으로서 필요하게 된다.
JP 2000 302 488A는 유리 재료에서 레이저 방사선 또는 초음파 가공을 이용하여 복잡한 횡단면 형태를 갖는 매우 얇은 구멍들을 제조하기 위한 방법을 기재하고 있다. 구멍 지름은 드릴링 깊이로 설정될 수 있으며, 이처럼 구멍의 윤곽 형성은 테이퍼로서도 지칭된다. 상기 방법은 레이저 드릴링과 샌딩의 조합 공정을 이용한다. 대부분 비원통형 벽부들을 갖는 구멍이 완성된 후에, 의도하는 테이퍼를 포함하는 구멍의 부분이 선택되고 재료의 나머지 부분은 구멍의 나머지 부분과 함께 샌딩을 통해 제거된다.
본 발명의 과제는, 레이저 방사선을 이용하면서, 손상 없는 제거/절삭 공정과 동시에 높은 제거율 및 큰 제거 깊이가 달성될 수 있음으로써 제거/절삭 공정 동안 레이저 방사선의 작용을 통해 큰 재료 깊이가 가공되고 가공 후에는 취성 경질 소재 내로의 추가 응력들 또는 추가 균열들이 생성되지 않게 하는 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는 방법을 통해 해결된다. 본 발명에 따른 방법에 대한 핵심 사항은, 플랭크 각도(w)가 거의 90°에 도달하고 달성 가능한 제거 깊이는 플랭크 각도가 재료 고유의 한계 각도(wmax)보다 더 작은 상태에 해당되는 빔 반경이 상대적으로 더 큰 경우보다 적어도 2의 계수만큼 더 커지는 정도로 작게 제거 함몰부의 입구 상의 레이저 방사선의 빔 반경이 설정된다는 점에 있다.
이 경우, 한계 각도는, 실험을 바탕으로 한 소견에 따라서 레이저 방사선의 다수의 펄수 후에 설정되고 그 값을 넘어서면 추가 재료 제거가 수행될 수 없는 각도로서 정의된다.
본 발명에 따라서, 플랭크 각도(w)와 관련하여 한계 각도(wmax)를 초과할 경우 레이저 방사선의 이용되는 빔 반경이 매우 중요하다. 이와 달리, 종래 기술에서는, 흡수되는 세기의 변화량만이 플랭크 각도와 관련이 있다는 점을 기초로 한다. 빔 반경의 선택과 더불어 이미 최대로 달성되는 플랭크 각도가 결정되며, 다시 말하면 결과적으로 재료 특성(예: 흡수도)에 따르고 그로 인해 본원에서는 "재료 고유의 한계 각도(wmax)"로 지칭되는 한계 각도가 결정된다.
적합하게 작은 빔 반경에 대한 값은, 재료 고유의 한계 각도(wmax)보다 작거나 같은 값들(w ≤ wmax)에서부터 90°에 가까운 플랭크 각도(w)의 큰 값들로 플랭크 각도(w)의 임계값 유형의 전환이 나타날 때까지 빔 반경이 단계별로 감소됨으로써 결정될 수 있다.
여기서 주지할 사항은, 종래 기술에 따르면 레이저 방사선으로 얕은 제거 깊이만이 달성된다는 점이다. 이 경우, 더 이상 부딪치는 펄스들의 개수에 따라 결정되지 않는 제거 깊이가 설정된다.
본 발명에 따른 방법의 교시에 따르면, 제거 함몰부의 입구 상에서 레이저 방사선의 빔 반경이 충분히 작은 경우 플랭크 각도(w)는 한계 각도(wmax)를 임계값의 유형으로 분명하게 초과하고 달성 가능한 제거 깊이는 임계값 유형으로 분명하게 증가하며, 그리고 플랭크 각도는 거의 90°를 취한다.
그에 따라, 역시 본원의 방법의 교시에 따르면, 레이저 방사선의 빔 반경이 충분히 작게 설정된다면, 플랭크 각도의 약한 증가는 상대적으로 더 작은 빔 반경과 더불어 임계값 유형으로 분명한 증가로 전환된다. 그에 따라서, 통상의 기술자는, 실험을 바탕으로, 이른바 드릴링 중지(drilling stop)가 나타나는, 다시 말하면 추가 제거가 수행되지 않는 한계 각도가 나타나게 하는 결과를 달성하는 빔 반경을 결정할 수 있다.
전형적인 제거 함몰부는 바닥면과 측면 제거 플랭크들을 포함한다. 레이저 방사선을 이용한 제거 동안, 제거 함몰부 상의 표면 법선과 재료의 제거되지 않은 표면 상의 표면 법선 사이에는, 전형적으로 한계 각도(wmax)로서도 지칭되는 최댓값(wmax)에 도달하는 플랭크 각도(w)로서 지칭되는 각도가 설정된다. 다수의 펄스가 작용하더라도, 또는 재료의 한 위치를 수회 통과하더라도, 이를 통해서는, 상기 플랭크 각도(w)는 한계 각도(wmax)보다 더 커질 수 없다. 한계 각도(wmax)는 실험을 바탕으로 결정될 수 있으며, 전형적으로 70도의 재료 고유의 값을 취한다. 제거 함몰부의 상대적으로 더 깊은 깊이는 현재의 종래 기술에 따르면 제거 함몰부의 폭이 확대되는 것으로써만 달성될 수 있다. 이를 위해, 예컨대 연속해서 수행된 통과의 다수의 흔적(trace)이 서로 나란히 배열될 수 있다. 통과 동안 흔적들은 레이저 빔 축의 오프셋을 통해 변위된다. 또한, 레이저 빔의 지름도 증대될 수 있다.
앞서 언급한 것처럼, 얇은 유리판의 기계적 가공 동안 균열들이 발생한다. 그러나 상기 균열들은 레이저 방사선을 이용한 유리판의 가공 동안에도 관찰된다. 본원의 발명자는 상기 균열들이 3가지 이상의 외양 형태(appearance form)로 나타난다는 점을 확인하였다.
- 제1 유형의 균열: 손상/균열 형성/칩 형성이 소재의 배면에서 발생한다. 또한, 제1 유형의 균열들은, 이미, (레이저 방사선이 입사되는) 정면 상에 여전히 손상이 발생하지 않고 여전히 제거도 수행되지 않을 때에도 발생한다.
- 제2 유형의 균열: 균열들 또는 [스파이크(spike)로도 지칭되는] 손상들은, 피가공재의 표면의 변경되지 않은 부분에서부터, 형성되는 제거 함몰부의 측면 제거 플랭크로의 천이부를 나타내는 입구 에지로부터 개시된다.
제2 유형의 균열들 또는 손상들은 (제3 유형의 균열들에 비해) 큰 깊이에 걸쳐서 재료의 체적 내로 연장된다. 입구 에지로부터 개시되는 재료 개질들/손상들은 체적 내에서도 각각 확인될 수 있고 발생할 수 있거나[이런 경우, 상기 개질들 또는 손상들은 "필라멘트(filament)"로도 지칭되며, 커 효과(Kerr effect) 및 자기 집속(self-focusing)은 물리적 원인이다], 또는 심지어 피가공재의 배면, 또는 레이저 방사선의 반대 방향으로 향해 있는 피가공재의 표면에도 도달할 수 있다.
- 제3 유형의 균열: 그리 깊게 침투하지 않는 미세 균열들의 발생은 제2 유형의 균열들 또는 제2 유형의 손상들에 추가로 [제거된 표면(절삭 에지)을 따라서] 나타나며, 요컨대 상기 미세 균열들은 입구 에지 근처의 영역으로 제한되는 것이 아니라, 레이저 방사선이 제거 함몰부 내에서 제거 플랭크들을 의미하는 제거된 표면(제거 플랭크들) 상으로 입사되는 위치에서도 발생한다. 상기 미세 균열들은 제거된 표면으로부터 재료 내로 확산된다. 제3 유형의 균열들은 제1 유형의 균열들에 비해 좀 더 덜 깊게 재료 내로 침투한다. 제거 함몰부의 거친 표면은 입구 에지에 비해 상대적으로 더 작은 곡률 반경을 갖는 거칠기를 보유한다. 제거 함몰부의 거친 표면의 집속 효과는 입구 에지의 집속 효과보다 훨씬 더 강하다.
본 발명의 추가의 상세내용들 및 특징들은 도면에 따르는 실시예들의 하기 기재내용에서 제시된다.
도 1은 제거 함몰부의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법 절차의 시뮬레이션 결과를 도시한 개략도이다.
도 2는 유리에서 레이저 방사선으로 제조된 제거 함몰부의 횡단면 연마면(cross-section polish)을 도시한 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 것과 같은 제거를 위한 투영된 세기, 흡수된 세기 및 임계 세기를 나타낸 그래프이다.
도 4는 제2 유형 및 제3 유형의 다양한 균열 형성들/손상들을 식별 표시한, 도 2의 제거 함몰부를 도시한 개략도이다.
도 5는 제2 유형 및 제3 유형의 형성되는 균열들의 확산을 나타내는 시뮬레이션된 제거 함몰부이다.
도 6은 거친 제거 플랭크들을 포함한 제거 함몰부의 발생을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 제거 플랭크들 상에서 입사되는 레이저 방사선의 회절을 통해 발생하는 회절 패턴이다.
도 2의 도면에는, 두께(x)를 갖는 얇은 유리 재료(2) 내에 형성되는 V자형 제거 함몰부(1)가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 제거 함몰부(1)는 재료의 표면(5) 상에서 입구 에지(4)로부터 개시되는 제거 플랭크들(3)을 포함한다.
두 벡터 화살표는 한편으로 도면부호 6으로 표시되는 제거 함몰부 상의 표면 법선과 다른 한편으로는 유리 재료(2)의 제거되지 않은 표면의 표면 법선(7)의 방향을 예시한 것이다. 두 표면 법선(6 및 7) 사이의 각도는 재료(2) 내에서 제거 함몰부(1)의 플랭크의 플랭크 각도(w)를 나타낸다.
도 3에 도시된 것처럼, 앞서 언급한 한계 각도(wmax)는, 그래프로 나타낸 것처럼, 재료 내에 흡수된 세기에 대한 곡선(1)과 제거를 위한 임계 세기의 곡선(2)의 교차점을 통해 결정될 수 있다. 흡수된 세기가 제거를 위한 임계 세기보다 더 작다면, 더 이상 추가 제거는 수행될 수 없다. 요컨대 제거 함몰부의 플랭크들이 깊이(d)에 도달한다면, 이른바 드릴링 중지가 나타난다. 드릴링 중지는 깊이가 얕은 경우 제거 함몰부의 플랭크 각도(w)에 대한 최댓값이 작고 그 결과로 제거 함몰부의 플랭크들이 도 2에 도시된 것처럼 이미 상대적으로 얕은 깊이(d)에 도달할 때 시작된다.
도 3의 그래프에서, 투영된 세기는 곡선(8)(실선)으로 도시되어 있고, 흡수된 세기는 곡선(9)(파선)으로 도시되어 있으며, 임계 세기는 도 2에 도시된 것과 같은 제거에 대한 라인(10)(일점 쇄선)을 통해 도시되어 있다.
전형적으로, 플랭크 각도(w)에 대한 한계 각도(wmax), 또는 절삭 에지/제거 에지의 기울기는 초과될 수 없다. 한계 각도(wmax)는 전형적으로 70°의 재료 고유의 값을 가지며 실험을 바탕으로 결정될 수 있다.
제거 함몰부의 작은 지름은 제거 함몰부의 가장자리에서 감소된 흡수를 실현하고 제거 함몰부의 전진하는 전방에서는 다중 반사 또는 도파관 전달을 통해 레이저 방사선의 가이드를 실현한다. 본 발명에 따라서, 상기 바람직한 효과는, 제거 함몰부의 지름만이 감소되어 전반사(total reflection)가 존재하지 않는다면, 제거/절삭 공정 동안에도 나타난다. 본 발명에 따라서, 상기 효과는, 섬유 가이드(fiber guide)로부터 공지된 것처럼 제거 정면(removal front) 또는 절삭 정면(cut front)이 부분적으로 열린 도파관형 기하학적 형태를 보유하면서 대략 원통형인 형태에서는 방사선을 에워싸지 않는다면, 절삭 정면에서도 나타난다.
본원에서 이용되는 다양한 개념들의 경우 하기 정의 사항들이 적용될 수 있다.
레이저 방사선의 임계 세기(Iablation)는 전자 밀도의 임계값(ρablation)에 도달할 때의 세기이다.
플랭크 각도(w)는 제거 함몰부 상의 표면 법선과 재료의 제거되지 않은 표면 상의 표면 법선 사이의 각도를 예시한다.
한계 각도(wmax)는 초과될 수 없는 한계 각도의 값(wmax)이다. 요컨대 플랭크 각도(w)는 종래 기술에 따르면 제한되고 한계 각도의 값(wmax)을 초과할 수 없다. 한계 각도는 전형적으로 70°의 재료 고유의 값을 가지며 실험을 바탕으로 결정될 수 있다.
임계값(ρablation)은 박리(ablation)/제거가 시작되는 전자 밀도(electron density)의 임계값이다.
임계값(ρdamage)은 손상들/균열들이 시작되는 전자 밀도의 임계값이다.
펄스 매개변수는 입사되는 레이저 방사선의 공간 특성, 시간 특성, 및 그 스펙트럼 특성을 특징짓는 매개변수들의 집합이다.
펄스 매개변수는 적어도 하기 매개변수들에 대한 값들을 포함한다.
- 펄스 지속 시간,
- 펄스 단위의 세기의 최댓값,
- 시간 펄스 형태[이는 개별 펄스에서, 또는 펄스들의 시퀀스(다중 펄스, 펄스 버스트)에서 레이저 방사선의 세기의 시간 분포이다.],
- 세기의 공간 분포, 및
- 세기의 스펙트럼 분포(파장 혼합물).
입구 에지는 피가공재의 표면의 공간상 확장된 영역이며, 이 영역에서 피가공재의 표면의 변경되지 않은 부분은, 소재의 제거가 개시되었고 제거 함몰부가 발생한 표면의 부분으로 천이된다.
제거 함몰부의 가장자리는 재료의 제거를 통해 생성된 표면이다.
피가공재의 배면 또는 하면은 레이저 방사선의 반대 방향으로 향해 있는 피가공재의 표면이다.
앞서 설명한 손상들/균열들의 3가지 외양 형태의 경우, 제1 유형의 균열들은 배면 손상들이고, 제2 유형의 균열들은 입구 에지 손상들이며, 제3 유형의 균열들은 제거 함몰부의 표면으로부터, 다시 말해 제거 함몰부의 플랭크들로부터 개시되는 손상들이다.
우선, 소재의 손상(ρdamage) 또는 그 제거(ρablation)를 각각 야기하는 소재 내의 전자 밀도(ρ)에 대한 2개의 임계값(ρdamage, ρablation)이 정의된다. 각각의 소재에 대해, ρdamage < ρablation인 조건에서 전자 밀도(ρ)에 대한 상기 상이한 임계값들(ρdamage, ρablation)에는, 레이저 방사선의 매개변수들에 대한 값들의 2개의 집합이 할당될 수 있다.
입구 에지의 광 굴절 특성, 예컨대 집속 특성은 본 발명을 위해 특히 중요하다. 요컨대 입구 에지는 기하학적 형태와 2가지 의도하지 않은 효과를 야기할 수 있는 확장부를 포함할 수 있지만, 그러나 상기 효과들은 본 발명에 따른 방법을 통해 방지되거나, 또는 실질적으로 감소될 수 있다. 한편으로, 기하학적 형태를 통해 소재 내로 입사되는 레이저 방사선의 의도하지 않는 집속이 발생할 수 있고, 다른 한편으로는 확장부를 통해, 입구 에지에 의해 포착되고 그런 다음 소재 내로 집속되는, 입사되는 레이저 방사선의 출력은 의도하지 않는 방식으로 소정의 값을 취할 수 있으며, 그럼으로써 입구 에지의 초점에서의 세기는, 소재/재료의 손상에 대한 전자 밀도의 임계값(ρdamage)을 초과하거나, 제거에 대한 전자 밀도의 임계값(ρablation)에 도달하지 않는 전자 밀도(ρ)를 생성하게 된다.
소재의 손상 시, 이미 앞서 설명한 3가지 유형의 균열이 발생한다.
제1 유형의 균열들은 이미 (레이저 방사선이 입사되는) 정면으로부터 여전히 손상은 발생하지 않고 제거도 수행되지 않을 때 발생하는 균열들이다.
제2 유형 및 제3 유형의 균열들은 도 4 및 도 5에 따라서 명확해진다.
[스파이크(spike)로도 지칭되는] 제2 유형의 균열들 또는 손상들은 입구 에지로부터 개시된다. 제2 유형의 균열들 또는 손상들은 (제3 유형의 균열들에 비해) 큰 깊이에 걸쳐서 재료의 체적 내로 연장된다. 입구 에지로부터 개시되는 재료 개질들/손상들은 체적 내에서도 각각 확인될 수 있고 발생할 수 있거나[이런 경우, 상기 개질들 또는 손상들은 "필라멘트(filament)"로도 지칭되며, 커 효과(Kerr effect) 및 자기 집속(self-focusing)은 물리적 원인이다], 또는 심지어 피가공재의 배면, 또는 레이저 방사선의 반대 방향으로 향해 있는 피가공재의 표면에도 도달할 수 있다.
제3 유형의 균열들은 그리 깊게 침투하지 않는 균열들이면서, 제2 유형의 균열들 또는 제2 유형의 손상들에 추가로 [제거된 표면(절삭 에지)을 따라서] 나타나며, 요컨대 상기 미세 균열들은 입구 에지 근처의 영역으로 제한되는 것이 아니라, 레이저 방사선이 제거 함몰부 내에서 제거된 표면 상으로 입사되는 위치에서도 발생한다. 상기 미세 균열들은 제거된 표면으로부터 소재 내로 확산된다. 제3 유형의 균열들은 제1 유형의 균열들에 비해 좀 더 덜 깊게 소재 내로 침투한다. 거친 제거 함몰부는 입구 에지에 비해 상대적으로 더 작은 곡률 반경을 갖는 거칠기를 보유한다. 거친 제거 함몰부의 집속 효과는 입구 에지의 집속 효과보다 훨씬 더 강하다.
도 4 및 도 5에서 유리 내의 균열들/손상들은 음영으로 표시된 영역으로서 나타난다. 요컨대 제2 유형의 균열들은 도면부호 22로 식별 표시되어 있고 제3 유형의 균열들은 도면부호 33으로 식별 표시되어 있다.
제거된 표면으로부터 개시되는 균열들(22)이 소재의 하면 또는 레이저 방사선의 반대 방향으로 향해 있는 소재의 표면에 도달한다면, 상기 균열들은, 종종, 피가공재의 상면이 이미 제거되지 않은 상태에서도, 제1 유형의 균열들, 다시 말하면 피가공재의 하면의 손상들과 더 이상 구별될 수 없다. 제3 유형의 균열들 또는 손상들은 거친 제거 함몰부 상에서, 다시 말하면 제거된 표면 상에서, 그리고 제거된 표면이 평활도와 다른 편차를 나타내는 위치에서 개시된다.
평활도와 다른 제거 함몰부의 상기 편차는, 입사되는 레이저 방사선이 제거 함몰부의 입구 상에서, 그리고 제거 함몰부의 연장부에서 피가공재의 깊이[제거 정면, 절삭 에지] 내로 회절되며, 그리고 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같은 회절 구조를 나타내는 것을 통해 발생한다.
상기 회절 구조는, 세기의 공간 변조이며, 평면인 제거 정면으로부터 편차를 생성한다. 제거 함몰부 내에서 방사선의 세기에 대해 발생하는 회절 구조는 제거 정면 상에서 세기의 초과 상승을 야기하고 그에 따라 매끄럽거나 평면인 제거 정면과 다른 제거 정면의 편차를 야기한다.
재료 고유의 한계 각도(wmax)보다 작거나 같은 값들(w ≤ wmax)에서부터 90°에 가까운 플랭크 각도(w)의 큰 값들로 플랭크 각도(w)의 전환이 나타나고 달성 가능한 제거 깊이는 적어도 2의 계수만큼 더 커지게 될 때까지, 제거 함몰부의 입구 상의 레이저 방사선의 반경 빔이 단계별로 감소되는 본 발명에 따른 조치들에 의해, 큰 플랭크 각도(w)를 갖는 제거 함몰부가 제조되며, 플랭크 각도(w)는 한계 각도(wmax)를 초과하고, 제거 함몰부의 플랭크 각도(w)는 증가하는 제거 깊이(z)와 더불어 제거 깊이(z)와 관련한 평균값(<w>z)만큼 (수 각도만큼) 변동한다.
본 발명에 따른 방법 절차의 적용을 통해, 플랭크 각도의 평균값(<w>z)은 <w>z = 90도의 값을 취할 수 있으면서 종래 기술로부터 공지된 한계 각도(wmax)보다 더 작은 값들로 제한되지도 않는다.
따라서, 마찬가지로 도 1에서 식별되는 것처럼, 제거 함몰부의 입구 에지 상에서 발생하여 재료 내로 깊게 침투하는 필라멘트들의 형태인 제2 유형의 균열들은 방지되거나 분명히 억제될 뿐만 아니라, 소재 내의 제거 함몰부의 거친 표면으로부터 개시되는 개질/손상/균열 형성의 형태인 제1 유형의 균열들도 방지되거나 분명히 억제된다.
도 1에는, 본 발명에 따른 방법 절차의 시뮬레이션이 도시되어 있다.
도 7에서는, 레이저 방사선이 우측에서부터 재료 상으로 입사되어 제거 함몰부(1)를 제조한다. 도면에는 총 재료 두께(d)가 제거되어 있다. 제거 깊이(z)는 우측(z=0)에서부터 좌측 방향(z=d)으로 갈수록 증가한다. 플랭크 각도(w)의 평균값(<w>z)은 증가하는 제거 깊이(z)와 더불어 <w>z = 90도의 값에 가까워진다.

Claims (2)

  1. 레이저 방사선을 이용하여 취성 경질 재료를 제거하기 위한 방법으로서, 제거를 통해 재료 내에 제거 함몰부의 플랭크들의 플랭크 각도(w)를 갖는 제거 함몰부가 형성되고, 플랭크 각도(w)는 제거 함몰부의 플랭크 상의 표면 법선과 재료의 제거되지 않은 표면 상의 표면 법선 사이의 각도로서 정의되며, 제거 동안 플랭크 각도(w)는 재료 고유의 한계 각도(wmax)를 초과하는, 상기 방법에 있어서, 상기 제거 함몰부의 입구 상에서 상기 레이저 방사선의 빔 반경은, 상기 플랭크 각도(w)가 거의 90°에 도달하고 달성 가능한 제거 깊이는 플랭크 각도가 재료 고유의 한계 각도(wmax)보다 더 작은 상태에 해당되는 빔 반경이 상대적으로 더 큰 경우보다 적어도 2의 계수만큼 더 커지는 정도로 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 방사선을 이용한 취성 경질 재료의 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 빔 반경에 대한 값은, 재료 고유의 한계 각도(wmax)보다 작거나 같은 값들(w ≤ wmax)에서부터 90°에 가까운 플랭크 각도(w)의 큰 값들로 플랭크 각도(w)의 임계값 유형의 전환이 나타날 때까지 빔 반경이 단계별로 감소됨으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 방사선을 이용한 취성 경질 재료의 제거 방법.
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