KR20190126364A - 갈바노 미러, 갈바노 미러를 이용한 갈바노 스캐너, 갈바노 미러를 이용한 레이저 가공기 및 갈바노 미러의 제조 방법 - Google Patents

갈바노 미러, 갈바노 미러를 이용한 갈바노 스캐너, 갈바노 미러를 이용한 레이저 가공기 및 갈바노 미러의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

갈바노 미러(10)는 경면을 갖는 미러 서페이스부(10A)와, 경면의 이면측에 접합되는 배면 보강부(12)를 갖고, 미러 서페이스부(10A)를 단결정 SiC 웨이퍼에 의해 구성하고, 배면 보강부(12)를 C/SiC재에 의해 형성한다. 이에 의해, 미러 서페이스부의 강성을 높이는 동시에, 미러 서페이스부를 얇게 하고, 미러 서페이스부의 배면 보강부를 경량화한다. 이에 의해, 갈바노 미러의 공진 주파수를 높여서, 고속으로 이동시키더라도, 고정밀도로 변형되기 어려운 갈바노 미러를 얻는다.

Description

갈바노 미러, 갈바노 미러를 이용한 갈바노 스캐너, 갈바노 미러를 이용한 레이저 가공기 및 갈바노 미러의 제조 방법
본 발명은 레이저 빔을 주사시키는 갈바노 스캐너에 이용되는, 갈바노 미러, 갈바노 미러를 이용한 갈바노 스캐너, 갈바노 미러를 이용한 레이저 가공기 및 갈바노 미러의 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 전자기기에 탑재되는 기판의 고집적화가 진행되어, 가공기의 고정밀화, 고속화가 요구되고 있다. 기판을 가공하는 레이저 가공기에서는, 레이저 빔을 갈바노 미러로 주사시키고 있다. 이 갈바노 미러의 구동에는, 갈바노 스캐너가 사용되고 있다. 따라서, 가공을 고속화하기 위해서는, 이 갈바노 스캐너에 의한 갈바노 미러의 구동을 고속화할 필요가 있다.
종래의 갈바노 스캐너는, 하우징에 고정된 스테이터와, 회전 가능하게 지지되는 로터 샤프트와, 로터 샤프트에 장착된 갈바노 미러를 갖고 있다. 그리고, 스테이터가 갖는 코일에 발생한 자력에 의해, 영구 자석을 갖는 로터 샤프트가 회전되어서, 갈바노 미러가 회전 구동된다. 또한, 갈바노 미러의 회전은, 모터 등의 회전 전기와 달리, 기준 위치에 대해서 ±수십 도의 범위 내에서 요동하는 것이다.
계속해서, 피가공물에 천공을 실행하는 레이저 가공에서는, 갈바노 미러로 레이저를 주사하기 위해서, 로터 샤프트의 회전을 가속과 정지를 반복하여 실행하기 때문에, 고속으로 동작시키면 구동 전류의 주파수가 높아진다. 이 때문에, 영구 자석에 와전류가 흘러서 와전류 손실이 발생하고, 영구 자석의 온도가 높아진다. 영구 자석의 온도가 높아지면, 열감자(熱減磁)가 발생하여 자석 특성이 열화하고, 갈바노 스캐너의 동작에 지장이 생긴다.
갈바노 스캐너를 고속 동작시키면, 갈바노 미러가 고정된 로터 샤프트에 큰 부하가 가해진다. 그 때문에, 동작 속도를 빠르게 하면, 로터 샤프트의 뒤틀림이 증대하고, 갈바노 미러에 위치 어긋남이 생긴다, 또한, 갈바노 미러 자체도 고속으로 동작시키면 변형하기 때문에 미러의 반사면이 변형되어, 레이저의 주사의 어긋남이 커져서 가공 정밀도가 열화해 버린다.
이 때문에, 갈바노 미러의 재료에, 저비중이며 강성이 높은 베릴륨 합금을 사용하고, 게다가, 갈바노 미러의 고정부에 절입부를 생성하여, 나사 고정에 의한 응력이 미러면에 전달되는 것을 경감하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또한, 공진 광학 장치에 있어서, 탄소 섬유 강화 수지를 이용하여 미러를 로드와 일체 성형하는 것에 의해, 미러의 지지부를 경량화하고, 고속의 진폭을 가능하게 하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
일본 특허 제 3531554 호 공보 일본 특허 공개 제 평11-183822 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에서는, 갈바노 미러의 고정부 근방의 연장부에, 절입부를 생성하고 있기 때문에, 고정부의 강성이 저하하고, 고속 구동시에 가공 위치 어긋남이 발생할 우려가 있다. 또한, 특허문헌 2는 공진을 이용하고 있기 때문에, 속도를 변화시키는 장치에는 적용할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 고속으로 이동시켜도, 고정밀도로 변형되기 어려운 갈바노 미러를 얻는 것이다.
본 발명에 따른 갈바노 미러는 경면(鏡面)을 갖는 미러 서페이스부(mirror surface)와, 경면의 이면측에 접합되는 배면 보강부를 갖고, 미러 서페이스부를 단결정 SiC 웨이퍼에 의해 구성한다.
본 발명은 미러 서페이스부를 얇게 하여, 더욱 경량화하는 것에 의해, 갈바노 미러의 공진 주파수를 높이고 있다. 이에 의해, 고속으로 요동시켜도 고정밀도로 변형되기 어려운 갈바노 미러를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1의 갈바노 미러를 이용한 레이저 가공기의 모식도이다.
도 2는 실시형태 1에 의한 갈바노 미러를 배면에서 바라본 사시도이다.
도 3은 실시형태 1에 있어서의 갈바노 미러의 배면도이다.
도 4는 실시형태 1에 있어서의 갈바노 미러의 측면도이다.
도 5는 실시형태 1의 갈바노 미러를 이용한 갈바노 스캐너를 도시하는 모식도이다.
도 6은 실시형태 1의 갈바노 미러의 제조 프로세스를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시형태 1의 갈바노 미러와 종래예 및 비교예의 갈바노 미러의 특성을 비교한 도면이다.
도 8은 도 7의 각 갈바노 미러의 공진 주파수를 비교한 도면이다.
이하, 본 발명의 갈바노 미러 및 갈바노 미러의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 대해, 도면을 이용하여 설명한다.
실시형태 1.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 갈바노 미러(10)를 이용한 레이저 가공기(1)의 모식도이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 레이저 가공기(1)는 레이저 발진기(300)와, 갈바노 미러(10)를 갖는 2대의 갈바노 스캐너(100A 및 100B)와, fθ 렌즈(400)를 갖고 있다.
레이저 가공기(1)는 레이저 발진기(300)로부터 갈바노 스캐너(100A)의 갈바노 미러(10)를 향해서, 레이저 빔(300A)을 조사한다. 갈바노 스캐너(100A)는 갈바노 미러(10)를 요동시켜서, 갈바노 미러(10)에 의해 반사시킨 레이저 빔(300A)을, 갈바노 스캐너(100B)의 갈바노 미러(10)를 향해 조사한다.
갈바노 스캐너(100B)의 갈바노 미러(10)는, 갈바노 미러(10)를 왕복 회전 구동시켜서, 갈바노 미러(10)에 의해 반사시킨 레이저 빔(300A)을, fθ 렌즈(400)를 향해 조사한다. fθ 렌즈(400)에 입광한 레이저 빔(300A)은 피가공물(200) 상에 스팟(S)을 형성한다. 레이저 빔(300A)의 스팟(S)은, 각 갈바노 미러(10)의 왕복 회전 이동에 수반하여, 피가공물(200) 위를 2차원 방향으로 이동하여, 피가공물(200)에 천공, 절단 등의 가공을 실시한다.
다음에, 갈바노 미러(10)에 대해 설명한다. 도 2는 실시형태 1에 의한 갈바노 미러(10)의 배면측을 도시하는 사시도이다. 또한, 도 3은 갈바노 미러(10)의 배면도이며, 도 4는 갈바노 미러(10)의 측면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시되는 바와 같이, 실시형태 1에 의한 갈바노 미러(10)는 미러 서페이스부(10A)와, 배면 보강부(12)를 갖고 있다. 미러 서페이스부(10A)는 레이저 빔(300A)을 반사하는 경면(R)을 갖고 있다. 배면 보강부(12)는 주골격(12A)과, 주골격(12A)으로부터 연장되는 복수의 부골격(12B)와, 주골격(12A)의 기부측에 형성된 로터 접합부(12C)를 갖고 있다. 배면 보강부(12)는 주골격(12A) 및 복수의 부골격(12B)에 의해, 미러 서페이스부(10A)를 경면(R)의 이면측으로부터 보강하여, 경면(R)의 진동, 변형, 뒤틀림을 억제하고 있다.
도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 복수의 부골격(12B)은 주골격(12A)으로부터 비스듬하게 연장되어 있고, 주골격(12A)으로부터 멀어짐에 따라, 주골격(12A)의 선단측을 향하도록 형성되어 있다. 그리고, 복수의 부골격(12B)은 폭 및 높이가, 주골격(12A)으로부터 멀어짐에 따라, 작아지도록 형성되어 있다. 이러한 형상으로 하는 것에 의해, 배면 보강부(12)를 경량화하고 있다.
또한, 복수의 부골격(12B)은 폭 및 높이 중 어느 일방이, 주골격(12A)으로부터 멀어짐에 따라, 작아지도록 형성해도 좋다. 또한, 복수의 부골격(12B)은 주골격(12A)으로부터 수직인 방향으로 연장시켜도 좋다. 다만, 복수의 부골격(12B)은 주골격(12A)으로부터 멀어짐에 따라, 주골격(12A)의 기부측을 향하도록 형성하면, 보강 효과가 약해지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 부골격(12B)은 미러 서페이스부(10A)의 주변 단부까지 연장시키지 않아도 좋다.
갈바노 미러(10)의 미러 서페이스부(10A)는 경면 연마한 단결정 웨이퍼를, 갈바노 미러(10)의 형상으로 트리밍(trimming)하여 얻는다. 한편, 배면 보강부(12)는 탄소 섬유의 밀드 섬유(milled fiber)와 분말 수지와 흑연 분말을 혼합하여 얻어진 재료를, 평면으로 연삭 가공하여 형성된다. 이와 같이 하여 얻어진 미러 서페이스부(10A)와 배면 보강부(12)를 일체로 접합하는 것에 의해, 갈바노 미러(10)가 얻어진다. 또한, 갈바노 미러(10)의 제조 방법의 상세에 대해서는 후술한다.
이와 같이, 실시형태 1에 의한 갈바노 미러(10)는 미러 서페이스부(10A)와, 미러 서페이스부(10A)를 배면으로부터 보강하는 배면 보강부(12)를 갖고 있다. 그리고, 배면 보강부(12)에 주골격(12A)과, 주골격(12A)으로부터 연장되는 복수의 부골격(12B)을 갖고 있다. 이에 의해, 갈바노 미러(10)가 왕복 회전 이동된 경우에, 미러 서페이스부(10A)의 경면(R)의 진동, 변형, 뒤틀림을 억제할 수 있다.
다음에, 갈바노 스캐너(100)에 대해 설명한다. 도 5는 갈바노 스캐너(100)의 단면도이다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 갈바노 스캐너(100)는 하우징(20)과, 로터 샤프트(21)와, 갈바노 미러(10)를 갖고 있다. 로터 샤프트(21)는 하우징(20)에 한 쌍의 베어링(23)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 갈바노 미러(10)는 로터 샤프트(21)의 일단측에 접속되어 있고, 로터 샤프트(21)의 타단측에는, 엔코더판(24)이 장착되어 있다. 로터 샤프트(21)는 영구 자석(22)을 내장하고 있다. 그리고, 하우징(20)의 내벽에는, 로터 샤프트(21)의 주위를 덮도록, 코일(25)이 장착되어 있다.
로터 샤프트(21)는 예를 들면, C/SiC(Carbon/Siliconcarbide) 복합 재료에 의해서 형성된다. 또한, 영구 자석(22)은 예를 들면, 네오디뮴 소결 자석에 의해 형성되고, 접착제에 의해서 로터 샤프트(21)에 고정되어 있다. 엔코더판(24)은 도시되지 않은 센서 헤드와 협동하여, 갈바노 미러(10)의 각도 변위를 피드백 제어하기 위한 로터리 엔코더를 구성하고 있다. 또한 로터리 엔코더 대신에, 리졸버를 이용해도 좋다.
다음에, 갈바노 미러(10)의 제조 방법의 상세에 대해서, 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시형태 1에 따른 갈바노 미러(10)의 제조 프로세스의 플로우를 나타내고 있다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 갈바노 미러(10)의 제조 프로세스는, 미러 서페이스부(10A)를 형성하는 프로세스 A와, 배면 보강부(12)를 형성하는 프로세스 B와, 미러 서페이스부(10A)와 배면 보강부(12)를 일체화하는 프로세스 C로 이루어진다. 이하, 프로세스 A로부터 프로세스 C까지를 순서대로 설명한다.
프로세스 A에서는, 우선, 단결정 SiC의 잉곳을 슬라이스한 웨이퍼를 준비한다(A1). 예를 들어, 두께 350㎛의 Cree사제 4H-Ntype을 사용한다.
다음에, 웨이퍼의, 미러 서페이스부(10A)의 경면(R)이 되는 면을, 폴리쉬 마감하고, 표면 조도를 10㎚ rms(제곱 평균 평방근(Root Mean Square)) 이하, 평면도를 λ/2(λ=633㎚)로 마감한다(A2).
다음에, 와이어 방전 가공기를 이용하여, 웨이퍼를 미러 서페이스부(10A)의 형상으로 트리밍 가공한다(A3). 트리밍 가공은, 레이저 가공법이나 다이아몬드 툴에 의한 연삭 가공에 의해서 행해도 좋지만, 미러 서페이스부(10A)에 치핑(chipping)이나 크랙 등의 데미지가 발생하지 않도록 주의할 필요가 있다.
다음에, 웨이퍼의 경면(R)이 되는 면의 이면측을, 증착 또는 스퍼터링(sputtering)에 의해 메탈라이즈(metallize)한다(A4). 메탈라이즈에서 사용하는 재질은, 확산 접합이 가능한 모재 또는 고용체(固溶體)를 형성하는 재질이 바람직하다. 여기에서는, 금속 실리콘을 사용한 스퍼터링에 의해, 두께 1㎛의 성막을 실행한다. 메탈라이즈에서 사용하는 재질은, Cu, Au, Ni, Pt, Ag, Ti, Al여도 좋다. 이상에 의해 미러 서페이스부(10A)가 형성되고, 프로세스 A는 종료한다.
프로세스 B에서는, 우선, PAN계 탄소 섬유의 밀드 섬유와, 피치계 탄소 섬유의 밀드 섬유와, 분말 페놀 수지 및 흑연 분말의 4종류의 원료를, 정해진 비율로 배합하고, 균질하게 혼합시킨다(B1).
다음에, 혼합한 원료를 성형용의 몰드에 충전하고, 가열 및 가압하고, 분체의 성형 및 경화를 실행하여, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)의 블록을 형성한다(B2). CFRP 블록의 성형 온도는, 120℃ 내지 170℃의 범위가 바람직하다. 또한, 성형 후의 CFRP 블록의 부피 비중이 0.85 내지 0.95가 되도록, 성형 압력을 설정하면 좋다.
다음에, CFRP의 블록을, 질소 또는 아르곤 등의 비활성 분위기 중에서, 700℃ 내지 1000℃의 온도로 열처리하여 탄화시켜서, C/C(Carbon Fiber Reinforced-Carbon matrix-composite)의 블록을 얻는다(B3). 이 B3의 탄소화 공정에서는, 적어도 600℃ 이상으로 열처리를 할 필요가 있으며, 바람직하게는 800℃ 이상이 좋다.
다음에, C/C의 블록에 형상 가공을 실행하여, 미러 서페이스부(10A)를 보강하는 배면 보강부(12)를 얻는다(B4). 이 형상 가공에 있어서, 배면 보강부(12)의 최종 형상에 맞춘 형상으로 가공한다. C/C의 블록은 밀드 섬유로 강화된, 포러스(porous) 형상을 갖는 복합 재료이다. C/C의 블록은 가공성이 좋고, 충분한 강도를 갖고 있기 때문에, SUS 및 알루미늄재와 비교하여, 가공이 간단하고, 충분한 정밀도를 얻을 수 있다. 또한, 통상의 세라믹스재는 단단하여 취약하기 때문에, 가공성이 나쁘고, 미세하고 복잡한 구조의 가공에는 적합하지 않다.
다음에, 가공한 배면 보강부(12)에, 1600℃ 정도의 온도로 용융시킨 금속 실리콘을 함침시키고, 탄소와 금속 실리콘을 반응시켜서 C/SiC화시킨 배면 보강부(12)를 얻는다(B5).
다음에, 배면 보강부(12)의, 미러 서페이스부(10A)와의 접합면을 평면으로 가공하여, 마감을 실행한다(B6). C/C의 블록 상태에서 최종 형상으로 가공하고, 접합면의 평면 가공만을 C/SiC화한 후에 행하는 것은, C/SiC화한 후가 C/C 상태 때보다, 단단하여 깨지기 쉽기 때문에, 가공성이 나빠지기 때문이다. 그 때문에, 치수 정밀도가 필요한 부분 이외는, C/SiC화하기 전의 가공성이 좋은 C/C 상태 때에 가공을 실행한다.
다음에, 배면 보강부(12)의, 미러 서페이스부(10A)와의 접합면을 메탈라이즈한다(B7). 메탈라이즈에 사용하는 재질은, 미러 서페이스부(10A)의 메탈라이즈 프로세스(A4)와 마찬가지로, 확산 접합이 가능한 모재 또는 고용체를 형성하는 재질이 바람직하다. 미러 서페이스부(10A)의 메탈라이즈에 금속 실리콘을 이용하였으므로, 여기에서는, 미러 서페이스부(10A)와는 다른 Au를 선정하여, 배면 보강부(12)의 접합면에 스퍼터링에 의해 0.1㎛의 성막을 실행한다. 다른 재질을 선정하여 메탈라이즈를 실행하는 것은, 미러 서페이스부(10A)와 배면 보강부(12)를, 공정화 현상을 이용하여, 보다 저온으로 일체화시키기 때문이다.
이상에 의해 배면 보강부(12)가 형성되고, 프로세스 B는 종료한다. 이 후, 프로세스 A에서 얻어진 단결정 SiC로 이루어지는 미러 서페이스부(10A)와, 프로세스 B에서 얻어진 C/SiC제의 배면 보강부(12)를, 프로세스 C에서 일체화시킨다.
프로세스 C에서는, 우선, 단결정 SiC로 이루어지는 미러 서페이스부(10A)의 접합면과. 배면 보강부(12)의 접합면을 맞춘 상태에서, 비활성 분위기의 전기로 내에서 가압 및 가열하는 확산 접합에 의해 일체화시킨다(C1). 가열하는 온도는, 다음의 코팅 공정에서, 미러 서페이스부(10A)와 배면 보강부(12)의 각각에 이용되는 코팅재의 조합에 의해 다르다. 예를 들어, 배면 보강부(12)의 코팅재가 Au이고, 미러 서페이스부(10A)의 코팅재가 Si인 경우, Au와 Si의 체적 비율이 4：1일 때에 공정화하는 온도가 363℃ 정도까지 저하하는 것이 알려져 있다. 따라서, 이 경우에는, 450℃ 정도까지 가열하여 일체화시킨다.
다음에, 미러 서페이스부(10A)의 경면(R)에, Au 또는 Ag 등에 의한 증반사 코팅을 실행한다(C2). 이상에 의해, 갈바노 미러(10)가 형성되고, 프로세스 C는 종료한다.
또한, 실시형태 1의 갈바노 미러(10)의 제조 방법에서는, 확산 접합에 의해, 미러 서페이스부(10A)와 배면 보강부(12)를 일체화시키고 있었지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 일체화의 프로세스에는, 납땜을 이용해도 좋다. 납땜에 의해서 접합하는 경우에는, 땜납제를 정합부 부근에 배치한 상태에서, 땜납제가 용융하는 온도까지 가열 처리를 실행한다.
이와 같이, 실시형태 1에 의한 갈바노 미러(10)의 제조 방법에 의하면, 갈바노 미러(10)의 배면 보강부(12)에 C/SiC재를 이용하는 것에 의해, 니어 넷(near net) 형상으로 C/SiC화가 가능하게 된다. 이에 의해, 가공 시간의 단축이 가능하게 되어, 금속과 동등한 박육 가공이 가능하게 된다. 따라서, 금속 부품으로부터의 치환도 가능하게 된다.
게다가, 단결정 SiC 웨이퍼로 형성한 미러 서페이스부(10A)는, 단독으로 경면 가공할 수 있기 때문에, 배면 보강부(12)와 일체화한 후에 경면 마감을 할 필요가 없다. 따라서, 종래의 갈바노 미러의 미러 서페이스부보다 얇고, 가벼운 미러 서페이스부(10A)를 형성하는 것이 가능해져서, 갈바노 미러(10)가 경량화되고, 고속 구동이 가능하게 된다.
또한, 미러 서페이스부(10A)의 재료인 단결정 SiC와, 배면 보강부(12)의 재료인 C/SiC는, 주 조성이 모두 SiC이기 때문에, 열팽창률 등의 물성이 유사하여 있다. 이에 의해, 미러 서페이스부(10A)와 배면 보강부(12)를 열처리 프로세스에 의해서 접합하는 경우에, 접합 전후로 거의 변형을 일으키지 않는다. 따라서, 경면 정밀도가 높은 갈바노 미러(10)를 얻을 수 있다.
갈바노 미러(10)는 구동 속도를 빠르게 해나가면, 어느 특정의 속도에 있어서, 진동의 진폭이 커지는 공진 현상이 발생한다. 이 공진 현상이 발생할 때의 진동의 주파수를 공진 주파수 또는 고유 주파수라고 한다. 공진 주파수는, 갈바노 미러(10)의 구조와 비강성(영률/비중)의 관계에 의해서 정해지는 것이다. 공진 현상이 생기면, 갈바노 미러(10)는 구동 속도를 추종할 수 없게 된다. 이 때문에, 갈바노 미러(10)는 공진 주파수 이하의 속도로 구동시킬 필요가 있다. 따라서, 갈바노 미러(10)의 공진 주파수가 높을수록, 갈바노 미러(10)는 고속으로 구동시킬 수 있게 된다.
도 7은 실시형태 1에 의한 갈바노 미러(10)(No.1) 및 4개의 비교예의 갈바노 미러(No.2 내지 No.5)의 특성을, 종래품의 갈바노 미러(C1, C2)와 비교한 결과이다. 또한, 실시형태 1에 의한 갈바노 미러(10)(No.1)는, SiC로 미러 서페이스부(10A)가 구성되고, C/SiC로 배면 보강부(12)가 구성되어 있다. 또한, 4개의 비교예의 갈바노 미러(No.2 내지 No.5)는 각각, Al, Si3N4, B4C, Al2O3의 단일 재료로, 미러 서페이스부와 배면 보강부가 구성되어 있다. 그리고, 종래품의 갈바노 미러(C1)에는, BeCu의 단일 재료에 의해, 미러 서페이스부와 배면 보강부가 구성되어 있는 것을 이용하고, 종래품의 갈바노 미러(C2)에는, 소결 공정에 의해 제조되는 SiC재의 단일 재료에 의해, 미러 서페이스부와 배면 보강부가 구성되어 있는 것을 이용하였다.
도 7에 있어서, 「◎」는 「종래품보다 좋음」, 「○」는 「종래품보다 약간 좋음」, 「△」는 「종래품과 동등」, 「▲」는 「종래품보다 약간 나쁨」, 「×」는 「종래품보다 나쁨」이라는 결과를 나타내고 있다. 도 7에 있어서의 「경면 정밀도」는, 각 갈바노 미러를 영구 자석(22)을 조립한 로터 샤프트(21)에 조립 장착한 후에 확인하였다. 또한, 도 7에 있어서의 「공진 주파수」는, 로터 샤프트(21)를 고속으로 구동하여 측정하였다.
도 8은 도 7의 각 갈바노 미러의 공진 주파수의 측정값을 비교한 것이다. 도 8에 있어서, 횡축의 C1 및 C2는 종래품의 갈바노 미러, 1은 실시형태 1의 갈바노 미러(10)(No.1), 2 내지 5는 비교예의 갈바노 미러(No.2 내지 No.5)를 나타내고 있다. 또한, 도 8의 종축은 각 갈바노 미러의 공진 주파수(F)를, 종래품의 갈바노 미러(C1)의 공진 주파수를 1으로 한 상대 비교값으로 나타내고 있다.
도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 실시형태 1의 갈바노 미러(10)(No.1)는 공진 주파수(F)에 대해서, 종래품의 갈바노 미러(C1, C2) 및 비교예의 갈바노 미러(No.2 내지 No.5)보다 향상한 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 실시형태 1의 갈바노 미러(10)(No.1)는 고속 구동이 가능하다라는 것을 확인할 수 있었다. 게다가, 도 7에 나타내는 바와 같이, 실시형태 1의 갈바노 미러(10)(No.1)는 경면 정밀도 및 가공성에 대해서도, 종래품의 갈바노 미러(C1, C2) 및 비교예의 갈바노 미러(No.2 내지 No.5)보다 향상한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 가공 코스트에 있어서는, 종래품의 갈바노 미러(C1, C2) 및 비교예의 갈바노 미러(No.2 내지 No.5)와 동등 이상인 것을 확인할 수 있었다.
도 8에 나타내는 바와 같이, SiC만을 이용하여 형성된 종래예의 갈바노 미러(10)(C2)보다, SiC를 이용하여 형성된 미러 서페이스부(10A)와, C/SiC를 이용하여 형성된 배면 보강부(12)를 접합한 실시형태 1의 갈바노 미러(10)쪽이, 공진 주파수(F)가 높다. 이는, SiC를 이용하여 형성된 미러 서페이스부(10A)에, C/SiC를 이용하여 형성한 배면 보강부(12)를 접합하는 것에 의해, SiC만으로 형성한 경우보다, 비강성이 높아진 것이다.
또한, 실시형태 1에서는, 미러 서페이스부(10A)에 SiC를 이용하여 형성된 웨이퍼를 이용하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, SiC 대신에, 사파이어(Al2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 질화알루미늄(AlN), 탄질화티탄(TiCN), 탄화붕소(B4C), 베릴륨(Be), 실리콘(Si)으로 이루어지는 웨이퍼를 이용해도 좋다
1 : 레이저 가공기 10 : 갈바노 미러
10A : 미러 서페이스부 12 : 배면 보강부
12A : 주골격 12B : 부골격
12C : 로터 접합부 20 : 하우징
21 : 로터 샤프트 22 : 영구 자석
23 : 베어링 24 : 엔코더판
25 : 코일
100, 100A, 100B : 갈바노 스캐너 200 : 피가공물
300 : 레이저 발진기 300A : 레이저 빔
400 : fθ 렌즈 R : 경면
S : 스팟

Claims (10)

  1. 경면을 갖는 미러 서페이스부와,
    상기 경면의 이면측에 접합되는 배면 보강부를 갖는 갈바노 미러에 있어서,
    상기 미러 서페이스부는 단결정 웨이퍼에 의해 구성되는
    갈바노 미러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배면 보강부는 C/SiC재에 의해 구성되는
    갈바노 미러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단결정 웨이퍼가 단결정 SiC 웨이퍼인
    갈바노 미러.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단결정 웨이퍼가 단결정 사파이어 웨이퍼인
    갈바노 미러.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 서페이스부와 상기 배면 보강부는 탄화 규소에 의해 일체로 접합되는
    갈바노 미러.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 서페이스부와 상기 배면 보강부는 납땜에 의해 일체로 접합되는
    갈바노 미러.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 갈바노 미러를 이용한
    갈바노 스캐너.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 갈바노 미러를 이용한
    레이저 가공기.
  9. 미러 서페이스부와 배면 보강부로 이루어지는 갈바노 미러의 제조 방법에 있어서,
    단결정 웨이퍼의 일방의 면을 경면 가공하는 공정과,
    상기 단결정 웨이퍼의 타방의 면을 메탈라이즈하여, 상기 미러 서페이스부를 형성하는 공정과,
    PAN계 탄소 섬유와, 피치계 탄소 섬유와, 페놀 수지와, 흑연을 혼합하여 탄소 섬유 강화 수지를 형성하는 공정과,
    상기 탄소 섬유 강화 수지를 열처리하여 탄소화하는 공정과,
    상기 탄소화한 상기 탄소 섬유 강화 수지에, 금속 실리콘을 함침시켜, C/SiC화를 실행하는 공정과,
    상기 C/SiC화시킨 상기 탄소 섬유 강화 수지를, 상기 배면 보강부의 형상으로 가공하는 공정과,
    상기 배면 보강부의, 상기 미러 서페이스부와 접합하는 면을 메탈라이즈하는 공정과,
    상기 미러 서페이스부와, 상기 배면 보강부를 접합하는 공정을 갖는
    갈바노 미러의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단결정 웨이퍼에, 단결정 SiC 웨이퍼를 이용하는
    갈바노 미러의 제조 방법.
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