KR20200094335A - Apparatus for drilling hole using laser - Google Patents

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Abstract

According to one embodiment of the present invention, provided is a laser hole processing apparatus capable of processing a hole of a high-aspect ratio by using a laser beam, and controlling the diameter of the processed hole in real time. Here, the laser hole processing apparatus, which is a laser hole processing apparatus for processing a hole on a substrate by radiating a laser beam, includes a first lens, a condensing lens, a second lens and a first driving part. The first lens has a concave exit plane, forms a laser beam emitted from the exit plane such that the beam has a ring-shaped cross section shape and makes the diameter of the laser beam get larger as the laser beam gets farther from the exit plane. The second lens has a convex incidence plane and is provided between the condensing lens and the focus position, and enables the laser beam to have a beam path having an increasing diameter and form a ring-shaped cross section shape by changing a path such that the laser beam emitted from the condensing lens intersects more ahead than the focus position. The first driving part enables the diameter of the ring-shaped cross section shape of the laser beam to be periodically changed on the focus position by reciprocating the second lens in a direction getting closer to or farther from the condensing lens.

Description

레이저 홀 가공장치{APPARATUS FOR DRILLING HOLE USING LASER}Laser hole processing equipment {APPARATUS FOR DRILLING HOLE USING LASER}

본 발명은 레이저 홀 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저빔을 이용하여 고종횡비(High Aspect Ratio)의 홀을 가공할 수 있고, 가공되는 홀의 지름 크기를 실시간으로 제어할 있는 레이저 홀 가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser hole processing apparatus, and more specifically, a laser hole processing apparatus capable of processing a high aspect ratio hole using a laser beam and controlling the size of the diameter of the processed hole in real time. It is about.

일반적으로 재료에 홀을 형성하는 방법에는 기계식 천공법, 건식 또는 습식 식각법, 레이저 천공법 등이 있다. 이 중에서 레이저 천공법은 기계식 천공법에 비해서는 분진발생이 적으면서도 절단면이 훨씬 매끄러운 이점이 있고, 식각법에 비해서는 공정시간이 짧을 뿐만 아니라 공정장치 등이 간단한 이점이 있다.In general, a method of forming a hole in a material includes mechanical drilling, dry or wet etching, and laser drilling. Among them, the laser perforation method has an advantage of less dust generation and a smoother cutting surface than the mechanical perforation method, and has a short process time as well as a simple process device, etc., compared to the etching method.

이에 따라 최근에는 반도체, 디스플레이 등과 같이 정밀가공이 요구되는 분야에서 실리콘, 유리, 세라믹 등의 재료에 홀을 형성하거나 절단할 때 레이저 가공장치를 이용하는 경우가 늘어나고 있다.Accordingly, in recent years, in fields where precision processing is required, such as semiconductors and displays, there are increasing cases of using laser processing devices when forming or cutting holes in materials such as silicon, glass, and ceramics.

레이저 가공장치는 레이저광원에서 출사된 레이저빔을 포커싱 렌즈를 통해 재료에 집속시켜 재료를 가공한다.The laser processing device processes the material by focusing the laser beam emitted from the laser light source to the material through a focusing lens.

도 1 내지 도 3은 종래의 레이저 천공법을 나타낸 예시도이다.1 to 3 is an exemplary view showing a conventional laser drilling method.

먼저, 도 1의 (a) 및 (b)에서 보는 바와 같이, 기판(10)에 형성하고자 하는 홀(11)의 지름(D1)이 레이저빔(20)의 초점 지름(D2)보다 큰 경우, 레이저빔(20)을 홀(11)의 지름방향으로 왕복 이동시켜 가공하게 된다. 그런데 레이저빔(20)은 초점의 상측으로 갈수록 지름이 증가하기 때문에, 레이저빔(200)이 홀(11)의 가장자리면(12)이 지속적으로 닿게 되면서 레이저빔(20)의 에너지 손실이 발생될 수 있다. 그리고 이러한 에너지 손실에 의해 결과적으로 도 1의 (c)에서 보는 바와 같이, 홀(11)이 테이퍼(13) 지게 형성되게 된다. 이에 따라 홀(11)의 하단부에서는 원하는 지름(D1)보다 작은 지름(D3)이 형성되고 고종횡비(High Aspect Ratio)의 홀을 얻을 수 없는 문제점이 있다.First, as shown in (a) and (b) of FIG. 1, when the diameter D1 of the hole 11 to be formed in the substrate 10 is larger than the focal diameter D2 of the laser beam 20, The laser beam 20 is processed by reciprocating in the radial direction of the hole 11. However, since the diameter of the laser beam 20 increases toward the upper side of the focus, the energy loss of the laser beam 20 is generated as the laser beam 200 continuously contacts the edge surface 12 of the hole 11. Can. And as a result of this energy loss, as shown in Figure 1 (c), the hole 11 is formed to be tapered (13). Accordingly, a diameter D3 smaller than the desired diameter D1 is formed at the lower end of the hole 11, and there is a problem that a hole with a high aspect ratio cannot be obtained.

이를 극복하기 위한 방법으로 도 2의 (a)에서 보는 바와 같은 트리패닝(Trepanning) 가공 광학계가 소개되었다. As a method for overcoming this, a trepanning processing optical system as shown in FIG. 2(a) was introduced.

트래패닝 가공 광학계는 복수의 웨지(Wedge)(31,32)가 마련되어 레이저빔(20)의 경로를 주기적으로 변경하여 레이저빔(20)이 홀(11)에 외측방향으로 입사되도록 하여 기판(10)에 홀(11)을 가공하게 된다. The traning process optical system is provided with a plurality of wedges 31 and 32 to periodically change the path of the laser beam 20 so that the laser beam 20 is incident on the hole 11 in an outward direction, thereby making the substrate 10 ) To process the hole (11).

그러나, 이러한 가공방식은 웨지(31,32)를 회전시키기 위한 회전구성이 필요하고, 이러한 회전구성의 구조적 특징으로 인해 발생하는 진동의 영향을 받게 된다. 이 결과, 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 비록 홀(11)은 정원(正圓)으로 형성이 되더라도 홀(11)의 가장자리면이 불규칙한 형태를 가지게 되거나, 또는, 도 2의 (c)에서 보는 바와 같이, 홀(11)이 타원 형상을 가지게 되어 가공 품질이 저하되는 문제점이 있다.However, this processing method requires a rotational configuration for rotating the wedges 31 and 32, and is affected by vibrations generated due to the structural characteristics of the rotational configuration. As a result, as shown in (b) of FIG. 2, even if the hole 11 is formed in a garden, the edge surface of the hole 11 has an irregular shape, or, in FIG. As shown in ), there is a problem in that the hole 11 has an elliptical shape and the processing quality is deteriorated.

한편, 도 3에서 보는 바와 같이, 종래의 레이저 천공법에서는, 서로 다른 지름을 가지는 복수의 홀을 가공하는 경우, 홀의 지름에 맞도록 장비를 재설정해야 하는 번거로움이 있다. On the other hand, as shown in Figure 3, in the conventional laser drilling method, when processing a plurality of holes having different diameters, there is a hassle of resetting the equipment to match the diameter of the holes.

즉, 기판(10)에 서로 다른 지름이 단차 형성되는 홀(11a)을 가공하는 경우, 종래의 레이저 천공법에서는 이러한 홀을 연속되는 하나의 공정으로 가공하기가 어려운 문제점이 있다.That is, in the case of processing holes 11a having different diameters on the substrate 10, the conventional laser drilling method has a problem in that it is difficult to process these holes in one continuous process.

대한민국 공개특허공보 제2018-0108086호(2018.10.04. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2018-0108086 (released on October 4, 2018)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레이저빔을 이용하여 고종횡비(High Aspect Ratio)의 홀을 가공할 수 있고, 가공되는 홀의 지름 크기를 실시간으로 제어할 있는 레이저 홀 가공장치를 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is a laser hole that can process a high aspect ratio hole using a laser beam and control the diameter size of the hole to be processed in real time. It is to provide a processing device.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 레이저빔을 조사하여 기판에 홀을 가공하기 위한 레이저 홀 가공장치로서, 오목한 출사평면을 가지며, 상기 출사평면에서 출사되는 레이저빔이 링 형태의 단면 형상을 가지도록 성형하고 상기 출사평면에서 멀어질수록 지름이 증가되도록 하는 제1렌즈; 상기 제1렌즈에서 출사된 후 입사되는 상기 레이저빔이 상기 기판에 형성되는 초점위치에서 초점이 맺히도록 하는 집광렌즈; 볼록한 입사평면을 가지고 상기 집광렌즈 및 상기 초점위치의 사이에 구비되며, 상기 집광렌즈에서 출사되는 상기 레이저빔이 상기 초점위치보다 전방에서 교차하도록 경로를 수정하여 상기 레이저빔이 지름이 증가하는 빔 경로를 가지며 링 형태의 단면 형상을 이루도록 하는 제2렌즈; 그리고 상기 집광렌즈와 가까워지거나 상기 집광렌즈로부터 멀어지는 방향으로 상기 제2렌즈를 왕복 이동시켜 상기 초점위치에서 상기 링 형태의 단면 형상 지름이 주기적으로 가변되도록 하는 제1구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 홀 가공장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention is a laser hole processing apparatus for processing a hole in a substrate by irradiating a laser beam, having a concave emission plane, and a laser beam emitted from the emission plane is in the form of a ring A first lens formed to have a cross-sectional shape of and to increase in diameter as it moves away from the exit plane; A condensing lens that causes the laser beam incident after being emitted from the first lens to be focused at a focal position formed on the substrate; A beam path having a convex incidence plane and provided between the condenser lens and the focal position, and modifying a path so that the laser beam emitted from the condenser lens intersects in front of the focal position, thereby increasing the diameter of the laser beam. A second lens having a ring-shaped cross-sectional shape; And a first driving unit that reciprocally moves the second lens in a direction closer to or away from the condensing lens to periodically change the cross-sectional shape diameter of the ring shape at the focal position. A hole processing device is provided.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1구동부는 상기 초점위치에서 상기 링 형태의 단면 형상의 지름이 상기 홀의 지름에 대응되는 제1지름과, 상기 제1지름보다 작은 제2지름의 사이에서 연속적인 증감을 반복하도록 하여 상기 기판이 면가공되도록 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first driving unit is continuous between the first diameter corresponding to the diameter of the hole in the cross-sectional shape of the ring shape at the focal position, and the second diameter smaller than the first diameter. The substrate can be surface-machined by repeating the increase and decrease.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1렌즈로 입사되는 상기 레이저빔의 출력을 제어하는 출력제어부를 더 포함하고, 상기 출력제어부는 상기 집광렌즈 및 상기 제2렌즈 사이의 거리가 가까워져 상기 초점위치에서 상기 링 형태의 단면 형상의 지름이 커질수록 상기 레이저빔의 출력을 크게 하고, 상기 집광렌즈 및 상기 제2렌즈 사이의 거리가 멀어져 상기 초점위치에서 상기 링 형태의 단면 형상의 지름이 작아질수록 상기 레이저빔의 출력을 작게 하여 상기 초점위치에서 상기 레이저빔의 에너지 밀도가 일정해지도록 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, further comprising an output control unit for controlling the output of the laser beam incident on the first lens, the output control unit is closer to the distance between the condensing lens and the second lens, the focus position The larger the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape, the larger the output of the laser beam, and the distance between the condensing lens and the second lens increases, and the smaller the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape at the focal position. It is possible to make the energy density of the laser beam constant at the focal position by reducing the output of the laser beam.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1렌즈는 상기 집광렌즈와의 거리가 가변되도록 구비되고, 상기 제1렌즈 및 상기 집광렌즈 사이의 거리가 가까워질수록 상기 제2렌즈에서 출사되는 상기 레이저빔의 수렴각은 작아지고, 상기 제1렌즈 및 상기 집광렌즈 사이의 거리가 멀어질수록 상기 제2렌즈에서 출사되는 상기 레이저빔의 수렴각은 커질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first lens is provided so that the distance from the condensing lens is variable, and the closer the distance between the first lens and the condensing lens is, the laser beam emitted from the second lens The convergence angle of becomes smaller, and as the distance between the first lens and the condensing lens increases, the convergence angle of the laser beam emitted from the second lens may increase.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판에 조사되는 레이저빔은 링 형태의 단면 형상을 가지기 때문에, 기판에 형성되는 홀은 고종횡비를 가질 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the laser beam irradiated to the substrate has a ring-shaped cross-sectional shape, the hole formed in the substrate may have a high aspect ratio.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기판에 조사되는 레이저빔은 링 형태의 단면 형상의 지름이 증가되는 형태를 이루기 때문에, 홀 가공 시에 종래에서와 같이 레이저빔이 홀의 바닥면의 모서리 부분에만 닿게 된다. 따라서, 홀의 가장자리면에서 레이저빔의 에너지 손실을 줄일 수 있고, 홀의 가장자리면이 깨끗한 형태를 이루도록 할 수 있으며, 고종횡비의 홀을 가공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the laser beam irradiated to the substrate has a shape in which the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape is increased, the laser beam is formed only at the corner portion of the bottom surface of the hole as in the prior art when machining holes. To reach. Therefore, it is possible to reduce the energy loss of the laser beam at the edge surface of the hole, to make the edge surface of the hole clean, and to process a high aspect ratio hole.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기판에 조사되는 레이저빔이 계속 조사되도록 하면서 동시에 레이저빔의 지름이 변경되도록 할 수 있기 때문에, 서로 다른 지름이 단차 형성되는 홀을 연속되는 하나의 공정으로 가공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the laser beam irradiated on the substrate can be continuously irradiated and the diameter of the laser beam can be changed at the same time, holes in which different diameters are stepped are processed by one continuous process. can do.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1렌즈와 집광렌즈 사이의 거리를 조절하여 제2렌즈에서 출사되는 레이저빔의 수렴각을 조절할 수 있다. 이를 이용하면 기판의 두께가 두꺼운 경우 제2렌즈에서 출사되는 레이저빔의 수렴각을 작게 하여 제2렌즈와 교차위치 사이의 레이저빔이 홀의 가장자리에 의해 간섭받지 않도록 하고 에너지 손실이 발생되지 않도록 할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the convergence angle of the laser beam emitted from the second lens may be adjusted by adjusting the distance between the first lens and the condensing lens. By using this, when the thickness of the substrate is thick, the convergence angle of the laser beam emitted from the second lens is reduced, so that the laser beam between the second lens and the crossing position is not interfered by the edge of the hole and energy loss does not occur. have.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 출력제어부는 초점위치에서 레이저빔의 링 형태의 단면 형상의 지름이 커질수록 레이저빔의 출력을 크게 하고, 초점위치에서 레이저빔의 링 형태의 단면 형상의 지름이 작아질수록 레이저빔의 출력을 작게 할 수 있다. 이를 통해, 초점위치에서 레이저빔의 지름이 다르게 되더라도 레이저빔의 에너지 밀도는 일정해질 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the output control unit increases the output of the laser beam as the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape of the laser beam increases at the focus position, and the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape of the laser beam at the focus position The smaller the output, the smaller the output power of the laser beam. Through this, even if the diameter of the laser beam is different at the focal position, the energy density of the laser beam may be constant.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1 내지 도 3은 종래의 레이저 천공법을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 홀 가공장치를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 도 4의 초첨위치에서 레이저빔의 단면형상을 나타낸 예시도이다.
도 6은 도 4의 레이저 홀 가공장치의 작동예를 나타낸 예시도이다.
도 7은 도 4의 레이저 홀 가공장치를 이용한 홀 가공예를 나타낸 예시도이다.
도 8은 도 4의 레이저 홀 가공장치의 다른 작동예를 나타낸 예시도이다.
1 to 3 is an exemplary view showing a conventional laser drilling method.
4 is an exemplary view schematically showing a laser hole processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing a cross-sectional shape of the laser beam in the focal point of FIG. 4.
6 is an exemplary view showing an operation example of the laser hole processing apparatus of FIG. 4.
7 is an exemplary view showing a hole processing example using the laser hole processing apparatus of FIG. 4.
8 is an exemplary view showing another operation example of the laser hole processing apparatus of FIG. 4.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected”, but also “indirectly connected” with another member in between. ”Also includes the case. Also, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 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 명세서에서, “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 specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms “include” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 홀 가공장치를 개략적으로 나타낸 예시도이고, 도 5는 도 4의 레이저빔의 단면형상을 나타낸 예시도인데, 도 5의 (a)는 도 4의 A-A’선 단면형상을 나타낸 것이고, 도 5의 (b)는 도 4의 B-B’선 단면형상을 나타낸 것이다.Figure 4 is an exemplary view schematically showing a laser hole processing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is an exemplary view showing a cross-sectional shape of the laser beam of Figure 4, Figure 5 (a) of Figure 4 The cross-sectional shape of the A-A' line is shown, and FIG. 5(b) shows the cross-sectional shape of the B-B' line of FIG. 4.

도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 홀 가공장치는 제1렌즈(100), 집광렌즈(200), 제2렌즈(300) 그리고 제1구동부(400)를 가질 수 있다.4 and 5, the laser hole processing apparatus according to the present invention may have a first lens 100, a condensing lens 200, a second lens 300 and a first driving unit 400.

제1렌즈(100)는 오목한 출사평면(110)을 가질 수 있다. 제1렌즈(100)는 출사평면(110)에서 출사되는 레이저빔(20)이 링 형태의 단면 형상을 가지도록 성형할 수 있다. 즉, 제1렌즈(100)는 제1렌즈(100)로 입사되는 레이저빔(20)이 속이 찬 단면 형상을 가지더라도(도 5의 (a) 참조), 제1렌즈(100)의 출사평면(110)에서 출사되는 레이저빔(20)은 링 형태의 단면 형상을 가질 수 있다(도 5의 (b) 참조).The first lens 100 may have a concave emission plane 110. The first lens 100 may be formed such that the laser beam 20 emitted from the emission plane 110 has a ring-shaped cross-sectional shape. That is, even if the laser beam 20 incident on the first lens 100 has a solid cross-sectional shape (see FIG. 5(a) ), the exit plane of the first lens 100 The laser beam 20 emitted from 110 may have a ring-shaped cross-sectional shape (see FIG. 5(b) ).

또한, 제1렌즈(100)는 출사평면(110)에서 출사되는 레이저빔(20)이 출사평면(110)에서 멀어질수록 지름이 증가되도록 할 수 있다.In addition, the first lens 100 may allow the diameter of the laser beam 20 emitted from the exit plane 110 to increase as the distance from the exit plane 110 increases.

집광렌즈(200)는 제1렌즈(100)에서 출사된 후 입사되는 레이저빔(20)이 초점위치(P1)에서 초점이 맺히도록 할 수 있다. 즉, 제1렌즈(100)에서 출사되는 레이저빔(20)의 초점위치(P1)는 집광렌즈(200)에 의해 결정될 수 있다.The condenser lens 200 may allow the laser beam 20 incident after being emitted from the first lens 100 to be focused at the focal position P1. That is, the focal position P1 of the laser beam 20 emitted from the first lens 100 may be determined by the condensing lens 200.

제2렌즈(300)는 집광렌즈(200) 및 초점위치(P1)의 사이에 구비될 수 있으며, 볼록한 입사평면(310)을 가질 수 있다.The second lens 300 may be provided between the condensing lens 200 and the focal position P1, and may have a convex incident plane 310.

제2렌즈(300)는 집광렌즈(200)에서 출사되는 레이저빔(20)이 초점위치(P1)보다 전방에서 교차하도록 레이저빔(20)의 경로를 수정할 수 있다. 즉, 제2렌즈(300)에 의해 경로가 수정되는 레이저빔(20)은 초점위치(P1)보다 전방에 서로 교차하는 교차위치(P2)가 마련될 수 있다. 이후, 레이저빔(20)은 교차위치(P2)에서 멀어질수록 지름이 증가되다가 초점위치(P1)에서 초점이 맺힐 수 있다. 따라서, 레이저빔(20)은 초점위치(P1)에서도 링 형태의 단면 형상을 가질 수 있다. The second lens 300 may modify the path of the laser beam 20 such that the laser beam 20 emitted from the condensing lens 200 intersects in front of the focal position P1. That is, the laser beam 20 whose path is modified by the second lens 300 may be provided with an intersecting position P2 intersecting each other in front of the focal position P1. Thereafter, the diameter of the laser beam 20 increases as the distance from the crossing position P2 increases, and focus may be formed at the focus position P1. Therefore, the laser beam 20 may have a ring-shaped cross-sectional shape even at the focal position P1.

제1렌즈(100) 및 제2렌즈(300)는 액시콘(Axicon) 렌즈일 수 있다.The first lens 100 and the second lens 300 may be Axicon lenses.

집광렌즈(200)는 제1렌즈(100)에서 출사되는 레이저빔(20)이 수렴되어 초점위치(P1)에서 초점이 맺히도록 하기 때문에, 제2렌즈(300)가 없다면 레이저빔(20)은 지름이 감소하는 빔 경로를 가질 수 있다. 그러나, 제2렌즈(300)가 레이저빔(20)의 수렴각을 집광렌즈(200)에 의해 레이저빔(20)이 수렴되는 수렴각보다 더욱 작아지도록 함으로써, 초점위치(P1)의 전방에서 레이저빔(20)이 교차되도록 할 수 있고, 따라서, 교차위치(P2)를 지나는 레이저빔(20)은 지름이 증가하는 빔 경로를 가질 수 있다.Since the condensing lens 200 converges the laser beam 20 emitted from the first lens 100 to focus at the focal position P1, the laser beam 20 is not provided without the second lens 300. It can have a beam path with decreasing diameter. However, the second lens 300 makes the convergence angle of the laser beam 20 smaller than the convergence angle at which the laser beam 20 converges by the condensing lens 200, so that the laser in front of the focal position P1 The beam 20 can be crossed, and thus, the laser beam 20 passing through the crossing position P2 may have a beam path with an increased diameter.

제1구동부(400)는 제2렌즈(300)를 집광렌즈(200)와 가까워지거나 집광렌즈(200)로부터 멀어지는 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다. 제1구동부(400)는 제2렌즈(300)가 주기적으로 왕복 이동되도록 할 수 있으며, 이를 통해, 초점위치(P1)에서 레이저빔(20)의 링 형태의 단면 형상의 지름도 주기적으로 가변되도록 할 수 있다.The first driving unit 400 may reciprocate the second lens 300 in a direction closer to or away from the condensing lens 200. The first driving part 400 may allow the second lens 300 to periodically reciprocate, and through this, the diameter of the ring-shaped cross-sectional shape of the laser beam 20 at the focal position P1 is also periodically changed. can do.

제1구동부(400)는 압전 광학기(Piezo optical element) 또는 압전 액추에이터(Piezo Actuator)를 포함할 수 있다.The first driving unit 400 may include a piezo optical element or a piezo actuator.

도 6은 도 4의 레이저 홀 가공장치의 작동예를 나타낸 예시도이다. 이하에서는 도 6을 더 포함하여 설명한다.6 is an exemplary view showing an operation example of the laser hole processing apparatus of FIG. 4. Hereinafter, it will be further described with reference to FIG. 6.

도 6을 더 포함하여 보는 바와 같이, 제1구동부(400)에 의해 제2렌즈(300)가 이동되어 집광렌즈(200) 및 제2렌즈(300) 사이의 거리가 가까워질수록, 제2렌즈(300)에서 출사되는 레이저빔(20)이 교차하는 교차위치(P2)는 초점위치(P1)로부터 멀어질 수 있다. 즉, 집광렌즈(200) 및 제2렌즈(300) 사이의 거리가 가까워질수록, 교차위치(P2)는 더욱 전방으로 이동될 수 있다. 그리고, 초점위치(P1)에서 레이저빔(20)의 링 형태의 단면 형상의 지름은 점점 커질 수 있다.6, the second lens 300 is moved by the first driving unit 400, the closer the distance between the condensing lens 200 and the second lens 300 is, the second lens The intersection position P2 at which the laser beam 20 emitted from the 300 intersects may be distant from the focal position P1. That is, the closer the distance between the condenser lens 200 and the second lens 300 is, the more the crossing position P2 can be moved forward. And, the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape of the laser beam 20 at the focal position P1 may be gradually increased.

즉, 도 6의 (a)에서와 같이 초점위치(P1)에서 레이저빔(20)이 제1지름(D4)으로 형성되는 상태에서 도 6의 (b)에서와 같이 제2렌즈(300)가 집광렌즈(200)로부터 더욱 멀어지도록 이동하면, 교차위치(P2)는 초점위치(P1) 방향으로 더욱 이동된다. 그리고, 초점위치(P1)에서 레이저빔(20)의 지름은 제1지름(D4)에서 제2지름(D4')으로 더욱 작아지게 된다. 그러다가 다시 제2렌즈(300)가 집광렌즈(200)에 가까워지도록 이동하면, 교차위치(P2)는 집광렌즈(200) 방향으로 이동되고, 초점위치(P1)에서 레이저빔(20)의 지름은 제2지름(D4')에서 제1지름(D4)으로 커지게 된다. That is, in the state where the laser beam 20 is formed with the first diameter D4 at the focal position P1 as shown in FIG. 6A, the second lens 300 as shown in FIG. 6B. When moving further away from the condenser lens 200, the crossing position P2 is further moved in the direction of the focal position P1. Then, the diameter of the laser beam 20 at the focal position P1 is further reduced from the first diameter D4 to the second diameter D4'. Then, when the second lens 300 is moved closer to the condenser lens 200, the cross position P2 is moved toward the condenser lens 200, and the diameter of the laser beam 20 at the focal position P1 is It increases from the second diameter (D4') to the first diameter (D4).

이처럼, 제1구동부(400)는 제2렌즈(300)를 이동시켜 집광렌즈(200)와 제2렌즈(300) 사이의 거리를 조절하고, 이를 통해 가공할 홀의 지름에 맞게 초점위치(P1)에서 레이저빔(20)의 링 형태의 단면 형상의 지름을 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 레이저빔의 지름을 조절하기 위한 별도의 광학계의 추가 구성이나, 광학계의 교체가 불필요한 이점이 있다.As such, the first driving unit 400 moves the second lens 300 to adjust the distance between the condensing lens 200 and the second lens 300, and through this, the focal position P1 according to the diameter of the hole to be processed. In the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape of the laser beam 20 can be easily adjusted. Therefore, there is an advantage that additional configuration of a separate optical system for adjusting the diameter of the laser beam or replacement of the optical system is unnecessary.

도 7은 도 4의 레이저 홀 가공장치를 이용한 홀 가공예를 나타낸 예시도이다.7 is an exemplary view showing a hole processing example using the laser hole processing apparatus of FIG. 4.

도 7을 더 포함하여 설명하면, 제1구동부(400)는 초점위치(P1)에서 레이저빔(20)의 링 형태의 단면 형상의 지름이 홀(11)의 지름에 대응되는 제1지름(D4)과, 제1지름(D4)보다 작은 제2지름(D4')의 사이에서 연속적인 증감을 반복하도록 할 수 있다.Referring to further including FIG. 7, the first driving unit 400 has a first diameter (D4) in which the diameter of the ring-shaped cross-sectional shape of the laser beam 20 at the focal position P1 corresponds to the diameter of the hole 11. ) And the second diameter D4' smaller than the first diameter D4 may be repeated continuously.

초점위치(P1)에서 레이저빔은 링 형태의 단면 형상을 가지기 때문에, 기판(10)에 초점위치(P1)가 적용되어 제1지름(D4) 및 제2지름(D4')으로 지름이 반복되는 레이저빔(20,20')이 조사되면 레이저빔(20,20')이 조사되는 부분은 면가공 되고, 제1지름(D4)를 가지는 홀이 형성될 수 있다.Since the laser beam at the focal position P1 has a ring-shaped cross-sectional shape, the focal position P1 is applied to the substrate 10 so that the diameter is repeated with the first diameter D4 and the second diameter D4'. When the laser beams 20 and 20' are irradiated, a portion where the laser beams 20 and 20' are irradiated is surface-processed, and a hole having a first diameter D4 may be formed.

본 실시예에 따르면, 처음부터 기판(10)에 조사되는 레이저빔(20)은 링 형태의 단면 형상을 가지고, 지름이 주기적으로 가변되면서 조사되어 기판(10)에 홀(11)을 가공할 수 있다.According to this embodiment, the laser beam 20 irradiated to the substrate 10 from the beginning has a ring-shaped cross-sectional shape, and is irradiated while the diameter is periodically varied to process the hole 11 in the substrate 10. have.

그리고, 도 7을 참고했을 때, 제1지름(D4)으로 조사되는 레이저빔(20)은 링 형태의 단면 형상의 지름이 확대되는 형태를 이루기 때문에, 홀 가공 시에 종래와 달리 레이저빔(20)은 홀의 가장자리면에 닿지 않게 된다. 따라서, 홀(11)의 가장자리면(12)에서 레이저빔의 에너지 손실을 줄일 수 있고, 홀(11)의 가장자리면(12)은 깨끗한 형태를 이루며, 고종횡비의 홀이 가공될 수 있다.In addition, when referring to FIG. 7, the laser beam 20 irradiated with the first diameter D4 forms a shape in which the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape is enlarged. ) Does not touch the edge of the hole. Therefore, the energy loss of the laser beam can be reduced at the edge surface 12 of the hole 11, the edge surface 12 of the hole 11 has a clean shape, and a high aspect ratio hole can be processed.

또한, 기판(10)에 조사되는 레이저빔이 계속 조사되도록 하면서 동시에 레이저빔의 링 형태의 단면 형상의 지름이 변경되도록 할 수 있기 때문에, 도 3에 도시된 형태와 같이 서로 다른 지름이 단차 형성되는 홀도 연속되는 하나의 공정으로 가공할 수 있다.In addition, since the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape of the laser beam can be changed while allowing the laser beam irradiated to the substrate 10 to be continuously irradiated, different diameters are stepped as shown in FIG. 3. Holes can also be processed in one continuous process.

한편, 도 7에서는 레이저빔(20')이 제2지름(D4')을 가지도록 도시하였으나, 이는 예시를 위한 것이며, 레이저빔(20')은 포인트로 집중되도록 할 수도 있다. 또는 레이저빔(20')의 제2지름(D4')은 도시된 것보다 큰 지름일 수도 있다. 이 경우, 제2지름(D4')의 내측의 부분의 기판은 레이저빔(20')에 의해 가공되지 않을 수 있으나, 이렇게 가공되지 않은 부분도 최종적으로는 홀(11)로부터 분리되기 때문에 결과적으로는 도 7의 (c)에 도시된 형태의 홀(11)을 얻을 수 있다.Meanwhile, in FIG. 7, the laser beam 20 ′ is illustrated to have a second diameter D4 ′, but this is for illustration purposes, and the laser beam 20 ′ may be focused to a point. Alternatively, the second diameter D4' of the laser beam 20' may be larger than that shown. In this case, the substrate of the inner portion of the second diameter D4' may not be processed by the laser beam 20', but as a result, the unprocessed portion is finally separated from the hole 11 as a result. Can obtain a hole 11 of the form shown in Figure 7 (c).

다시 도 4를 참조하면, 레이저 홀 가공장치는 출력제어부(500)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 again, the laser hole processing apparatus may further include an output control unit 500.

출력제어부(500)는 조사부(90)에서 조사되어 제1렌즈(100)로 입사되는 레이저빔(20)의 출력을 제어할 수 있다.The output control unit 500 may control the output of the laser beam 20 irradiated from the irradiation unit 90 and incident on the first lens 100.

출력제어부(500)는 집광렌즈(200) 및 제2렌즈(300) 사이의 거리가 가까워져 초점위치(P1)에서 레이저빔(20)의 링 형태의 단면 형상의 지름이 커질수록 레이저빔(20)의 출력을 크게 할 수 있다. 그리고, 출력제어부(500)는 집광렌즈(200) 및 제2렌즈(300) 사이의 거리가 멀어져 초점위치(P1)에서 레이저빔의 링 형태의 단면 형상의 지름이 작아질수록 레이저빔의 출력을 작게 할 수 있다.The output control unit 500 is closer to the distance between the condenser lens 200 and the second lens 300, the larger the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape of the laser beam 20 at the focal position P1, the larger the laser beam 20 becomes. Can increase the output of In addition, the output control unit 500 increases the distance between the condenser lens 200 and the second lens 300, the smaller the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape of the laser beam at the focal point P1 is, the smaller the diameter of the laser beam is. It can be made small.

이를 통해, 초점위치(P1)에서 레이저빔의 지름이 다르게 되더라도 레이저빔의 에너지 밀도는 일정해질 수 있다.Through this, even if the diameter of the laser beam is different at the focal position P1, the energy density of the laser beam may be constant.

도 8은 도 4의 레이저 홀 가공장치의 다른 작동예를 나타낸 예시도이다.8 is an exemplary view showing another operation example of the laser hole processing apparatus of FIG. 4.

도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 홀 가공장치에서는 제1렌즈(100)가 집광렌즈(200)와의 거리가 가변되도록 구비될 수 있다. As shown in FIG. 8, in the laser hole processing apparatus according to the present invention, the first lens 100 may be provided to have a variable distance from the condensing lens 200.

제1렌즈(100) 및 집광렌즈(200) 사이의 거리가 멀어질수록, 제2렌즈(300)에서 출사되는 레이저빔(20)이 수렴하는 수렴각은 커질 수 있다. As the distance between the first lens 100 and the condensing lens 200 increases, the convergence angle at which the laser beam 20 emitted from the second lens 300 converges may increase.

즉, 집광렌즈(200) 및 제2렌즈(300)와의 사이 거리가 일정한 경우, 초점위치(P1) 및 교차위치(P2)는 일정할 수 있다. 그런데, 제1렌즈(100)와 집광렌즈(200) 사이의 거리가 멀어지게 되면 제1렌즈(100)에서 출사되는 레이저빔(20)이 집광렌즈(200)에 입사될 때의 지름도 커지게 된다. 따라서, 집광렌즈(200)에서 출사되는 레이저빔(20)의 수렴각은 커지게 된다. 그런데, 제2렌즈(300)는 집광렌즈(200)에서 출사되는 레이저빔(20)이 교차위치(P2)에서 교차되도록 해야 하기 때문에, 제2렌즈(300)에서 출사되는 레이저빔(20)의 수렴각은 더욱 커지게 된다.That is, when the distance between the condenser lens 200 and the second lens 300 is constant, the focal position P1 and the crossing position P2 may be constant. However, when the distance between the first lens 100 and the condensing lens 200 increases, the diameter when the laser beam 20 emitted from the first lens 100 enters the condensing lens 200 increases. do. Therefore, the convergence angle of the laser beam 20 emitted from the condensing lens 200 becomes large. However, since the second lens 300 needs to make the laser beam 20 emitted from the condensing lens 200 intersect at the crossing position P2, the second lens 300 has a laser beam 20 emitted from the second lens 300. The convergence angle becomes larger.

따라서, 제1렌즈(100)가 도 8의 (a)와 같은 상태에서 도 8의 (b)와 같은 상태로 이동하여 제1렌즈(100)가 집광렌즈(200)로부터 멀어지면, 제2렌즈(300)에서 출사되는 수렴각은 제1수렴각(CA1)에서 제2수렴각(CA2)으로 커지게 된다. Accordingly, when the first lens 100 moves from the state shown in FIG. 8(a) to the state shown in FIG. 8(b) and the first lens 100 moves away from the condensing lens 200, the second lens The convergence angle emitted from 300 is increased from the first convergence angle CA1 to the second convergence angle CA2.

제2렌즈(300)에서 출사되는 레이저빔(20)의 수렴각을 작게 하는 것은 제1렌즈(100)와 집광렌즈(200) 사이의 거리가 점점 가까워지도록 함으로서 구현될 수 있다.Reducing the convergence angle of the laser beam 20 emitted from the second lens 300 may be implemented by making the distance between the first lens 100 and the condensing lens 200 closer.

이처럼, 본 발명은 제1렌즈(100)와 집광렌즈(200) 사이의 거리를 조절하여 제2렌즈(300)에서 출사되는 레이저빔(20)의 수렴각을 조절할 수 있다. 기판의 두께가 너무 두꺼워서 기판에 홀 가공을 하는 과정에서 교차위치(P2)가 기판의 내측에 위치되어야 하는 경우, 제2렌즈(300)와 교차위치(P2) 사이의 레이저빔(20)은 홀의 가장자리면에 의해 간섭받을 수 있다. 이 경우, 제2렌즈(300)에서 출사되는 레이저빔(20)의 수렴각을 작게 하여 제2렌즈(300)와 교차위치(P2) 사이의 레이저빔(20)에 의해 기판이 가공되지 않도록 할 수 있으며, 이를 통해, 레이저빔(20)의 에너지 손실을 방지할 수 있다.As such, the present invention can adjust the convergence angle of the laser beam 20 emitted from the second lens 300 by adjusting the distance between the first lens 100 and the condensing lens 200. When the thickness of the substrate is so thick that the cross position (P2) must be located inside the substrate in the process of hole processing on the substrate, the laser beam (20) between the second lens (300) and the cross position (P2) is the hole It can be interfered by the edge surface. In this case, the convergence angle of the laser beam 20 emitted from the second lens 300 is reduced so that the substrate is not processed by the laser beam 20 between the second lens 300 and the crossing position P2. Through this, it is possible to prevent the energy loss of the laser beam (20).

또한, 본 발명은 제1렌즈(100)와 집광렌즈(200) 사이의 거리를 조절하여 제2렌즈(300)에서 조사되는 레이저빔(20)의 수렴각을 용이하게 조절할 수 있기 때문에, 레이저빔의 수렴각을 조절하기 위한 별도의 광학계의 추가 구성이나, 광학계의 교체가 불필요한 이점도 있다.In addition, since the present invention can easily adjust the convergence angle of the laser beam 20 irradiated from the second lens 300 by adjusting the distance between the first lens 100 and the condensing lens 200, the laser beam There is an advantage that additional configuration of a separate optical system for adjusting the convergence angle of or the replacement of the optical system is unnecessary.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 기판 11: 홀
12: 가장자리면 20,20': 레이저빔
100: 제1렌즈 110: 출사평면
200: 집광렌즈 300: 제2렌즈
310: 입사평면 400: 제1구동부
500: 출력제어부
10: substrate 11: hole
12: edge surface 20,20': laser beam
100: first lens 110: exit plane
200: condensing lens 300: second lens
310: incident plane 400: first driving unit
500: output control unit

Claims (4)

레이저빔을 조사하여 기판에 홀을 가공하기 위한 레이저 홀 가공장치로서,
오목한 출사평면을 가지며, 상기 출사평면에서 출사되는 레이저빔이 링 형태의 단면 형상을 가지도록 성형하고 상기 출사평면에서 멀어질수록 지름이 증가되도록 하는 제1렌즈;
상기 제1렌즈에서 출사된 후 입사되는 상기 레이저빔이 상기 기판에 형성되는 초점위치에서 초점이 맺히도록 하는 집광렌즈;
볼록한 입사평면을 가지고 상기 집광렌즈 및 상기 초점위치의 사이에 구비되며, 상기 집광렌즈에서 출사되는 상기 레이저빔이 상기 초점위치보다 전방에서 교차하도록 경로를 수정하여 상기 레이저빔이 지름이 증가하는 빔 경로를 가지며 링 형태의 단면 형상을 이루도록 하는 제2렌즈; 그리고
상기 집광렌즈와 가까워지거나 상기 집광렌즈로부터 멀어지는 방향으로 상기 제2렌즈를 왕복 이동시켜 상기 초점위치에서 상기 링 형태의 단면 형상 지름이 주기적으로 가변되도록 하는 제1구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 홀 가공장치.
As a laser hole processing device for processing a hole in a substrate by irradiating a laser beam,
A first lens having a concave emission plane, shaping the laser beam emitted from the emission plane to have a ring-shaped cross-sectional shape, and increasing the diameter as it moves away from the emission plane;
A condensing lens that causes the laser beam incident after being emitted from the first lens to be focused at a focal position formed on the substrate;
A beam path having a convex incidence plane and provided between the condenser lens and the focal position, and modifying a path so that the laser beam emitted from the condenser lens intersects in front of the focal position, thereby increasing the diameter of the laser beam. A second lens having a ring-shaped cross-sectional shape; And
And a first driving unit for reciprocating the second lens in a direction closer to or away from the condensing lens to periodically change the cross-sectional shape diameter of the ring shape at the focal position. Processing equipment.
제1항에 있어서,
상기 제1구동부는 상기 초점위치에서 상기 링 형태의 단면 형상의 지름이 상기 홀의 지름에 대응되는 제1지름과, 상기 제1지름보다 작은 제2지름의 사이에서 연속적인 증감을 반복하도록 하여 상기 기판이 면가공되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 홀 가공장치.
According to claim 1,
The first driving unit repeats a continuous increase/decrease between the first diameter corresponding to the diameter of the hole and the second diameter smaller than the first diameter at the focal position so as to repeat the increase and decrease of the substrate. A laser hole processing apparatus characterized in that this surface is processed.
제1항에 있어서,
상기 제1렌즈로 입사되는 상기 레이저빔의 출력을 제어하는 출력제어부를 더 포함하고,
상기 출력제어부는
상기 집광렌즈 및 상기 제2렌즈 사이의 거리가 가까워져 상기 초점위치에서 상기 링 형태의 단면 형상의 지름이 커질수록 상기 레이저빔의 출력을 크게 하고,
상기 집광렌즈 및 상기 제2렌즈 사이의 거리가 멀어져 상기 초점위치에서 상기 링 형태의 단면 형상의 지름이 작아질수록 상기 레이저빔의 출력을 작게 하여 상기 초점위치에서 상기 레이저빔의 에너지 밀도가 일정해지도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 홀 가공장치.
According to claim 1,
Further comprising an output control unit for controlling the output of the laser beam incident on the first lens,
The output control unit
The closer the distance between the condensing lens and the second lens is, the larger the diameter of the cross-sectional shape of the ring at the focal position is, the larger the output of the laser beam is,
As the distance between the condenser lens and the second lens increases, the smaller the diameter of the cross-sectional shape of the ring shape at the focal position, the smaller the output of the laser beam and the energy density of the laser beam at the focal position is constant. Laser hole processing apparatus characterized in that to make.
제1항에 있어서,
상기 제1렌즈는 상기 집광렌즈와의 거리가 가변되도록 구비되고,
상기 제1렌즈 및 상기 집광렌즈 사이의 거리가 가까워질수록 상기 제2렌즈에서 출사되는 상기 레이저빔의 수렴각은 작아지고,
상기 제1렌즈 및 상기 집광렌즈 사이의 거리가 멀어질수록 상기 제2렌즈에서 출사되는 상기 레이저빔의 수렴각은 커지는 것을 특징으로 하는 레이저 홀 가공장치.
According to claim 1,
The first lens is provided so that the distance from the condensing lens is variable,
The closer the distance between the first lens and the condensing lens is, the smaller the convergence angle of the laser beam emitted from the second lens is,
The longer the distance between the first lens and the condensing lens, the laser hole processing apparatus characterized in that the convergence angle of the laser beam emitted from the second lens increases.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0857674A (en) * 1994-08-17 1996-03-05 Kawasaki Heavy Ind Ltd Laser beam processing method and device
JPH11245071A (en) * 1998-03-02 1999-09-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser processing device
KR101180705B1 (en) * 2011-11-29 2012-09-07 장인구 a laser beam patterning device
JP2015213952A (en) * 2014-05-12 2015-12-03 株式会社ディスコ Laser processing device
JP2018069310A (en) * 2016-11-01 2018-05-10 日本電信電話株式会社 Laser processing apparatus
KR20180108086A (en) 2017-03-24 2018-10-04 전상욱 Hall boring device using laser and hall boring method thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0857674A (en) * 1994-08-17 1996-03-05 Kawasaki Heavy Ind Ltd Laser beam processing method and device
JPH11245071A (en) * 1998-03-02 1999-09-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser processing device
KR101180705B1 (en) * 2011-11-29 2012-09-07 장인구 a laser beam patterning device
JP2015213952A (en) * 2014-05-12 2015-12-03 株式会社ディスコ Laser processing device
JP2018069310A (en) * 2016-11-01 2018-05-10 日本電信電話株式会社 Laser processing apparatus
KR20180108086A (en) 2017-03-24 2018-10-04 전상욱 Hall boring device using laser and hall boring method thereof

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