KR20210006294A

KR20210006294A - 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20210006294A
Application number: KR1020200083586A
Authority: KR
Inventors: 이토 야스시; 이치카와 케니치; 새키 유키; 니시베 타쓰야
Original assignee: 비아 메카닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-01-18
Also published as: JP7251904B2; TW202103831A; JP2021011410A; TWI821580B; CN112192055A

Abstract

특히 유리 기판에 레이저로 구멍을 뚫는 경우에, 구멍이 관통된 것을 검지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
가공할 기판이 재치되는 테이블과, 상기 기판에 레이저를 조사하는 레이저 조사 시스템과, 가공 동작을 행하기 위해 장치의 각 부분을 제어하는 제어부를 가지는 레이저 가공 장치에 있어서, 가공 동작할 때 상기 기판의 단면에서의 광 검출 레벨이 소정의 레벨까지 내려간 것을, 상기 제어부가 검출함으로써, 구멍이 관통된 것을 검지하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치{Laser processing method and laser processing appratus}

본 발명은, 특히 유리 기판에 레이저로 구멍을 뚫는 경우에 있어서, 구멍이 관통된 것을 검지할 수 있는 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 에 관한 것이다.

레이저로 구멍을 뚫는 경우에 있어서, 구명이 관통된 것을 확실히 검출하고 싶은 경우가 있다. 가공 동작이 정상적으로 이루어졌는가의 여부를 검증하는 것으로서, 예를 들어 특허 문헌 1에 개시되어 있는 것과 같이, 가공 에너지를 구멍 마다 누적시켜서 그 각각을 소정 값과 비교하는 것, 또는 특허 문헌 2에 개시되어 있는 것과 같이, 레이저를 조사할 때의 반사 강도를 구멍 마다 측정하고, 그 각각을 소정 값과 비교하는 것이 있다.

JP

1997-308977

A

JP

2004-9074

A

이들 방법에 있어서는, 레이저가 정상적으로 조사되었는가의 여부를 판정하는 것에 지나지 않고, 구멍이 뚫린 것, 나아가 구멍이 관통된 것을 검출하기 위한 것은 아니다. 그러므로, 본 발명은, 특히 유리 기판에 레이저로 구멍을 뚫는 경우에, 구멍이 관통된 것을 검지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 출원에서 개시되는 대표적인 가공 방법은, 레이저 조사에 의해 기판에 구멍을 뚫는 레이저 가공 방법에 있어서, 가공 동작할 때의 상기 기판의 단면에서의 광 검출 레벨을 검출하고, 해당 광 검출 레벨이 소정의 레벨까지 내려간 것을 검출함으로써, 구멍이 관통된 것을 검지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 유리 기판에 레이저로 구멍을 뚫는 경우에, 구멍이 관통된 것을 검지할 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에서의 관통 판정 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에서 사용하는 레이저 가공장치의 개략 블록도이다.
도 3은 트레파닝(trepanning) 가공의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에서 가공되는 구멍의 형상을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 하나의 실시예에 대하여 설명한다.

도 2는, 본 발명의 하나의 실시예에서 사용하는 레이저 가공장치의 개략 블록도이다. 각 구성요소나 접속선은, 주로 본 실시예를 설명하기 위해 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있고, 레이저 가공 장치로서 필요한 모든 것을 나타내고 있는 것은 아니다.

도 2에 있어서, 유리 기판(1)은 레이저 가공 장치의 테이블(2)의 위에 흡착 지그(jig)(3)를 통해 채치되고, 장치의 각 부분의 동작을 제어하는 제어부(4)의 제어 하에, 레이저 조사 시스템(5)으로부터 UV 레이저(6)가 조사됨으로써 다수의 구멍이 뚫려지도록 되어 있다.

흡착 지그(3)는, 그것에 형성된 흡착공(7)에 의해 유리 기판(1)을 아래로부터 흡인하여, 떠오르는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다. 제어부(4)는 프로그램 제어의 처리 장치를 중심으로 하여 구성되고, 여기서 설명하는 것 이외의 제어 기능을 가지며, 도시되어 있지 않은 블록에도 접속되어 있는 것으로 한다.

여기까지의 구성은, 이 분야에서 잘 알려져 있는 것이다. 도면 부호 8은, 유리 기판(1)의 단면(9)에 접하도록 배치되어, 단면(9)에 굴절된 빛의 대소를 검출하는 광학 센서이다. 이 경우의 광학 센서(8)는, 복수의 광 검출 소자를 유리 기판(1)의 단면(9)을 따라 나란히 배치하여, 감도를 향상시킨 것도 좋다.

제어부(4)는 후술하는 바와 같이, 광학 센서(8)로부터의 검출 신호에 의해 구명의 관통 상태를 판별할 수 있도록 되어 있다.

제어부(4)는 장치의 각 부분의 동작을 제어함으로써, 구멍을 뚫어야 할 위치를 중심으로 하여 복수 개소의 레이저 조사를 연속하여 행하여, 관통공을 뚫을 수 있도록 되어 있다(이하, 하나의 구멍 위치의 복수 개소에 연속하여 조사를 행하여 가공하는 것을 트레파닝 가공이라고 부른다).

트레파닝 가공의 방법으로서는, 소용돌이 형상(나선 형상)의 궤적을 그리도록 위치를 바꾸어 가는 것 및, 도 3에 나타내듯이 레이저 조사(S)를 구멍을 뚫어야 할 위치의 중심(P)을 중심으로 하여 원을 그리도록 반복한 후, 원의 지름을 바꾸어 동일하게 반복해 가는 것이 있다.

도 4는, 본 발명의 하나의 실시예에서 가공되는 구멍의 형상을 나타내는 단면도이다.

UV 레이저(6)가 유리 기판(1)에 조사되면, UV 레이저(6)가 유리 기판(1)의 내부에서 굴절되어 유리 기판(1)의 단면(9)에 입사된다. 유리 기판(1)에 대한 조사 개시 시기를 도 4A에 도시했으나, 이 시기에서의 유리 기판(1)의 단면(9)에 대한 굴절 광은 강하다. 그러나, 그 후, 가공이 진행되면, 구멍 위치에서의 유리 부분이 서서히 줄어들므로, 단면(9)에 대한 굴절광도 줄어든다. 도 4B는 구멍(10)이 관통될 때의 상태를 나타내고 있다.

유리 기판(1)의 단면(9)에 대한 굴절광은, 조사 개시 시기와 관통시에 변할 뿐 아니라, 구멍 위치, 또는, 이미 관통된 구멍의 위치 혹은 수가 다르면 변해 버린다.

그래서, 본 실시예에서는, 구멍을 뚫을 유리 기판에 대해, 모든 구멍 위치 마다 관통된 상태에서의 광학 센서(8)의 출력 레벨(이하, 관통 레벨이라고 부름)을 미리 실험 등에 의해 검출하여, 그 중에서 가장 낮게 되는 출력 레벨(이하, 최저 관통 레벨이라고 부름)을 파악해 둠으로써, 트레파닝 가공의 진행에 따라 출력 레벨이 서서히 내려가서 최저 관통 레벨에 도달한 것으로 판정하도록 한다.

관통 레벨은 구멍 위치, 또는, 이미 관통된 구멍의 위치 혹은 수가 다르면 변하므로, 상기와 같이 최저 관통 레벨로 된 때에 관통된 것으로 판정하도록 하면, 어느 구멍 위치에 있어서도 확실히 관통된 것을 검지할 수 있다.

도 1은 제어부(4)에서의 관통 판정 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 1A는, 유리 기판(1)에서의 어느 하나의 구멍 위치에서의 모습을 나타낸다. 제어부(4)는, UV 레이저(6)의 조사 개시 시기에서의 광학 센서(6)의 출력 레벨(V)을 감시하여, 트레파닝 가공의 진행에 따라 출력 레벨(V)이 서서히 내려가서 최저 관통 레벨로 되는 L에 도달하면 관통된 것으로 판정한다.

제어부(4)는, 구멍이 관통된 것으로 판정하면, 그 구멍의 위치에 대한 레이저 조사 시스템(5)에 의한 레이저 조사를 중단하고, 다음의 구멍 위치에 대한 레이저 조사를 개시한다.

또한, 도 1B는, 유리 기판(1)에서의 다른 구멍 위치에서의 모습을 나타낸다. 여기에서의 제어부(4)는, UV 레이저(6)의 조사 개시 시기에서의 광학 센서(8)의 출력 레벨(V)을 감시하여, 트레파닝 가공의 진행에 따라 출력 레벨(V)이 서서히 내려가서 최저 관통 레벨로 되는 L에 도달하면 관통된 것으로 판정한다.

제어부(4)는 구멍이 관통된 것으로 판정하면, 상기와 동일하게 하여, 그 구멍의 위치에 대한 레이저 조사 시스템(5)에 의한 레이저 조사를 중단하고, 다음의 구멍 위치에 대한 레이저 조사를 개시한다.

이상의 실시예에서는, 최저 관통 레벨(L)을 미리 파악하여 둠으로써, 트레파닝 가공의 진행에 따라 출력 레벨(V)이 서서히 내려가서 최저 관통 레벨(L)에 도달하면 관통된 것으로 판정하도록 하고 있으나, 관통된 것을 다른 방법으로 판정하도록 하여도 좋다.

예를 들어, 관통 시기에서의 광학 센서(8)의 출력 레벨(V)이 레이저 조사 개시 시기에서의 광학 센서(8)의 출력 레벨(V)에 대하여 어느 정도 내려가는지의 비율(이하, 관통 비율이라고 부름)을 미리 실험 등에 의해 검출하고, 그 중에서 가장 낮게 되는 비율(이하, 최저 관통 비율이라고 부름)을 파악하여 둠으로써, 트레파닝 가공의 진행에 따라 출력 레벨(V)이 서서히 내려가서 최저 관통 레벨(L)에 도달하면 관통된 것으로 판정해도 좋다. 이 방법에 있어서도, 어느 구멍 위치에서도 확실히 관통된 것을 검지하기 위해, 최저 관통 비율로 된 때에 관통된 것으로 판정한다.

또한, 이 방법의 경우, 레이저 조사 개시 시기에서의 광학 센서(8)의 출력 레벨(V)의 대신에 레이저 조사 개시 직후의 광학 센서(8)의 출력 레벨(V)을 채용하여도 좋다. 나아가, 관통시의 출력 레벨(V)이 관통전에 비해 압도적으로 작으면, 레이저 조사 개시 직후보다도 후의 시기에서의 광학 센서(8)의 출력 레벨(V)을 채용하여도 좋다.

또한, 이상의 실시예에 있어서, 유리 기판 치수, 구멍 위치, 구멍 크기, 구멍 뚫음 순서, 및 유리 재료의 규격이 변하지 않으면, 최저 관통 레벨(L) 혹은 최저 관통 비율은 같게 되기 마련이다. 따라서, 구멍 뚫는 유리 기판(1) 마다 최저 관통 레벨(L) 혹은 최저 관통 비율을 미리 파악할 필요는 없고, 상기 규격이 변하지 않는 범위에서 하나의 유리 기판(1)에 대하여 파악하면 된다.

그렇기는 하지만, 유리 기판(1) 마다 미묘한 변화를 피하고 싶으면, 예를 들어 로트(lot) 마다 최저 관통 레벨(L) 혹은 최저 관통 비율을 미리 파악하도록 하여도 좋다.

또한, 이상의 실시예에 있어서는, UV 레이저(6)에 의한 트레파닝 가공을 할 경우에 대하여 설명했으나, 본 발명에 있어서는, UV 레이저(6) 대신에 CO₂레이저를 사용하여도 좋고, 또한 하나의 구멍 위치에 대하여 1회 혹은 동일 개소에 복수 횟수로 조사하여 가공하는, 소위 펀칭 가공이라도 좋다.

1: 유리 기판, 2 ; 테이블, 4 : 제어부, 5 : 레이저 조사 시스템,
6 : UV 레이저, 8 : 광 센서, 9 : 단면, 10 : 구멍

Claims

레이저 조사에 의해 기판에 관통 구멍을 뚫는 레이저 가공 방법에 있어서, 가공 동작할 때의 상기 기판의 단면에서의 광 검출 레벨을 검출하고, 해당 광 검출 레벨이 소정의 레벨까지 내려간 것을 검출함으로써 구멍이 관통된 것을 검지하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 방법.
레이저 조사에 의해 기판에 구멍을 뚫는 레이저 가공 방법에 있어서, 가공 동작할 때의 상기 기판의 단면에서의 광 검출 레벨을 검출하고, 상기 광 검출 레벨이 구멍의 관통 이전의 것에 대해 소정의 비율까지 내려간 것을 검출함으로써 구멍이 관통된 것을 검지하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 구멍 관통 이전을 레이저 조사 개시 시기로 한 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 방법.
가공할 기판이 재치되는 테이블과, 상기 기판에 레이저를 조사하는 레이저 조사 시스템과, 가공 동작을 행하기 위해 장치의 각 부분을 제어하는 제어부;를 가지는 레이저 가공 장치에 있어서, 가공 동작할 때 상기 기판의 단면에서의 광 검출 레벨이 소정의 레벨까지 내려간 것을, 상기 제어부가 검출함으로써, 구멍이 관통된 것을 검지하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
가공할 기판이 재치되는 테이블과, 상기 기판에 레이저를 조사하는 레이저 조사 시스템과, 가공 동작을 행하기 위해 장치의 각 부분을 제어하는 제어부;를 가지는 레이저 가공 장치에 있어서, 가공 동작할 때 상기 기판의 단면에서의 광 검출 레벨이 구멍의 관통 이전의 것에 대해 소정의 비율까지 내려간 것을, 상기 제어부가 검출함으로써, 구멍이 관통된 것을 검지하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 구멍 관통 이전을 레이저 조사 개시 시기로 한 것을 특징으로 하는, 레이저 가공 장치.