KR20210042230A

KR20210042230A - Laser Processing Apparatus

Info

Publication number: KR20210042230A
Application number: KR1020190124945A
Authority: KR
Inventors: 김종희; 박근형
Original assignee: 주식회사 아이비솔루션
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2021-04-19
Also published as: KR102312782B1

Abstract

Disclosed is a laser scanner. According to one aspect of the present invention, provided is a laser processing apparatus comprising: a light source for irradiating a laser for processing; a scanner for reflecting the laser irradiated from the light source in a predetermined direction to scan a predetermined area of the laser; an object lens for focusing the incident laser to irradiate the laser to an object; a scanning adapter for allowing the laser reflected from the scanner to be incident into an opening part of the object lens; and a stage for moving the object while mounting the object thereon.

Description

Laser Processing Apparatus}

본 실시예는 레이저를 이용하여 가공하는 장치에 관한 것이다.This embodiment relates to an apparatus for processing using a laser.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.

레이저 가공장치는 레이저 빔을 가공이 필요한 대상물의 표면 등에 조사하여 세밀하게 가공을 수행하는 장치이다. 이러한 레이저 가공장치에는 두 가지 유형이 존재한다.The laser processing device is a device that performs detailed processing by irradiating a laser beam to the surface of an object that needs to be processed. There are two types of laser processing equipment.

첫 번째 유형의 레이저 가공장치는 광원에서 조사되는 레이저 빔을 대물렌즈로 포커싱하여 대상물로 조사하며, 대상물이 안착된 스테이지를 이동시켜 원하는 모양으로 가공한다. 레이저 가공장치는 레이저 빔을 대물렌즈를 거쳐 대상물로 조사되기 때문에, 레이저 빔의 스캐닝은 곤란하다. 따라서, 대상물이 안착되어 있는 스테이지 전체가 이동하며, 조사되는 레이저 빔에 의해 대상물이 원하는 모양으로 가공되도록 한다. 이러한 유형의 레이저 가공장치는 대물렌즈로 레이저 빔을 포커싱하여 대상물로 조사할 수 있어 1 내지 2㎛ 단위까지 세밀하게 가공할 수 있는 장점을 가지나, 가공을 위해 스테이지 전체가 이동해야 하기에 가공 속도가 현저히 떨어지는 문제가 존재한다.In the first type of laser processing apparatus, a laser beam irradiated from a light source is focused with an objective lens to irradiate the object, and the stage on which the object is seated is moved and processed into a desired shape. Since the laser processing apparatus irradiates a laser beam to an object through an objective lens, it is difficult to scan the laser beam. Accordingly, the entire stage on which the object is seated moves, and the object is processed into a desired shape by the irradiated laser beam. This type of laser processing apparatus has the advantage of being able to process finely in units of 1 to 2㎛ because it can irradiate the object by focusing a laser beam with an objective lens, but the processing speed is high because the entire stage must be moved for processing. There is a problem that falls significantly.

첫 번째 유형의 레이저 가공장치의 단점을 보완하고자 두 번째 유형의 레이저 가공장치가 등장하였다. 두 번째 유형의 레이저 가공장치는 스캐너를 이용하여 레이저 빔의 방향을 조절함으로써, 대상물에 원하는 모양으로 가공하는 방식이다. 레이저 가공장치는 스캐너를 이용하여 레이저 빔의 방향을 조절하며, 방향이 조절된 레이저 빔을 대구경 렌즈, 주로, 텔레센트릭(Telecentric) 렌즈를 이용하여 대상물로 조사한다. 이러한 유형의 레이저 가공장치는 스캐너를 이용하여 빔의 방향을 조절할 수 있기 때문에 상당히 빠른 속도로 가공을 수행할 수 있는 장점을 갖지만, 레이저 빔이 대구경 렌즈를 거쳐 대상물로 조사되기 때문에 세밀한 폭으로 가공을 할 수 없는 문제가 존재한다. 통상적으로 두 번째 유형의 레이저 가공장치는 100㎛ 단위 수준의 가공만이 가능하다.In order to compensate for the shortcomings of the first type of laser processing device, a second type of laser processing device has appeared. The second type of laser processing device is a method of processing the object into a desired shape by adjusting the direction of the laser beam using a scanner. The laser processing apparatus adjusts the direction of a laser beam using a scanner, and irradiates the adjusted laser beam to an object using a large-diameter lens, mainly, a telecentric lens. This type of laser processing device has the advantage of being able to perform processing at a fairly high speed because the direction of the beam can be adjusted using a scanner. However, since the laser beam is irradiated to the object through a large-diameter lens, it can be processed with a fine width. There is a problem that cannot be done. Typically, the second type of laser processing equipment is only capable of processing at the level of 100 μm.

이처럼, 각 유형의 레이저 가공장치는 우수한 장점을 가지고 있으나 그와 함께 치명적인 단점을 가지고 있기 때문에, 양자의 장점만을 포함하고 있는 레이저 가공장치에 대한 수요가 존재한다.As described above, each type of laser processing apparatus has excellent advantages, but also has fatal disadvantages. Therefore, there is a demand for a laser processing apparatus including only the advantages of both.

본 발명의 일 실시예는, 세밀하면서 가공을 위한 스테이지의 이동을 최소화하여 빠르게 대상물을 가공할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of rapidly processing an object by minimizing movement of a stage for processing while being detailed.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 가공을 위한 레이저를 조사하는 광원과 광원으로부터 조사된 레이저를 기 설정된 방향으로 반사시켜 기 설정된 면적만큼 스캐닝하는 스캐너와 입사하는 레이저를 포커싱하여 물체로 조사하는 대물렌즈와 상기 스캐너로부터 반사되는 레이저를 상기 대물렌즈의 개구부로 입사시키는 스캐닝 어댑터 및 상기 물체를 안착시키며 이동시키는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, a light source for irradiating a laser for processing, a scanner for scanning a predetermined area by reflecting the laser irradiated from the light source in a preset direction, and an objective lens for focusing the incident laser and irradiating it to an object; It provides a laser processing apparatus comprising a scanning adapter for injecting a laser reflected from the scanner into an opening of the objective lens, and a stage for seating and moving the object.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐닝 어댑터는 상기 광원과 상기 스캐너의 광 경로상의 가운데 배치되어, 상기 광원에서 조사되어 상기 스캐너로 입사되는 레이저를 포커싱하는 제1 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the scanning adapter includes a first lens disposed between the light source and an optical path of the scanner to focus a laser irradiated from the light source and incident on the scanner.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐닝 어댑터는 상기 스캐너로부터 반사되는 레이저를 평행광으로 만들어 상기 대물렌즈의 개구부로 입사시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the scanning adapter is characterized in that the laser reflected from the scanner is converted into parallel light and incident thereon through the opening of the objective lens.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐닝 어댑터는 상기 스캐너로부터 반사되는 레이저를 평행광으로 만드는 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the scanning adapter is characterized in that it includes a second lens that makes the laser reflected from the scanner into parallel light.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐닝 어댑터는 상기 스캐너로부터 반사되는 레이저의 광 경로를 상기 대물렌즈의 개구부의 방향으로 변화시키는 제3 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the scanning adapter includes a third lens that changes the optical path of the laser reflected from the scanner in the direction of the opening of the objective lens.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 가공을 위한 레이저를 조사하는 제1 광원과 제1 광원으로부터 조사된 레이저를 기 설정된 방향으로 반사시켜 기 설정된 면적만큼 스캐닝하는 스캐너와 입사하는 레이저를 포커싱하여 물체로 조사하는 대물렌즈와 상기 물체의 표면 상태를 확인하기 위한 확인광을 조사하는 제2 광원과 확인광이 조사된 물체로부터 반사된 반사광을 수광하는 수광부와 상기 스캐너로부터 반사되는 레이저를 상기 대물렌즈의 개구부로 입사시키고, 상기 확인광을 물체로 반사시키고, 상기 반사광을 상기 수광부로 반사시키는 스캐닝 어댑터 및 상기 물체를 안착시키며 이동시키는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, the first light source for irradiating the laser for processing and the laser irradiated from the first light source are reflected in a preset direction, and the scanner that scans for a preset area and the incident laser are focused and irradiated to an object. A second light source for irradiating the objective lens to check the surface condition of the object, a light receiving unit for receiving reflected light reflected from the object to which the confirmation light is irradiated, and a laser reflected from the scanner through the opening of the objective lens. A laser processing apparatus comprising: a scanning adapter configured to enter, reflect the confirmation light to an object, and reflect the reflected light to the light receiving unit; and a stage for seating and moving the object.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐닝 어댑터는 상기 스캐너로부터 반사된 레이저는 통과시키고, 상기 광원에서 조사된 확인광은 반사시키는 제1 빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the scanning adapter includes a first beam splitter that passes the laser reflected from the scanner and reflects the confirmation light irradiated from the light source.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐닝 어댑터는 상기 스캐너로부터 반사된 레이저와 상기 확인광은 통과시키고, 상기 물체로부터 반사된 반사광은 상기 수광부로 반사시키는 제2 빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present embodiment, the scanning adapter includes a second beam splitter that passes the laser reflected from the scanner and the confirmation light, and reflects the reflected light reflected from the object to the light receiving unit.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 세말하게 대상물을 가공할 수 있으면서도, 가공을 위한 스테이지의 이동을 최소화하여 빠르게 대상물을 가공할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to an aspect of the present embodiment, there is an advantage in that the object can be processed in detail by minimizing the movement of the stage for processing while the object can be processed in detail.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공장치로부터 조사되는 레이저의 일 광 경로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 가공장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 스캐닝 어댑터를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of a scanner according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an optical path of a laser irradiated from the laser processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the configuration of a laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a micro scanning adapter according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.In the present invention, various changes may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in the present application 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 the present application, terms such as "comprise" or "have" should be understood as not precluding the possibility of existence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms including technical or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process, or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range not technically contradictory to each other.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공장치의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공장치(100)는 광원(110), 스캐너(120), 마이크로 스캐닝 어댑터(130), 대물렌즈(140), 스테이지(150) 및 제어부(미도시)를 포함한다.1, the laser processing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention includes a light source 110, a scanner 120, a micro-scanning adapter 130, an objective lens 140, a stage 150, and It includes a control unit (not shown).

광원(110)은 물체를 가공하기 위한 레이저 빔을 조사한다. The light source 110 irradiates a laser beam for processing an object.

스캐너(120)는 광원으로부터 조사된 레이저 빔의 방향을 조절하여 스캐닝한다. 스캐너(120)는 광원으로부터 조사되어 입사(도 1에서는 -x축 방향)하는 레이저 빔을 기 설정된 방향(도 1에서는 -y축 방향)으로 반사시킨다. 이때, 스캐너(120)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 반사시키는 각도를 세밀히 조절하여, 기 설정된 방향으로 반사된 레이저 빔이 마이크로 스캐닝 어댑터(130)로 입사되는 위치를 조절한다. 스캐너(120)의 구성은 도 2에 상세히 도시되어 있다.The scanner 120 scans by adjusting the direction of the laser beam irradiated from the light source. The scanner 120 reflects a laser beam irradiated from a light source and incident (in the -x-axis direction in FIG. 1) in a preset direction (in the -y-axis direction in FIG. 1). In this case, the scanner 120 finely adjusts the angle to be reflected under the control of a controller (not shown), and adjusts a position at which the laser beam reflected in a preset direction is incident on the micro-scanning adapter 130. The configuration of the scanner 120 is shown in detail in FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram showing the configuration of a scanner according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너(120)는 미러(210), 빔 스플리터(220) 및 모터(230, 235)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the scanner 120 according to an embodiment of the present invention includes a mirror 210, a beam splitter 220, and motors 230 and 235.

미러(210)는 광원으로부터 조사되어 빔 스플리터(220)를 통과한 레이저 빔을 다시 빔 스플리터(220) 방향으로 반사시킨다. The mirror 210 reflects the laser beam irradiated from the light source and passed through the beam splitter 220 again toward the beam splitter 220.

빔 스플리터(220)는 광원으로부터 조사되는 레이저 빔은 통과시키고, 미러(210)로부터 반사된 레이저 빔은 반사시킨다. 빔 스플리터(220)는 마이크로 스캐닝 어댑터가 위치한 방향(도 1 및 도 2에서 -y축 방향)으로 레이저 빔을 반사시키기 위한 반사각을 가지며, 모터(235)에 의해 기 설정된 범위 내에서 반사각이 조정되며 반사되는 레이저 빔의 방향이 변한다. 도 2에는 빔 스플리터(220)가 모터(235)에 의해 반사각을 x축 방향으로 조정하는 것만이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, z축 방향으로도 조정이 가능하다. 즉, 빔 스플리터(220)는 반사각을 x-z 평면 상에서 조정 가능하기 때문에, -y축으로 반사시키는 레이저 빔을 기 설정된 면적(반사각의 조정 범위) 내에서 스캐닝할 수 있다. 다만, 빔 스플리터(220)가 기 설정된 범위 넘어서 반사각을 조정할 경우, 후술할 대물렌즈(140)로 레이저 빔이 입사되지 못하기에 기 설정된 범위 내에서 반사각을 조정하여 레이저 빔을 스캐닝한다.The beam splitter 220 passes the laser beam irradiated from the light source and reflects the laser beam reflected from the mirror 210. The beam splitter 220 has a reflection angle for reflecting the laser beam in the direction in which the micro-scanning adapter is located (in the direction of the -y axis in FIGS. 1 and 2), and the reflection angle is adjusted within a preset range by the motor 235 The direction of the reflected laser beam changes. In FIG. 2, only the beam splitter 220 adjusts the reflection angle in the x-axis direction by the motor 235, but is not limited thereto, and can be adjusted in the z-axis direction as well. That is, since the beam splitter 220 can adjust the reflection angle on the x-z plane, the laser beam reflected in the -y axis can be scanned within a preset area (adjustment range of the reflection angle). However, when the beam splitter 220 adjusts the reflection angle beyond a preset range, since the laser beam cannot be incident to the objective lens 140 to be described later, the laser beam is scanned by adjusting the reflection angle within a preset range.

모터(230, 235)는 미러(210) 및 빔 스플리터(220)가 이동할 수 있도록 하는 동력을 제공한다. 특히, 모터(235)는 빔 스플리터(220)에 장착되어, 빔 스플리터(220)가 반사각을 조정할 수 있도록 하는 동력을 제공한다. 모터(235)에 의해 빔 스플리터(220)가 반사각을 조정함에 따라 레이저 빔이 기 설정된 면적 내에서 스캐닝이 이루어질 수 있고, 모터(230)가 미러(210)를 이동시킴에 따라 스캐너(120)에 의해 반사되는 레이저 빔의 전체적인 방향이 변할 수 있다.The motors 230 and 235 provide power to allow the mirror 210 and the beam splitter 220 to move. In particular, the motor 235 is mounted on the beam splitter 220 and provides power to allow the beam splitter 220 to adjust the reflection angle. As the beam splitter 220 adjusts the reflection angle by the motor 235, the laser beam can be scanned within a preset area, and as the motor 230 moves the mirror 210, the scanner 120 The overall direction of the reflected laser beam may be changed.

한편, 도 2에는 스캐너(120)에 미러(120)와 빔 스플리터(220)가 포함된 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 일방향으로 입사되는 레이저 빔의 방향을 변이시킬 수 있는 구성(일 예로, 복수 개의 미러만으로 구현) 또는 장치(일 예로, 갈바노미터 스캐너)라면 어떠한 것으로 대체되어도 무방하다.On the other hand, FIG. 2 shows that the scanner 120 includes a mirror 120 and a beam splitter 220, but is not limited thereto, and a configuration capable of changing the direction of a laser beam incident in one direction (one For example, if it is implemented only with a plurality of mirrors) or a device (for example, a galvanometer scanner), it may be replaced with any one.

다시 도 1을 참조하면, 마이크로 스캐닝 어댑터(130)는 스캐너(120)에서 반사되는 레이저 빔의 성질과 경로를 변화시켜, 레이저 빔을 대물렌즈(140)의 개구부(Aperture)로 입사시킨다. 스캐너(120)로부터 반사되어 스캐닝된 레이저 빔은 마이크로 스캐닝 어댑터(130)의 일 구성에 의해 발산하는 발산광의 성질을 갖는다. 그러나 대물렌즈(140)로 입사되어야 할 광이 발산될 경우, 가공을 위한 충분한 양의 레이저 빔이 대물렌즈(140)로 입사되지 못해 가공이 온전히 이루어지지 못하게 되고, 대물렌즈(140) 이외의 부분으로 발산하는 레이저 빔이 레이저 가공장치(100) 내 다른 구성이나 대상물(160)의 가공되고 있는 부분 이외의 다른 부분에도 영향을 미칠 우려가 존재한다. 이러한 문제를 해소하고자, 마이크로 스캐닝 어댑터(130)는 스캐너(120)로부터 반사되어 스캐닝된 레이저 빔의 성질을 평행광으로 변화시키며, 이와 동시에 레이저 빔의 경로를 대물렌즈(140)의 개구부 내로 모두 입사되도록 변화시킨다. 마이크로 스캐닝 어댑터(130)의 구성과 레이저 빔의 광 경로에 대한 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.Referring back to FIG. 1, the micro-scanning adapter 130 changes the properties and paths of the laser beam reflected from the scanner 120 and causes the laser beam to enter the aperture of the objective lens 140. The laser beam reflected and scanned from the scanner 120 has a property of divergent light emitted by one configuration of the micro-scanning adapter 130. However, when the light to be incident on the objective lens 140 is diverged, a sufficient amount of laser beam for processing cannot be incident on the objective lens 140 so that the processing cannot be performed completely, and parts other than the objective lens 140 There is a concern that the laser beam emitted by the laser processing apparatus 100 may affect other components of the laser processing apparatus 100 or other parts of the object 160 that are being processed. To solve this problem, the micro-scanning adapter 130 changes the properties of the scanned laser beam reflected from the scanner 120 into parallel light, and at the same time, the path of the laser beam is all incident into the opening of the objective lens 140. Change it if possible. The configuration of the micro-scanning adapter 130 and a description of the optical path of the laser beam will be described later with reference to FIG. 3.

마이크로 스캐닝 어댑터(130)는 연결부(125)에 의해 스캐너(120)에 연결되어, 스캐너(120)로부터 반사되어 스캐닝된 레이저 빔의 성질과 경로를 변화시킨다.The micro-scanning adapter 130 is connected to the scanner 120 by the connection unit 125 to change the properties and paths of the scanned laser beam reflected from the scanner 120.

대물렌즈(140)는 입사되는 레이저 빔을 포커싱하여 대상물(160)로 조사한다. 대물렌즈(140)는 마이크로 스캐닝 어댑터(130)로부터 평행광을 입사받아 대상물(160)로 포커싱한다. 다만, 대물렌즈(140)로 입사되는 레이저 빔은 스캐너(120)에 의해 기 설정된 면적만큼 스캐닝되기 때문에, 대물렌즈(140)로부터 포커싱되는 레이저 빔은 종래의 레이저 가공장치와 일 초점으로만 조사되는 것이 아니라 기 설정된 면적 내에서 가변된다. 마이크로 스캐닝 어댑터(130)가 스캐너(120)로부터 반사되어 스캐닝된 레이저 빔을 모두 대물렌즈(140)의 개구부 내로 입사시키기 때문에, 레이저 가공장치(100)는 대물렌즈(140)를 이용하여 세밀한 가공이 가능함과 동시에, 스캐너를 이용하여 빠른 속도로 가공할 수 있다.The objective lens 140 irradiates the object 160 by focusing the incident laser beam. The objective lens 140 receives parallel light from the micro-scanning adapter 130 and focuses it onto the object 160. However, since the laser beam incident on the objective lens 140 is scanned by a predetermined area by the scanner 120, the laser beam focused from the objective lens 140 is irradiated with only one focal point with a conventional laser processing apparatus. Rather, it is variable within a preset area. Since the micro-scanning adapter 130 reflects all the scanned laser beams reflected from the scanner 120 into the opening of the objective lens 140, the laser processing apparatus 100 can perform detailed processing using the objective lens 140. At the same time, it can be processed at high speed using a scanner.

스테이지(150)는 대상물(160)을 안착시켜 이동시킨다. 스테이지(150)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 안착된 대상물(160)을 대물렌즈(140) 하단의 가공을 위한 위치로 이동시킨다. 또한, 스테이지(150)는 제어부(미도시)의 제어에 따라, 대상물(160)의 일정 면적에 가공이 완료된 경우 다른 면적이 가공을 위한 위치에 노출되도록 대상물을 이동시키고, 대상물(160)에 가공이 모두 완료되었으면 대상물(160)을 가공을 위한 위치 밖으로 이동시킨다.The stage 150 seats and moves the object 160. The stage 150 moves the seated object 160 to a position below the objective lens 140 for processing under the control of a controller (not shown). In addition, the stage 150 moves the object so that the other area is exposed to the position for processing when processing is completed on a certain area of the object 160 under the control of a control unit (not shown), and is processed on the object 160 When all of these are completed, the object 160 is moved out of the position for processing.

제어부(미도시)는 레이저 가공장치(100) 내 각 구성의 동작을 제어한다.The control unit (not shown) controls the operation of each component in the laser processing apparatus 100.

대상물(160)의 가공을 진행하고자 할 경우, 제어부(미도시)는 광원(110)이 레이저 빔을 조사하도록 제어한다. 대상물(160)의 가공이 모두 완료된 경우, 제어부(미도시)는 광원(110)이 레이저 빔의 조사를 중단하도록 제어한다.When processing of the object 160 is to be performed, the control unit (not shown) controls the light source 110 to irradiate the laser beam. When all processing of the object 160 is completed, the control unit (not shown) controls the light source 110 to stop irradiation of the laser beam.

제어부(미도시)는 대상물(160)이 원하는 모양을 가공될 수 있도록 스캐너(120)를 조정한다. 제어부(미도시)는 스캐너(120)를 조정하여, 광원(110)으로부터 조사된 레이저 빔을 가공을 위한 적절한 방향으로 반사하도록 스캐너(120)를 조정한다.The control unit (not shown) adjusts the scanner 120 so that the object 160 can be processed into a desired shape. The controller (not shown) adjusts the scanner 120 to reflect the laser beam irradiated from the light source 110 in an appropriate direction for processing.

또한, 제어부(미도시)는 스테이지(150)를 제어하여, 대상물(150)을 가공을 위한 위치로 이동시키거나, 대상물(150)의 가공이 완료된 부위나 최종적으로 가공이 완료된 대상물(150)을 가공을 위한 위치 밖으로 이동시키도록 한다.In addition, the control unit (not shown) controls the stage 150 to move the object 150 to a position for processing, or the portion where the object 150 has been processed or the object 150 that has been finally processed. Move it out of the position for processing.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 가공장치로부터 조사되는 레이저의 일 광 경로를 도시한 도면이다.3 is a view showing an optical path of a laser irradiated from the laser processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

광원(110)으로부터 조사된 레이저 빔은 평행광 형태로 조사된다.The laser beam irradiated from the light source 110 is irradiated in the form of parallel light.

마이크로 스캐닝 어댑터(130) 내 제1 렌즈(310)는 광원(110)과 스캐너(120)의 광 경로 중간에 배치되어, 스캐너(120)로 입사될 레이저 빔을 포커싱한다. 제1 렌즈(310)는 제1 렌즈(310)를 통과한 레이저 빔이 스캐너(120)를 거쳐 스캐너(120)와 제2 렌즈(320) 사이에서 포커싱되도록 레이저 빔을 포커싱한다.The first lens 310 in the micro scanning adapter 130 is disposed between the light source 110 and the optical path of the scanner 120 to focus a laser beam incident on the scanner 120. The first lens 310 focuses the laser beam so that the laser beam that has passed through the first lens 310 passes through the scanner 120 and is focused between the scanner 120 and the second lens 320.

제1 렌즈(130)를 거친 레이저 빔은 스캐너(120)를 거치며 기 설정된 방향(본 발명에서는 -y축)으로 반사된다. 이때, 스캐너(120)의 반사각에 따라, 레이저 빔이 반사되는 방향은 기 설정된 범위 내에서 상이해진다.The laser beam passing through the first lens 130 passes through the scanner 120 and is reflected in a preset direction (in the present invention, the -y axis). At this time, depending on the reflection angle of the scanner 120, the direction in which the laser beam is reflected is different within a preset range.

스캐너(120)에서 반사된 레이저 빔은 서로 다른 방향으로 조사되며, 서로 다른 지점에서 포커싱된 후 발산하며 제2 렌즈(320)로 입사한다. 전술한 대로, 레이저 빔이 제1 렌즈(310)를 통과하며, 스캐너(120)와 제2 렌즈(320) 사이에서 포커싱된다. 이에 따라, 제2 렌즈(320)의 (광 경로 상의) 전단에서 포커싱된 레이저 빔은 다시 분산되며 제2 렌즈(320)로 입사하게 된다. 도 3에는 서로 다른 방향으로 조사된 레이저 빔들이 서로 다른 초점을 형성한 후 발산하는 것처럼 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 레이저 빔들이 동일한 초점을 형성한 후 각각 발산하는 광 경로를 가질 수도 있다.The laser beams reflected from the scanner 120 are irradiated in different directions, are focused at different points, then diverge, and enter the second lens 320. As described above, the laser beam passes through the first lens 310 and is focused between the scanner 120 and the second lens 320. Accordingly, the laser beam focused at the front end (on the optical path) of the second lens 320 is dispersed again and is incident on the second lens 320. 3 illustrates that laser beams irradiated in different directions emit after forming different focal points, but the present invention is not limited thereto, and the laser beams may have optical paths that emit each after forming the same focal point. .

제2 렌즈(320)는 입사하는 레이저 빔의 경로와 성질을 변이시켜 대물렌즈(140)로 입사시킨다. 제2 렌즈(320)는 레이저 빔의 성질면에 있어서는 입사되는 발산광을 평행광으로 변이시키며, 광 경로에 있어서는 제2 렌즈(320)의 중심으로부터 멀어질수록 굴절각도가 증가하여 최종적으로 대물렌즈(140)의 개구부 내로 입사된다. 이에 따라, 스캐너(120)에서 어떠한 방향으로 반사된 레이저 빔이라도 모두 평행광의 형태로 대물렌즈(140)의 개구부에 입사된다.The second lens 320 changes the path and properties of the incident laser beam to be incident on the objective lens 140. The second lens 320 transforms the incident divergent light into parallel light in terms of the properties of the laser beam, and in the optical path, the refraction angle increases as the distance from the center of the second lens 320 increases. It is incident into the opening of 140. Accordingly, all of the laser beams reflected in any direction by the scanner 120 are incident on the opening of the objective lens 140 in the form of parallel light.

제2 렌즈(320)는 입사되는 발산광을 평행광으로 변이시키는 동시에, 렌즈의 중심부로부터 끝단으로 갈수록 굴절시키는 각도가 상승하는 하나의 렌즈로 구현될 수 있고, 입사되는 발산광을 평행광으로 변이시키는 렌즈와 입사되는 위치에 따라 상이한 각도로 굴절시키는(렌즈의 중심부로부터 끝단으로 갈수록 굴절시키는) 렌즈 복수 개로 구현될 수도 있다. 제2 렌즈(320)가 복수의 렌즈로 구현될 경우, 각 렌즈에서 필연적으로 발생하게 되는 각종 수차들을 서로 간에 보상할 수 있는 효과를 갖는다.The second lens 320 may be implemented as a single lens in which the incident divergent light is transformed into parallel light and the angle of refraction increases from the center to the end of the lens, and the incident divergent light is transformed into parallel light. It may be implemented with a plurality of lenses that refract at different angles according to the incident lens and the incident position (refraction from the center to the end of the lens). When the second lens 320 is implemented as a plurality of lenses, it has an effect of compensating for various aberrations inevitably occurring in each lens.

대물렌즈(140)로 입사하는 레이저 빔은 대물렌즈(140)를 거쳐 대상물(160)에 포커싱된다.The laser beam incident on the objective lens 140 is focused on the object 160 through the objective lens 140.

스캐너(120)에 의해 기 설정된 범위 내에서 레이저 빔이 스캐닝되고, 스캐닝되는 레이저 빔은 제2 렌즈(320)를 거치며 온전히 대물렌즈(140)로 입사되고 있기 때문에, 대물렌즈(140)에서 조사되는 레이저 빔은 미세한 초점으로 포커싱되면서도, 기 설정된 범위 내에서 변화할 수 있게 된다. 이에 따라, 레이저 가공장치(100)는 정밀하게 가공을 수행할 수 있는 동시에, 빠르게 레이저 가공을 수행할 수 있다.Since the laser beam is scanned within a preset range by the scanner 120 and the scanned laser beam passes through the second lens 320 and is completely incident to the objective lens 140, it is irradiated from the objective lens 140. The laser beam can be changed within a preset range while being focused with a fine focus. Accordingly, the laser processing apparatus 100 can accurately perform processing and at the same time perform laser processing quickly.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 가공장치의 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram showing the configuration of a laser processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 가공장치(400)는 레이저 가공장치(100)의 구성에 제2 광원(410)과 수광부(420)를 추가로 포함한다.Referring to FIG. 4, the laser processing apparatus 400 according to the second embodiment of the present invention further includes a second light source 410 and a light receiving unit 420 in the configuration of the laser processing apparatus 100.

제2 광원(410)은 대상물(160)의 표면 상태를 확인하기 위한 확인광을 조사한다. 제2 광원(410)은 수광부(420)를 거쳐 장치 사용자가 현재 대상물의 가공상태(대상물의 표면상태)를 실시간으로 확인할 수 있도록, 마이크로 스캐닝 어댑터(430)로 확인광을 조사한다. 확인광은 사용자가 확인할 수 있도록, 가시광 파장대역을 가질 수 있다.The second light source 410 irradiates a confirmation light to confirm the surface condition of the object 160. The second light source 410 irradiates a confirmation light with the micro-scanning adapter 430 so that the device user can check the current processing state (surface state of the object) of the object through the light receiving unit 420 in real time. The confirmation light may have a visible light wavelength band so that the user can check it.

수광부(420)는 대상물(160)로부터 반사된 반사광을 수광한다. 제2 광원(410)으로부터 조사된 확인광은 마이크로 스캐닝 어댑터(430)에 의해 대상물(160)로 조사되며, 대상물(160)로부터 반사되는 반사광은 마이크로 스캐닝 어댑터(430)거치며 수광부(420)로 입사된다. 수광부(420)는 반사광을 센싱하여, 데이터화하거나 이미지화하여 사용자가 현재 대상물의 가공상태를 확인할 수 있도록 한다.The light receiving unit 420 receives the reflected light reflected from the object 160. Confirmation light irradiated from the second light source 410 is irradiated to the object 160 by the micro-scanning adapter 430, and the reflected light reflected from the object 160 passes through the micro-scanning adapter 430 and enters the light receiving unit 420 do. The light receiving unit 420 senses the reflected light, converts it into data or converts it into an image so that the user can check the current processing state of the object.

마이크로 스캐닝 어댑터(430)는 레이저 가공장치(100) 내 포함된 마이크로 스캐닝 어댑터(130)와 동일한 기능을 수행하며, 이에 추가적으로 제2 광원(410)으로부터 조사되는 확인광을 대상물(160)로 반사하고, 대상물(160)로부터 반사된 반사광을 수광부(420)로 전달한다.The micro-scanning adapter 430 performs the same function as the micro-scanning adapter 130 included in the laser processing apparatus 100, and additionally reflects the confirmation light irradiated from the second light source 410 to the object 160 , The reflected light reflected from the object 160 is transmitted to the light receiving unit 420.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 스캐닝 어댑터를 도시한 도면이다.5 is a diagram showing a micro scanning adapter according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로 스캐닝 어댑터(430)는 제1 렌즈(미도시) 및 제2 렌즈(320)에 추가적으로 제1 빔 스플리터(510) 및 제2 빔 스플리터(520)를 더 포함한다. 수광부(420)의 위치에 따라, 미러(530)가 마이크로 스캐닝 어댑터(430)에 더 포함될 수 있다.Referring to FIG. 5, the micro-scanning adapter 430 according to the second embodiment of the present invention includes a first beam splitter 510 and a second beam splitter in addition to the first lens (not shown) and the second lens 320. It further includes 520. Depending on the position of the light receiving unit 420, the mirror 530 may be further included in the micro scanning adapter 430.

제1 빔 스플리터(510)는 제2 렌즈(320)를 거친 레이저 빔은 통과시키되, 제2 광원(410)으로부터 조사된 확인광은 반사시킨다. 제1 빔 스플리터(510)의 반사면은 대물렌즈(140) 방향으로 형성되어, 제1 빔 스플리터(510)에 의해 반사된 확인광은 대물렌즈(140)를 거쳐 대상물(160)로 조사될 수 있다.The first beam splitter 510 passes the laser beam passing through the second lens 320, but reflects the confirmation light irradiated from the second light source 410. The reflective surface of the first beam splitter 510 is formed in the direction of the objective lens 140, so that the confirmation light reflected by the first beam splitter 510 can be irradiated to the object 160 through the objective lens 140. have.

제2 빔 스플리터(520)는 제2 렌즈(320)를 거친 레이저 빔과 제1 빔 스플리터(510)에서 반사된 확인광은 통과시키되, 대상물로부터 반사되어 대물렌즈(140)를 거친 반사광은 반사시킨다. 제2 빔 스플리터(520)의 반사면은 수광부(420)가 위치한 방향으로 형성되어, 반사광이 수광부(420) 방향을 향하도록 한다.The second beam splitter 520 passes the laser beam passing through the second lens 320 and the confirmation light reflected from the first beam splitter 510, but reflects the reflected light reflected from the object and passed through the objective lens 140. . The reflective surface of the second beam splitter 520 is formed in a direction in which the light receiving unit 420 is positioned, so that the reflected light is directed toward the light receiving unit 420.

경우에 따라, 마이크로 스캐닝 어댑터(430)는 미러(530)를 더 포함할 수 있다. 수광부(420)가 제2 빔 스플리터(520)가 반사광을 반사시키는 광축 상에 위치하지 않은 경우, 미러(530)는 제2 빔 스플리터(520)가 반사광을 반사시키는 광축 상에 위치하여 제2 빔 스플리터(520)에서 반사된 반사광을 수광부(420)로 반사한다.In some cases, the micro-scanning adapter 430 may further include a mirror 530. When the light-receiving unit 420 is not located on the optical axis through which the second beam splitter 520 reflects the reflected light, the mirror 530 is located on the optical axis through which the second beam splitter 520 reflects the reflected light. Reflected light reflected by the splitter 520 is reflected to the light receiving unit 420.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those of ordinary skill in the technical field to which the present embodiment belongs will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.

100, 400: 레이저 가공장치
110: 제1 광원
120: 스캐너
125: 연결부
130: 마이크로 스캐닝 어댑터
140: 대물렌즈
150: 스테이지
160: 대상물
210: 미러
220: 빔 스플리터
230, 235: 모터
310: 제1 렌즈
320: 제2 렌즈
410: 제2 광원
420: 수광부
510: 제1 빔 스플리터
520: 제2 빔 스플리터
530: 미러100, 400: laser processing device
110: first light source
120: scanner
125: connection
130: micro scanning adapter
140: objective lens
150: stage
160: object
210: mirror
220: beam splitter
230, 235: motor
310: first lens
320: second lens
410: second light source
420: light receiving unit
510: first beam splitter
520: second beam splitter
530: mirror

Claims

A light source for irradiating a laser for processing;
A scanner that reflects a laser irradiated from a light source in a preset direction and scans a preset area;
An objective lens for irradiating an object by focusing an incident laser;
A scanning adapter for injecting a laser reflected from the scanner into an opening of the objective lens; And
A stage to settle and move the object
Laser processing apparatus comprising a.

The method of claim 1,
The scanning adapter,
And a first lens disposed between the light source and the light path of the scanner to focus a laser irradiated from the light source and incident on the scanner.

The method of claim 1,
The scanning adapter,
A laser processing apparatus, characterized in that the laser reflected from the scanner is converted into parallel light and is incident on the opening of the objective lens.

The method of claim 3,
The scanning adapter,
And a second lens that converts the laser reflected from the scanner into parallel light.

The method of claim 3,
The scanning adapter,
And a third lens for changing the optical path of the laser reflected from the scanner in the direction of the opening of the objective lens.

A first light source for irradiating a laser for processing;
A scanner that reflects a laser irradiated from the first light source in a preset direction and scans a preset area;
An objective lens for irradiating an object by focusing an incident laser;
A second light source for irradiating a confirmation light for confirming the surface condition of the object;
A light receiving unit that receives the reflected light reflected from the object to which the confirmation light is irradiated;
A scanning adapter for injecting a laser reflected from the scanner into an opening of the objective lens, reflecting the confirmation light to an object, and reflecting the reflected light to the light receiving unit; And
A stage to settle and move the object
Laser processing apparatus comprising a.

The method of claim 6,
The scanning adapter,
And a first beam splitter that passes the laser reflected from the scanner and reflects the confirmation light irradiated from the light source.

The method of claim 7,
The scanning adapter,
And a second beam splitter that passes the laser reflected from the scanner and the confirmation light, and reflects the reflected light reflected from the object to the light receiving unit.