KR20210133196A - 멀티 레이저 절삭 방법 및 그 시스템 - Google Patents

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KR20210133196A
KR20210133196A KR1020210144627A KR20210144627A KR20210133196A KR 20210133196 A KR20210133196 A KR 20210133196A KR 1020210144627 A KR1020210144627 A KR 1020210144627A KR 20210144627 A KR20210144627 A KR 20210144627A KR 20210133196 A KR20210133196 A KR 20210133196A
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헝-투 루
알렉산더 나우모브
블라디미르 콘드라텐코
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토파펙스 옵트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 둥근 모서리와 라인의 패턴을 구비하는 서브 기판을 형성하기 위한 기판에 작용하는 멀티 레이저 절삭 방법을 공개하고, 상기 방법은, 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 제공하는 단계 S1; 응용 프로그램을 실행하고, 패턴이 라인이라고 판단되는 경우, 제1 레이저 빔을 선택하여 기판의 부위를 가열하고 상기 부위가 가열된 후에 온도 강하를 수행하고, 라인의 패턴을 절삭해내도록 하는 단계 S2; 응용 프로그램을 실행하여, 패턴이 둥근 모서리라고 판단되는 경우, 제2 레이저 빔을 선택하여 기판의 부위에 절삭을 실행하고, 둥근 모서리의 패턴을 형성하도록 하는 단계 S3; 응용 프로그램이 서브 기판을 구성하는 모든 패턴을 모두 판단 완료할 때까지, 단계 S2와 S3를 반복적으로 실행하는 단계 S4; 및 기판으로부터 서브 기판을 획득하는 단계 S5를 포함한다. 그 밖에, 본 발명은 또한 멀티 레이저 절삭 시스템을 제공한다.

Description

멀티 레이저 절삭 방법 및 그 시스템{MULTI-LASER CUTTING METHOD AND SYSTEM THEREOF}
본 발명은 기판을 가공하는 기술 분야에 속하고, 특히 상이한 패턴에 기초하여 상이한 레이저를 선택 및 사용하는 멀티 레이저 절삭 방법(multi-laser cutting method) 및 그 시스템에 관한 것이다.
전통적인 기판(예를 들어 유리, 사파이어, 실리콘, 갈륨-비소 또는 세라믹 등)은 상응하는 형상과 홀(hole)을 획득할 수 있도록 하기 위하여, 레이저를 이용하여 가공(예를 들어 절삭 또는 천공 등의 가공)이 수행되어, 양호한 가공 품질을 취득하도록 한다.
전통적인 레이저 가공은 반드시 물을 사용하는데, 즉, 속칭 물 분사법으로, 물 분사법은 레이저가 기판에 작용하여 발생하는 고온을 저감할 수 있고 파티클을 클리닝하는 데에 사용될 수 있다. 가공 과정에서 만약 물의 매개가 없으면, 기판 가공은 좋은 수율과 효과를 취득하기 어려울 것이다.
이를 감안하여, 본 발명은, 전술한 결점을 해결하기 위하여, 멀티 레이저 절삭 방법 및 그 시스템을 제안한다.
본 발명의 제1 목적은, 둥근 모서리(rounded corner)와 라인(line)의 패턴을 구비하는 서브(sub) 기판을 형성하기 위해 기판에 작용하고, 또한 다른 패턴에 기초하여 다른 레이저 빔을 선택 및 사용하여, 절삭 후의 서브 기판으로 하여금 높은 굴곡도, 높은 인장 강도, 내충격성 등의 특성을 획득하도록 하는 멀티 레이저 절삭 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 상술한 멀티 레이저 절삭 방법에 기초하여, 만약 패턴이 라인이라고 판단되는 경우, 제1 레이저 빔을 선택하여 라인 궤적을 따라 이동하고, 또한 기판의 부위를 가열하고 그 부위가 가열된 후에 온도 강하를 수행하며, 또한 기판의 부위를 가열하고 상기 부위가 가열된 후에 온도 강하를 수행하고, 라인을 절삭해내도록 하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은 상술한 멀티 레이저 절삭 방법에 기초하여, 만약 패턴이 둥근 모서리라고 판단되는 경우, 제2 레이저 빔을 선택하여 둥근 모서리 궤적을 따라 이동하고, 또한 기판의 부위에 절삭을 실행하여, 둥근 모서리를 형성하도록 하는 것이다.
본 발명의 제4 목적은, 둥근 모서리와 라인의 패턴을 구비하는 서브 기판을 형성하기 위한 기판에 작용하는 멀티 레이저 절삭 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적과 그 밖의 목적에 도달하기 위하여, 본 발명은 둥근 모서리와 라인의 패턴을 구비하는 서브 기판을 형성하기 위한 기판에 작용하는 멀티 레이저 절삭 방법을 제공하고, 멀티 레이저 절삭 방법은, 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 제공하는 단계 S1; 응용 프로그램을 실행하고, 패턴이 라인이라고 판단되는 경우, 제1 레이저 빔을 선택하여 기판의 부위를 가열하고 상기 부위가 가열된 후에 온도 강하를 수행하고, 라인을 절삭해내도록 하는 단계 S2; 응용 프로그램을 실행하고, 패턴이 둥근 모서리라고 판단되는 경우, 제2 레이저 빔을 선택하여 기판의 부위에 절삭을 실행하고, 둥근 모서리를 형성하도록 하는 단계 S3; 응용 프로그램이 서브 기판을 구성하는 모든 패턴을 모두 판단 완료할 때까지, 단계 S2와 S3을 반복적으로 실행하는 단계 S4; 및 기판으로부터 서브 기판을 획득하는 단계 S5를 포함한다.
상술한 목적과 그 밖의 목적에 도달하기 위하여, 본 발명은 멀티 레이저 절삭 시스템을 제공하고, 둥근 모서리와 라인의 패턴을 구비하는 서브 기판을 형성하기 위한 기판에 작용하고, 멀티 레이저 절삭 시스템은 탑재 유닛, 제1 레이저 유닛, 냉각 유닛, 제2 레이저 유닛, 구동 유닛 및 프로세싱 유닛을 포함한다. 탑재 유닛은 기판을 설치하기 위한 것이고; 제1 레이저 유닛은 탑재 유닛의 일측에 설치되어 있고, 제1 레이저 유닛은 컨트롤 명령에 기초하여 제1 레이저 빔을 출력하고; 냉각 유닛은 제1 레이저 유닛에 인접하여 설치되고, 냉각 유닛은 컨트롤 명령에 기초하여 물질을 출력하고; 제2 레이저 유닛은 탑재 유닛의 일측에 설치되고, 제2 레이저 유닛은 컨트롤 명령에 기초하여 제2 레이저 빔을 출력하고; 구동 유닛은 제1 레이저 유닛, 냉각 유닛 및 제2 레이저 유닛에 연결되고, 구동 유닛은 이동 명령에 기초하여 제1 레이저 유닛, 냉각 유닛 및 제2 레이저 유닛을 이동시키고; 또한 프로세싱 유닛은 제1 레이저 유닛, 냉각 유닛, 제2 레이저 유닛 및 구동 유닛에 연결되고, 프로세싱 유닛은 패턴에 관련된 패턴 자료에 기초하여, 컨트롤 명령을 발생하여 제1 레이저 빔이 라인을 절삭해내고 또한 제2 레이저 빔이 둥근 모서리를 절삭해내도록 제어하여, 둥근 모서리와 라인을 구비하는 서브 기판을 형성하도록 구성되고, 여기서 프로세싱 유닛 컨트롤 명령을 발생하여 냉각 유닛이 물질을 출력하고 또한 제1 레이저 빔이 라인을 절삭하면서 발생한 열 에너지를 냉각하도록 제어한다.
공지의 기술과 서로 비교하면, 본 발명이 제공하는 멀티 레이저 절삭 방법 및 그 시스템은, 적어도 두 가지의 레이저 가공 방법을 이용하여 기판 절삭 가공을 수행한다. 본 발명은 제1 레이저 빔 결합 냉각 방식을 이용하여 직선의 레이저 절삭 가공을 수행하고 또한 제2 레이저 빔을 이용하여 둥근 모서리의 레이저 절삭을 수행한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 멀티 레이저 절삭 방법의 흐름 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 멀티 레이저 절삭 시스템의 블록 모식도이다.
본 발명의 목적, 특징 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 후술하는 구체적인 실시예를 통하여, 또한 첨부된 도면을 결합하여, 본 발명에 대하여 상세한 설명을 하며, 설명은 아래와 같다.
본 발명에 있어서, 「하나」 또는 「한 개」를 사용하여 본문에서 말하는 유닛(unit), 컴포넌트(component) 및 부재(element)를 서술한다. 이는 단지 설명의 편의와, 본 발명의 범주에 대한 일반적인 의의를 제공하기 위한 것일 뿐이다. 이로 인해, 아주 명백히 현저하게 다른 의미를 별도로 가리키지 않는 한, 이러한 종류의 서술은 응당 한 개, 적어도 한 개를 포함하고, 또한 단수는 동시에 복수도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 있어서, 「포함」, 「포괄」, 「구비」, 「함유」라는 용어 또는 그 밖의 임의의 유사한 용어는 비 배타성의 포함물을 커버하고자 하는 것이다. 예를 들면, 복수의 구성요소를 포함하는 컴포넌트, 구조, 제품 또는 장치는 단지 본문에서 열거하는 것과 같은 구성요소에 한하는 것이 아니라, 명확하게 열거하지 않았더라도 해당 컴포넌트, 구조, 제품 또는 장치에 통상적으로 고유한 그 밖의 구성요소도 포함할 수 있다. 그 밖에도, 상반되는 명확한 설명이 없는 한, 「또는」이라는 용어는 포괄적인(inclusive) 「또는」을 가리키는 것이지, 배타적인(exclusive) 「또는」을 가리키는 것이 아니다.
도 1을 참고하면, 도 1은 본 발명의 제1 실시예의 멀티 레이저 절삭 방법의 흐름 모식도이다. 도 1에서, 멀티 레이저 절삭 방법은 기판에 작용하고, 예를 들어 기판의 재질은 유리, 사파이어, 실리콘, 갈륨-비소, 세라믹 등일 수 있고, 원래의 기판은 직각 모서리의 사각형, 정사각형 등의 형상을 구비하며, 멀티 레이저 절삭 방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 둥근 모서리와 라인의 패턴을 구비하는 서브 기판을 형성한다. 멀티 레이저 절삭 방법의 단계는, 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 제공하는 단계 S11에서부터 시작한다.
단계 S12에서는, 응용 프로그램을 실행하고, 패턴이 라인이라고 판단되는 경우, 제1 레이저 빔을 선택하여 기판의 부위를 가열하고 상기 부위가 가열된 후에 온도 강하를 수행하여, 라인을 절삭해내도록 한다. 응용 프로그램은 서브 기판을 형성하는데 필요한 둥근 모서리와 라인의 패턴 자료를 포함하고, 응용 프로그램은 패턴 자료에 따라 기판에 라인을 형성하는 부위에서 제1 레이저 빔을 이용하여 절삭을 실행한다.
본 단계에서, 응용 프로그램은 제1 레이저 빔을 온 또는 오프하거나, 해당 제1 레이저 빔의 광 강도를 출력하거나, 제1 레이저 빔이 라인 궤적을 따라 이동하는 것을 구동할 수도 있고, 후자의 라인 궤적은 응용 프로그램을 통하여 서브 기판에 관련된 파라미터, 예를 들어 직선과 둥근 모서리의 시작 좌표, 종료 좌표 및 각도 등을 수신 및 구비하거나; 또는, 응용 프로그램은 서브 기판의 패턴 (또는 패턴 파일)을 수신 및 구비하고, 또한 패턴을 스캐닝 또는 식별하여 크기, 형상 등을 확정하도록 할 수 있다. 그 밖에, 응용 프로그램은 패턴이 라인이라고 판단하는 경우에는, 제1 레이저 빔이 기판의 가공을 수행하는 것을 구동하도록 설정될 수 있다.
그 밖에, 본 단계는 제1 레이저 빔을 사용하는 것 외에, 또한 기판의 가열된 부위에 온도 강하를 수행, 온도 강하의 방식으로서 냉각 물질(예를 들어 물, 냉각제)을 이용하여 상기 부위의 온도를 저감한다.
단계 S13에서는, 응용 프로그램을 실행하는, 패턴이 둥근 모서리라고 판단되는 경우, 제2 레이저 빔을 선택하여 기판의 부위에 절삭을 실행하고, 둥근 모서리를 형성하도록 한다. 응용 프로그램은 패턴이 둥근 모서리인 경우에는, 제2 레이저 빔이 기판의 가공을 수행하는 것을 구동하도록 설정될 수 있다.
본 단계에서, 응용 프로그램은 제2 레이저 빔을 온 또는 오프하고, 제2 레이저 빔의 광 강도를 출력하고 또한 제2 레이저 빔이 둥근 모서리 궤적을 따라 이동하는 것을 구동할 수 있고, 전술한 둥근 모서리 궤적의 발생 방식은 전술한 것과 같은 라인 궤적이 발생되는 방식과 서로 동일할 수 있어, 여기에서는 자세히 설명하지 않는다.
전술한 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔은 각각 이산화탄소 레이저, 피코초 레이저 또는 팸토초 레이저를 이용할 수 있다. 그 밖에, 제1 레이저 빔이든 제2 레이저 빔이든 관계 없이, 모두 구동 방식에 의하여, 경로, 방향, 출력(power), 초점, 빔 직경, 초점 거리 등 레이저에 관련된 물리적 특징을 변경할 수 있고, 상이한 절삭 가공 수요에 적용될 수 있다.
그 밖에, 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔은 응용 프로그램에 기초하여, 제1 레이저 빔 및/또는 제2 레이저 빔이 연속파 모드(Continuous wave, CW), 단일 펄스 모드(Single pulse), 펄스 모드(Pulse mode), 버스트 모드(Burst mode)중 적어도 하나로 구동할 수 있다.
단계 S14에서는, 응용 프로그램이 서브 기판을 구성하는 모든 패턴을 모두 판단 완료할 때까지, 반복적으로 단계 S12와 S13를 실행한다. 다시 말해, 본 단계에서, 응용 프로그램이 이미 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔이 직선과 둥근 모서리를 구비하는 서브 기판을 기판으로부터 절삭해낼 것을 지시한다.
다른 일실시예에서, 라인과 둥근 모서리의 경계 부위에서, 응용 프로그램은 패턴이 라인으로부터 둥근 모서리로 전환하는 것인지 아니면 둥근 모서리가 라인으로 전환하는 것인지를 더욱 판단하고, 또한 선택적으로 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔에 의하여 절삭할 수 있다.
단계 S15에서는, 기판으로부터 서브 기판을 획득한다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예의 멀티 레이저 절삭 시스템의 블록 모식도다. 도 2에서, 멀티 레이저 절삭 시스템(10)은, 둥근 모서리(22)와 라인(24)의 패턴을 구비하는 서브 기판(4)을 형성하기 위한 기판(2)에 작용한다.
멀티 레이저 절삭 시스템(10)은 탑재 유닛(12), 제1 레이저 유닛(14), 냉각 유닛(16), 제2 레이저 유닛(18), 구동 유닛(20) 및 프로세싱 유닛(26)을 포함한다.
탑재 유닛(12)은 기판(2)을 설치할 수 있다.
제1 레이저 유닛(14)은 탑재 유닛(12)의 일측에 설치되고, 제1 레이저 유닛은 컨트롤 명령(CI)에 기초하여 제1 레이저 빔(FALB)을 출력하는데, 예를 들어 제1 레이저 유닛(14)은 이산화탄소 레이저(CO2 laser)이다.
냉각 유닛(16)은 제1 레이저 유닛(14)에 인접하여 설치된다. 냉각 유닛은 컨트롤 명령(CI)에 기초하여 물질(162)을 출력하는데, 예를 들어 물, 냉각제, 기체 등이다.
제2 레이저 유닛(18)은 탑재 유닛(12)의 일측에 설치된다. 제2 레이저 유닛(18)은 컨트롤 명령(CI)에 기초하여 제2 레이저 빔(SALB)을 출력하는데, 예를 들어 제2 레이저 유닛(18)은 피코초 레이저(pico-second laser)이다.
구동 유닛(20)은 제1 레이저 유닛(14), 냉각 유닛(16) 및 제2 레이저 유닛(18)에 연결된다. 구동 유닛(20)은 이동 명령에 기초하여 제1 레이저 유닛(14), 냉각 유닛(16) 및 제2 레이저 유닛(18)를 방향 D로 이동시킨다.
프로세싱 유닛(26)은 제1 레이저 유닛(14), 냉각 유닛(16), 제2 레이저 유닛(18) 및 구동 유닛(20)에 연결된다. 프로세싱 유닛(26)은 패턴에 관련된 패턴 자료(PTD)에 기초하여, 컨트롤 명령(CI)을 발생시키고, 프로세싱 유닛(26)은 패턴 자료(PTD)에 따라 제1 레이저 빔(FALB)이 기판(2)에서 라인(24)을 절삭해내는 것과 제2 레이저 빔(SALB)이 기판(2)에서 둥근 모서리(22)를 절삭해내는 것을 제어하여, 둥근 모서리(22) 및 라인(24)를 구비하는 서브 기판(4)을 형성하도록 할 수 있다.
그 밖에, 프로세싱 유닛(26)은 컨트롤 명령(CI)를 발생시켜 냉각 유닛(16)이 제1 레이저 빔(FALB)이 라인(24)를 절삭하면서 발생하는 열 에너지를 냉각하는 물질(162)을 출력하는 것을 제어한다. 그 중에서, 프로세싱 유닛(26)은 제1 레이저 빔(FALB) 및 제2 레이저 빔(SALB)의 물리적 특징을 조정할 수 있는데, 예를 들어 물리적 특징은 출력, 빔 밀도, 스캐닝 속도 및 지속시간 중 적어도 하나일 수 있고, 또는 프로세싱 유닛(26)은 제1 레이저 빔(FALB)과 제2 레이저 빔(SALB)을 연속파 모드(Continuous wave, CW), 단일 펄스 모드(Single pulse), 펄스 모드(Pulse mode) 및 버스트 모드(Burst mode) 중 적어도 하나의 모드로 제어할 수 있다.
또다른 일실시예에서, 제1 레이저 유닛(14) 또는 제2 레이저 유닛(18)은 상기 레이저 빔의 상기 경로, 방향, 출력, 초점, 빔 직경 및 초점 거리 중 적어도 하나를 조정하는 광학적 부재(미도시)를 더욱 포함한다.
본 발명의 상기 본문에서는 바람직한 실시예로써 공개하였으나, 본 영역에 익숙한 기술자가 응당 이해해야 하는 것은, 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하려는 것으로 해석되어서는 안된다. 주의해야 할 것은, 대체로 실시예와 동등한 효과를 갖는 변화와 치환은, 모두 응당 본 발명의 범주 내에 커버되는 것으로 이해되어야 한다. 이로 인해, 본 발명의 보호범위는 응당 출원의 청구범위가 한정하는 바를 기준으로 해야 한다.
S11-S15: (방법의) 단계
2: 기판
22: 둥근 모서리
24: 라인
4: 서브 기판
10: 멀티 레이저 절삭 시스템
12: 탑재 유닛
14: 제1 레이저 유닛
16: 냉각 유닛
18: 제2 레이저 유닛
20: 구동 유닛
26: 프로세싱 유닛
FALB: 제1 레이저 빔
SALB: 제2 레이저 빔
PTD: 패턴 자료
CI: 컨트롤 명령

Claims (1)

  1. 둥근 모서리와 라인의 패턴을 구비하는 서브 기판을 형성하기 위해 기판에 작용하는 멀티 레이저 절삭 방법으로서,
    제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 제공하는 단계 S1;
    응용 프로그램을 실행하고, 상기 패턴이 상기 라인이라고 판단하는 경우, 상기 제1 레이저 빔을 선택하여 상기 기판의 부위에 가열하고 또한 상기 부위가 가열된 후에 온도 강하를 수행하여, 상기 라인을 절삭하는 단계 S2-여기서 응용 프로그램은 상기 서브 기판을 형성하는데 필요한 상기 둥근 모서리와 상기 라인의 패턴 자료를 구비하고, 상기 응용 프로그램은 상기 패턴 자료에 따라 상기 기판에 상기 라인을 형성하는 부위에서 상기 제1 레이저 빔을 이용하여 절삭을 실행함-;
    상기 응용 프로그램을 실행하여, 상기 패턴이 상기 둥근 모서리라고 판단하는 경우, 상기 제2 레이저 빔을 선택하여 상기 기판의 부위에 절삭을 실행하여, 상기 둥근 모서리를 형성하는 단계 S3-여기서 상기 응용 프로그램은 상기 패턴 자료에 따라 상기 기판에 상기 둥근 모서리를 형성하는 부위에서 제2 레이저 빔을 이용하여 절삭을 실행함-;
    상기 응용 프로그램이 상기 서브 기판을 구성하는 모든 상기 패턴을 모두 판단 완료할 때까지, 단계 S2와 S3을 반복적으로 실행하는 단계 S4; 및
    상기 기판으로부터 상기 서브 기판을 획득하는 단계 S5를 포함하는, 멀티 레이저 절삭 방법.
KR1020210144627A 2019-05-07 2021-10-27 멀티 레이저 절삭 방법 및 그 시스템 KR20210133196A (ko)

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