WO2017142156A1 - 레이저 가공 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2017142156A1
WO2017142156A1 PCT/KR2016/010235 KR2016010235W WO2017142156A1 WO 2017142156 A1 WO2017142156 A1 WO 2017142156A1 KR 2016010235 W KR2016010235 W KR 2016010235W WO 2017142156 A1 WO2017142156 A1 WO 2017142156A1
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beams
processing
laser beam
time
pulsed laser
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PCT/KR2016/010235
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English (en)
French (fr)
Inventor
조성용
장재경
Original Assignee
(주)이오테크닉스
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing apparatus and method, and more particularly, to a laser processing apparatus and method using an acoustooptic modulator.
  • the laser processing process refers to a process of processing a shape or physical properties of the surface of the workpiece by scanning a laser beam on the surface of the workpiece.
  • the shape may be a 2D planar shape.
  • An example of a laser processing process may be a process of crystallizing an amorphous silicon film by scanning a laser beam on a silicon wafer to form a polysilicone film.
  • laser processing it is important to modulate the laser beam to suit the processing conditions.
  • the precision of laser processing can be improved by adjusting the intensity, direction of travel, interference conditions, polarization components, etc. of the laser beam.
  • Electro-optic modulation uses a phenomenon in which the refractive index of the medium is changed by an electric field applied to the medium
  • aco-optic modulation uses a phenomenon in which the refractive index of the medium is changed by acoustic waves applied to the medium.
  • a laser processing apparatus and method using an acoustooptic modulator is disclosed.
  • a laser processing method comprising the; adjusting the traveling path of the plurality of processing beams so that the plurality of processing beams are irradiated at different positions.
  • the pulsed laser beam may be time-divided by changing the acoustic wave applied to the acoustooptic modulator with time while the pulsed laser beam is emitted.
  • the pulsed laser beam emitted from the light source may be time-divided into a plurality of processing beams. Therefore, the pulse width limit required for the light source can be widened. In addition, by forming a processing pattern using a plurality of processing beams, the time required for the laser processing process can be shortened.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a laser processing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram exemplarily illustrating that a traveling path of a laser beam is changed by the first and second modulators.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a laser processing method using the laser processing apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram exemplarily illustrating time division of a pulsed laser beam.
  • 5 is a diagram illustrating that the pulse laser beam is time-divided.
  • FIG. 6 is a view illustrating a processing pattern formed by a laser processing method according to a comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which a processing pattern is formed by a plurality of processing beams according to the embodiment shown in FIG. 3.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a processing pattern is formed by a plurality of processing beams according to the embodiment shown in FIG. 3.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which a processing pattern is formed by a plurality of processing beams according to the embodiment shown in FIG. 3.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which a processing pattern is formed by a plurality of processing beams according to the embodiment shown in FIG. 3.
  • a laser processing method comprising the; adjusting the traveling path of the plurality of processing beams so that the plurality of processing beams are irradiated at different positions.
  • the pulsed laser beam may be time-divided by changing the acoustic wave applied to the acoustooptic modulator with time while the pulsed laser beam is emitted.
  • the traveling direction of each of the plurality of processed beams may be changed.
  • One pulse can be time-divided into a plurality of processing beams in the pulsed laser beam.
  • the pulsed laser beam can be time-divided into a plurality of processing beams at equal time intervals.
  • the pulsed laser beam may be time-divided into a plurality of processing beams at different time intervals.
  • the irradiation position of each of the plurality of processing beams may be moved so that the plurality of processing beams are formed by dividing one processing pattern.
  • the irradiation positions of the plurality of processed beams may be moved so that each of the plurality of processed beams forms a different processing pattern.
  • An acousto-optic modulation unit to which the pulsed laser beam is incident, and time division of the pulsed laser beam into a plurality of processed beams by diffraction;
  • An acoustic wave driver for applying acoustic waves to the acoustooptic modulator
  • a laser processing apparatus comprising a; optical path changing unit for adjusting the traveling path of the plurality of processing beams so that the plurality of processing beams are irradiated at different positions.
  • the acoustooptic modulator may include a first modulator for changing output angles of the plurality of overhead beams in a first direction and a second modulator for changing output angles of the plurality of overhead beams in a second direction.
  • the acoustic wave driving unit may time-division the pulsed laser beam by changing the acoustic wave applied to the acousto-optic modulator with time while the pulsed laser beam is emitted.
  • the acoustooptic modulator may time-division one pulse into a plurality of processed beams in the pulsed laser beam.
  • the acoustic wave driving unit may adjust the frequency of the acoustic wave so that a traveling direction of each of the plurality of processed beams is changed.
  • the acoustooptic modulator may time-division the pulsed laser beam into a plurality of processed beams at equal time intervals.
  • the acoustooptic modulator may time-divide the pulsed laser beam into a plurality of processed beams at different time intervals.
  • the optical path changing unit is configured to change the optical path
  • the irradiation positions of the plurality of processing beams may be moved so that the plurality of processing beams are formed by dividing the one processing pattern.
  • the optical path changing unit is configured to change the optical path
  • the irradiation positions of the plurality of processed beams may be moved so that each of the plurality of processed beams forms a different processing pattern.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
  • unit and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a laser processing apparatus 100 according to an exemplary embodiment.
  • a laser processing apparatus 100 includes a light source 110 emitting a pulsed laser beam, a pulsed laser beam is incident, and a pulsed laser beam into a plurality of processed beams by diffraction.
  • a time-divided acoustooptic modulator 120, an acoustic wave driver 127 for applying an acoustic wave to the acoustooptic modulator 120, and a plurality of processed beams are adjusted by adjusting a traveling path of the plurality of processed beams. It may include a light path changing unit 150 to be irradiated to different locations.
  • the light source 110 may emit a pulsed laser beam.
  • the pulsed laser beam means that the intensity of the laser beam changes in pulse form with time.
  • the pulse width and period of the pulse laser beam emitted from the light source 110 may be constant or irregular.
  • the pulse laser beam emitted from the light source 110 may be incident to the acoustooptic modulator 120.
  • the acoustooptic modulator 120 may diffract the pulsed laser beam incident on the acoustooptic modulator 120.
  • the acoustooptic modulator 120 may include a first modulator 122 diffracting the pulsed laser beam in a first direction and a second modulator 124 diffracting the pulsed laser beam in a second direction. Can be.
  • the first and second modulators 122 and 124 may each include a predetermined medium.
  • the medium may include glass, quartz, and the like, but embodiments are not limited thereto.
  • the diffraction characteristics of the first and second modulators 122 and 124 may be adjusted by the acoustic wave driver 127.
  • the acoustic wave driver 127 may change the refractive indices of the media included in the first and second modulators 122 and 124 by applying acoustic waves to the first and second modulators 122 and 124. Can be.
  • the refractive indexes of the media included in the first and second modulators 122 and 124 may vary periodically. Light incident on the first and second modulators 122 and 124 may cause a diffraction phenomenon similar to Bragg diffraction due to an interference effect.
  • the traveling path may be changed according to the diffraction order.
  • the zero-order diffraction beam L0 proceeds as it is without changing the path, and the higher the diffraction angle of the higher-order diffraction beams L1, L2, and L3, the larger the diffraction angle may be.
  • the zero-order diffraction beam L0 may not be used as a processing beam since modulation is not easy because the path of the laser beam is not changed. Therefore, the zero-order diffraction beam L0 may be dumped using the dumper 132.
  • the higher-order diffraction beams L1, L2, and L3 may change the traveling direction by using the mirror 134.
  • the intensity of the first-order diffraction beam L1 may be substantially proportional to the intensity of the acoustic wave applied by the acoustic wave driver 127.
  • the first diffraction beam L1 can easily control the beam intensity and have a higher stability than the other higher diffraction beams L2 and L3. Therefore, the first diffraction beam L1 can be used as the processing beam.
  • the laser processing apparatus 100 may selectively enter the first diffraction beam L1 into the optical path changing unit 150 using the galvo system 140.
  • the galvo system 140 may include a plurality of galvo mirrors 142 and 144.
  • the arrangement angles of the galvo mirrors 142 and 144 may be adjusted according to the emission direction of the first diffraction beam L1.
  • the galvo mirrors 142 and 144 may selectively enter the first diffraction beam L1 among the higher diffraction beams L1, L2, and L3 to the optical path changing unit 150.
  • the light path changing unit 150 may include a plurality of optical elements (not shown).
  • the plurality of optical elements may include lenses, mirrors, and the like.
  • the light path changing unit 150 may change the position at which the processing beam is irradiated by adjusting the arrangement position of the optical elements included therein.
  • FIG. 2 is a diagram exemplarily illustrating that a path of a laser beam is changed by the first and second modulators 122 and 124.
  • the laser beam may be diffracted by the first modulator 122 in the first direction (x direction).
  • the laser beam may be diffracted in the second direction (y direction) by the second modulator 124.
  • the first and second directions may be substantially perpendicular to each other.
  • the zeroth-order diffraction beam of the light passing through the first modulator 122 may be dumped by the first dumper 132a.
  • the x direction diffraction angle ⁇ x of the beam diffracted by the first modulator 122 may be changed depending on an acoustic wave applied to the first modulator 122.
  • the acoustic wave driver 127 may change the diffraction angle ⁇ x in the x direction by changing the frequency of the acoustic wave applied to the first modulator 122.
  • the zeroth-order diffraction beam of the light passing through the second modulator 124 may be dumped by the second dumper 132b.
  • the y-direction diffraction angle ⁇ y of the beam diffracted by the second modulator 124 may be changed depending on the acoustic wave applied to the second modulator 124.
  • the acoustic wave driver 127 may change the y-direction diffraction angle ⁇ y by changing the frequency of the acoustic wave applied to the second modulator 124.
  • the wavelength of the acoustic wave and the diffraction angle of the diffraction beam may satisfy the relationship of Equation 1 from Bragg diffraction conditions.
  • Equation 1 ⁇ means a diffraction angle, and m means a diffraction order. m can be any integer.
  • ⁇ means the wavelength of light inside the medium, ⁇ means the wavelength of the acoustic wave inside the medium.
  • the diffraction angle of the diffracted light may depend on the ratio between the wavelength ⁇ of the light inside the medium and the wavelength ⁇ of the acoustic wave inside the medium.
  • the acoustic wave driver 127 may adjust the frequency of the acoustic wave applied to each of the first and second modulators 122 and 124.
  • the acoustic wave driver 127 may change the wavelength of the acoustic wave by adjusting the frequency of the acoustic wave.
  • the acoustic wave driver 127 may change the x-direction diffraction angle ⁇ x and the y-direction diffraction angle ⁇ y by changing the frequencies of the acoustic waves applied to the first and second modulators 122 and 124, respectively. have.
  • the output direction of the processing beam output from the acoustooptic modulator 120 may be adjusted two-dimensionally.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a laser processing method using the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1.
  • a laser processing method may include emitting a pulsed laser beam 1110, time-dividing the pulsed laser beam into a plurality of processed beams 1120 and a plurality of processed beams. It may include the step (1130) of adjusting the path of travel of the beam.
  • the light source 110 may emit a pulsed laser beam.
  • the pulsed laser beam emitted from the light source 110 may be incident on the acoustooptic modulator 120.
  • the propagation path of the light incident to the acoustooptic modulator 120 may be changed by diffraction.
  • the acoustooptic modulator 120 may diffract the higher-order diffraction beam in the x direction and the y direction.
  • the acoustic wave driver 127 may time-divide the pulsed laser beam by changing the acoustic wave applied to the acousto-optic modulator 120 of the acoustic wave according to time while the pulsed laser beam is emitted.
  • FIG. 4 is a diagram exemplarily showing that a pulsed laser beam is time-divided.
  • one pulse in the pulsed laser beam may be time-divided into a plurality of processing beams.
  • the acoustooptic modulator 120 may time-division one pulse into the first to fourth time domains a, b, c, and d.
  • Each of the first to fourth time domains may correspond to a plurality of time-division processed beams.
  • the first processed beam time-divided in the first time interval a travels in the first direction
  • the second processed beam time-divided in the second time interval b travels in the second direction
  • the third processed beam time-divided into the time interval c may travel in the third direction
  • the fourth processed beam time-divided into the fourth time interval d may travel in the fourth direction.
  • the first to fourth directions may be defined on the two-dimensional plane.
  • the acoustic wave driver 127 may not apply the acoustic wave to the acoustooptic modulator 120.
  • the beam in the time region f in which the intensity of the pulse beam increases or decreases can be dumped by the dumper 132 without traveling down the path of the zeroth order beam without diffraction.
  • the acoustic wave driver 127 may apply the acoustic waves to the first and second modulators 122 and 124 of the acoustooptic modulator 120 during a time period in which the intensity of the pulse beam is substantially constant. While one pulse is incident on the acoustooptic modulator 120, the acoustic wave driver 127 may change the frequency of the acoustic wave applied to each of the first and second modulators 122 and 124 over time. . For example, the acoustic wave driver 127 may vary the frequency of the acoustic waves applied in each of the first to fourth time domains a, b, c, and d.
  • the laser beams may be diffracted at different diffraction angles in the first to fourth time domains a, b, c, and d, respectively. Accordingly, the plurality of time-division processed beams may be emitted from the acoustooptic modulator 120 in different directions.
  • the pulse laser beam is evenly time-divided, but the embodiment is not limited thereto.
  • 5 is a diagram illustrating that the pulse laser beam is time-divided.
  • a pulsed laser beam may be time-divided into a plurality of processed beams.
  • the sizes of the time domains a, b, c, and d that are time-divided may be different.
  • the time interval at which the acoustic wave driver 127 changes the frequency of the acoustic wave By varying the time interval at which the acoustic wave driver 127 changes the frequency of the acoustic wave, the sizes of the time domains a, b, c, and d that are time-divided may be changed.
  • output ratios of the plurality of processing beams may be changed.
  • one pulse may be time-divided into a plurality of processed beams. Since one pulse is time-divided into a plurality of processing beams, even if the pulse width of the pulse laser beam is large, the pulse width of each of the processing beams may be relatively small. Thus, even with a low performance laser light source, precise laser processing can be achieved.
  • the optical path changing unit 150 may change a traveling path of the processing beams such that the plurality of processing beams are irradiated at different positions.
  • the optical path changing unit 150 may change the traveling path of the processing beams by adjusting the arrangement direction of the plurality of optical elements.
  • the optical path changing unit 150 may change the irradiation position of each of the plurality of processing beams to form a laser processing pattern.
  • the laser processing pattern is a concept including a cutting line, a grooving line, a marking shape, and the like formed on a workpiece by a laser beam.
  • FIG. 6 is a view illustrating a processing pattern formed by a laser processing method according to a comparative example.
  • a processing pattern may be formed by one laser beam.
  • the processing pattern may be formed while the position S1 to which the laser beam is irradiated moves along a shape to be processed.
  • the position S1 to which the laser beam is irradiated takes time to move along the shape to be processed, high speed machining may be difficult.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which a processing pattern is formed by a plurality of processing beams according to the embodiment shown in FIG. 3.
  • a plurality of processing beams may be formed by dividing one processing pattern.
  • the processing beams passing through the optical path changing unit 150 may be irradiated at different positions 1, 2, 3, and 4. .
  • the first processing beam is irradiated to the first position 1, the second processing beam is irradiated to the second position 2, the third processing beam is irradiated to the third position 3, and the fourth processing beam is The fourth position 4 can be irradiated.
  • the first to fourth positions may be arranged at 90 degree intervals on the arc of the circle.
  • the acoustooptic modulator 120 and the optical path changing unit 150 may cause the positions 1, 2, 3, and 4 of the first to fourth processing beams to be irradiated along the circle.
  • the processing beams time-divided in the first pulse can be irradiated to the first to fourth positions 1, 2, 3, 4 as shown in FIG. 7.
  • the processing beams time-divided in the second pulse can be irradiated to the position moved by a predetermined angle from the first to fourth positions (1, 2, 3, 4) shown in FIG.
  • the time for forming the processing pattern can be shortened.
  • FIG. 7 an example in which a plurality of processing beams form one processing pattern is illustrated, but embodiments are not limited thereto.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a processing pattern is formed by a plurality of processing beams according to the embodiment shown in FIG. 3.
  • each of the plurality of processing beams may form a different processing pattern.
  • the processing beams passing through the optical path changing unit 150 may be irradiated at different positions 1, 2, 3, and 4. Can be.
  • the first machining beam is irradiated to the first position 1, the second machining beam is irradiated to the second position 2, the third machining beam is irradiated to the third position 3, and the fourth machining beam is the fourth position 4.
  • Each of the first to fourth processing beams may form a circular processing pattern at different positions.
  • the acoustooptic modulator 120 and the optical path changing unit 150 may cause the positions 1, 2, 3, and 4 to which the first to fourth processing beams are irradiated move along different circles.
  • the processing beams time-divided in the first pulse can be irradiated to the first to fourth positions 1, 2, 3, 4 as shown in FIG. 9.
  • the processing beams time-divided in the second pulse may be irradiated at positions moved by predetermined angles along different circles, respectively. As shown in FIG. 8, when a plurality of processing beams simultaneously form a plurality of processing patterns, the time for forming the processing patterns can be shortened.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which a processing pattern is formed by a plurality of processing beams according to the embodiment shown in FIG. 3.
  • beam sizes of the plurality of processed beams may be different from each other.
  • the beam size of the processing beams may vary depending on the size of the time division region corresponding to the processing beams and the arrangement state of the optical elements of the optical path changing unit 150.
  • the direction in which the irradiation positions 1, 2, 3, 4 of each of the plurality of processing beams move may also vary.
  • the irradiation position 1 of the first processing beam can move along a circle.
  • the irradiation position 2 of the second processing beam may move along a circle smaller than the circle drawn while the irradiation position 1 of the first processing beam moves.
  • the irradiation position 3 of the third processing beam can move along the polygon.
  • the irradiation position 4 of the fourth processing beam may not change.
  • the laser processing apparatus 100 may quickly form a processing pattern having various shapes by changing the beam size of the processing beams and a position where each of the processing beams is irradiated.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which a processing pattern is formed by a plurality of processing beams according to the embodiment shown in FIG. 3.
  • the laser processing apparatus 100 may perform line beam processing by arranging irradiation positions 1, 2, 3, and 4 of a plurality of processing beams in a line. That is, the laser processing apparatus 100 according to the embodiment may perform line beam processing without using a separate optical system that changes a spot beam emitted from the light source 110 into a line beam. .
  • the laser processing apparatus 100 may time-division the pulsed laser beam emitted from the light source 110 into a plurality of processing beams using the acoustooptic modulator 120.
  • the laser processing apparatus 100 causes the plurality of processing beams to be irradiated in a line by the operations of the acoustooptic modulator 120 and the optical path changing unit 150, thereby generating an effect such as that of the line beams. Can be.
  • the pulse laser beam emitted from the light source 110 may be time-divided into a plurality of processing beams. Therefore, the pulse width limit required for the light source 110 can be widened. In addition, by forming a processing pattern using a plurality of processing beams, the time required for the laser processing process can be shortened.

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Abstract

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법이 개시된다. 개시된 레이저 가공 장치는 음향 광학 변조부를 이용하여 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할 한다. 레이저 가공 장치는 복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하여 가공 패턴을 형성한다.

Description

레이저 가공 장치 및 방법
레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것으로, 음향 광학 변조부를 이용한 레이저 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 가공 공정이라 함은 가공물의 표면에 레이저 빔을 주사하여 가공물 표면의 형상이나 물리적 성질 등을 가공하는 공정을 말한다.. 이러한 가공물에는 여러가지 예가 있을 수 있으며 그 형상은 2 D 평면 형상일 수 있다. 레이저 가공 공정의 일 예로 실리콘 웨이퍼 상에 레이저 빔을 주사함으로써 비정질 실리콘(amorphous silicon)막을 결정화시켜 다결정 실리콘(polysilicone) 막으로 형성하는 공정이 있을 수 있다.
레이저 가공에서 가공 조건에 맞게 레이저 빔을 변조하는 것이 중요하다. 레이저 빔의 세기, 진행 방향, 간섭 조건, 편광 성분 등을 조절 함으로써 레이저 가공의 정밀도가 향상될 수 있다.
레이저 빔을 변조하는 기술로 전자 광학 변조 방식(Electro optic modulation)과 음향 광학 변조 방식(Acousto optic modulation) 등이 있다. 전자 광학 변조 방식은 매질에 가해지는 전기장에 의해 매질의 굴절률이 바뀌는 현상을 이용하며, 음향 광학 변조 방식은 매질에 가해지는 음향파에 의해 매질의 굴절률이 바뀌는 현상을 이용한다.
실시예들에 따르면, 음향 광학 변조부를 이용한 레이저 가공 장치 및 방법이 개시된다.
일 측면에 있어서,
펄스 레이저 빔을 방출하는 단계;
음향 광학 변조부를 이용하여 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할(Time division)하는 단계; 및
상기 복수의 가공 빔의 진행 경로를 조절하여 상기 복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 단계;를 포함하는 레이저 가공 방법이 제공된다.
상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
상기 펄스 레이저 빔이 방출되는 동안 상기 음향 광학 변조부에 인가하는 음향파를 시간에 따라 변경함으로써 상기 펄스 레이저 빔을 시분할할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 광원에서 출사된 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할할 수 있다. 따라서, 광원에 요구되는 펄스 폭 제한을 넓힐 수 있다. 또한, 복수의 가공 빔을 이용하여 가공 패턴을 형성함으로써, 레이저 가공 공정에 요구되는 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 및 제2 변조부에 의해 레이저 빔의 진행 경로가 변경되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에서 나타낸 레이저 가공 장치를 이용한 레이저 가공 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 펄스 레이저 빔을 시분할 되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 펄스 레이저 빔을 시분할 되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 비교예에 따른 레이저 가공 방법에 의해 가공 패턴이 형성되는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3에서 나타낸 실시예에 따라 복수의 가공 빔에 의해 가공 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3에서 나타낸 실시예에 따라 복수의 가공 빔에 의해 가공 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 3에서 나타낸 실시예에 따라 복수의 가공 빔에 의해 가공 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 3에서 나타낸 실시예에 따라 복수의 가공 빔에 의해 가공 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
일 측면에 있어서,
펄스 레이저 빔을 방출하는 단계;
음향 광학 변조부를 이용하여 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할(Time division)하는 단계; 및
상기 복수의 가공 빔의 진행 경로를 조절하여 상기 복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 단계;를 포함하는 레이저 가공 방법이 제공된다.
상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
상기 펄스 레이저 빔이 방출되는 동안 상기 음향 광학 변조부에 인가하는 음향파를 시간에 따라 변경함으로써 상기 펄스 레이저 빔을 시분할할 수 있다.
상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
상기 음향파의 주파수를 조절함으로써 상기 복수의 가공빔 각각의 진행방향이 달라지도록 할 수 있다.
상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
상기 펄스 레이저 빔에서 하나의 펄스를 복수의 가공 빔으로 시분할 할 수 있다.
상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
동일한 시간 간격으로 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할할 수 있다.
상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
서로 다른 시간 간격으로 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할할 수 있다.
복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 단계는,
상기 복수의 가공 빔이 하나의 가공 패턴을 분할하여 형성하도록 상기 복수의 가공 빔 각각의 조사 위치를 이동 시킬 수 있다.
복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 단계는,
상기 복수의 가공 빔 각각이 서로 다른 가공 패턴을 형성하도록 상기 복수의 가공 빔의 조사 위치를 이동 시킬 수 있다.
다른 측면에 있어서,
펄스 레이저 빔을 방출하는 광원;
상기 펄스 레이저 빔이 입사되며, 상기 펄스 레이저 빔을 회절에 의해 복수의 가공 빔으로 시분할(Time division)하는 음향 광학 변조부;
상기 음향 광학 변조부에 음향파를 인가하는 음향파 구동부; 및
상기 복수의 가공 빔의 진행 경로를 조절하여 복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 광 경로 변경부;를 포함하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
상기 음향 광학 변조부는, 제1 방향으로 상기 복수의 가공 빔의 출력 각도를 변경하는 제1 변조부 및 제2 방향으로 상기 복수의 가공 빔의 출력 각도를 변경하는 제2 변조부를 포함할 수 있다.
상기 음향파 구동부는, 상기 펄스 레이저 빔이 방출되는 동안 상기 음향 광학 변조부에 인가하는 음향파를 시간에 따라 변경함으로써 상기 음향 광학 변조부가 상기 펄스 레이저 빔을 시분할하도록 할 수 있다.
상기 음향 광학 변조부는, 상기 펄스 레이저 빔에서 하나의 펄스를 복수의 가공 빔으로 시분할 할 수 있다.
상기 음향파 구동부는, 상기 음향파의 주파수를 조절함으로써 상기 복수의 가공빔 각각의 진행방향이 달라지도록 할 수 있다.
상기 음향 광학 변조부는, 동일한 시간 간격으로 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할할 수 있다.
상기 음향 광학 변조부는, 서로 다른 시간 간격으로 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할 수 있다.
상기 광 경로 변경부는,
상기 복수의 가공 빔이 상기 하나의 가공 패턴을 분할하여 형성하도록 상기 복수의 가공 빔의 조사 위치를 이동 시킬 수 있다.
상기 광 경로 변경부는,
상기 복수의 가공 빔 각각이 서로 다른 가공 패턴을 형성하도록 상기 복수의 가공 빔의 조사 위치를 이동 시킬 수 있다.
이하, 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공장치용 미러 마운트에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)를 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는 펄스 레이저 빔을 방출하는 광원(110)과, 펄스 레이저 빔이 입사되며, 펄스 레이저 빔을 회절에 의해 복수의 가공 빔으로 시분할(Time division)하는 음향 광학 변조부(120), 음향 광학 변조부(120)에 음향파를 인가하는 음향파 구동부(127) 및 상기 복수의 가공 빔의 진행 경로를 조절하여 복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 광 경로 변경부(150)를 포함할 수 있다.
광원(110)은 펄스 레이저 빔을 방출할 수 있다. 펄스 레이저 빔이란 레이저 빔의 강도가 시간에 따라 펄스 형태로 변하는 것을 의미한다. 광원(110)에서 방출되는 펄스 레이저 빔의 펄스 폭 및 주기는 일정할 수도 있고 불규칙 적일 수도 있다. 광원(110)에서 방출된 펄스 레이저 빔은 음향 광학 변조부(120)로 입사될 수 있다.
음향 광학 변조부(120)는 음향 광학 변조부(120)에 입사된 펄스 레이저 빔을 회절 시킬 수 있다. 예시적으로, 음향 광학 변조부(120)는 제1 방향으로 펄스 레이저 빔을 회절 시키는 제1 변조부(122) 및 제2 방향으로 펄스 레이저 빔을 회절 시키는 제2 변조부(124)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 변조부(122, 124)는 각각 소정의 매질을 포함할 수 있다. 상기 매질은 유리, 석영 등을 포함할 수 있으나 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 및 제2 변조부(122, 124)의 회절 특성은 음향파 구동부(127)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 음향파 구동부(127)는 제1 및 제2 변조부(122, 124)에 음향파를 인가함으로써 제1 및 제2 변조부(122, 124)에 포함된 매질의 굴절률을 변화시킬 수 있다. 제1 및 제2 변조부(122, 124)에 포함된 매질의 굴절률은 주기적으로 변할 수 있다. 제1 및 제2 변조부(122, 124)에 입사된 광은 간섭 효과에 의해 브래그 회절(Bragg diffraction)과 유사한 회절 현상을 일으킬 수 있다.
레이저 빔이 제1 및 제2 변조부(122, 124)에서 회절을 일으키면 회절 차수에 따라 진행 경로가 변경될 수 있다. 예를 들어, 0차 회절 빔(L0)은 진행 경로가 변하지 않고 그대로 진행하며, 고차 회절 빔(L1, L2, L3)회절 차수가 높아질수록 회절 각도가 커질 수 있다.
0차 회절 빔(L0)은 레이저 빔의 경로가 변경되지 않기 때문에 변조가 용이하지 않으므로 가공 빔으로 쓰이지 않을 수 있다. 따라서, 0차 회절 빔(L0)은 덤퍼(132)를 이용해 덤핑(dumping) 시켜버릴 수 있다. 고차 회절 빔(L1, L2, L3)은 미러(134)를 이용해 진행 방향을 변경시킬 수 있다.
고차 회절 빔(L1, L2, L3)들 가운데에서도 1차 회절 빔(L1)은 강도가 음향파 구동부(127)가 인가하는 음향파의 강도에 거의 비례할 수 있다. 1차 회절 빔(L1)은 빔 강도 제어가 용이하며 다른 고차 회절 빔들(L2, L3)에 비해 안정성이 높을 수 있다. 따라서, 1차 회절 빔(L1)이 가공용 빔으로 이용될 수 있다. 레이저 가공 장치(100)는 갤보 시스템(140)을 이용하여 1차 회절 빔(L1)을 선택적으로 광 경로 변경부(150)에 입사시킬 수 있다. 갤보 시스템(140)은 복수의 갤보 미러(142, 144)를 포함할 수 있다. 갤보 미러(142, 144)들의 배열 각도는 1차 회절 빔(L1)의 출사 방향에 따라 조절될 수 있다. 갤보 미러(142, 144)들은 고차 회절 빔(L1, L2, L3)들 가운데 1차 회절 빔(L1)을 선택적으로 광 경로 변경부(150)에 입사시킬 수 있다.
광 경로 변경부(150)는 복수의 광학 요소(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 광학 요소는 렌즈, 미러 등을 포함할 수 있다. 광 경로 변경부(150)는 내부에 포함된 광학 요소들의 배열 위치를 조절함으로써 가공 빔이 조사되는 위치를 변경할 수 있다.
도 2는 제1 및 제2 변조부(122, 124)에 의해 레이저 빔의 진행 경로가 변경되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 변조부(122)에 의해 레이저 빔은 제1 방향(x 방향)으로 회절 될 수 있다. 또한, 제2 변조부(124)에 의해 레이저 빔은 제2 방향(y 방향)으로 회절 될 수 있다. 제1 및 제2 방향은 서로 실질적으로 직교할 수 있다.
제1 변조부(122)를 통과한 광 가운데 0차 회절 빔은 제1 덤퍼(132a)에 의해 덤핑될 수 있다. 제1 변조부(122)에서 회절된 빔의 x 방향 회절 각도(θx)는 제1 변조부(122)에 인가되는 음향파에 의존하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 음향파 구동부(127)는 제1 변조부(122)에 인가하는 음향파의 주파수를 변경함으로써 x 방향 회절 각도(θx)가 달라지도록 할 수 있다.
제2 변조부(124)를 통과한 광 가운데 0차 회절 빔은 제2 덤퍼(132b)에 의해 덤핑될 수 있다. 제2 변조부(124)에서 회절된 빔의 y 방향 회절 각도(θy)는 제2 변조부(124)에 인가되는 음향파에 의존하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 음향파 구동부(127)는 제2 변조부(124)에 인가하는 음향파의 주파수를 변경함으로써 y 방향 회절 각도(θy)가 달라지도록 할 수 있다.
음향파의 파장과 회절 빔의 회절 각도는 브래그 회절 조건으로부터 수학식 1의 관계를 만족할 수 있다.
Figure PCTKR2016010235-appb-M000001
수학식 1에서 θ는 회절 각도를 의미하며, m은 회절 차수를 의미한다. m은 임의의 정수일 수 있다. 또한, λ는 매질 내부에서 빛의 파장을 의미하고, Λ는 매질 내부에서 음향파의 파장을 의미한다.
수학식 1에서 나타낸 바와 같이, 회절 광의 회절 각도는 매질 내부에서 빛의 파장 λ와, 매질 내부에서 음향파의 파장 Λ 사이의 비율에 의존할 수 있다. 음향파 구동부(127)는 제1 및 제2 변조부(122, 124) 각각에 인가하는 음향파의 주파수를 조절할 수 있다. 음향파 구동부(127)는 음향파의 주파수를 조절함으로써 음향파의 파장을 변경할 수 있다. 즉, 음향파 구동부(127)는 제1 및 제2 변조부(122, 124) 각각에 인가하는 음향파의 주파수를 변경함으로써 x 방향 회절 각도 (θx)와 y 방향 회절 각도(θy)를 변경할 수 있다. x 방향 회절 각도 (θx)와 y 방향 회절 각도(θy)가 조절됨에 따라 음향 광학 변조부(120)에서 출력되는 가공 빔의 출력 방향이 2차원 적으로 조절될 수 있다.
도 3은 도 1에서 나타낸 레이저 가공 장치(100)를 이용한 레이저 가공 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 레이저 가공 방법은 펄스 레이저 빔을 방출하는 단계(1110), 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할(Time division)하는 단계(1120) 및 복수의 가공 빔의 진행 경로를 조절하는 단계(1130)를 포함할 수 있다.
1110 단계에서, 광원(110)은 펄스 레이저 빔을 방출할 수 있다. 광원(110)에서 방출된 펄스 레이저 빔은 음향 광학 변조부(120)에 입사될 수 있다.
1120 단계에서, 음향 광학 변조부(120)에 입사된 광은 회절에 의해 진행 경로가 변경될 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 음향 광학 변조부(120)는 고차 회절 빔을 x 방향 및 y 방향으로 회절 시킬 수 있다. 음향파 구동부(127)는 펄스 레이저 빔이 방출되는 동안 음향파의 음향 광학 변조부(120)에 인가하는 음향파를 시간에 따라 변경함으로써 펄스 레이저 빔을 시분할 할 수 있다.
도 4는 펄스 레이저 빔이 시분할 되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 펄스 레이저 빔에서 하나의 펄스가 복수의 가공 빔으로 시분할될 수 있다. 예를 들어, 음향 광학 변조부(120)는 하나의 펄스를 제1 내지 제4 시간 영역(a, b, c, d)들로 시분할 할 수 있다. 제1 내지 제4 시간 영역 각각은 시분할 된 복수의 가공 빔에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 시간 구간(a)으로 시분할 된 제1 가공 빔은 제1 방향으로 진행하고, 제2 시간 구간(b)으로 시분할 된 제2 가공 빔은 제2 방향으로 진행하며, 제3 시간 구간(c)으로 시분할 된 제3 가공 빔은 제3 방향으로 진행하며, 제4 시간 구간(d)으로 시분할 된 제4 가공 빔은 제4 방향으로 진행할 수 있다. 제1 내지 제4 방향은 2차원 평면 상에서 정의될 수 있다.
펄스 빔의 강도가 증가하거나 감소하는 시간 영역(f)에서는 음향파 구동부(127)가 음향 광학 변조부(120)에 음향파를 인가하지 않을 수 있다. 따라서, 펄스 빔의 강도가 증가하거나 감소하는 시간 영역(f)에서의 빔은 회절 되지 않고 0차 빔의 경로로 진행하여 덤퍼(132)에 의해 덤핑될 수 있다.
펄스 빔의 강도가 거의 일정한 시간구간에서 음향파 구동부(127)는 음향 광학 변조부(120)의 제1 및 제2 변조부(122, 124)에 음향파를 인가할 수 있다. 하나의 펄스가 음향 광학 변조부(120)에 입사되는 동안, 음향파 구동부(127)는 제1 및 제2 변조부(122, 124) 각각에 인가하는 음향파의 주파수를 시간에 따라 변경할 수 있다. 예를 들어, 음향파 구동부(127)는 제1 내지 제4 시간 영역(a, b, c, d) 각각에서 인가하는 음향파의 주파수를 다르게 할 수 있다. 음향파 구동부(127)가 시간 영역 별로 음향파의 주파수를 다르게 하면, 제1 내지 제4 시간 영역(a, b, c, d) 각각에서 레이저 빔은 서로 다른 회절 각도로 회절될 수 있다. 따라서, 시분할된 복수의 가공 빔은 음향 광학 변조부(120)로부터 다른 방향으로 출사될 수 있다.
도 4에서는 펄스 레이저 빔이 균등하게 시분할 되는 경우를 나타냈지만 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 펄스 레이저 빔을 시분할 되는 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 펄스 레이저 빔이 복수의 가공 빔으로 시분할 될 수 있다. 이 때 시분할 되는 시간 영역(a, b, c, d)들의 크기는 서로 다를 수 있다. 음향파 구동부(127)가 음향파의 주파수를 변경하는 시간 간격을 달리 함으로써 시분할 되는 시간 영역(a, b, c, d)들의 크기가 달라지도록 할 수 있다. 도 5에서 나타낸 바와 같이 시분할 되는 시간 영역(a, b, c, d)들의 크기를 다르게 하면, 복수의 가공 빔 각각의 출력 비율을 다르게 할 수 있다.
도 4 및 도 5에서 나타낸 바와 같이 펄스 레이저 빔을 음향 광학 변조부(120)를 이용하여 시분할 하면 하나의 펄스를 복수의 가공 빔으로 시분할 할 수 있다. 하나의 펄스가 복수의 가공 빔으로 시분할 되므로, 펄스 레이저 빔의 펄스 폭이 크더라도 가공 빔 각각의 펄스 폭은 상대적으로 작아질 수 있다. 따라서, 저 성능 레이저 광원을 사용하더라도 정밀한 레이저 가공이 이루어 질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 1130 단계에서 광 경로 변경부(150)는 복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 가공 빔들의 진행 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 광 경로 변경부(150)는 복수의 광학 소자들의 배열 방향을 조절함으로써 상기 가공 빔들의 진행 경로를 변경할 수 있다. 광 경로 변경부(150)는 복수의 가공 빔 각각의 조사위치를 변경시켜 가면서 레이저 가공 패턴이 형성되도록 할 수 있다. 레이저 가공 패턴이란, 레이저 빔에 의해 가공물 상에 형성되는 절단 라인, 그루빙 라인, 마킹 모양 등을 포함하는 개념이다.
도 6은 비교예에 따른 레이저 가공 방법에 의해 가공 패턴이 형성되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 하나의 레이저 빔에 의해 가공 패턴이 형성될 수 있다. 레이저 빔이 조사되는 위치(S1)가 가공 예정 모양을 따라 움직이면서 가공 패턴이 형성될 수 있다. 하지만, 이 경우 레이저 빔이 조사되는 위치(S1)가 가공 예정 모양을 따라 움직이는 데 시간이 소요됨에 따라 고속 가공이 힘들 수 있다.
도 7은 도 3에서 나타낸 실시예에 따라 복수의 가공 빔에 의해 가공 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 복수의 가공 빔이 하나의 가공 패턴을 분할하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 나타낸 바와 같이 원 모양의 가공 패턴을 형성하는 경우, 광 경로 변경부(150)를 통과한 가공 빔들은 서로 다른 위치(1, 2, 3, 4)에 조사될 수 있다. 제1 가공 빔은 제1 위치(1)에 조사되고, 제2 가공 빔은 제2 위치(2)에 조사되며, 제3 가공 빔은 제3 위치(3)에 조사되고, 제4 가공 빔은 제4 위치(4)에 조사될 수 있다. 제1 내지 제4 위치는 원의 호 상에서 90도 간격으로 배열될 수 있다. 그리고, 음향 광학 변조부(120) 및 광 경로 변경부(150)는 제1 내지 제4 가공 빔이 조사되는 위치(1, 2, 3, 4)가 원을 따라 움직이도록 할 수 있다.
예를 들어, 첫 번째 펄스에서 시분할된 가공 빔들은 도 7에서 나타낸 바와 같은 제1 내지 제4 위치(1, 2, 3, 4)에 조사될 수 있다. 그리고, 두 번째 펄스에서 시분할된 가공 빔들은 도 7에서 나타낸 제1 내지 제4 위치(1, 2, 3, 4)로부터 소정의 각도만큼 이동된 위치에 조사될 수 있다. 도 7에서 나타낸 바와 같이 복수의 가공 빔이 하나의 가공 패턴을 분할하여 형성하면, 가공 패턴을 형성하는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 7에서는 복수의 가공 빔이 하나의 가공 패턴을 형성하는 예를 나타냈지만 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8은 도 3에서 나타낸 실시예에 따라 복수의 가공 빔에 의해 가공 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 복수의 가공 빔 각각이 서로 다른 가공 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 나타낸 바와 같이 4 개의 원 모양의 가공 패턴을 형성하는 경우, 광 경로 변경부(150)를 통과한 가공 빔들은 서로 다른 위치(1, 2, 3, 4)에 조사될 수 있다. 제1 위치(1)에 조사되고, 제2 가공 빔은 제2 위치(2)에 조사되며, 제3 가공 빔은 제3 위치(3)에 조사되고, 제4 가공 빔은 제4 위치(4)에 조사될 수 있다. 제1 내지 제4 가공 빔은 각각 서로 다른 위치에서 원 모양의 가공 패턴을 형성해 나갈 수 있다. 음향 광학 변조부(120) 및 광 경로 변경부(150)는 제1 내지 제4 가공 빔이 조사되는 위치(1, 2, 3, 4)가 각각 서로 다른 원을 따라 움직이도록 할 수 있다.
예를 들어, 첫 번째 펄스에서 시분할된 가공 빔들은 도 9에서 나타낸 바와 같은 제1 내지 제4 위치(1, 2, 3, 4)에 조사될 수 있다. 그리고, 두 번째 펄스에서 시분할된 가공 빔들은 각각 서로 다른 원을 따라 소정의 각도만큼 이동된 위치에 조사될 수 있다. 도 8에서 나타낸 바와 같이 복수의 가공 빔이 복수의 가공 패턴을 동시에 형성하면, 가공 패턴들을 형성하는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 9는 도 3에서 나타낸 실시예에 따라 복수의 가공 빔에 의해 가공 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 복수의 가공 빔 각각의 빔 사이즈가 서로 다를 수 있다. 가공 빔들의 빔 사이즈는 가공 빔들에 대응하는 시분할 영역의 크기 및 광 경로 변경부(150)의 광학 소자들의 배열 상태 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 복수의 가공 빔 각각의 조사 위치(1, 2, 3, 4)가 이동하는 방향도 다양하게 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 가공 빔의 조사 위치(1)는 원을 따라 움직일 수 있다. 또한, 제2 가공 빔의 조사 위치(2)는 제1 가공 빔의 조사 위치(1)가 움직이면서 그리는 원 보다 작은 원을 따라 움직일 수 있다. 또한, 제3 가공 빔의 조사 위치(3)는 다각형을 따라 움직일 수 있다. 또한, 제4 가공 빔의 조사 위치(4)는 변하지 않을 수 있다. 레이저 가공 장치(100)는 가공 빔들의 빔 사이즈 및 가공 빔들 각각이 조사 되는 위치를 변경함으로써 다양한 모양의 가공 패턴을 빠르게 형성할 수 있다.
도 10은 도 3에서 나타낸 실시예에 따라 복수의 가공 빔에 의해 가공 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 레이저 가공 장치(100)는 복수의 가공 빔의 조사 위치(1, 2, 3, 4)가 일렬로 나열되도록 함으로써 라인 빔 가공을 할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는 광원(110)에서 출사된 스폿 빔(spot beam)을 라인 빔(line beam)으로 변경하는 별도의 광학계를 이용하지 않고 라인 빔 가공을 할 수 있다. 레이저 가공 장치(100)는 음향 광학 변조부(120)를 이용하여 광원(110)에서 출사된 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할 할 수 있다. 그리고, 레이저 가공 장치(100)는 음향 광학 변조부(120) 및 광 경로 변경부(150)의 동작에 의해 복수의 가공 빔들이 일렬로 조사되도록 함으로써, 라인빔이 조사되는 것과 같은 효과를 발생시킬 수 있다.
이상에서 도 1내지 도 10을 참조하여 예시적인 실시예들에 따른 레이저 가공 장치(100) 및 레이저 가공 방법에 관하여 설명하였다. 상술한 실시예들에 따르면, 광원(110)에서 출사된 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할할 수 있다. 따라서, 광원(110)에 요구되는 펄스 폭 제한을 넓힐 수 있다. 또한, 복수의 가공 빔을 이용하여 가공 패턴을 형성함으로써, 레이저 가공 공정에 요구되는 시간을 단축할 수 있다.
이상의 설명에서 많은 사항들이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims (17)

  1. 펄스 레이저 빔을 방출하는 단계;
    음향 광학 변조부를 이용하여 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할(Time division)하는 단계; 및
    상기 복수의 가공 빔의 진행 경로를 조절하여 상기 복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 단계;를 포함하는 레이저 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
    상기 펄스 레이저 빔이 방출되는 동안 상기 음향 광학 변조부에 인가하는 음향파를 시간에 따라 변경함으로써 상기 펄스 레이저 빔을 시분할하는 레이저 가공 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
    상기 음향파의 주파수를 조절함으로써 상기 복수의 가공빔 각각의 진행방향이 달라지도록 하는 레이저 가공 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
    상기 펄스 레이저 빔에서 하나의 펄스를 복수의 가공 빔으로 시분할 하는 레이저 가공 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
    동일한 시간 간격으로 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할하는 레이저 가공 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가공 빔으로 분할하는 단계는,
    서로 다른 시간 간격으로 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할하는 레이저 가공 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 단계는,
    상기 복수의 가공 빔이 하나의 가공 패턴을 분할하여 형성하도록 상기 복수의 가공 빔 각각의 조사 위치를 이동 시키는 레이저 가공 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 단계는,
    상기 복수의 가공 빔 각각이 서로 다른 가공 패턴을 형성하도록 상기 복수의 가공 빔의 조사 위치를 이동 시키는 레이저 가공 방법.
  9. 펄스 레이저 빔을 방출하는 광원;
    상기 펄스 레이저 빔이 입사되며, 상기 펄스 레이저 빔을 회절에 의해 복수의 가공 빔으로 시분할(Time division)하는 음향 광학 변조부;
    상기 음향 광학 변조부에 음향파를 인가하는 음향파 구동부; 및
    상기 복수의 가공 빔의 진행 경로를 조절하여 복수의 가공 빔이 서로 다른 위치에 조사되도록 하는 광 경로 변경부;를 포함하는 레이저 가공 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 음향 광학 변조부는, 제1 방향으로 상기 복수의 가공 빔의 출력 각도를 변경하는 제1 변조부 및 제2 방향으로 상기 복수의 가공 빔의 출력 각도를 변경하는 제2 변조부를 포함하는 레이저 가공 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 음향파 구동부는, 상기 펄스 레이저 빔이 방출되는 동안 상기 음향 광학 변조부에 인가하는 음향파를 시간에 따라 변경함으로써 상기 음향 광학 변조부가 상기 펄스 레이저 빔을 시분할하도록 하는 레이저 가공 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 음향 광학 변조부는, 상기 펄스 레이저 빔에서 하나의 펄스를 복수의 가공 빔으로 시분할 하는 레이저 가공 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 음향파 구동부는, 상기 음향파의 주파수를 조절함으로써 상기 복수의 가공빔 각각의 진행방향이 달라지도록 하는 레이저 가공 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 음향 광학 변조부는, 동일한 시간 간격으로 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할하는 레이저 가공 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 음향 광학 변조부는, 서로 다른 시간 간격으로 상기 펄스 레이저 빔을 복수의 가공 빔으로 시분할하는 레이저 가공 장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 경로 변경부는,
    상기 복수의 가공 빔이 하나의 가공 패턴을 분할하여 형성하도록 상기 복수의 가공 빔의 조사 위치를 이동 시키는 레이저 가공 장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 경로 변경부는,
    상기 복수의 가공 빔 각각이 서로 다른 가공 패턴을 형성하도록 상기 복수의 가공 빔의 조사 위치를 이동 시키는 레이저 가공 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114700628A (zh) * 2022-06-06 2022-07-05 一道新能源科技(衢州)有限公司 一种聚焦激光双折射perc电池片开槽装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102148929B1 (ko) * 2017-11-24 2020-08-28 주식회사 이오테크닉스 4f 앵글제어 광학계를 포함하는 레이저 가공 장치
KR102018613B1 (ko) * 2018-04-04 2019-09-06 주식회사 이오테크닉스 음향 광학 편향 시스템, 이를 포함하는 레이저 가공 장치 및 빔 차단 방법
KR102319690B1 (ko) * 2020-05-12 2021-11-02 주식회사 이오테크닉스 홀 형성 장치 및 홀 형성 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007138884A1 (ja) * 2006-05-31 2007-12-06 Cyber Laser Inc. レーザパルス発生装置及び方法並びにレーザ加工装置及び方法
KR101253791B1 (ko) * 2006-08-09 2013-04-12 가부시기가이샤 디스코 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기
KR20130112109A (ko) * 2012-04-03 2013-10-14 주식회사 이오테크닉스 레이저 가공 균일성을 위한 레이저 출력 펄스 제어 장치 및 방법
KR101337702B1 (ko) * 2007-02-26 2013-12-06 가부시기가이샤 디스코 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기
KR20160016388A (ko) * 2014-08-05 2016-02-15 주식회사 소재의맥 음향광변조기를 이용하여 미세 홈 또는 구멍을 가공하기 위한 레이저 장치 및 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003053576A (ja) * 2001-08-16 2003-02-26 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工方法及び装置
US7817685B2 (en) * 2007-01-26 2010-10-19 Electro Scientific Industries, Inc. Methods and systems for generating pulse trains for material processing
JP5274085B2 (ja) * 2008-04-09 2013-08-28 株式会社アルバック レーザー加工装置、レーザービームのピッチ可変方法、及びレーザー加工方法
JP5770436B2 (ja) * 2010-07-08 2015-08-26 株式会社ディスコ レーザー加工装置およびレーザー加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007138884A1 (ja) * 2006-05-31 2007-12-06 Cyber Laser Inc. レーザパルス発生装置及び方法並びにレーザ加工装置及び方法
KR101253791B1 (ko) * 2006-08-09 2013-04-12 가부시기가이샤 디스코 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기
KR101337702B1 (ko) * 2007-02-26 2013-12-06 가부시기가이샤 디스코 레이저 광선 조사 장치 및 레이저 가공기
KR20130112109A (ko) * 2012-04-03 2013-10-14 주식회사 이오테크닉스 레이저 가공 균일성을 위한 레이저 출력 펄스 제어 장치 및 방법
KR20160016388A (ko) * 2014-08-05 2016-02-15 주식회사 소재의맥 음향광변조기를 이용하여 미세 홈 또는 구멍을 가공하기 위한 레이저 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114700628A (zh) * 2022-06-06 2022-07-05 一道新能源科技(衢州)有限公司 一种聚焦激光双折射perc电池片开槽装置

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