KR102241518B1 - 세라믹 절단방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
세라믹 절단방법 및 장치에 관한 것으로, 세라믹에 흡수되는 파장의 빔을 조사하는 빔 조사부, 세라믹 외곽의 절단 경로 상의 절단 시작부에 미세한 손상을 생성하는 손상생성부 및 상기 빔 조사부에서 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적 및 절단속도를 조절하고 상기 빔 조사부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 구성을 마련하여, 세라믹 재료와 두께 또는 세라믹의 강화된 깊이에 기초해서 설정된 빔 모드와 빔 형상을 가진 빔으로 빔 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하여 세라믹을 국부적으로 세라믹의 용융점 이하로 가열하고, 세라믹이 임의의 방향으로 절단되는 것을 방지하도록 열 영향을 받는 영역과 열응력을 조절하고, 세라믹의 최대 내열 강도 이상으로 열 응력을 생성시켜 세라믹을 원하는 경로대로 절단할 수 있다.
Description
본 발명은 세라믹 절단방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초박막 유리, 화학 강화 또는 열 강화된 강화 유리를 절단하는 세라믹 절단방법 및 장치에 관한 것이다.
세라믹(ceramic)은 금속(metal)과 비금속(non-metal) 혹은 준금속(metalloid)들이 열처리에 의해 서로 결합하여 결정질을 만드는 소결 과정(sintering process)을 거친 뒤, 형성된 결정질들이 모여 3차원적 망구조를 형성한 고체 물질을 뜻한다.
최근에는 주로 점토(粘土), 고령토(高嶺土), 장석(長石), 규석(硅石) 등과 같은 천연원료를 사용하여 제조하는 세라믹 구소재와 달리, 탄화규소(炭化硅素), 질화규소(窒化硅素), 알루미나(alumina), 지르코니아(zirconia), 바륨티타네이트(barium titanate) 등과 같은 고순도의 합성원료를 사용하여 제조하는 세라믹 신소재가 각광받고 있으며, 전기, 자기, 기계, 화학, 광학, 바이오 등 광범위한 영역에서 활용되고 있다.
일반적으로, 세라믹 재료(이하 '세라믹'이라 함)는 세라믹보다 경도가 높은 다이아몬드 등을 이용해서 제조된 고경도 휠로 크랙을 행성하고, 브레이킹을 하거나, 고경도 연마지석으로 제조해서 갈아서 절단하였다.
그리고 최근에는 레이저나 고출력 빔을 이용해서 세라믹을 가열하고, 용융 및 기화시켜서 일정한 홈을 생성하고, 브레이킹해서 절단하거나 완전히 재료를 제거해서 절단한다.
한편, 최근에는 핸드폰이나 태블릿 PC와 같은 전자기기의 커버 글라스(cover grass)로 사용되는 강화 유리는 화학적으로 강화해서 스크래치나 파손에 강하고, 그 사용처가 확대되고 있다.
그리고 최근에는 폴더블 디스플레이에 적용되는 초박막 강화유리(Ultra Thin Glass, 이하 'UTG'라 함)가 개발되고 있다. UTG는 기존 유리의 단점 극복을 위해, 약 40㎛ 수준으로 얇게 가공된 유리에 유연성과 내구성을 높이는 강화 공정을 더한 폴더블용 커버 윈도우이다.
그러나 종래기술에 따른 레이저 절단방법은 세라믹을 용융 또는 기화시키면 재료에 크랙과 열충격이 발생함에 따라, UTG와 같은 두께가 얇은 유리나 화학 강화 유리, 또는 열 강화 유리를 절단하는 경우에는 크랙과 열충격에 의해 재료가 쉽게 파손됨에 따라, 양산에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.
이로 인해, 종래에는 강화 유리를 강화하기 이전에 제품의 적용 가능한 크기로 절단한 후, 절단된 유리를 하나 하나 강화해서 사용하고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표면이 1㎛ 이상의 강화 깊이로 강화된 세라믹이나 두께 3㎜ 이하의 박판 세라믹을 크랙이나 손상없이 절단할 수 있는 세라믹 절단방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 세라믹 절단시 절단 위치에 따라 발생하는 오차를 보상해서 직진도를 확보할 수 있는 세라믹 절단방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 세라믹 절단장치는 세라믹에 흡수되는 파장의 빔을 조사하는 빔 조사부, 세라믹 외곽의 절단 경로 상의 절단 시작부에 미세한 손상을 생성하는 손상생성부 및 상기 빔 조사부에서 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적 및 절단속도를 조절하고 상기 빔 조사부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여, 세라믹 재료와 두께 또는 세라믹의 강화된 깊이에 기초해서 설정된 빔 모드와 빔 형상을 가진 빔으로 빔 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하여 세라믹을 국부적으로 세라믹의 용융점 이하로 가열하고, 세라믹이 임의의 방향으로 절단되는 것을 방지하도록 열 영향을 받는 영역과 열응력을 조절하고, 세라믹의 최대 내열 강도 이상으로 열 응력을 생성시켜 세라믹을 원하는 경로대로 절단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 세라믹 절단방법은 (a) 빔 조사부에서 세라믹에 흡수되는 파장의 빔을 조사하는 단계, (b) 손상생성부에서 세라믹 외곽의 절단 경로 상의 절단 시작부에 미세한 손상을 생성하는 단계 및 (c) 제어부에서 상기 빔 조사부에서 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적 및 절단속도를 조절해서 상기 빔 조사부의 구동을 제어하는 단계를 포함하여, 세라믹 재료와 두께 또는 세라믹의 강화된 깊이에 기초해서 설정된 빔 모드와 빔 형상을 가진 빔으로 빔 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하여 세라믹을 국부적으로 세라믹의 용융점 이하로 가열하고, 세라믹이 임의의 방향으로 절단되는 것을 방지하도록 열 영향을 받는 영역과 열응력을 조절하고, 세라믹의 최대 내열 강도 이상으로 열 응력을 생성시켜 세라믹을 원하는 경로대로 절단하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 절단방법 및 장치에 의하면, 세라믹, 즉 표면이 1㎛ 이상의 강화 깊이로 강화된 세라믹이나 두께 3㎜ 이하의 박판 세라믹을 크랙이나 손상없이 절단할 수 있다는 효과가 얻어진다.
즉, 본 발명에 의하면, 세라믹 재료의 두께 및 세라믹의 강화된 깊이에 기초해서 설정된 빔 모드와 빔 형상을 가진 빔으로 빔 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하여 세라믹을 국부적으로 세라믹의 용융점 이하로 가열하고, 세라믹이 임의의 방향으로 절단되는 것을 방지하도록 열 영향을 받는 영역과 열응력을 조절하고, 세라믹의 최대 내열 강도 이상으로 열 응력을 생성시켜 세라믹을 원하는 경로대로 절단할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 박판 세라믹 절단시 빔이 조사되는 세라믹 표면에 추가로 냉각제를 분사하여 세라믹 표면의 열적 변형을 감소시키고, 원하는 경로대로 정밀하게 절단할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 세라믹 절단시 조사된 빔에 의해 현재 절단되는 절단 위치를 실시간으로 측정하고, 측정된 절단 위치와 절단선의 차이를 계산해서 실시간으로 절단위치의 왜곡을 보상함으로써, 절단선의 직진도 및 절단 성능을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단장치의 구성도,
도 2는 UTG를 절단하는 과정을 예시한 도면,
도 3은 절단 위치의 왜곡을 보상하는 과정을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 5 및 도 6은 각각 절단 과정에서 파손된 표면이 강화된 강화 유와 UTG를 예시한 도면,
도 7 내지 도 9는 각각 제1 내지 제3 실시 예에 따른 세라믹 절단방법에 의해 절단된 세라믹을 예시한 도면.
도 2는 UTG를 절단하는 과정을 예시한 도면,
도 3은 절단 위치의 왜곡을 보상하는 과정을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 5 및 도 6은 각각 절단 과정에서 파손된 표면이 강화된 강화 유와 UTG를 예시한 도면,
도 7 내지 도 9는 각각 제1 내지 제3 실시 예에 따른 세라믹 절단방법에 의해 절단된 세라믹을 예시한 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단방법 및 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 절단하고자 하는 세라믹에 미리 설정된 빔폭을 갖는 빔을 조사하고, 세라믹의 용융점 이하까지 가열하면서 재료 내부의 열응력을 재료의 최대 내열 강도 이상으로 생성해서 세라믹을 크랙이나 손상 없이 원하는 경로대로 절단한다.
이를 위해, 본 발명은 세라믹에 조사되는 빔의 출력과 형상, 빔 모드 및 절단 속도를 조절해서 세라믹을 가열한다.
즉, 본 발명은 표면이 1㎛ 이상의 강화 깊이로 강화되어 있는 세라믹 또는 두께 3㎜ 이하의 박판 세라믹을 크랙이나 손상없이 절단한다.
예를 들어, 세라믹 중에서 전자기기의 커버 글라스에 적용하기 위해, 열이나 화학적으로 강화되어 있는 강화 유리는 표면에 응력을 가진다. 따라서 강화 유리는 약간의 기계적 손상 또는 레이저 등 열 충격으로 임의의 방향을 절단되어 원하는 방향으로 절단하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 두께 3㎜ 이하의 얇은 박판 유리는 얇은 두께가 가질 수 있는 충격강도가 약하기 때문에, 약간의 기계적 손상 또는 레이저 등 열 충격으로도 임의의 방향으로 절단되어 원하는 방향으로 절단하기 어려운 문제점이 있었다.
즉, 강화유리는 기계식 휠로 약간만 홈을 생성시켜도 바로 파손되고, 강화유리를 레이저로 약간만 가열하거나 녹여도 마찬가지로 바로 파손된다.
또한, 박판 유리는 기계식 휠로 약간만 홈을 생성시켜도 임의의 방향으로 손상이 발전되어 파손되고, 레이저로 약간만 가열하거나 녹여도 마찬가지로 임의의 방향으로 파손된다.
한편, 세라믹 외곽에 형성된 미세한 손상부의 적당한 영역을 레이저로 가열해서 적당한 열 응력을 발생시키면, 미세한 손상부, 즉 절단 시작부에서부터 원하는 경로대로 절단을 유도할 수 있다.
즉, 레이저 가열시, 세라믹을 가열하는 가열 온도가 낮아서 세라믹의 내부 열응력이 약하면, 임의의 방향으로 파손되는 것을 방지할 수 없다. 그래서 가열 온도가 낮은 경우에는 세라믹의 절단이 불가능하고, 가열 온도가 너무 높으면 세라믹이 용융되거나 열 충격으로 임의의 방향으로 파손될 수 있다.
따라서 세라믹의 내부 열응력을 적당하게 조절하면, 임의의 방향으로 절단이 진행하는 것은 방지할 수 있으나, 절단시작부로부터 레이저가 열응력을 발생시키는 영역까지는 절단선을 유도할 수 있다. 즉, 원하는 절단 경로로 절단될 수 있도록 응력을 생성시킬 수 있다.
이와 같이, 세라믹 절단시, 빔의 출력이나 빔모드, 빔 형상, 빔 조사면적 및 절단 속도 중에서 어느 하나라도 최적화되지 않으면, 세라믹이 용융되어 열 손상을 받거나, 전혀 반응하지 않는다.
따라서 세라믹의 재료와 두께에 최적화된 빔 모드와 빔 형상을 가진 빔으로 빔 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하면, 세라믹이 국부적으로 용융점 이하로 가열되고, 이때 세라믹의 최대 내열 강도 이상으로 열 응력을 생성시켜 세라믹을 원하는 경로대로 재료의 손상없이 절단할 수 있다.
즉, 본 발명은 세라믹에 조사되는 빔의 출력과 형상, 빔 모드, 빔 조사 면적 및 절단 속도를 최적화되도록 조절해서 세라믹을 가열하고, 가열된 세라믹의 냉각 공정이나 세라믹의 용융 및 기화 없이 세라믹을 절단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단장치의 구성도이다.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
그리고 본 실시 예에서는 UTG를 절단하는 세라믹 절단장치 및 방법을 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, UTG와 같이 두께가 100㎛ 이하로 매우 얇은 유리나 화학 강화 유리, 또는 열 강화 유리를 절단하는 절단장치 및 방법에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 절단하고자 하는 세라믹(11), 예를 들어 UTG를 크랙이나 손상없이 절단하기 위해, UTG에 흡수되는 파장의 빔(B)을 조사하는 빔 조사부(20), 세라믹 외곽의 절단 경로 상의 절단 시작부에 미세하게 초기 손상을 생성하는 손상 생성부(30) 및 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적 및 절단속도를 조절해서 빔 조사부(20)의 구동을 제어하는 제어부(40)를 포함한다.
빔 조사부(20)는 제어부(40)의 제어신호에 따라 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사 면적 및 절단속도를 조절해서 빔을 발생하는 빔 발생기(21), 빔 발생기(21)에서 발생한 빔을 집속해서 UTG를 향해 조사하는 렌즈부(22) 및 빔을 절단하고자 하는 방향을 따라 이동시키도록 렌즈부(22)를 구동하는 구동부(23)를 포함할 수 있다.
빔 조사부(21)는 조사되는 빔이 절단선을 기준으로 대칭이 되도록, 대략 원형이나 타원 형상, 사각 형상과 같은 다각 형상으로 빔을 조사할 수 있다.
한편, 빔 조사부(21)는 아래에서 설명할 곡선부 절단시 또는 절단 위치의 왜곡 보정 시에는 절단선의 접선에 대해 비대칭인 형상의 빔을 조사할 수도 있다.
손상생성부(30)는 절단하고자 하는 UTG(11) 외곽의 절단 경로(W) 상에서 절단 작업을 시작하는 절단 시작부(S)에 미세하게 초기 손상을 생성하는 기능을 한다.
예를 들어, 도 2는 UTG를 절단하는 과정을 예시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 대략 사각판 형상의 UTG(11)를 원하는 크기로 절단하는 경우, 절단경로(W)는 UTG(11)의 외곽, 예컨대 우측 상단부로 설정된 절단 시작부(S)에서 시작해서 하방, 좌측, 상방, 우측 방향을 따라 순차적으로 이동하도록 형성된다. 여기서, 절단경로(W)의 각 꼭지점 부분은 전자기기에 적용되는 디스플레이의 각 꼭지점 부분에 대응되도록 라운드진 곡면으로 형성될 수 있다.
손상생성부(30)는 절단하고자 하는 세라믹 재료에 따라 기계식 휠로 마련되거나, 빔 조사부(20)의 빔 발생기(21)를 이용할 수 있다.
예를 들어, 손상생성부(30)는 기계식 휠로 마련되는 경우, 절단 시작부(S)에 미세하게 초기 손상, 예컨대 점 형상의 크랙이나 홈을 형성할 수 있다.
또는, 손상생성부(30)는 빔 발생기(21)를 이용하는 경우, 절단 시작부(S)를 용융점 이하의 온도로 가열해서 미세하게 초기 손상을 형성할 수도 있다.
한편, 손상생성부(30)를 이용해서 절단 시작부(S)에 초기 손상을 생성하는 작업은 절단하고자 하는 세라믹(11), 즉 UTG의 외곽 부분에 손상이 이미 생성된 상태이면, 제거될 수 있다.
제어부(40)는 절단 가공하고자 하는 세라믹(11) 재료, 즉 UTG의 두께 또는 강화유리의 강화된 깊이에 기초해서 설정된 빔 모드와 빔 형상을 가진 빔으로 빔 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하여 세라믹(11)을 국부적으로 세라믹(11)의 용융점 이하로 가열하도록 제어할 수 있다. 그리고 제어부(40)는 세라믹(40)이 임의의 방향으로 절단되는 것을 방지하도록, 열 영향을 받는 영역과 열 응력을 조절하고, 세라믹(11)의 최대 내열 강도 이상으로 열 응력을 생성시키면서 가열하여 세라믹(11)을 원하는 경로대로 절단하도록 제어할 수 있다.
제어부(40)는 UTG의 두께 또는 강화유리의 강화된 깊이에 비례해서 빔이 조사되는 빔 조사면적을 증가시키도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(40)는 UTG 두께 A의 0.01배 내지 10000배의 면적으로 재료를 가열하도록 제어할 수 있다.
그리고 제어부(40)는 일반적인 가우시안 분포(gaussian distribution )를 이용한 가우시안 모드 및 절단선을 기준으로 좌우 대칭인 출력 분포를 갖는 좌우 대칭 모드 중에서 하나 이상의 빔 모드를 선택적으로 적용해서 제어할 수 있다.
또한, 제어부(40)는 빔의 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하도록 빔 조사부(20)의 구동을 제어하여 세라믹(11)을 절단할 수 있다.
한편, 제어부(40)는 강화된 강화유리와 같은 세라믹을 절단하는 경우, 상기 세라믹에 형성된 강화가 풀리는 온도 이하로 가열하면서 절단하도록, 빔 조사부(20)의 구동을 제어할 수 있다.
다시 도 1에서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단장치(10)는 조사된 빔에 의해 현재 절단되는 절단 위치를 측정하는 측정부(50)를 더 포함하고, 제어부(40)는 측정부(50)에서 측정된 절단 위치(P)와 미리 설정된 절단선(L)의 차이를 실시간으로 계산해서 측정된 절단 위치(P)와 상기 절단선(L)의 차이(Δx, Δy)를 보상하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 3은 절단위치의 왜곡을 보상하는 과정을 설명하는 도면이다.
절단선(L)이 절단하고자 세라믹(11)의 외곽에 근접하는 경우, 열은 절단선(L)의 외곽 방향으로는 상대적으로 적게 방출되고, 절단선(L)의 내부 방향으로는 상대적으로 더 많은 열이 방출된다. 이로 인해, 절단선(L)이 외곽 방향으로 휘어지는 현상이 발생한다.
따라서 본 실시 예에서는 절단 위치(P)가 세라믹(11)의 외곽선에 근접한 직선을 절단하는 경우, 외곽 방향으로 휘어지는 양만큼 절단 경로를 보정해서 빔을 조사하거나, 절단선(L)의 외곽 방향으로 상대적으로 약한 출력 분포를 가지고, 내부 방향은 상대적으로 강한 출력 분포를 가지는 빔 모드를 활용해서 직진도를 확보할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 곡면 절단시, 곡선 형상의 절단선의 접선에서 열은 곡선의 외곽부분을 통해 상대적으로 더 잘 방출되고, 곡선의 내부에서는 열이 상대적으로 적게 방출된다.
따라서, 본 실시 예에서는 곡면 절단시, 절단선에서 벗어난 양에 비례해서 절단선에서 벗어난 방향, 즉 빔의 외곽부분 출력을 상대적으로 약하게 하고, 곡선의 내부 출력을 상대적으로 강한 출력 분포를 가지는 빔 모드를 사용해서 절단위치를 보상함으로써, 세라믹을 고품질로 절단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 세라믹 절단시 조사된 빔에 의해 현재 절단되는 절단 위치를 실시간으로 측정하고, 측정된 절단 위치와 미리 설정된 절단선의 차이를 계산해서 실시간으로 절단 위치의 왜곡을 보상함으로써, 절단선의 직진도 및 절단 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라막 절단장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 두께 3mm 이하의 박판 세라믹(11)을 절단할 경우에 빔 조사부(20)에서 조사되는 빔이 만나는 세라믹(11) 표면에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부(60)를 더 포함할 수 있다.
냉각제 분사부(60)는 빔이 조사되는 세라믹(11) 표면에 냉각제를 분사함으로써, 세라믹(11) 표면의 열변형을 축소해서 절단할 수 있게 한다.
즉, 상기한 박판 세라믹(11)의 경우, 빔 조사부(11)에서 조사된 빔에 의해 세라믹(11) 표면이 가열되면, 순간적으로 가열된 표면이 분리되나 시간이 경과하면서 용융된 세라믹(11)이 절단되지 않고 서로 융착된다.
따라서, 본 실시 예에서는 박판 세라믹(11) 절단시 빔이 조사되는 세라믹(11) 표면에 추가로 냉각제를 분사하여 세라믹 표면의 열적 변형(deformation)을 감소시키고, 원하는 경로대로 정밀하게 절단할 수 있다.
다음, 도 4를 참조해서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단방법을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세라믹 절단방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 4의 S10단계에서 제어부(40)는 절단하고자 하는 세라믹(11), 즉 UTG의 두께 또는 강화유리의 강화된 깊이에 따라, 빔 조사부(20)에서 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적을 설정한다.
S12단계에서 제어부(40)는 절단하고자 하는 UTG(11) 외곽의 절단 경로(W) 상에서 절단 작업을 시작하는 절단 시작부(S)에 미세하게 초기 손상을 생성하도록, 손상생성부의 구동을 제어한다.
이때, 제어부(40)는 절단하고자 하는 세라믹(11), 즉 UTG의 외곽 부분에 손상이 생성된 상태이면, 손상생성부(30)를 이용해서 절단 시작부(S)에 초기 손상을 생성하는 작업을 생략할 수 있다.
S14단계에서 제어부(40)는 설정된 빔의 출력, 형상 및 빔모드에 따라 빔을 조사하도록 빔 조사부(20)의 구동을 제어한다.
이에 따라, UTG에는 빔 조사부(20)에서 발생한 빔이 조사되고, 빔 조사부(20)의 구동부(23)는 빔을 절단선(L)을 따라 이동시키도록 렌즈부(22)를 구동시킨다.
여기서, 제어부(40)는 UTG에 조사되는 빔의 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하도록 빔 조사부(20)의 구동을 제어한다(S16).
이때, 냉각제 분사부(60)는 UTG(11) 절단시, 제어부의 제어신호에 따라 구동되어 빔이 조사되는 세라믹(11) 표면에 추가로 냉각제를 분사하여 UTG(11) 표면의 열적 변형(deformation)을 감소시키고, 원하는 경로대로 정밀하게 절단 가능하게 할 수 있다.
한편, 제어부(40)는 강화된 강화유리와 같은 세라믹을 절단하는 경우, 상기 세라믹에 형성된 강화가 풀리는 온도 이하로 가열하면서 절단하도록, 빔 조사부(20)의 구동을 제어할 수 있다.
이와 같이 UTG를 절단하는 과정에서 측정부(50)는 현재 절단되는 절단 위치를 측정한다(S18).
예를 들어, 측정부(50)에 마련된 카메라 모듈은 현재 절단되는 절단 위치(P)를 촬영하고, 제어부(40)는 촬영된 영상을 분석해서 현재 절단 위치의 X, Y 좌표를 산출할 수 있다.
이어서, 제어부(40)는 산출된 현재 절단 위치(P)와 절단선(L)을 비교해서 절단 위치(P)와 절단선과의 차이(Δx, Δy)가 미리 설정된 한계범위를 초과해서 발생하는지를 검사한다.
S18단계의 검사 결과, 곡면 절단으로 인해 절단 위치(P)와 절단선(L)의 차이(Δx, Δy)가 상기한 한계범위를 초과해서 발생한 상태이면, 제어부(70)는 발생한 차이(Δx, Δy)만큼 절단 위치의 왜곡을 보상하도록 제어한다(S22).
예를 들어, 제어부(40)는 절단 위치(P)가 외곽선(L)에 근접한 직선을 절단하는 경우에 외곽 방향으로 휘어지는 양만큼 절단 경로를 보정해서 빔을 조사하거나, 절단선(L)의 외곽 방향으로 상대적으로 약한 출력 분포를 가지고, 내부 방향은 상대적으로 강한 출력 분포를 가지는 빔 모드를 활용해서 직진도를 확보하도록 제어할 수 있다.
또는, 제어부(40)는 곡면 절단인 경우에는 절단선에서 벗어난 양에 비례해서 절단선에서 벗어난 방향, 즉 빔의 외곽부분 출력을 상대적으로 약하게 하고, 곡선의 내부 출력을 상대적으로 강한 출력 분포를 가지는 빔 모드를 사용해서 절단위치의 왜곡을 보상함으로써, 세라믹을 고품질로 절단하도록 제어할 수 있다.
S24단계에서 제어부(40)는 절단 작업이 완료되었는지를 검사하고, 절단 작업이 완료될 때까지 S12단계 내지 S24단계를 반복 수행한다.
한편, S24단계의 검사결과 절단 작업이 완료된 상태이면, 제어부(40)는 세라믹 절단장치(10)에 마련된 각 장치의 구동을 중지하고, 종료한다.
상기한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명은 세라믹, 즉 표면이 1㎛ 이상의 강화 깊이로 강화되어 있는 강화유리 또는 두께 3㎜ 이하의 박판 유리에 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적 및 절단속도를 최적화해서 용융점 이하로 조사하여 크랙이나 손상없이 절단할 수 있다.
다음, 도 5 내지 도 9를 참조해서 다양한 재료 및 두께의 세라믹을 절단하는 방법을 설명한다.
먼저, 도 5 및 도 6은 각각 절단 과정에서 파손된 표면이 강화된 강화 유리 및 UTG를 예시한 도면이다. 그리고 도 7 내지 도 9는 각각 제1 내지 제3 실시 예에 따른 세라믹 절단방법에 의해 절단된 세라믹을 예시한 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 표면이 강화된 강화 유리와 UTG는 빔을 조사해서 절단 과정에서 빔의 출력과 형상, 빔 모드, 빔 조사 면적 및 절단 속도를 최적화되지 못한 경우, 쉽게 깨질 수 있다.
[실시 예 1]
제1 실시 예에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 약 0.05mm 두께의 불규산 유리(borosilicate glass)를 절단하였다.
제어부(40)는 절단하고자 하는 재료에 약 750㎚ 내지 1000㎛의 적외선(infrared red) 파장을 갖는 레이저 빔을 약 400W 출력으로 조사하고, 일반적인 가우시안 빔이 아닌 중앙부보다 외각부의 출력이 높은 형태의 빔 모드를 사용하도록 제어한다. 이때, 절단속도는 약 400mm/s이고, 빔 형상은 절단선을 기준으로 좌우 대칭인 형상이며, 빔의 조사면적은 약 3mm2로 설정될 수 있다.
[실시 예 2]
제2 실시 예에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 약 2.8mm 두께의 소다 석회 유리(soda lime glass)를 절단하였다.
제어부(40)는 절단하고자 하는 재료에 적외선 파장의 레이저 빔을 약 700W 출력으로 조사하고, 일반적인 가우시안 빔이 아닌 중앙부보다 외곽부분의 출력이 높은 형태의 빔 모드를 사용하도록 제어한다. 이때, 절단속도는 약 500mm/s이고, 빔 형상은 절단선을 기준으로 좌우 대칭인 형상이며, 빔의 조사면적은 약 10mm2로 설정될 수 있다.
[실시 예 3]
제3 실시 예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 약 표면이 약 0.5mm 두께의 화학 강화된 화학 강화 유리, 일명 고릴라 글라스(gorilla glass)를 절단하였다.
여기서, 상기 화학 강화 유리의 화학 강화 깊이(DOL, Depth of Layer)는 약 50㎛이다.
화학 강화 유리는 종래기술에 따른 기계식 휠이나 레이저 빔으로 절단하는 경우, 화학 강화가 강해서 바로 산산히 작은 조각들로 파손된다.
따라서 제어부(40)는 절단하고자 하는 재료에 약 1㎚ 내지 380㎚의 자외선(ultraviolet) 파장의 레이저 빔을 약 50W 출력으로 조사하고, 일반적인 가우시안 빔이 아닌 중앙부보다 외각부의 출력이 높은 형태의 빔 모드를 사용도록 제어한다. 이때, 절단속도는 약 200mm/s이고, 빔 형상은 절단선 기준으로 좌우 대칭인 형상이며, 빔의 조사면적은 약 10mm2로 설정될 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 세라믹, 즉 표면이 1㎛ 이상의 강화 깊이로 강화되어 있는 강화유리 또는 두께 3㎜ 이하의 박판 유리에 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적 및 절단속도를 최적화해서 용융점 이하로 조사하여 크랙이나 손상없이 절단하는 세라믹 절단방법 및 장치 기술에 적용된다.
10: 세라믹 절단장치
11: 세라믹(UTG) B: 빔
W: 절단 경로 S: 절단 시작부
L: 절단선 P: 절단 위치
20: 빔 조사부 21: 빔 발생기
22: 렌즈부 23: 구동부
30: 손상 생성부
40: 제어부
50: 측정부
60: 냉각제 분사부
11: 세라믹(UTG) B: 빔
W: 절단 경로 S: 절단 시작부
L: 절단선 P: 절단 위치
20: 빔 조사부 21: 빔 발생기
22: 렌즈부 23: 구동부
30: 손상 생성부
40: 제어부
50: 측정부
60: 냉각제 분사부
Claims (12)
- 표면이 1㎛ 이상의 강화 깊이로 강화된 세라믹이나 두께 3㎜ 이하의 박판 세라믹을 크랙이나 손상없이 절단하는 세라믹 절단장치에서,
세라믹에 흡수되는 파장의 빔을 조사하는 빔 조사부,
세라믹 외곽의 절단 경로 상의 절단 시작부에 미세한 손상을 생성하는 손상생성부 및
상기 빔 조사부에서 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적 및 절단속도를 조절하고 상기 빔 조사부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 빔은 절단선에 대해 대칭인 형상으로 형성되거나, 곡선부 절단시 또는 절단 위치의 왜곡을 보정하는 경우에는 절단선의 접선에 대해 비대칭인 형상으로 형성되고,
상기 제어부는 빔의 출력에 비례해서 상기 절단속도를 조절하며,
세라믹의 두께에 비례해서 빔의 조사면적을 조절하도록 제어해서,
세라믹의 재료와 두께 또는 세라믹의 강화된 깊이에 기초해서 설정된 빔 모드와 빔 형상을 가진 빔으로 빔 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하여 세라믹을 국부적으로 세라믹의 용융점 이하로 가열하고, 세라믹이 임의의 방향으로 절단되는 것을 방지하도록 열 영향을 받는 영역과 열응력을 조절하고, 세라믹의 최대 내열 강도 이상으로 열 응력을 생성시켜 세라믹을 원하는 경로대로 절단하는 것을 특징으로 하는 세라믹 절단장치. - 제1항에 있어서,
상기 손상생성부는 절단하고자 하는 세라믹의 외곽 부분에 손상이 이미 생성된 상태이면, 제거 가능한 것을 특징으로 하는 세라믹 절단장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는 강화된 세라믹을 절단하는 경우, 상기 세라믹에 형성된 강화가 풀리는 온도 이하로 가열하면서 절단하도록 상기 빔 조사부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 세라믹 절단장치. - 제1항에 있어서,
두께 3mm 이하의 박판 세라믹을 절단할 경우에 상기 빔 조사부에서 조사되는 빔이 만나는 세라믹 표면에 추가로 냉각제를 분사하여 세라믹 표면의 열변형을 축소해서 절단 가능하도록, 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 절단장치. - 제1항에 있어서,
조사된 빔에 의해 현재 절단되는 절단 위치를 측정하는 측정부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 절단 위치가 세라믹의 절단선을 벗어나서 절단되는 경우, 절단선에서 벗어난 양에 비례해서 절단선에서 벗어난 방향으로 상대적으로 약한 출력 분포를 가지고, 반대 방향은 상대적으로 강한 출력 분포를 가지는 빔모드를 활용하거나, 빔의 조사위치를 보정해서 직진도를 확보하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 세라믹 절단장치. - 삭제
- 표면이 1㎛ 이상의 강화 깊이로 강화된 세라믹이나 두께 3㎜ 이하의 박판 세라믹을 크랙이나 손상없이 절단하는 세라믹 절단방법에서,
(a) 빔 조사부에서 세라믹에 흡수되는 파장의 빔을 조사하는 단계,
(b) 손상생성부에서 세라믹 외곽의 절단 경로 상의 절단 시작부에 미세한 손상을 생성하는 단계 및
(c) 제어부에서 상기 빔 조사부에서 조사되는 빔의 출력, 형상, 빔 모드, 빔 조사면적 및 절단속도를 조절해서 상기 빔 조사부의 구동을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 빔은 절단선에 대해 대칭인 형상으로 형성되거나, 곡선부 절단시 또는 절단 위치의 왜곡을 보정하는 경우에는 절단선의 접선에 대해 비대칭인 형상으로 형성되고,
상기 제어부는 빔의 출력에 비례해서 상기 절단속도를 조절하며,
세라믹의 두께에 비례해서 빔의 조사면적을 조절하도록 제어해서
세라믹의 재료와 두께 또는 세라믹의 강화된 깊이에 기초해서 설정된 빔 모드와 빔 형상을 가진 빔으로 빔 출력에 비례해서 절단 속도를 조절하여 세라믹을 국부적으로 세라믹의 용융점 이하로 가열하고, 세라믹이 임의의 방향으로 절단되는 것을 방지하도록 열 영향을 받는 영역과 열응력을 조절하고, 세라믹의 최대 내열 강도 이상으로 열 응력을 생성시켜 세라믹을 원하는 경로대로 절단하는 것을 특징으로 하는 세라믹 절단방법. - 제7항에 있어서,
상기 (b)단계는 절단하고자 하는 세라믹의 외곽 부분에 손상이 이미 생성된 상태이면 생략 가능한 것을 특징으로 하는 세라믹 절단방법. - 제7항에 있어서,
상기 (c)단계에서 제어부는 강화된 세라믹을 절단하는 경우, 상기 세라믹에 형성된 강화가 풀리는 온도 이하로 가열하면서 절단하도록 상기 빔 조사부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 세라믹 절단방법. - 제7항에 있어서,
(d) 두께 3mm 이하의 박판 세라믹을 절단할 경우, 냉각제 분사부를 이용해서 상기 빔 조사부에서 조사되는 빔이 만나는 세라믹 표면에 추가로 냉각제를 분사하여 세라믹 표면의 열변형을 축소해서 절단 가능하도록, 냉각제를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 절단방법. - 제7항에 있어서,
(e) 측정부에서 세라믹에 조사된 빔에 의해 현재 절단되는 절단 위치를 측정하는 단계 및
(f) 상기 제어부에서 측정된 절단 위치가 세라믹의 절단선을 벗어나서 절단되는 경우, 절단선에서 벗어난 양에 비례해서 절단선에서 벗어난 방향으로 상대적으로 약한 출력 분포를 가지고, 반대 방향은 상대적으로 강한 출력 분포를 가지는 빔 모드를 활용하거나, 빔의 조사위치를 보정해서 직진도를 확보하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 절단방법. - 삭제
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|---|---|---|---|---|
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| KR102560763B1 (ko) * | 2023-03-16 | 2023-07-27 | 이정준 | 레이저를 이용한 절단 장치 및 방법 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101119289B1 (ko) | 2003-07-18 | 2012-03-15 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 절단방법 |
| JP2013112532A (ja) | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | 脆性材料基板のスクライブ方法 |
| KR20140129055A (ko) * | 2012-02-28 | 2014-11-06 | 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 | 강화 유리를 분리하는 방법과 장치 및 이에 의해 제조된 물품 |
| KR20150037816A (ko) * | 2012-07-09 | 2015-04-08 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | 강화 유리판의 절단 방법 |
| KR20150111821A (ko) * | 2014-03-26 | 2015-10-06 | 동우 화인켐 주식회사 | 강화 유리의 절단 및 면취 방법 |
| KR20160059837A (ko) * | 2014-11-19 | 2016-05-27 | 주식회사 에스에프에이 | 글래스 절단 장치 및 그 방법 |
| KR20170043587A (ko) * | 2014-08-20 | 2017-04-21 | 코닝 인코포레이티드 | 얇은 가요성 유리의 절단시 높은 에지 강도를 산출하기 위한 장치 및 방법 |
| KR20190083459A (ko) * | 2018-01-04 | 2019-07-12 | 주식회사 넵시스 | 레이저 스팟 빔을 이용한 절단 장치 |
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|---|---|---|---|---|
| TW201628751A (zh) * | 2014-11-20 | 2016-08-16 | 康寧公司 | 彈性玻璃基板之回饋控制的雷射切割 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101119289B1 (ko) | 2003-07-18 | 2012-03-15 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 절단방법 |
| JP2013112532A (ja) | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | 脆性材料基板のスクライブ方法 |
| KR20140129055A (ko) * | 2012-02-28 | 2014-11-06 | 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 | 강화 유리를 분리하는 방법과 장치 및 이에 의해 제조된 물품 |
| KR20150037816A (ko) * | 2012-07-09 | 2015-04-08 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | 강화 유리판의 절단 방법 |
| KR20150111821A (ko) * | 2014-03-26 | 2015-10-06 | 동우 화인켐 주식회사 | 강화 유리의 절단 및 면취 방법 |
| KR20170043587A (ko) * | 2014-08-20 | 2017-04-21 | 코닝 인코포레이티드 | 얇은 가요성 유리의 절단시 높은 에지 강도를 산출하기 위한 장치 및 방법 |
| KR20160059837A (ko) * | 2014-11-19 | 2016-05-27 | 주식회사 에스에프에이 | 글래스 절단 장치 및 그 방법 |
| KR20190083459A (ko) * | 2018-01-04 | 2019-07-12 | 주식회사 넵시스 | 레이저 스팟 빔을 이용한 절단 장치 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022108234A1 (ko) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | 주식회사 아이티아이 | 세라믹 절단방법 및 장치 |
| KR102560763B1 (ko) * | 2023-03-16 | 2023-07-27 | 이정준 | 레이저를 이용한 절단 장치 및 방법 |
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