KR20120004794A

KR20120004794A - Laser cutting apparatus and method capable of cutting workpiece having multi layer

Info

Publication number: KR20120004794A
Application number: KR1020100065472A
Authority: KR
Inventors: 김환; 박상영
Original assignee: 주식회사 이오테크닉스
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-13
Also published as: KR101195602B1

Abstract

PURPOSE: A device and method for cutting multiple-layered processing product using laser are provided to rapidly cut a processing object of multi-layered by emitting laser beam having different wavelengths according to the kind of a processing object. CONSTITUTION: A device for cutting multiple-layered processing product using laser comprises first and second laser units(100) and a condensing lens unit(400). The first and second laser unit outputs beam having different wavelengths. The condensing lens unit focuses the light from the first and second laser unit on a target. The condensing lens unit condenses the first laser beam in a top material layer. The second laser beam is condensed in a bottom material layer(602) after the cut of the top material layer is completed.

Description

다층 구조의 가공 대상물을 절단할 수 있는 레이저 절단장치 및 절단 방법{Laser cutting apparatus and method capable of cutting workpiece having multi layer}Laser cutting apparatus and method capable of cutting a workpiece having a multi-layer structure {Laser cutting apparatus and method capable of cutting workpiece having multi layer}

본 발명은 레이저 절단장치 및 절단 방법에 관한 것으로, 특히 다층 구조를 갖는 가공 대상물을 절단할 수 있는 레이저 절단장치 및 절단방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser cutting device and a cutting method, and more particularly, to a laser cutting device and a cutting method capable of cutting a processing object having a multilayer structure.

가공 대상물에 홈을 형성하여 절단하는 절단장치는 전형적으로 블레이드 등의 절단 공구를 이용하는 기계적인 방법에 의존하여 왔다. 기계적인 절단 방법의 경우 고속화가 용이하지 않는 점, 마모되는 절단 공구를 교체하여야 하므로 교체 시간 및 비용이 소요된다는 점, 절단 부위의 품질이 떨어져서 절단 가공 후에 연마작업 등의 추가적인 마무리 공정이 요구될 수 있는 점 등의 문제점을 내포하고 있다.Cutting devices for forming grooves in the object to be cut are typically dependent on mechanical methods using cutting tools such as blades. In the case of the mechanical cutting method, it is not easy to speed up, it requires replacement time and cost because the cutting tool needs to be replaced, and additional finishing process such as polishing after cutting may be required due to the poor quality of the cutting part. It has problems such as being present.

근래에 들어 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하여 가공 대상물에 흡수되는 레이저 에너지를 이용하여 가공 대상물을 절단하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 레이저를 이용한 절단방법은 가공 대상물에 따라 레이저 에너지의 흡수 파장 대역이 다르기 때문에 가공 대상물이 바뀌거나 가공 대상물이 서로 다른 레이저 흡수 파장 대역을 가지는 다층 구조로 된 경우에는 절단 가공 중에 레이저 발생 장치를 교체하여야 하는 문제점이 있다.In recent years, the method of irradiating a laser beam to a process target object and using the laser energy absorbed by a process target object is cut | disconnected. However, in the laser cutting method, since the absorption wavelength band of laser energy varies depending on the processing object, the laser generating device is cut during the cutting process when the processing object is changed or when the processing object has a multilayer structure having different laser absorption wavelength bands. There is a problem that needs to be replaced.

본 발명은 가공 대상물의 종류에 따라 용이하게 대처할 수 있고, 다층 구조의 가공 대상물을 용이하고 신속하게 절단할 수 있는 레이저 절단 장치 및 절단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a laser cutting device and a cutting method which can easily cope with the type of object to be processed and can easily and quickly cut the object to be processed having a multi-layer structure.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 절단 장치는, 레이저 흡수 파장 대역이 다른 복수의 물질층으로 된 다층구조의 가공 대상물을 절단하는 레이저 절단장치로서, 파장이 서로 다른 레이저 빔을 출사하는 제1, 제2레이저 유닛; 상기 제1, 제2레이저 유닛으로부터 출사되는 제1, 제2레이저 빔을 각각 상기 가공 대상물의 서로 다른 물질층에 집광시키는 집광렌즈 유닛;을 포함한다.A laser cutting device of the present invention for achieving the above object is a laser cutting device for cutting a multi-layer structured object formed of a plurality of material layers having different laser absorption wavelength bands, the laser cutting device for emitting a laser beam having a different wavelength 1, second laser unit; And a condenser lens unit for condensing the first and second laser beams emitted from the first and second laser units on different material layers of the object to be processed, respectively.

상기 가공 대상물과 상기 제1, 제2레이저 빔은 상기 제1, 제2레이저 빔의 광축에 직교하는 가공 방향으로 상대 이동되며, 상기 가공 대상물의 상부 물질층이 절단된 후에 상기 상부 물질층의 아래쪽에 위치되는 하부 물질층이 절단되도록 하기 위하여, 상기 집광렌즈 유닛은 상기 제1레이저 빔을 상기 상부 물질층에 집광시켜 상기 상부 물질층의 절단이 종료된 후에 상기 제2레이저 빔을 상기 하부 물질층에 집광시킬 수 있다. 상기 장치는, 상기 제1, 제2레이저 유닛으로부터 조사되는 레이저 빔이 동일한 입사 광축을 가지고 상기 집광렌즈 유닛에 입사되도록 안내하는 스캐너;를 더 구비할 수 있다.The object to be processed and the first and second laser beams are relatively moved in a processing direction orthogonal to the optical axes of the first and second laser beams, and after the upper material layer of the object is cut, a lower portion of the upper material layer is cut. The condenser lens unit focuses the first laser beam on the upper material layer so that the lower material layer positioned in the upper material layer is cut so that the second laser beam is lowered after the cutting of the upper material layer is finished. Can be focused on. The apparatus may further include a scanner configured to guide the laser beams irradiated from the first and second laser units to be incident on the condensing lens unit with the same incident optical axis.

상기 가공 대상물과 상기 제1, 제2레이저 빔은 상기 제1, 제2레이저 빔의 광축에 직교하는 가공 방향으로 상대 이동되며, 상기 상부 물질층을 절단하기 위한 상기 제1레이저 빔이 상기 하부 물질층을 절단하기 위한 상기 제2레이저 빔보다 상기 가공 방향으로 앞쪽에 위치되며, 상기 집광렌즈 유닛은 상기 제1, 제2레이저 빔을 상기 상부 물질층과 상기 하부 물질층에 각각 집광시키기 위한 제1, 제2집광렌즈부를 구비하여, 상기 상부 물질층과 상기 하부 물질층이 연속적으로 가공될 수 있다.The object to be processed and the first and second laser beams are relatively moved in a processing direction orthogonal to the optical axes of the first and second laser beams, and the first laser beam for cutting the upper material layer is the lower material. Positioned in front of the processing direction than the second laser beam for cutting a layer, and the condenser lens unit includes a first for condensing the first and second laser beams on the upper material layer and the lower material layer, respectively; A second condensing lens unit may be provided so that the upper material layer and the lower material layer may be processed continuously.

상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는 서로 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 선택적으로 출사할 수 있다.At least one of the first and second laser units may selectively emit a plurality of laser beams having different wavelengths.

상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는, 기본 파장의 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기와, 상기 기본 파장의 레이저 빔의 n차 고조파를 발생시키는 파장 변환기를 포함할 수 있다. 상기 기본 파장의 레이저 빔과 상기 n차 고조파의 출사 경로는 동일할 수 있다. 상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는, 상기 기본 파장의 레이저 빔을 상기 파장 변환기로 선택적으로 입사시키는 광안내부재와, 상기 n차 고조파를 상기 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로 안내하는 광출사부재를 더 구비할 수 있다. 상기 광안내부재는, 상기 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로에 위치되어 상기 기본 파장의 레이저 빔을 반사시켜 상기 파장 변환기로 안내하는 위치와, 상기 출사 경로로부터 도피된 위치로 이동되는 이동 미러를 포함할 수 있다. 상기 광출사부재는, 상기 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로에 위치되어 상기 n차 고조파를 반사시켜 상기 출사 경로로 안내하는 위치와, 상기 출사 경로로부터 도피된 위치로 이동되는 출사용 이동 미러를 포함할 수 있다. 상기 광출사부재는 상기 출사 경로에 위치되어 상기 기본 파장의 레이저 빔을 투과시키고, 상기 n차 고조파를 반사시켜 상기 출사 경로로 안내하는 다이크로익 부재를 포함할 수 있다.At least one of the first and second laser units may include a laser oscillator for generating a laser beam of a fundamental wavelength and a wavelength converter for generating n-th harmonic of the laser beam of the fundamental wavelength. The emission path of the laser beam of the fundamental wavelength and the n-th harmonic may be the same. At least one of the first and second laser units may include a light guide member for selectively injecting the laser beam of the fundamental wavelength into the wavelength converter, and guide the nth harmonic to an emission path of the laser beam of the fundamental wavelength. It may further comprise a light emitting member. The light guide member includes a moving mirror positioned at an emission path of the laser beam of the fundamental wavelength and reflecting the laser beam of the fundamental wavelength to guide the wavelength converter, and a moving mirror moved to a position escaped from the emission path. can do. The light emitting member includes a position located on an emission path of the laser beam of the fundamental wavelength and reflecting the nth harmonic to guide the emission path, and an emission moving mirror moved to a location escaped from the emission path. can do. The light emitting member may include a dichroic member positioned in the emission path to transmit a laser beam having the fundamental wavelength, and reflect the nth harmonic to guide the emission path to the emission path.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 절단 방법은, 레이저 흡수 파장 대역이 다른 복수의 물질층으로 된 다층구조의 가공 대상물을 절단하는 방법으로서, 제1, 제2레이저 유닛으로부터 파장이 서로 다른 제1, 제2레이저 빔을 발생시키는 단계; 집광렌즈 유닛을 이용하여 상기 제1레이저 빔을 상기 가공 대상물의 상부 물질층에 집광시키는 단계; 상기 제1레이저 빔을 상기 가공 대상물에 대하여 상대이동시키면서 상기 상부 물질층에 제1홈을 형성하는 단계; 상기 집광렌즈 유닛을 이용하여 상기 제2레이저 빔을 상기 제1홈을 통하여 상기 가공 대상물의 하부 물질층에 집광시키는 단계; 상기 제2레이저 빔을 상기 가공 대상물에 대하여 상대이동시키면서 상기 하부 물질층에 제2홈을 형성하는 단계;를 포함한다.The laser cutting method of the present invention for achieving the above object is a method for cutting a workpiece having a multilayer structure of a plurality of material layers having different laser absorption wavelength bands, the wavelength of which is different from the first and second laser units Generating a first and a second laser beam; Condensing the first laser beam on an upper material layer of the object by using a condenser lens unit; Forming a first groove in the upper material layer while moving the first laser beam relative to the object to be processed; Condensing the second laser beam on the lower material layer of the object through the first groove by using the condenser lens unit; And forming a second groove in the lower material layer while moving the second laser beam relative to the object to be processed.

상기 제1홈을 형성하는 동안에 상기 제2레이저 유닛은 오프 상태이며, 상기 상부 물질층의 절단이 완료된 후에 상기 하부 물질층을 절단할 수 있다.The second laser unit is in an off state during the formation of the first groove, and the lower material layer may be cut after the cutting of the upper material layer is completed.

상기 제1레이저 빔과 상기 제2레이저 빔의 광축은 동일할 수 있다.The optical axes of the first laser beam and the second laser beam may be the same.

상기 제1레이저 빔은 상기 제2레이저 빔보다 가공 방향으로 앞쪽에 위치되며, 상기 집광렌즈 유닛은 상기 제1, 제2레이저 빔을 상기 상부 물질층과 상기 하부 물질층에 각각 집광시키기 위한 제1, 제2집광렌즈부를 구비하여, 상기 제1, 제2레이저 유닛은 동시에 온되어 상기 상부 물질층과 상기 하부 물질층이 연속적으로 가공될 수 있다.The first laser beam is positioned forward in the processing direction than the second laser beam, and the condenser lens unit is configured to condense the first and second laser beams on the upper material layer and the lower material layer, respectively. A second condensing lens unit may be provided, and the first and second laser units may be turned on simultaneously so that the upper material layer and the lower material layer may be continuously processed.

상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는 서로 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 선택적으로 출사하며, 상기 가공 대상물의 물질층의 종류에 따라 상기 복수의 레이저 빔을 선택적으로 조사할 수 있다.At least one of the first and second laser units selectively emits a plurality of laser beams having different wavelengths, and may selectively irradiate the plurality of laser beams according to the type of material layer of the object to be processed.

상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는, 기본 파장의 레이저 빔과 그 n차 고조파를 선택적으로 출사하며, 상기 가공 대상물의 물질층의 종류에 따라 상기 복수의 레이저 빔을 선택적으로 조사할 수 있다.At least one of the first and second laser units selectively emits a laser beam having a fundamental wavelength and an n-th harmonic, and selectively irradiates the plurality of laser beams according to the type of material layer of the object to be processed. have.

상술한 본 발명의 레이저 절단장치 및 절단방법에 따르면, 레이저 에너지의 흡수 파장 대역이 다른 다층 구조의 가공 대상물을 용이하게 절단할 수 있으며, 레이저의 교체 시간을 절감하여 절단 가공 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 파장이 다른 레이저 빔을 선택적으로 조사할 수 있는 레이저 유닛을 구비함으로써 가공 대상물의 종류에 따라 용이하게 대응할 수 있어, 절단 장치의 생산 공정에서의 유연성을 확보할 수 있다.According to the laser cutting device and the cutting method of the present invention described above, it is possible to easily cut the processing object of the multi-layer structure having different absorption wavelength band of laser energy, it is possible to improve the cutting speed by reducing the replacement time of the laser. . Moreover, by providing the laser unit which can selectively irradiate the laser beam from which several wavelength differs, it can respond easily according to the kind of process object, and can ensure the flexibility in the manufacturing process of a cutting device.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 절단 장치의 구성도.
도 2는 갈바노미터의 일 실시예의 사시도.
도 3 내지 도 5는 제1, 제2레이저 빔을 가공 대상물의 상부 물질층과 하부 물질층에 순차로 집광시켜 이중층 구조의 가공 대상물을 절단하는 과정을 보여주는 사시도들.
도 6은 제1, 제2레이저 빔이 동일한 광경로를 가지도록 구성된 레이저 절단 장치의 일 실시예의 구성도.
도 7은 제1, 제2레이저 빔이 동일한 광경로를 가지도록 구성된 레이저 절단 장치의 다른 실시예의 구성도.
도 8은 제1, 제2레이저 빔을 서로 다른 위치에 집광시키기 위한 제1, 제2집광렌즈부를 구비하는 집광렌즈 유닛을 채용한 레이저 절단 장치의 일 실시예의 구성도.
도 9는 도 8에 도시된 레이저 절단장치의 실시예에 의하여 제1, 제2레이저 빔을 가공 방향으로 이격시켜 동시에 조사하여 이중층 구조의 가공 대상물을 절단하는 모습을 설명하는 사시도.
도 10은 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛을 채용한 레이저 절단 장치의 일 실시예의 구성도.
도 11은 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛을 채용한 레이저 절단 장치의 다른 실시예의 구성도.
도 12는 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛을 채용한 레이저 절단 장치의 또 다른 실시예의 구성도.1 is a block diagram of a laser cutting device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of one embodiment of a galvanometer.
3 to 5 are perspective views illustrating a process of cutting a processing object having a double layer structure by concentrating the first and second laser beams sequentially on the upper material layer and the lower material layer of the processing object.
6 is a block diagram of an embodiment of a laser cutting device configured such that the first and second laser beams have the same optical path.
7 is a block diagram of another embodiment of a laser cutting device configured such that the first and second laser beams have the same optical path.
8 is a configuration diagram of an embodiment of a laser cutting apparatus employing a condenser lens unit having a first and a second condenser lens unit for condensing the first and second laser beams at different positions.
FIG. 9 is a perspective view illustrating a cutting process of a double layer structure by cutting the first and second laser beams in the processing direction and simultaneously irradiating the same according to the embodiment of the laser cutting device shown in FIG. 8. FIG.
10 is a configuration diagram of an embodiment of a laser cutting device employing a laser unit for irradiating a plurality of laser beams having different wavelengths.
11 is a configuration diagram of another embodiment of a laser cutting device employing a laser unit for irradiating a plurality of laser beams having different wavelengths.
12 is a block diagram of still another embodiment of a laser cutting device that employs a laser unit for irradiating a plurality of laser beams having different wavelengths.

이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 레이저 가공방법 및 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the laser processing method and apparatus of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 절단 장치의 일 실시예의 구성도이다. 도 1을 보면, 가공 대상물(600)이 놓여지는 테이블(500)과, 제1, 제2레이저 유닛(100)(200)과, 스캐너(300)와, 집광렌즈 유닛(400)이 도시되어 있다.1 is a block diagram of an embodiment of a laser cutting device according to the present invention. Referring to FIG. 1, a table 500 on which an object to be processed 600 is placed, first and second laser units 100 and 200, a scanner 300, and a condenser lens unit 400 are illustrated. .

가공 대상물(600)은 예를 들어 상부 물질층(601)과 하부 물질층(602)을 구비하는 2층 구조를 가질 수 있다. 상부 물질층(601)과 하부 물질층(602)은 레이저 에너지 흡수 파장 대역이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상부 물질층(601)은 주로 1064nm 파장 대역의 레이저 에너지를 흡수하는 물질층일 수 있으며, 하부 물질층(602)은 주로 532nm 파장 대역의 레이저 에너지를 흡수하는 물질층일 수 있다. The object to be processed 600 may have a two-layer structure including, for example, an upper material layer 601 and a lower material layer 602. The upper material layer 601 and the lower material layer 602 may have different laser energy absorption wavelength bands. For example, the upper material layer 601 may be a material layer mainly absorbing laser energy in the 1064 nm wavelength band, and the lower material layer 602 may be a material layer mainly absorbing laser energy in the 532 nm wavelength band.

이와 같은 다층 구조의 가공 대상물(600)을 레이저 빔을 이용하여 효과적으로 절단하기 위하여는 상부 물질층(601)에는 1064nm 파장 대역의 레이저 빔을, 하부 물질층(602)에는 532nm 파장 대역의 레이저 빔을 조사할 필요가 있다. In order to effectively cut the multilayered object 600 using a laser beam, a laser beam having a wavelength of 1064 nm is used for the upper material layer 601 and a laser beam having a wavelength of 532 nm for the lower material layer 602. You need to investigate.

이를 위하여, 제1, 제2레이저 유닛(100)(200)은 각각 서로 다른 파장을 가지는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 가공 대상물(600)에 조사한다. 예를 들어, 제1레이저 유닛(100)은 상부 물질층(601)을 절단하기 위한 1064nm 파장 대역의 제1레이저 빔(L1)을, 제2레이저 유닛(200)은 하부 물질층(602)을 절단하기 위한 5324nm 파장 대역의 제2레이저 빔(L2)을 가공 대상물(600)에 조사할 수 있다.To this end, the first and second laser units 100 and 200 irradiate the object 600 with the first and second laser beams L1 and L2 having different wavelengths. For example, the first laser unit 100 uses the first laser beam L1 having a wavelength band of 1064 nm for cutting the upper material layer 601, and the second laser unit 200 uses the lower material layer 602. The second laser beam L2 having a 5324 nm wavelength band for cutting may be irradiated to the object 600.

스캐너(300)는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 집광렌즈 유닛(400)으로 안내한다. 도 1에는 제1레이저 빔(L1)과 제2레이저 빔(L2)을 각각 반사시켜 집광렌즈 유닛(400)으로 입사시키는 반사미러(301)(302)를 구비하는 스캐너(300)가 도시되어 있다. 스캐너(300)의 구조는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 집광렌즈 유닛(400)으로 안내할 수 있으면 족하며, 도 1에 도시된 구조에 한정되지 않는다.The scanner 300 guides the first and second laser beams L1 and L2 to the condenser lens unit 400. FIG. 1 shows a scanner 300 having reflective mirrors 301 and 302 for reflecting the first and second laser beams L1 and L2 to the condensing lens unit 400, respectively. . The structure of the scanner 300 is sufficient if the first and second laser beams L1 and L2 can be guided to the condensing lens unit 400 and is not limited to the structure shown in FIG. 1.

또한, 스캐너(300)는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 소정의 범위 내에서 가공 대상물(600)에 대하여 상대 이동시키기 위한 갈바노미터를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 스캐너(300)는 레이저 빔을 X 방향으로 스캔하기 위한 X-갈바노미터유닛(310)과, 레이저 빔을 Y 방향으로 스캔하기 위한 Y-갈바노미터유닛(320)을 구비할 수 있다. X-갈바노미터유닛(310)은 X-반사미러(311)와, 이를 회전시키는 X-미러모터(312)를 포함할 수 있다. Y-갈바노미터유닛(320)은 Y-반사미러(321)와, 이를 회전시키는 Y-미러모터(322)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하여, X-반사미러(311)와, Y-반사미러(321)를 X1, X2방향 및/또는 Y1, Y2방향으로 소정 각도 회전시킴으로써 입사되는 레이저 빔을 소정의 범위(Sx, Sy) 내에서 가공 대상물(600)에 대하여 상대 이동시킬 수 있다.In addition, the scanner 300 may include a galvanometer for relatively moving the first and second laser beams L1 and L2 with respect to the object to be processed 600 within a predetermined range. For example, as shown in FIG. 2, the scanner 300 includes an X-galvanometer unit 310 for scanning the laser beam in the X direction, and a Y-galvanometer for scanning the laser beam in the Y direction. Unit 320 may be provided. The X-galvanometer unit 310 may include an X-reflective mirror 311 and an X-mirror motor 312 rotating the same. The Y-galvanometer unit 320 may include a Y-reflective mirror 321 and a Y-mirror motor 322 to rotate the Y-reflective mirror 321. By such a structure, the laser beam incident by rotating the X-reflective mirror 311 and the Y-reflective mirror 321 in the X1, X2 direction and / or Y1, Y2 direction by a predetermined range (Sx, It is possible to move relative to the object to be processed 600 within Sy).

집광렌즈 유닛(400)은 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 각각 상부 물질층(601)과 하부 물질층(602)에 집광시킨다. 집광렌즈 유닛(400)은 초점 위치를 조절할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 집광렌즈 유닛(400)이 고정 초점을 가지는 경우에는 집광렌즈 유닛(400) 자체가 광축 방향(Z)으로 이동됨으로써, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 각각 상부 물질층(601)과 하부 물질층(602)에 집광시킬 수 있다. 또, 예를 들어, 집광렌즈 유닛(400)은 다수의 광학 부재의 조립체로서, 그 광축 방향의 위치가 변하지 않고 내부의 광학부재의 이동에 의하여 레이저 빔을 가공 대상물(600)의 두께 방향의 원하는 집광시킬 수도 있다. The condenser lens unit 400 condenses the first and second laser beams L1 and L2 onto the upper material layer 601 and the lower material layer 602, respectively. The condenser lens unit 400 may have a structure capable of adjusting the focus position. For example, when the condenser lens unit 400 has a fixed focus, the condenser lens unit 400 itself moves in the optical axis direction Z, thereby uppering the first and second laser beams L1 and L2, respectively. The light may be focused on the material layer 601 and the lower material layer 602. Further, for example, the condenser lens unit 400 is an assembly of a plurality of optical members, the position of which is not changed in the optical axis direction, and the laser beam is moved in the thickness direction of the object 600 by the movement of the optical member therein. It can also focus.

이하. 상술한 구성에 의한 절단 방법을 설명한다. Below. The cutting method by the structure mentioned above is demonstrated.

먼저, 가공 대상물(600)의 상부 물질층(601)을 절단하기 위하여, 제1레이저 유닛(100)을 온(ON)시킨다. 집광렌즈 유닛(400)은 제1레이저 빔(L1)을 상부 물질층(601)에 집광시킨다. First, in order to cut the upper material layer 601 of the object 600, the first laser unit 100 is turned on. The condenser lens unit 400 condenses the first laser beam L1 on the upper material layer 601.

제1레이저 빔(L1)과 가공 대상물(600)을 가공 방향으로 상대이동시킨다. 여기서 가공 방향이란 가공 대상물(600)에 대한 레이저 빔의 상대 이동 방향을 의미한다. 즉, 도 1에 표시된 가공 방향의 경우, 레이저 빔 자체가 -X방향으로 이동되는 경우와, 가공 대상물(600)가 +X방향으로 이동되는 경우를 표시한다. 레이저 빔은 도 2에 도시된 갈바노니터에 의하여 이동될 수 있다. 또, 스캐너(300)와 집광렌즈 유닛(400)이 하나의 조립체의 형태로 이동될 수도 있다. 물론, 가공 대상물(600)이 탑재된 테이블(500)이 이동되는 것도 가능하다. 상부 물질층(601)은 제1레이저 빔(L1)의 에너지를 흡수하여 용융, 증발되며, 이에 의하여 도 3에 도시된 바와 같이 상부 물질층(601)에는 제1레이저 빔(L1)에 의하여 절단된 제1홈(610)이 발생된다. The first laser beam L1 and the object to be processed 600 are relatively moved in the processing direction. Herein, the machining direction means a relative movement direction of the laser beam with respect to the object to be processed 600. That is, in the processing direction shown in FIG. 1, the laser beam itself is moved in the -X direction, and the processing object 600 is moved in the + X direction. The laser beam may be moved by the galvanonator shown in FIG. 2. In addition, the scanner 300 and the condenser lens unit 400 may be moved in the form of one assembly. Of course, it is also possible to move the table 500 on which the processing object 600 is mounted. The upper material layer 601 absorbs the energy of the first laser beam L1 and melts and evaporates, thereby cutting the upper material layer 601 by the first laser beam L1 as shown in FIG. 3. First groove 610 is generated.

상부 물질층(601)의 절단이 완료되면, 제1레이저 유닛(100)을 오프(OFF)하고, 제2레이저 유닛(200)을 온(ON)하여 제2레이저 빔(L2)을 가공 대상물(600)에 조사한다. 이때, 집광렌즈 유닛(400)은 제2레이저 빔(L2)을 하부 물질층(602)에 집광시킨다. 제2레이저 빔(L2)이 가공 방향으로 이동됨에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 하부 물질층(602)은 제2레이저 빔(L2)의 에너지를 흡수하여 용융, 증발되며, 이에 의하여 하부 물질층(602)에는 제2레이저 빔(L2)에 의하여 절단된 제2홈(620)이 발생된다. When the cutting of the upper material layer 601 is completed, the first laser unit 100 is turned off, the second laser unit 200 is turned on, and the second laser beam L2 is processed. 600). In this case, the condenser lens unit 400 condenses the second laser beam L2 on the lower material layer 602. As the second laser beam L2 is moved in the processing direction, the lower material layer 602 absorbs energy of the second laser beam L2 and melts and evaporates as shown in FIG. 4, whereby the lower material layer The second groove 620 cut by the second laser beam L2 is generated at 602.

상기한 바와 같이, 가공 대상물(600)의 상부 물질층(601)과 하부 물질층(602)에 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 순차로 집광시켜 조사함으로써 이중층 구조의 가공 대상물(600)을 절단할 수 있다. 이와 같은 절단방법에 따르면, 단일의 공정에 의하여 이중층 구조의 가공 대상물(600)을 절단할 수 있으므로, 절단 가공 속도를 향상시킬 수 있다.As described above, the first and second laser beams L1 and L2 are sequentially condensed and irradiated onto the upper material layer 601 and the lower material layer 602 of the object 600 to be processed in a double layer structure. 600 can be cut. According to such a cutting method, since the object to be processed 600 of the double layer structure can be cut by a single process, the cutting speed can be improved.

상술한 실시예에서는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)의 가공 방향이 동일한 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 제1홈(610)을 형성한 후에 제2레이저 빔(L2)을 도 4에 도시된 가공 방향과 반대 방향으로 이동시키면서 제2홈(620)을 형성함으로써, 가공 공정 시간을 단축할 수도 있다. In the above-described embodiment, the case where the processing directions of the first and second laser beams L1 and L2 are the same has been described, but the scope of the present invention is not limited thereto. For example, after the first groove 610 is formed as shown in FIG. 5, the second groove 620 is formed while moving the second laser beam L2 in a direction opposite to the machining direction shown in FIG. 4. By doing so, processing time can also be shortened.

도 6에는 본 발명에 따른 레이저 절단 장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 레이저 절단장치는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)이 동일한 입사광축을 가지고 집광렌즈 유닛(400)에 입사시키기 위한 스캐너(300a)를 구비하는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 6을 보면, 스캐너(300a)는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 동일한 광경로로 안내하는 광경로 안내부재를 구비할 수 있다. 광경로 안내부재는 예를 들어, 제1레이저 빔(L1)을 반사시키는 제1반사면(331)과 제2레이저 빔(L2)을 반사시키는 제2반사면(332)을 구비하는 X-큐브 프리즘(330)일 수 있다. 즉, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)은 파장이 서로 다르므로, 파장에 따라 선택적 반사가 가능한 다이크로익 반사면인 제1, 제2반사면(331)(332)을 X자 형태로 배치함으로써, 상호 마주보고 입사되는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 동일한 광경로로 안내할 수 있다. 6 shows another embodiment of a laser cutting device according to the invention. The laser cutting device shown in FIG. 6 has a scanner 300a in which the first and second laser beams L1 and L2 have the same incident optical axis and are incident on the condensing lens unit 400. There is a difference from the illustrated embodiment. Referring to FIG. 6, the scanner 300a may include a light path guide member for guiding the first and second laser beams L1 and L2 to the same light path. The optical path guide member, for example, has an X-cube having a first reflection surface 331 reflecting the first laser beam L1 and a second reflection surface 332 reflecting the second laser beam L2. It may be a prism 330. That is, since the wavelengths of the first and second laser beams L1 and L2 are different from each other, the first and second reflecting surfaces 331 and 332 which are the dichroic reflecting surfaces capable of selectively reflecting the wavelengths are X. By arranging in the shape of a child, the first and second laser beams L1 and L2 which face each other and are incident can be guided to the same optical path.

제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)이 동일한 입사광축을 가지고 집광렌즈 유닛(400)에 입사시키기 위한 스캐너의 구조는 도 6에 도시된 예에 한정되지 않는다. 스캐너는 제1, 제2레이저 유닛(100)(200)의 배치 상황에 따라 구성이 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 제1, 제2레이저 유닛(100)(200)이 상호 교차되는 방향으로 배치되는 경우에는 스캐너(300b)는 제1레이저 빔(L1)을 투과시키고, 제2레이저 빔(L2)을 반사시키는 다이크로익 미러(340)를 포함할 수 있다.The structure of the scanner for allowing the first and second laser beams L1 and L2 to have the same incident optical axis in the condensing lens unit 400 is not limited to the example shown in FIG. 6. The scanner may have a different configuration depending on the arrangement of the first and second laser units 100 and 200. For example, as shown in FIG. 7, when the first and second laser units 100 and 200 are arranged in a cross direction, the scanner 300b transmits the first laser beam L1. It may include a dichroic mirror 340 reflecting the second laser beam (L2).

도 6 및 도 7에 도시된 스캐너(300a, 300b)에는 도 2에 도시된 갈바노미터가 마련될 수도 있다. The galvanometer shown in FIG. 2 may be provided in the scanners 300a and 300b shown in FIGS. 6 and 7.

상술한 바와 같이, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)의 집광렌즈 유닛(400)에의 입사 광경로가 동일하면, 가공 대상물(600)에 입사되는 광경로 또한 동일하다. 따라서, 제1레이저 빔(L1)을 이용하여 상부 물질층(601)을 절단한 후에 하부 물질층(602)을 절단하기 위하여 제2레이저 빔(L2)의 위치를 조정할 필요가 없다. 즉, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)사이의 간격만큼 가공 위치 조정을 할 필요가 없다. 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)의 조사 경로가 동일하므로, 제1레이저 빔(L1)을 조사한 후에 집광렌즈 유닛(400)을 이용하여 집광점만 하부 물질층(602)으로 전환하면 곧바로 제2레이저 빔(L2)을 이용하여 하부 물질층(602)을 가공할 수 있다. 따라서, 공정 시간을 줄여 공정 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, when the incident optical paths of the first and second laser beams L1 and L2 to the condensing lens unit 400 are the same, the optical paths incident on the object 600 are also the same. Therefore, after cutting the upper material layer 601 using the first laser beam L1, it is not necessary to adjust the position of the second laser beam L2 to cut the lower material layer 602. In other words, it is not necessary to adjust the machining position by the interval between the first and second laser beams L1 and L2. Since the irradiation paths of the first and second laser beams L1 and L2 are the same, only the light collecting point is converted to the lower material layer 602 using the condenser lens unit 400 after the first laser beam L1 is irradiated. The lower material layer 602 may be processed immediately using the second laser beam L2. Therefore, process time can be shortened and process efficiency can be improved.

도 8에는 본 발명에 따른 레이저 절단 장치의 다른 실시예가 도시되어 있다.도 8을 보면, 본 실시예의 레이저 절단 장치는 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 각각 상부 물질층(601)과 하부 물질층(602)에 집광시키기 위한 제1, 제2집광렌즈부(401)(402)를 구비하는 집광렌즈 유닛(400a)을 채용하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상부 물질층(601)을 절단하기 위한 제1레이저 빔(L1)은 하부 물질층(602)을 절단하기 위한 제2레이저 빔(L2)보다 가공방향을 기준으로 앞쪽에 위치된다. 이 구조에 의하면, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 동시에 상부 물질층(601)과 하부 물질층(602)에 각각 조사하여 일 회의 공정에 의하여 다층 구조의 가공 대상물(600)을 절단할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1레이저 빔(L1)이 제2레이저 빔(L2)보다 가공 방향으로 앞쪽에 배치된 상태에서 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)을 가공 방향으로 상대 이동시키면, 제1레이저 빔(L1)에 의하여 상부 물질층(601)이 절단되어 제1홈(610)이 형성되고, 제1홈(610)을 통하여 뒤따르는 제2레이저 빔(L2)이 하부 물질층(602)에 조사되어 제2홈(620)이 형성된다. 이에 의하여 1회의 공정에 의하여 다층 구조의 가공 대상물(600)을 절단할 수 있다.8 shows another embodiment of a laser cutting device according to the present invention. Referring to FIG. 8, the laser cutting device of the present embodiment has a top material layer 601 for each of the first and second laser beams L1 and L2. ) And a condensing lens unit 400a including first and second condensing lens units 401 and 402 for condensing on the lower material layer 602. In this case, the first laser beam L1 for cutting the upper material layer 601 is positioned in front of the processing direction than the second laser beam L2 for cutting the lower material layer 602. According to this structure, the first and second laser beams L1 and L2 are simultaneously irradiated to the upper material layer 601 and the lower material layer 602, respectively, and subjected to the processing object 600 having a multi-layer structure by one process. Can be cut. That is, as illustrated in FIG. 9, the first and second laser beams L1 and L2 are processed in a state where the first laser beam L1 is disposed ahead of the second laser beam L2 in the processing direction. In the relative direction, the upper material layer 601 is cut by the first laser beam L1 to form the first groove 610, and the second laser beam L2 that follows through the first groove 610. ) Is irradiated to the lower material layer 602 to form a second groove 620. Thereby, the process object 600 of a multilayer structure can be cut by one process.

도 10에는 본 발명에 따른 레이저 절단 장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예의 레이저 절단 장치는 서로 다른 파장을 갖는 복수의 레이저 빔을 조사할 수 있는 제1레이저 유닛(100a)을 구비하는 것을 특징으로 한다.10 shows another embodiment of a laser cutting device according to the present invention. The laser cutting device of this embodiment is characterized by including a first laser unit 100a capable of irradiating a plurality of laser beams having different wavelengths.

이를 위하여, 제1레이저 유닛(100a)은 기본 파장의 레이저 빔을 발생시키는 발진기(110)와, 기본 파장의 레이저 빔을 다른 파장의 레이저 빔으로 변환하는 파장 변환기(120)를 구비할 수 있다. To this end, the first laser unit 100a may include an oscillator 110 for generating a laser beam having a fundamental wavelength and a wavelength converter 120 for converting the laser beam having a fundamental wavelength into a laser beam having a different wavelength.

파장 변환기(120)는 예를 들어 기본 파장의 레이저 빔의 고조파를 발생시키는 고조파 발생기를 포함할 수 있다. 고조파 발생기는 일종의 비선형 광학장치로서, 사용되는 결정체의 종류에 따라 기본 파장의 레이저 빔의 1/n배의 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시킨다. 예를 들어, 2차 고조파 발생기(SHG: second harmonic generator)(121)는 기본 파장의 레이저 빔의 1/2배의 파장을 갖는 레이저 빔을 발생시킨다. The wavelength converter 120 may include, for example, a harmonic generator that generates harmonics of the laser beam of the fundamental wavelength. Harmonic generators are a kind of nonlinear optics that produce laser beams having wavelengths of 1 / n times the laser beam of the fundamental wavelength, depending on the type of crystal used. For example, a second harmonic generator (SHG) 121 generates a laser beam having a wavelength that is 1/2 times the laser beam of the fundamental wavelength.

발진기(110)의 출사측에는 기본 파장의 레이저 빔을 선택적으로 출사시키거나 2차 고조파 발생기(121)로 안내하는 광안내부재가 마련된다. 본 실시예에서는 광안내부재로서 이동 미러(101)를 채용한다. 이동 미러(101)는 기본 파장의 레이저 빔을 반사시켜 2차 고조파 발생기(121)로 안내하기 위한 위치(점선으로 도시된 위치)와 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로부터 도피된 위치(실선으로 도시된 위치)로 이동될 수 있다. 이동 미러(101)에 의하여 반사된 기본 파장의 레이저 빔은 반사미러(102)에 의하여 반사되어 2차 고조파 발생기(121)로 입사되고, 2차 고조파 발생기(121)에서 기본 파장의 절단의 파장을 갖는 2차 고조파로 변환되어 출사된다. 2차 고조파를 기본 파장의 레이저 빔과 다른 경로를 통하여 스캐너(300)로 입사될 수 있다. 본 실시예에서는 2차 고조파가 도 10에 도시된 바와 같이 광출사부재에 의하여 기본 파장의 레이저 빔과 동일한 경로를 통하여 출사된다. 광출사부재로서 이동 미러(104)가 채용될 수 있다. 이동 미러(104)는 2차 고조파를 기본 파장의 레이저 빔과 동일한 출사 경로로 안내하기 위치(점선으로 도시된 위치)와 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로부터 도피된 위치(실선으로 도시된 위치)로 이동될 수 있다. 2차 고조파는 반사미러(103) 및 이동 미러(104)에 의하여 반사되어 스캐너(300)로 입사된다. On the output side of the oscillator 110, a light guide member for selectively emitting a laser beam of a fundamental wavelength or guiding the second harmonic generator 121 is provided. In this embodiment, the moving mirror 101 is adopted as the light guide member. The moving mirror 101 reflects the laser beam of the fundamental wavelength and guides it to the secondary harmonic generator 121 (the position shown by the dotted line) and the position escaped from the emission path of the laser beam of the fundamental wavelength (shown by the solid line). Position). The laser beam of the fundamental wavelength reflected by the moving mirror 101 is reflected by the reflecting mirror 102 and is incident on the secondary harmonic generator 121, and the wavelength of the cutting of the fundamental wavelength is reflected by the secondary harmonic generator 121. Is converted into second harmonic and emitted. The second harmonic may be incident to the scanner 300 through a path different from the laser beam of the fundamental wavelength. In the present embodiment, the second harmonic is emitted through the same path as the laser beam of the fundamental wavelength by the light emitting member as shown in FIG. The moving mirror 104 may be employed as the light output member. The moving mirror 104 has a position (shown by the dotted line) for guiding the second harmonic to the same emission path as the laser beam of the fundamental wavelength and a position (shown by the solid line) escaped from the emission path of the laser beam of the fundamental wavelength. Can be moved to. The second harmonic is reflected by the reflection mirror 103 and the moving mirror 104 and is incident on the scanner 300.

이동 미러(104) 대신에, 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로에, 기본 파장의 레이저 빔은 통과시키고, 2차 고조파를 반사시키는 다이크로익 부재가 채용할 수 있다. 이 경우 다이크로익 부재는 이동 미러(104)의 점선으로 도시된 위치에 고정적으로 배치될 수 있다. Instead of the moving mirror 104, a dichroic member which allows the laser beam of the fundamental wavelength to pass through the emission path of the laser beam of the fundamental wavelength and reflects the second harmonic can be employed. In this case, the dichroic member may be fixedly disposed at the position shown by the dotted line of the moving mirror 104.

도 10에 도시된 레이저 절단 장치에 따르면, 제1레이저 유닛(100a)에서 파장이 다른 두 종류의 제1레이저 빔(L1)을 조사할 수 있고, 제2레이저 유닛(200)에서 이들과 파장이 다른 제2레이저 빔(L2)을 조사할 수 있다. 따라서, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)의 파장의 조합은 3가지가 가능하다. 따라서, 이중층 구조의 가공 대상물(600)인 경우에 3종류의 가공이 가능하다. 또한, 3종류의 레이저 빔을 순차 조사함으로써 3층 구조의 가공 대상물(600)의 가공이 가능하다. According to the laser cutting device illustrated in FIG. 10, two types of first laser beams L1 having different wavelengths may be irradiated from the first laser unit 100a, and these and wavelengths may be emitted from the second laser unit 200. Another second laser beam L2 may be irradiated. Therefore, three wavelength combinations of the first and second laser beams L1 and L2 are possible. Therefore, in the case of the object 600 of a double layer structure, three types of processing are possible. Further, by sequentially irradiating three types of laser beams, the processing object 600 having a three-layer structure can be processed.

도 10에서 집광렌즈 유닛(400) 대신에 도 8에 도시된 집광렌즈 유닛(400a)이 채용될 수도 있다.Instead of the condenser lens unit 400 in FIG. 10, the condenser lens unit 400a shown in FIG. 8 may be employed.

또, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)은 동일한 광경로를 통하여 집광렌즈 유닛(400)에 입사될 수 있다. 이를 위하여, 예를 들어, 제1레이저 유닛(100a)으로부터 조사되는 기본 파장의 레이저광과 제2레이저 유닛(200)으로부터 조사되는 제2레이저 빔(L2)을 반사하는 제1 X-큐브 프리즘과, 제1레이저 유닛(100a)으로부터 조사되는 2차 고조파와 제2레이저 유닛(200)으로부터 조사되는 제2레이저 빔(L2)을 반사하는 제2 X-큐브 프리즘을 교대로 배치할 수 있는 스캐너를 도 10의 스캐너(300) 대신에 배치할 수 있다. X-큐브 프리즘의 구조는 도 6에 도시된 예를 참조할 수 있다.In addition, the first and second laser beams L1 and L2 may be incident on the condenser lens unit 400 through the same optical path. To this end, for example, the first X-cube prism reflecting the laser light of the fundamental wavelength irradiated from the first laser unit 100a and the second laser beam L2 irradiated from the second laser unit 200; And a scanner capable of alternately arranging a second X-cube prism reflecting the second harmonic radiated from the first laser unit 100a and the second laser beam L2 radiated from the second laser unit 200. It may be arranged in place of the scanner 300 of FIG. For the structure of the X-cube prism can refer to the example shown in FIG.

도 10에서, 제2레이저 유닛(200)도 제1레이저 유닛(100a)과 동일한 구조일 수 있다. 제1, 제2레이저 유닛(100a)(200)의 기본 발진 파장이 다르다면, 동일한 경우에 이중층 구조의 가공 대상물(600)인 경우에 4종류의 가공이 가능하다. 또한, 3층 구조의 가공 대상물(600) 및 4층 구조의 가공 대상물의 가공이 가능하다. 또, 3중층 구조 및 4중층 구조의 가공 대상물(600)을 가공할 수 있다. 이 경우에도, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)은 동일한 광경로를 통하여 집광렌즈 유닛(400)에 입사될 수 있다. 이를 위하여, 예를 들어, 4 종류의 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)의 조합에 상당하는 4개의 X-큐브 프리즘을 선택적으로 배치할 수 있는 스캐너를 채용할 수 있다. In FIG. 10, the second laser unit 200 may also have the same structure as the first laser unit 100a. If the fundamental oscillation wavelengths of the first and second laser units 100a and 200 are different, four types of processing are possible in the case of the processing object 600 having a double layer structure. Moreover, the process object 600 of a three-layer structure and the process object of a four-layer structure are possible. Moreover, the process object 600 of a triple layer structure and a quad layer structure can be processed. Even in this case, the first and second laser beams L1 and L2 may be incident on the condenser lens unit 400 through the same optical path. For this purpose, for example, a scanner capable of selectively arranging four X-cube prisms corresponding to a combination of four types of first and second laser beams L1 and L2 can be employed.

도 10에는 기본 파장의 레이저 빔과 그 2차 고조파를 선택적으로 조사하는 제1레이저 유닛(100a)에 대하여 설명되었으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 기본 파장의 레이저 빔과, 그 2차 및 3차 고조파를 선택적으로 조사할 수 있는 제1레이저 유닛(100b)이 채용될 수도 있다. 도 11을 보면, 파장 변환기(120b)는 2차 고조파 발생기(121)와, 3차 고조파 발생기(THG: third harmonic generator)(122)를 구비할 수 있다. 이동 미러(광안내부재)(105)는 기본 파장의 레이저 빔을 반사시켜 제2고조파 발생기(121)로 안내하기 위한 위치와 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로부터 도피된 위치로 이동될 수 있다. 이동 미러(광안내부재)(106)는 기본 파장의 레이저 빔을 반사시켜 제3고조파 발생기(122)로 안내하기 위한 위치와 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로부터 도피된 위치로 이동될 수 있다. 이동 미러(광출사부재)(107)는 2차 고조파를 반사시켜 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로 안내하기 위한 위치와 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로부터 도피된 위치로 이동될 수 있다. 마찬가지로, 이동 미러(광출사부재)(108)는 3차 고조파를 반사시켜 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로 안내하기 위한 위치와 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로부터 도피된 위치로 이동될 수 있다. 광출사부재로서, 이동 미러(107)(108) 대신에 2차 고조파와 3차 고조파를 반사시키고 기본 파장의 레이저 빔을 투과시키는 다이크로익 부재가 배치될 수 있다. 다이크로익 부재는 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 각각 2차 고조파와 3차 고조파를 반사시키는 제1, 제2반사면(131)(132)을 구비하는 X-큐브 프리즘(130)일 수 있다.10 illustrates a first laser unit 100a for selectively irradiating a laser beam of a fundamental wavelength and a second harmonic thereof, but the scope of the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 11, a laser beam of a fundamental wavelength and a first laser unit 100b capable of selectively irradiating the second and third harmonics may be employed. Referring to FIG. 11, the wavelength converter 120b may include a second harmonic generator 121 and a third harmonic generator (THG) 122. The movement mirror (light guide member) 105 may be moved to a position for reflecting the laser beam of the fundamental wavelength and guiding it to the second harmonic generator 121 and a position escaped from the exit path of the laser beam of the fundamental wavelength. The movement mirror (light guide member) 106 may be moved to a position for reflecting the laser beam of the fundamental wavelength and guiding it to the third harmonic generator 122 and a position escaped from the exit path of the laser beam of the fundamental wavelength. The moving mirror (light emitting member) 107 may be moved to a position for reflecting the secondary harmonics and guiding to the emission path of the laser beam of the fundamental wavelength and the position escaped from the emission path of the laser beam of the fundamental wavelength. Similarly, the moving mirror (light emitting member) 108 can be moved to a position for reflecting the third harmonic and guiding it to the exit path of the laser beam of the fundamental wavelength and away from the exit path of the laser beam of the fundamental wavelength. . As the light output member, instead of the moving mirrors 107 and 108, a dichroic member for reflecting the second harmonic and the third harmonic and transmitting the laser beam of the fundamental wavelength may be disposed. The dichroic member is, for example, an X-cube prism 130 having first and second reflecting surfaces 131 and 132 reflecting the second harmonic and the third harmonic, respectively, as shown in FIG. 12. May be).

도 11 및 도 12에 도시된 레이저 절단 장치에 따르면, 제1레이저 유닛(100b, 100c)에서 기본 파장의 레이저 빔과 그 2차 고조파 및 3차 고조파 중 어느 하나의 제1레이저 빔(L1) 출사할 수 있고, 제2레이저 유닛(200)에서 이들과 파장이 다른 제2레이저 빔(L2)을 조사할 수 있다. 따라서, 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)의 파장의 조합은 4가지가 가능하다. 따라서, 이중층 구조의 가공 대상물(600)인 경우에 4종류의 가공이 가능하다. 또한, 3층 구조의 가공 대상물(600) 및 4층 구조의 가공 대상물의 가공이 가능하다.According to the laser cutting device shown in Figs. 11 and 12, the laser beam of the fundamental wavelength and the first laser beam (L1) of any one of the second harmonic and the third harmonic emitted from the first laser unit (100b, 100c) The second laser unit 200 may irradiate the second laser beam L2 having a different wavelength from those of the second laser unit 200. Therefore, four combinations of wavelengths of the first and second laser beams L1 and L2 are possible. Therefore, in the case of the object 600 of a double layer structure, four types of processing are possible. Moreover, the process object 600 of a three-layer structure and the process object of a four-layer structure are possible.

도 11, 도 12에서, 제2레이저 유닛(200) 역시 제1레이저 유닛(100b, 100c)과 동일한 구조를 가질 수 있다. 이 경우에, 제1, 제2레이저유닛(100b, 100c)(200)의 기본 발진 파장이 동일하다면, 6종류의 이중층 구조의 가공 대상물(600)을 가공할 수 있다. 제1, 제2레이저유닛(100b, 100c)(200)의 기본 발진 파장이 다르다면, 9종류의 이중층 구조의 가공 대상물(600)을 가공할 수 있다. 11 and 12, the second laser unit 200 may also have the same structure as the first laser units 100b and 100c. In this case, if the fundamental oscillation wavelengths of the first and second laser units 100b and 100c and 200 are the same, the processing object 600 having six types of double layer structures can be processed. If the fundamental oscillation wavelengths of the first and second laser units 100b and 100c and 200 are different, nine types of object 600 can be processed.

도 11, 도 12에 도시된 실시예들에서도 집광렌즈 유닛(400) 대신에 집광렌즈 유닛(400a)가 채용될 수 있다.11 and 12, instead of the condenser lens unit 400, the condenser lens unit 400a may be employed.

또, 예를 들어 복수의 X-큐브 프리즘을 선택적으로 배치함으로써 제1, 제2레이저 빔(L1)(L2)이 동일한 광경로로 집광렌즈 유닛(400)에 입사되도록 할 수 있다. For example, by selectively arranging a plurality of X-cube prisms, the first and second laser beams L1 and L2 may be incident on the condenser lens unit 400 with the same optical path.

상술한 실시예에서는 2차 고조파와 3차 고조파를 이용하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서 제1, 제2레이저 유닛은 4가지 또는 그 이상의 파장을 갖는 레이저 빔을 출사하도록 구성될 수 있다.In the above-described embodiment, the second harmonic and the third harmonic have been described, but the scope of the present invention is not limited thereto. If desired, the first and second laser units may be configured to emit laser beams having four or more wavelengths.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only in the appended claims.

100, 100a, 100b, 100c...제1레이저 유닛
101, 102, 105, 106, 107, 108...이동 미러
110...발진기 120, 120b...파장 변환기
121...2차 고조파 발생기 122...3차 고조파 발생기
130, 330...X-큐브 프리즘 200...제2레이저 유닛
300, 300a...스캐너 310...X-갈바노미터유닛
320...Y-갈바노미터유닛 321...Y-반사미러
322...Y-미러모터 400,400a...집광렌즈 유닛
401, 402...제1, 제2집광렌즈부 500...테이블
600...가공 대상물 601...상부 물질층
602...하부 물질층 L1, L2...제1, 제2레이저 빔100, 100a, 100b, 100c ... first laser unit
101, 102, 105, 106, 107, 108 ... moving mirror
110 ... oscillator 120, 120b ... wavelength converter
121 ... 2nd harmonic generator 122 ... 3rd harmonic generator
130, 330 ... X-cube prism 200 ... 2nd laser unit
300, 300a ... scanner 310 ... X-galvanometer unit
320 ... Y-galvanometer unit 321 ... Y-reflective mirror
322 ... Y-mirror motor 400,400a ... condenser lens unit
401, 402 ... first and second condenser lens part 500 ... table
600 Process object 601 Upper material layer
602 ... underlying material layer L1, L2 ... first, second laser beam

Claims

레이저 흡수 파장 대역이 다른 복수의 물질층으로 된 다층구조의 가공 대상물을 절단하는 레이저 절단장치로서,
파장이 서로 다른 레이저 빔을 출사하는 제1, 제2레이저 유닛;
상기 제1, 제2레이저 유닛으로부터 출사되는 제1, 제2레이저 빔을 각각 상기 가공 대상물의 서로 다른 물질층에 집광시키는 집광렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.A laser cutting device for cutting a workpiece having a multilayer structure having a plurality of material layers having different laser absorption wavelength bands,
First and second laser units for emitting laser beams having different wavelengths;
And a condenser lens unit for condensing the first and second laser beams emitted from the first and second laser units on different material layers of the object to be processed, respectively.

제1항에 있어서,
상기 가공 대상물과 상기 제1, 제2레이저 빔은 상기 제1, 제2레이저 빔의 광축에 직교하는 가공 방향으로 상대 이동되며,
상기 가공 대상물의 상부 물질층이 절단된 후에 상기 상부 물질층의 아래쪽에 위치되는 하부 물질층이 절단되도록 하기 위하여, 상기 집광렌즈 유닛은 상기 제1레이저 빔을 상기 상부 물질층에 집광시켜 상기 상부 물질층의 절단이 종료된 후에 상기 제2레이저 빔을 상기 하부 물질층에 집광시키는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.The method of claim 1,
The object to be processed and the first and second laser beams are relatively moved in a processing direction perpendicular to the optical axes of the first and second laser beams,
The condenser lens unit focuses the first laser beam on the upper material layer to cut the lower material layer positioned below the upper material layer after the upper material layer of the object is cut. And after the cutting of the layer is finished, focusing the second laser beam onto the underlying material layer.

제2항에 있어서,
상기 제1, 제2레이저 유닛으로부터 조사되는 레이저 빔이 동일한 입사 광축을 가지고 상기 집광렌즈 유닛에 입사되도록 안내하는 스캐너;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.The method of claim 2,
And a scanner for guiding the laser beams irradiated from the first and second laser units to be incident on the condensing lens unit with the same incident optical axis.

제1항에 있어서,
상기 가공 대상물과 상기 제1, 제2레이저 빔은 상기 제1, 제2레이저 빔의 광축에 직교하는 가공 방향으로 상대 이동되며,
상기 상부 물질층을 절단하기 위한 상기 제1레이저 빔이 상기 하부 물질층을 절단하기 위한 상기 제2레이저 빔보다 상기 가공 방향으로 앞쪽에 위치되며,
상기 집광렌즈 유닛은 상기 제1, 제2레이저 빔을 상기 상부 물질층과 상기 하부 물질층에 각각 집광시키기 위한 제1, 제2집광렌즈부를 구비하여,
상기 상부 물질층과 상기 하부 물질층이 연속적으로 가공되는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.The method of claim 1,
The object to be processed and the first and second laser beams are relatively moved in a processing direction perpendicular to the optical axes of the first and second laser beams,
The first laser beam for cutting the upper material layer is located in the processing direction ahead of the second laser beam for cutting the lower material layer,
The condenser lens unit includes first and second condenser lens portions for condensing the first and second laser beams on the upper material layer and the lower material layer, respectively.
And the upper material layer and the lower material layer are processed continuously.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는 서로 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 선택적으로 출사하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
At least one of the first and second laser units selectively emits a plurality of laser beams having different wavelengths from each other.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는, 기본 파장의 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기와, 상기 기본 파장의 레이저 빔의 n차 고조파를 발생시키는 파장 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
At least one of the first and second laser units includes a laser oscillator for generating a laser beam of a fundamental wavelength and a wavelength converter for generating n-th harmonics of the laser beam of the fundamental wavelength. .

제6항에 있어서,
상기 기본 파장의 레이저 빔과 상기 n차 고조파의 출사 경로는 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.The method of claim 6,
And the emission path of the laser beam of the fundamental wavelength and the nth harmonic is the same.

제7항에 있어서,
상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는,
상기 기본 파장의 레이저 빔을 상기 파장 변환기로 선택적으로 입사시키는 광안내부재와, 상기 n차 고조파를 상기 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로로 안내하는 광출사부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.The method of claim 7, wherein
At least one of the first and second laser units,
And a light guide member for selectively injecting the laser beam of the fundamental wavelength into the wavelength converter, and a light emitting member for guiding the nth harmonic to the emission path of the laser beam of the fundamental wavelength. Device.

제8항에 있어서,
상기 광안내부재는, 상기 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로에 위치되어 상기 기본 파장의 레이저 빔을 반사시켜 상기 파장 변환기로 안내하는 위치와, 상기 출사 경로로부터 도피된 위치로 이동되는 이동 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.The method of claim 8,
The light guide member includes a moving mirror positioned at an emission path of the laser beam of the fundamental wavelength and reflecting the laser beam of the fundamental wavelength to guide the wavelength converter, and a moving mirror moved to a position escaped from the emission path. Laser cutting device characterized in that.

제9항에 있어서,
상기 광출사부재는, 상기 기본 파장의 레이저 빔의 출사 경로에 위치되어 상기 n차 고조파를 반사시켜 상기 출사 경로로 안내하는 위치와, 상기 출사 경로로부터 도피된 위치로 이동되는 출사용 이동 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.10. The method of claim 9,
The light emitting member includes a position located on an emission path of the laser beam of the fundamental wavelength and reflecting the nth harmonic to guide the emission path, and an emission moving mirror moved to a location escaped from the emission path. Laser cutting device characterized in that.

제9항에 있어서,
상기 광출사부재는 상기 출사 경로에 위치되어 상기 기본 파장의 레이저 빔을 투과시키고, 상기 n차 고조파를 반사시켜 상기 출사 경로로 안내하는 다이크로익 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.10. The method of claim 9,
The light emitting member includes a dichroic member positioned in the emission path to transmit a laser beam of the fundamental wavelength, and reflect the nth harmonic to guide the emission path to the emission path.

레이저 흡수 파장 대역이 다른 복수의 물질층으로 된 다층구조의 가공 대상물을 절단하는 방법으로서,
제1, 제2레이저 유닛으로부터 파장이 서로 다른 제1, 제2레이저 빔을 발생시키는 단계;
집광렌즈 유닛을 이용하여 상기 제1레이저 빔을 상기 가공 대상물의 상부 물질층에 집광시키는 단계;
상기 제1레이저 빔을 상기 가공 대상물에 대하여 상대이동시키면서 상기 상부 물질층에 제1홈을 형성하는 단계;
상기 집광렌즈 유닛을 이용하여 상기 제2레이저 빔을 상기 제1홈을 통하여 상기 가공 대상물의 하부 물질층에 집광시키는 단계;
상기 제2레이저 빔을 상기 가공 대상물에 대하여 상대이동시키면서 상기 하부 물질층에 제2홈을 형성하는 단계;를 포함하는 레이저 절단 방법.A method of cutting a workpiece having a multi-layer structure consisting of a plurality of material layers having different laser absorption wavelength bands,
Generating first and second laser beams having different wavelengths from the first and second laser units;
Condensing the first laser beam on an upper material layer of the object by using a condenser lens unit;
Forming a first groove in the upper material layer while moving the first laser beam relative to the object to be processed;
Condensing the second laser beam on the lower material layer of the object through the first groove by using the condenser lens unit;
And forming a second groove in the lower material layer while moving the second laser beam relative to the object to be processed.

제12항에 있어서,
상기 제1홈을 형성하는 동안에 상기 제2레이저 유닛은 오프 상태이며, 상기 상부 물질층의 절단이 완료된 후에 상기 하부 물질층을 절단하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 방법.The method of claim 12,
And the second laser unit is in an off state during the formation of the first groove and the lower material layer is cut after the cutting of the upper material layer is completed.

제13항에 있어서,
상기 제1, 제2레이저 빔과 상기 제2레이저 빔의 광축은 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 절단 방법.The method of claim 13,
And the optical axes of the first and second laser beams and the second laser beam are the same.

제12항에 있어서,
상기 제1레이저 빔은 상기 제2레이저 빔보다 상기 가공 방향으로 앞쪽에 위치되며,
상기 집광렌즈 유닛은 상기 제1, 제2레이저 빔을 상기 상부 물질층과 상기 하부 물질층에 각각 집광시키기 위한 제1, 제2집광렌즈부를 구비하여,
상기 제1, 제2레이저 유닛은 동시에 온되어 상기 상부 물질층과 상기 하부 물질층이 연속적으로 가공되는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 방법.The method of claim 12,
The first laser beam is located in the processing direction ahead of the second laser beam,
The condenser lens unit includes first and second condenser lens portions for condensing the first and second laser beams on the upper material layer and the lower material layer, respectively.
And the first and second laser units are turned on simultaneously so that the upper material layer and the lower material layer are continuously processed.

제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는 서로 파장이 다른 복수의 레이저 빔을 선택적으로 출사하며, 상기 가공 대상물의 물질층의 종류에 따라 상기 복수의 레이저 빔을 선택적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 방법.The method according to any one of claims 12 to 15,
At least one of the first and second laser units selectively emits a plurality of laser beams having different wavelengths, and selectively irradiates the plurality of laser beams according to the type of material layer of the object to be processed. Laser cutting method.

제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1, 제2레이저 유닛 중 적어도 하나는, 기본 파장의 레이저 빔과 그 n차 고조파를 선택적으로 출사하며, 상기 가공 대상물의 물질층의 종류에 따라 상기 복수의 레이저 빔을 선택적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 방법.The method according to any one of claims 12 to 15,
At least one of the first and second laser units selectively emits a laser beam having a fundamental wavelength and its nth harmonic, and selectively irradiates the plurality of laser beams according to the type of material layer of the object to be processed. Laser cutting method characterized in that.