• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.91-101
• /
• 2017

최근 레이저를 이용하여 전자 소자 및 모듈을 절단하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 레이저를 이용하여 LED 모듈을 초고속 절단하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 특히 기존의 다이싱(dicing) saw의 절단 속도를 훨씬 능가하는 100 mm/s의 초고속 레이저 절단의 가능성을 검토하였다. 이를 위하여 LED 모듈의 구성 재료인 copper/ceramic 및 silicone/ceramic 이종 복합 기판을 제작하여 레이저 절단 후, 절단면의 표면 특성, 표면조도, 굽힘 강도를 다이싱 saw를 이용하여 절단한 샘플과 비교하였다. 복합 기판에 대한 최적의 레이저 절단 조건을 찾기 위하여, 세라믹 및 구리 단일 기판의 레이저 절단을 통하여 다양한 레이저 공정 조건들에 대한 영향 검토하였다. 절단면의 표면 특성이 가장 좋은 최적의 레이저 절단 조건은 Ar 보조 가스의 사용, 높은 레이저 파워 및 높은 보조 가스의 압력이었다. Copper/ceramic 및 silicone/ceramic 이종 복합 기판에 대하여 레이저 절단과 다이싱 saw로 절단한 기판의 절단면을 비교한 결과, 레이저로 절단된 기판이 다이싱 saw 절단에 비하여 표면이 거칠고 표면 특성이 약간 나쁘다. 레이저 절단면의 평균 표면조도는 약 $9{\mu}m$ 이며, 다이싱 saw로 절단된 절단면의 표면조도는 약 $4{\mu}m$ 이었다. 그러나 다이싱 절단의 절단 속도(3 mm/s)를 고려하면 레이저 절단면의 표면 morphology가 비교적 균일하고, 표면조도도 다이싱 절단의 경우와 큰 차이가 없기 때문에 어느 정도 만족할 만한 결과를 얻었다고 판단된다. 또한 레이저 절단된 기판의 굽힘 강도가 다이싱으로 절단된 기판의 굽힘 강도보다 동등하거나 약간 열세이었다. 그러나 향후 레이저의 절단 조건이 좀 더 최적화된다면 LED 모듈의 초고속 레이저 절단이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제12권2호
• /
• pp.11-19
• /
• 1994

레이저 가공기술은 재료가공 분야에서 넓은 응용분야를 가지고 있으며, 특히 절단, 용접, 열처리 등의 가공분야에서 고정밀도와 자동화의 용이성으로 인해 생산성이 높은, 고부가가치의 첨단응용 기술로 부각되고 있다. 특히 레이저절단은 타 절단법에 비교되는 절단정도, 열영향, 생산성, 작업 환경등의 각종 우위성으로 박판 및 후판절단분야에서 급속한 보급을 보이기 시작하였다. 현재 대 부분의 레이저 가공기는 CNC화 되어가고 있는 추세이며, 레이저 절단의 경우 생산성증대 및 고 정밀화를 위하여 CAD/CAM인터페이스에 의한 자동화가 필연적인 상황이다. 뿐만아니라 고출력 레이저 발전기를 가공 기본체에 탑재한 탑재형 레이저가공기의 출현으로 대형부재의 절단이 가능 하게 되었으며, 더불어 절단공정의 무인화를 지향하는 각종 시스템이 개발되고 있다. 이와 같은 무인화, 생산성증대, 작업시간단축과 러닝 코스트 및 재료의 절감을 위한 노력의 일환으로 컴 퓨터에 의한 자동 및 반자동 네스팅 시스템의 개발을 들 수 있다. 레이저에 의한 2차원 절단응 용분야에서의 네스팅작업은 설계가 끝난 각 부품의 절단작업의 전단계로서 수행되며, 일반적으로 네스팅공정이 완료되면 절단경로를 결정하고 가공조건과 함께 수치제어공작기계의 제어에 필요한 NC코드를 생성하게 된다. 최근에는 이와 같은 네스팅 시스템이 일부 생산현장에 적용되고 있 으나 이러한 시스템들의 대부분이 외국에서 개발된 것을 수입하여 사용하는 실정이다. 2차원 패턴의 최적자동배치문제는 비단 레이저 절단과 같은 열가공 분야에서 뿐만 아니라 블랭킹 금형, 의류, 유리, 목재등 여러분야에서 응용이 가능하며 패키지의 국산화가 시급한 실정이다. 네스 팅작업은 적용되는 분야에 따라 요구사항과 구속조건이 달라지며 이로 인해 알고리즘과 자료구 조도 달라지게 되나 공통적인 목표는 주어진 영역안에서 겹침없이 배치하면서 버림율을 최소화 하는 것이다. 지난 10여년간 여러 산업의 응용분야에서는 네스팅시스템의 도입이 활발하게 이 루어지고 있는데 수동에 반자동 및 자동에 이르기까지 다양하나 자동네스팅시스템의 경우 배치 효율의 신뢰성이 비교적 부족하기 때문에 아직까지는 생산현장에서 기피하는 실정이다. 배치알 고리즘의 관점에서 볼 때 이러한 문제들은 NP-complete문제로 분류하며 제한된 시간안에 최적의 해를 구하기가 가능한 조합 최적화 문제로 알려져 있다. 따라서 이 글에서는 레이저 절단분야 에서의 네스팅시스템에 관한 개요와 최근의 연구동향 그리고 몇 가지 전형적인 네스팅 알고리 즘들을 소개하고 비교분석을 통해 개선점을 간략하게 논의하고자 한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 1993년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.23-27
• /
• 1993

스테인리스강은 내식성, 내열성, 내산화성이 좋으므로 화학산업, 의학용기, 고정밀 산업 등에서 많이 사용되고 있다. 스테인리스강은 열전도율이 낮고 용융물의 점성이 크고 가공경화가 심하기 때문에 인코넬 티탄합금 등과 함께 난삭재로 알려져 있다. 스테인리스강의 고합금강을 사용한 기계가공은 공구의 마모가 심하게 일어나므로 가 공이 어렵다. 화염절단(Flame dutting)도 합금물의 버닝(burning)현상을 막는 성질 때문에 잘쓰이지 않고 플라 즈마-아크(plasma-arc) 절단은 수중에서 이루어질 경우 절단끝이 산화되지 않는 좋은 절단면을 얻을 수 있으나 수중에서 사용해야 하는 어려움이 있다. 레이저를 이용한 가공은 절단폭이 작아 재료의 손실이 적으며 복잡한 형상의 절단도쉽고 공구의손실이 없는등 많은 장점이 있어서 사용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 스테인리스 강의 절단메커니즘에대한 이해를 돕기 위해 절단가공에 큰 영향을 끼치는 레이저 출력, 절단속도, 절단가스의 압력, 재질, 절단두께를 절단변수로채택하여 절단을 수행하였다. 절단결과를 비교 검토하여 절단변수가 절단에 미치는 영향을 분석하였고 최적의 절단을 얻는 가공조건을 제시하였다.

• 한국레이저가공학회지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2009

최근, 전자, 디스플레이, 반도체 등 여러 분야에서 광학적, 기계적 등의 성질이 우수한 유리와 세라믹 재료의 사용이 급증하고 있다. 이러한 취성 재료의 절단가공에 있어서 전통적인 기계적 방식은 미세균열로부터 자유로울 수 없다는 한계를 지닌다. 따라서 레이저로 열응력을 발생시켜 재료를 절단하는 controlled fracture 레이저 절단공정은 기존 공정을 대체하는 새로운 기술로 각광받고 있다. 따라서 controlled tincture에 대하여 많은 연구가 진행되고 왔으며 현재에도 다양한 새로운 공정이 개발되고 있다. 하지만 아직도 열응력에 의해 재료가 변형, 절단되는 물리적인 메커니즘이 명확히 규명되어 있지 않을 뿐 아니라 레이저 광원, 냉각방식 및 각종 공정변수가 절단 품질에 미치는 영향도 체계적으로 분석되지는 못한 실정이다. 따라서 보다 효과적인 공정개발을 위해서는 추후 더욱 심도 있고 많은 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2002년도 추계학술발표논문집
• /
• pp.260-262
• /
• 2002

제품의 소재를 미리 테입 형태로 만들어 단면의 경계면을 따라 레이저로 절단하여 적층하는 방식은 제품의 표면에 계단 모양의 무늬가 생기므로 정밀한 제품을 제작하는데 어려움이 있었다. 이를 극복하기 위하여 단면의 경계선을 절단할 때 수직으로 절단하는 것이 아니라 경사면을 따라 절단하여 전체적인 제품의 옆면이 부드럽게 연결되는 경사절단형 임의형상가공시스템을 개발하였다. 이를 위하여 레이저 5축 경사절단기를 개발하였는데, x축과 y축은 상용화되어 있는 x-y table을 이용하였고 z축은 한 개의 z축 이송대를 이용하였다. 롤과 피치를 위하여는 서보모터 두 개를 이용하여 작업대가 회전할 수 있도록 하였다. 이와 같은 레이저 5축 경사절단기를 개발함으로써 시편의 어느 위치에서든 어느 각도로도 절단이 가능하게 할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제4권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2003

제품의 소재를 미리 테입 형태로 만들어 단면치 경계면을 따라 레이저로 절단하여 적층하는 방식의 임의형상시스템은 제품의 표면에 계단 모양의 무의가 생기므로 정밀한 제품을 제작하는데 어려움이 있었다 이를 극복하기 위하여 단면의 경계선을 절단할 때 수직으로 절단하는 것이 아니라 경사면을 따라 절단하여 전체적인 제품의 옆면이 부드럽게 연결되는 경사절단형 임의형상가공시스템을 개발하였다 이를 위하여 레이저 5축 경사절단기를 개발하였는데, x축과 y축은 상용화되어있는 x-y table을 이용하였고 z축은 한 개의 z축 이송대를 이용하였다 롤과 피치를 위하여는 서보모터 두 개를 이용하여 작업대가 회전할 수 있도록 하였다. 이와 같은 레이저 5축 경사절단기를 개발함으로써 시편의 어느 위치에서든 어느 각도로도 절단이 가능하게 할 수 있었다. 또한 3차원 CAD 데이터로부터 단면정보를 생성하고 경사절단면에 맞추어 레이저 궤적을 생성 할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
• /
• pp.65-65
• /
• 2003

• 기계저널
• /
• 제34권7호
• /
• pp.539-545
• /
• 1994

레이저 가공은 60년대 초기 레이저가 기술적으로 가능해진 후 기초 연구단계를 거쳐 산업에 활 용되면서 활기를 띄기 시작하였다. 레이저 가공의 대표적인 것으로 절단을 꼽을 수 있으며 박 판절단의 경우 레이저는 이미 산업현장에서 굳건히 그 자리를 차지하고 있다. 레이저 용접의 경우에는 절단과 달리 기술적 문제점 등으로 인해 활용도가 낮은 편이나 점차 그 중요성이 인 식되고 있고 따라서 용접이 안고 있는 기술적 문제점을 해결하려는 연구개발과 기술적 시도가 활발히 추진되고 있다. 레이저 용접은 무엇보다도 자동화를 통해서만 활용이 가능하고 또한 이 로써 타 용접방법보다 경제적 우위를 점하게 된다. 따라서 용접을 이용한 대량생산품의 대표격인 자동차 제조에 레이저 용접을 활용하고자 하는 노력은 레이저 개발 이후 끊임없이 계속되었다. 레이저 용접의 활용이유는 이미 언급된 경제성외에도 경량화를 꼽을 수 있다. 본고에서는 레 이저 가공중 용접을 중심으로 구조물의 경량화 실례를 들어 방법을 제시하고, 이를 바탕으로 향후 폭넓게 적용될 수 있다는 가능성을 제시하고자 한다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제17권7호
• /
• pp.27-35
• /
• 2000

재료가공분야에의 레이저의 적용은 1960년대 후반부터 시작되었으며, 고출력 CO$_2$ 와 Nd:YAG 레이저가 많은 산업분야에서 보편화될 정도로 발전하여 왔다. 재료가공에서의 레이저의 적용분야는 금속의 절단, 용접 및 드릴링, 세라익의 스크라이빙, 플라스틱과 복합재의 절단 및 여러 가지 재료의 마킹 등을 포함한다. 이와 같은 모든 응용에서 공통적인 것이 레이저 조사에 의해 재료를 용융, 증발시키는 열적 메카니즘이다.(중략)

• 한국레이저가공학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.47-57
• /
• 2001

This study deals with the laser cutting of stencil for the PCB. The most important aim of this study is to determine optimal conditions which make good-qualify stencil in Nd:YAG laser cutting. We made an experiment according to various variables (power. type of mask. gas pressure, cutting speed, and pulse width) and analyzed the cutting characteristics (surface roughness, kerf width. dross) . Each variable has optimal value for good-qualify cut edge under fixed condition. And neural network after learning experimental data with a million time iteration could predict surface roughness of cut edge under arbitrary condition approximately.