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레이저에 의한 표면가공

전문가 제언: ○ 금속재료의 표면에 레이저를 조사하여 가열, 용융, 증발의 과정을 통해 금속의 표면을 변화시킬 수 있다. 레이저 열처리에서 이산화탄소(CO2) 레이저가 주로 사용되는데 그 빛이 금속 표면을 주사하는 방식으로 실시된다. 레이저 에너지가 좀더 잘 흡수되도록 표면을 코팅하기도 한다. 레이저 표면 개질은 종래의 방식과 비교하여 필요한 부분만 국소적 처리가 가능하고, 주변에 열 영향을 주지 않으며, 협소하고 깊은 곳도 가능하다는 장점이 있다.

○ 엑시머 레이저(Excimer Laser)는 일종의 화학 레이저라고도 할 수 있으며, 반도체가공의 포토 리소그래피(Photo Lithography)를 비롯하여 폴리머 재료의 미세가공, 근시수술 등과 같은 초정밀 가공에 가장 대표적으로 사용되는 레이저 시스템이다. 엑시머 레이저가 미세가공에 많이 활용되는 이유는 엑시머 레이저의 파장이 자외선 영역으로 야그(Yag) 레이저나 CO2 레이저보다 훨씬 짧아서 마스크 패턴을 렌즈로 이미징 했을 때 얻을 수 있는 이미지의 최소 크기가 가장 작기 때문이다.

○ 레이저 가공은 가공폭 10㎛ 이상의 영역에서는 성공적으로 수행되고 있으며, 서브 미크론 가공영역은 리소그래피 공정으로 수행하고 있다. 그러나 10~1㎛ 가공영역에서 아직 확실한 가공기술이 개발되지 못하고 있으므로, 10μm 이하 선폭의 영역에서는 레이저 미세가공 기술의 개발이 요구되고 있다. 한편, 레이저 접합 분야에서도 제품의 소형화와 경량화 경향으로 조립공정의 초미세화가 요구되고 있다.

○ 국내 국책 연구소에서도 레이저를 이용한 가공공정 및 장비기술 개발을 중점적으로 수행하고 있다. 첨단 레이저 응용 미세가공 기술개발, 원격 레이저 용접 로봇 및 응용기술 개발, 레이저 복합가공기용 핵심광학모듈 개발 등이 있다. 대표적인 연구결과로써 금속, 유리 및 폴리머 상에 10㎛급 패턴 가공공정을 확립하고 레이저를 이용한 FPCB 절단장비 및 웨이퍼드릴의 상품화 모델을 개발하였다. 또한, 자동차 부품의 3차원 레이저 용접을 위한 접합공정 및 품질평가기술도 확보하고 있다.

저자: Hiroyuki NIINO
자료유형: 학술정보