알루미노실리케이트 유리의 펨토초 레이저 나선형 드릴링 시 레이저 수직 이송 속도가 드릴링 가공 형상에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 레이저를 이용한 유리 드릴링 가공 시, 높은 가공 정밀도와 표면 품질을 달성하기 위하여, 레이저 나선형 드릴링 가공시 레이저의 수직 이송 속도의 영향을 분석한다. 레이저의 수직 이송 속도에 따라서 나선형 층간 간격이 결정되며, 층간 간격은 홀의 관통여부와 홀의 표면 품질에 영향을 미친다. 실험에 사용된 유리는 400 μm의 두께를 지닌 알루미나실리케이트 유리이며, 1552 nm의 파장 길이와 800 fs의 펄스 길이를 지닌 펨토초 레이저를 이용하였다. 실험에서 사용된 레이저의 출력에서의 어블레이션 깊이를 계산하였고, 이에 따른 드릴링에 필요한 레이저 수직 이송 속도를 계산하였다. 이론적 접근 방법의 정확성을 실험을 통해 검증하였으며, 레이저 수직 이송 속도에 따라 크랙과 치핑, 열영향부에 미치는 영향을 실험적으로 확인하였다. The effect of the vertical speed of the laser head on the high geometrical accuracy and high quality of thruholes is analyzed in the laser helical drilling of a glass substrate. The vertical speed of the laser head affects the helical layer pitch. This is a crucial parameter for determining the complete penetration and machining quality of thru-holes. An aluminosilicate glass substrate with a thickness of 400 μm was drilled via a femtosecond pulsed laser at a wavelength of 1552 nm and with a pulse duration of 800 fs. The laser vertical moving speed is theoretically obtained by the relation with the laser power and the ablation depth. This theoretical method is investigated by experimental results. The vertical speed of the laser head affects the formation of cracks, chippings and heat affected zone.