초고속 정밀 가공의 미래

정밀 가공은 레이저 제조에서 중요한 부분입니다. 초기에는 고체 나노초 녹색/자외선 레이저가 사용되었고, 이후 피코초 및 펨토초 레이저를 거쳐 현재는 초고속 레이저가 주류를 이루고 있습니다. 앞으로 초고속 정밀 가공은 어떤 발전 추세를 보일까요?

초고속 레이저는 고체 레이저 기술 경로를 가장 먼저 따랐습니다. 고체 레이저는 높은 출력, 높은 안정성, 우수한 제어 능력을 특징으로 합니다. 나노초/서브나노초 고체 레이저의 업그레이드된 후속 기술이므로, 피코초/펨토초 고체 레이저가 나노초 고체 레이저를 대체하는 것은 논리적입니다. 광섬유 레이저가 널리 사용되고 있는 가운데, 초고속 레이저 또한 광섬유 레이저 방향으로 발전해 왔으며, 피코초/펨토초 광섬유 레이저가 빠르게 등장하여 고체 초고속 레이저와 경쟁하고 있습니다.

초고속 레이저의 중요한 특징은 적외선에서 자외선으로의 전환입니다. 적외선 피코초 레이저 가공은 유리 절단 및 드릴링, 세라믹 기판, 웨이퍼 절단 등에서 거의 완벽한 효과를 나타냅니다. 그러나 초단펄스의 이점을 활용한 자외선은 극단적인 "저온 가공"을 가능하게 하여 재료에 거의 그을음 자국이 남지 않고 완벽한 가공을 구현할 수 있습니다.

초단펄스 레이저의 기술 발전 추세는 초기 3~5와트에서 현재 100와트 수준까지 출력을 높이는 것입니다 . 현재 시판되는 정밀 가공에는 일반적으로 20~50와트의 출력이 사용되고 있습니다. 그런데 독일의 한 연구기관에서 킬로와트급 초고속 레이저 개발 문제를 해결하기 시작했습니다. (S&A) 초고속 레이저 냉각기 본 시리즈는 시중에 출시된 대부분의 초고속 레이저의 냉각 요구 사항을 충족할 수 있으며, 시장 변화에 따라 S&A 칠러 제품 라인을 더욱 풍부하게 합니다.

코로나19 팬데믹과 불확실한 경제 환경 등의 영향으로 2022년 스마트워치, 태블릿 등 소비자 전자제품 수요는 부진할 것으로 예상되며, PCB(인쇄회로기판), 디스플레이 패널, LED 등에 사용되는 초고속 레이저 수요 또한 감소할 전망입니다. 회로 및 칩 분야만 성장을 견인할 것으로 보이며, 초고속 레이저 정밀 가공 분야는 성장에 어려움을 겪을 것으로 예상됩니다.

초고속 레이저의 발전 방향은 출력을 높이고 더 많은 응용 분야를 개발하는 것입니다. 미래에는 100와트급 피코초 레이저가 표준이 될 것입니다. 높은 반복률과 높은 펄스 에너지를 가진 레이저는 최대 8mm 두께의 유리를 절단하고 드릴링하는 등 더욱 정밀한 가공 능력을 가능하게 합니다. 자외선 피코초 레이저는 열 응력이 거의 없어 스텐트나 기타 고감도 의료기기와 같은 매우 민감한 재료를 가공하는 데 적합합니다.

전자제품 조립 및 제조, 항공우주, 바이오의료, 반도체 웨이퍼 등 다양한 산업 분야에서 정밀 가공 부품에 대한 수요가 급증할 것이며, 비접촉 레이저 가공이 최적의 선택이 될 것입니다. 경제 상황이 개선되면 초고속 레이저 기술은 다시금 높은 성장세를 보일 것으로 예상됩니다.