레이저 에칭이란?

레이저 에칭은 다양한 조각과 얕은 각인을 포괄하는 광범위한 용어입니다. 자동차 부품, 의료기기, 와인통, 마이크로 전자 부품, 묘비 등 다양한 제품에 사용됩니다.

레이저 에칭은 다양한 재료에 가시적인 마크 또는 패턴을 생성하는 방법입니다. 실제로 "에칭"(조각 또는 각인과 반대)의 정확한 정의는 재료 및 용도에 따라 다릅니다. 

일반적으로 레이저 에칭은 단순히 표면 색상 또는 질감이 변하게 하는 것이 아니라 부품의 표면조도를 변화시킨다는 측면에서 마킹과 구분됩니다. 하지만 이러한 융기 또는 함몰된 영역이 될 수 있는 조도의 변화는 일반적으로 레이저 각인보다 훨씬 얕습니다.

레이저 에칭은 기타 여러 조각, 각인, 절단 공정과 동일한 방식으로 구현됩니다. 실제로 하나의 레이저 도구로 이 모든 기능을 수행하는 것도 얼마든지 가능합니다. 

원하는 패턴을 생성하기 위해 레이저빔은 강도를 조절하면서(출력 변경) 부품 표면 전체를 스캐닝합니다. 이 작동을 구현하는 한 가지 방법은 검류계 스캐닝 시스템을 사용하는 것입니다. 이 경우 빔 모션은 움직이는 거울을 사용합니다. 이 방법은 속도가 빠르기 때문에 부품이 작은 경우 자주 사용됩니다. 또한 이 기술은 (종종 부품의 회전 운동과 조합하여) 구부러진 부품을 에칭하는 데 적합합니다.

또는 선형 모션 단계를 사용하여 빔 전달 광학(또는 부품 자체)을 이동하여 마크 패턴을 추적할 수 있습니다. 실제로 이 방법을 사용하여 간판 또는 기념물과 같은 대형 부품을 에칭합니다. 

재료의 차이

거의 모든 유형의 재료를 레이저로 에칭할 수 있습니다. 금속, 플라스틱, 유리와 세라믹, 자연석, 반도체 등이 여기에 포함됩니다. 

금속 부품의 레이저 에칭은 자동차, 항공 우주, 의료 제품, 석유, 가스 등 많은 산업에서 사용됩니다. 알루미늄, 강철, 황동, 구리, 티타늄을 포함한 거의 모든 금속에 적용할 수 있습니다.

일반적으로 레이저로 금속을 에칭하는 경우 재료가 녹고 약간 팽창해질 때까지 재료를 가열합니다. 재료는 짧은 레이저 가열 후 즉시 냉각시킵니다. 이전보다 거친 질감을 지닌 융기된 영역으로 다시 굳어집니다. 

일반적으로 레이저로 금속을 에칭하는 경우 표면 높이를 약 25μm 미만으로 변경합니다. 이와는 대조적으로 레이저 각인은 보통 10배 더 깊습니다. 더 깊은 마크를 각인하려면 훨씬 더 많은 재료를 제거해야 하기 때문에 보통 레이저 에칭이 훨씬 빠릅니다. 

레이저 에칭의 또 다른 장점은 에칭으로 만든 마크가 어둡거나 밝거나 심지어 회색 음영으로 나타날 수 있다는 것입니다. 레이저 각인은 일반적으로 어두운 마크만 만들 수 있습니다. 하지만 이보다 얕은 에칭 마크는 각인 마크보다 내구성과 내마모성이 떨어집니다. 

유리는 장식과 상업적 목적으로 레이저로 에칭됩니다. 술잔, 머그잔, 병, 상패, 거울 등에 이미지와 텍스트, 디자인, 기타 복잡한 패턴을 에칭할 수 있습니다. 산업 분야에서는 음료나 의약품 등 유리용기에 담아 제공하는 제품에 로트번호와 유통기한 등의 정보가 새겨져 있는 경우가 많이 있습니다. 이와 유사하게 마이크로 전자공학 및 디스플레이 제조에 사용되는 유리기판에 일련번호와 추적코드를 에칭할 수 있습니다. 

유리의 레이저로 에칭된 부분은 "반투명"해 보이지만 투명하지는 않습니다. 이 작업에서는 일반적으로 25µm 미만의 매우 소량의 재료만 제거됩니다. 그리고 에칭 공정으로 훨씬 더 거친 표면 질감을 만들어 낸다는 점이 중요합니다. 

레이저 에칭은 빠르고 깨끗하며 곡면(와인잔, 병 등에 흔히 사용됨)에 사용하기 쉽기 때문에 다른 기계적 및 화학적 방법보다 간단합니다. 

화강암이나 대리석과 같은 자연석의 레이저 에칭은 묘비, 명판, 건축 목적으로 널리 사용되고 있습니다. 유리 에칭과 마찬가지로 소량의 재료를 제거하고 표면 질감을 변경하는 작업이 포함됩니다. 

레이저 에칭은 대부분 어두운 석재 표면에 밝은 색상의 마크를 만들 때 사용됩니다. 레이저 에칭 패턴은 사진이 신문에 인쇄되는 것과 같은 방식으로 서로 가깝게 배치된 수많은 작은 점으로 구성됩니다. 이를 통해 거의 모든 패턴을 에칭할 수 있으며 무채색 마크도 만들 수 있습니다. 따라서 텍스트 뿐만 아니라 사진, 그림, 기타 디자인도 쉽게 에칭할 수 있습니다. 

석재에 레이저 에칭을 할 경우 일반적으로 샌드블래스팅이나 기계 조각보다 마크를 가시성이 높아집니다. 또한 이 방법은 다른 방법보다 훨씬 빠릅니다.

폴리머 레이저 조각은 간판과 각종 기발한 물품은 물론, 상업, 의료, 소비재에 이르는 지극히 넓은 분야에서 사용됩니다. 관련된 재료와 공정이 매우 다양하기 때문에 폴리머 레이저 에칭의 의미, 조각이나 각인 작업과의 차이점을 정확히 정의하기가 더 어렵습니다. 일반적으로 사용되는 "포말(foaming)" 기술은 어두운 플라스틱에 빛 자국을 내는 것으로, 표면 릴리프(50µm 미만)를 소량만 생성하기 때문에 에칭의 한 형태로 간주될 수 있습니다. 

레이저 에칭을 사용하면 부품에 상당한 양의 열을 가하지 않고도 폴리머에 고대비 마크를 생성할 수 있기 때문에 반도체 제조 및 마이크로 전자공학 생산에서도 매우 인기가 높습니다. 예를 들어 플립칩과 기타 반도체 패키징 유형은 내장된 회로를 손상시키지 않고도 마킹할 수 있습니다. 

반도체 자체에 대한 레이저 에칭은 마이크로 전자공학 제조 전반에 걸쳐 사용됩니다. 마크 깊이가 얕아서(주로 10 µm 이하) 주변 또는 기본 회로에 손상을 주지 않는 고대비 마크를 생성하기 때문입니다. 레이저 에칭은 웨이퍼 뒷면에 일련번호 및 기타 식별자를 표시할 때 특히 유용합니다. 패키지 장치의 얇은 몰드 캡에도 사용됩니다.

에칭용 레이저

관련 재료의 범위가 넓고 요건이 다양하기 때문에 다양한 유형의 레이저가 에칭에 사용됩니다. 일반적인 예시는 다음과 같습니다.