레이저마커

레이저 마커

1. 전자부품
   1. 광 관련
      1. 레이저마커 - 이 페이지
         1. Miyachi ML-7110B 레이저마커 분해
      2. 참조
         1. LD 레이저 다이오드
         2. 레이저 마킹
         3. 저항기 레이저 트리밍
2. Miyachi 미야치 ML-7110B YAG 806nm 적외선 레이저
   1. 기술정보
      1. YVO4 레이저 머신이라고 한다. 2017년 생산종료하고, 후속기종은 ML-7320DL이다.
      2. 정식 동작 명칭은 Diode-pumped Nd:YVO4 레이저이다.
         1. LD 출력 파장은 806nm이고, 이를 Nd:YVO4가 받아서 1064nm 파장 레이저를 방출한다.
         2. 보통 YVO4 결정에 Nd(네오디뮴)을 0.5, 1.1, 2, 3% 정도 도핑한다. 이를 Nd:YVO4 결정이라고 한다.
         3. Vanadate host crystal 속에 있는 Nd 이온의 에너지 레벨 차이에 의해 파장이 변경된다.
      3. 레이저 다이오드(LD)에서 나오는 806nm 파장을 YVO4(이트륨-바나듐산염) 결정이 받아서 여기 상태로 만들어 펌핑한다.
         1. LD 레이저는 펄스지속시간이 약 100nsec로 길고, 피크 출력이 낮다. 이런 레이저를 받는 재료는 온도가 서서히 상승하여 액화 또는 증발상태가 오랫동안 지속된다. 그러므로 재료를 대량으로 깍아낼 수 있다.
         2. 반면에 YVO4 레이저는 4nsec 정도의 짧은 펄스지속시간을 갖고, 피크 출력은 파이버 레이저에 비해 20배 이상 높일 수 있다. 재료가 빠르게 가열되고 즉시 냉각된다. 가공영역 이외에 대한 열 영향을 적게 받는다.
         3. YVO4 결정을 통과하면서 단일모드 레이저가 되어 고품질 레이저 성능을 갖는다. 가공 촛점 깊이가 더 깊다. 깊이에 따른 가공 촛점 영역이 작아 세밀하게 가공된다. 촛점 영역이 넓은 곳에 잡힌다. (작업 영역이 더 넓다.)
      4. 펌핑되는 레이저 파장에 대해서는 anti-reflection(AR) 코팅을 하고, 발생하는 1064nm 파장에 대해서는 a high-reflection (HR) 코팅을 한다.
         1. 즉, Nd:YVO4 결정면에서, LD 쪽은 HR 1064nm, HT(high-transmission) 806nm 코팅을 하고, 레이저가 나오는 반대면은 AR 1064nm 코팅을 한다.
      5. Q-switch
         1. acousto-optical modulator(AOM)로 레이저를 펌핑(가둔다.)한다.
   2. 1호기 - 분해하여 버림
      1. 2015/03/11 입고
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      2. 2015/04/01 분해
         1. 레이저 소스
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              Jenoptik JOLD-30-CPXF-1L 35A 806.5nm

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              LD 54,000시간

         2. 제어부
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              제어부

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              각종 파워부, Peltier 2개 제어부

         3. 갈바노 거울 메커니즘
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              모터 2개

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              갈바노 Chiba Precision, SCM2242-2400

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              갈바노 거울

         4. 사용 렌즈
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              촛점렌즈 FT-100, 1064nm

      3. 2015/12/27 재청소, 케이블 교환 등 -> 마킹 안됨
      4. 펠티어 소자 전원(콘트롤러 본체와 헤드 연결)용 다중핀 원형 금속커넥터, MIL 규격품 MS 커넥터
         1. 2015/12/16 2호기에서 촬영
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         2. 2022/05/30 헤드 버리면서, 헤드쪽 커넥터(JAE MS3102A16-10P) 분해
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              A16-10PC

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              본체에 JAE MS3102A16-10P 라고 마킹되어 있음.

      5. 2022/05/30 헤드 분해
         1. 보드
            1. 2015/12/16 2호기 청소하면서
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            2. 제어보드
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                 Lattice iM4A5-64 CPLD, BB DAC712U 16-bit DAC

            3. 갈바노 거울 제어보드, Chiba Precision Co., Type: SCD-W15-1121-BA ver 2
               1. 전체
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                    플라스틱 나사, 왜 사용할까?

               2. 바이메탈 TCO 스위치, Airpax 67L080 TO-220형 Bimetal Disc Thermostat
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                    J222/K3148 MOSFET

               3. 갈바노 모터와 연결되는 커넥터
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               4. 회전이동 다회전 가변R
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                    가변R 분해

               5. 래디얼퓨즈
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                    퓨즈 Royal FRPU 5A

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         2. 분해를 위해 헤드 금속커버를 올리면 동작되는 푸시버튼 스위치, Cherry E79 10A
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         3. 펠티어 냉각소자
            1. 2015/12/16 2호기 청소하면서
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            2. 냉각팬
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                 작은 두 개가 펠티어 냉각용

            3. 펠티어 냉각소자
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                 그라파이트 열전달 시트

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                 Thermo cooler, MYT-10F-S01, DC24V 6A, https://www.nipponblower.com/

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         4. Q-스위치가 들어있는 박스
            1. 외형
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                 레이저 출구

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                 레이저 입구

            2. 셔터 및 셔터가 닫혔을 때 레이저를 확산 반사하여 제거하는 부품
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            3. D-sub 커넥터 방진 방법. 셔터 동작 감지 센서 및 적색 레이저 다이오드 출력
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            4. 레이저 경로
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                 - 아직 조사하지 않음

            5. 내부
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            6. 타켓 조준용, 적색 레이저 다이오드
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            7. YVOx, 온도를 20도(?)+-0.1도씨로 유지하기 위해, 외부 큰 펠티어 소자가 붙는다.
               1. 이유
                  1. 온도 변화로 결정 길이가 바뀌면 위상이 변해 출력강도가 변하기 때문이다.
                  2. LD 레이저가 이 결정의 매우 좁은 영역에 집속되므로 국부적으로 열렌즈 효과가 발생한다. 그러면 TEM00 모드 직경이 달라진다. 또한 다중 모드가 관찰된다.
               2. 사진
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            8. half mirror 3개
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                 거울각도 조정용 3점 지지대

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                 조정용 나사(억지 나사이므로, hook wrench로 돌려야 한다.)

            9. 전반사 거울
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                 3점 지지대

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            10. Q switch, 전압을 수kW 인가하면 1/4-lambda 위상 지연이 발생된다.
                1. 외형
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                     레이저가 나오는 출구

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                     레이저가 들어가는 입구

                2. 윗 덮개를 들어올리면
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                3. 단결정 부품 측면에 금색 전극이 발라져 있고, 와이어본딩으로 RF를 인가한다. 왼쪽 금색 전극은 신호선, 오른쪽 금색 전극은 접지.
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                4. Xtal 측정
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                     약 24MHz에서 공진이 일어난다.

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                     위상 0도는 임피던스 최저보다 주파수가 앞선다.

                5. LC 매칭 조사
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                     내부 결선

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                     실측 1MHz에서 4.5pF, 860nH

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                     50Ω 임피던스 측정

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                     매칭전, 시뮬레이션 매칭후, 10pF, 250nH

                6. 두 거울 사이에서
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                     추정 경로(추정이 매우 틀린 듯)

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         5. 갈바노 거울
            1. 2015/12/16 2호기 청소하면서
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            2. 1호기에서
               1. 외형
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               2. X,Y축으로 이동시킬 수 있는 레이저 반사 경로
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               3. 기구분해
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               4. 엔코더 회로 분해
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               5. 정전용량식(?) 아날로그 엔코더
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         6. 레이저 경로
            1. 전체
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            2. LD 레이저 입력 부위와 펄스 변조 부위
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                 LD 레이저 입력 부위

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                 펄스 변조 부위

      6. 2022/01/08 Miyachi ML-7110B 레이저마커 분해
   3. 2호기
      1. 15/09/15 구입처 창고에서
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      2. 15/12/15 매입품이 항공화물로 도착
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      3. 15/12/16 청소
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         • 1호기 본체+2호기 헤드 동영상
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           검은색 발포플라스틱

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           15/12/27 스테인레스에 마킹

         • 동영상
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           박스속 CaO(Calcium Oxide) 건조제(10% 미만에서도 계속 흡수)

      4. 15/12/31 초점거리 100mm를 쉽게 맞추기 위해 support jack 설치, 이동받침대 설치
         1. 스테인리스 support jack, KA 11-94, 2015/12/27 @75,600원에 옥션에서 구입
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              레이저 헤드를 올려 놓음

         2. 운반 도구인 이동받침대 03타입,고급형 2015/12/27 @7,000원 x 4개를 옥션에서 구입
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              본체를 이동 대차에 올려 놓음

      5. 16/10/06 포토마스크(크롬 0.09um + 산화크롬 0.01um)에 레이저 마킹
         1. 사진1
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         2. 사진2
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              조건 4가지

         3. 사진3
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              15A 100mm/s 2kHz

         4. 사진4
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              35A 100mm/s 1kHz

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              간격 100m/sec 1kHz일 때 100um

   4. 초점거리 100mm에서 100um 간격이면 각도는, 엑셀 수식 DEGREES(ATAN2(100,0.1)) = 0.057도이다.
      1. 그러나, 실제로 레이저 광선은 F-theta 렌즈를 통하기 때문에, 50mm 작업영역에 100um 분해능이라면 해상도 500 도트이다.
      2. 이 500도트를 레이저 각도 90도를 사용한다면, 90도/500도트 = 0.18도가 된다. 이 각도 분해능으로 거울이 회전하면 된다.