KR100370555B1 - 마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치 - Google Patents

마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치 Download PDF

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Abstract

마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치에 관해 개시된다. 개시된 마스크 헤드 어셈블리는: 레이저 빔이 통과하는 레이저빔 진행 영역을 가지는 회전체와; 상기 회전체를 지지하는 고정체와; 상기 회전체의 레이저빔 진행 영역에 위치하는 패턴 마스크와; 상기 회전체를 회전시키는 모터를; 구비한다.
개시된 마스크 헤드 어셈블리는 프레임에 지지된 패턴 마스크를 회전시킬 수 있는 구조를 가지기 때문에 가공대상물의 가공면에 대한 패턴 마스크의 정렬이 신속하고 용이하게 이루어 질 수 있게 되며, 마스크에 의해 레이저 가공이 이루어지는 다양한 형태의 레이저 가공장치에 적용될 수 있다.

Description

마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치{Mask head assembly and laser machining apparatus adopting the same}
본 발명은 마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치에 관한 것으로서, 상세히는 가공대상물에 대한 마스크의 정열이 용이한 마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치에 관한 것이다.
소정의 패턴을 가지는 마스크에 의해 가공대상물에 소망하는 패턴을 가공하는 레이저 가공장치는 도 1에 도시된 바와 같이 레이저 광원(1)과 가공대상물(7)에 대면하는 대물렌즈 마운트(6)의 사이에 소정 패턴의 레이저 빔 통과영역을 가지는 패턴 마스크(4)가 위치한다. 그리고, 패턴 마스크(4)의 전방에는 콜리메이팅 렌즈(3)가 위치하고, 콜리메이팅 렌즈(3)와 광원(1)의 사이에는 광원(1)으로 부터의 레이저 광을 패턴 마스크(4)에 스캔닝시키는 제1스캐너(2)가 마련된다. 또한, 상기 패턴 마스크(4)와 대물렌즈 장치(6)의 사이에는 상기 패턴 마스크(4)를 통과한 레이저 광을 상기 가공대상물(7)에 주사시키는 제2스캐너(5)가 위치한다.
이상과 같은 종래의 레이저 가공장치에 있어서, 상기 패턴 마스크(4)가 레이저 광원(1)으로 부터의 레이저 광 진행 경로상에 위치고정되어 있어서, 패턴 마스크(4)에 대해 가공대상물(7)의 가공면이 어느 방향으로 미정상적으로 회전되었을 때, 이를 맞추기 위하여 가공 대상물(7) 자체의 위치를 조정하였다.
이와 같은 가공 대상물(7)의 위치변경에 의해 상기 패턴 마스크(4)에 대해가공평면의 정렬시키는 구조는 사용상 불편하고 이에 소요되는 시간이 길다. 한편으로는 가공 대상물(4)의 위치조정은 가공 대상물(4)이 위치하는 테이블(8)이 X-Y 좌표상으로 이동시키는 메카니즘을 가지기 때문에 가공 대상물(4)의 회전은 조절할 수 없었다.
본 발명은 가공대상물의 가공면에 대한 패턴 마스크의 정렬이 용이한 마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 레이저 가공장치의 광학적 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리가 적용되는 본 발명의 레이저 가공장치의 개략적인 전체 구조를 보인 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 우측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리의 개략적 부분 절단 반단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리의 부분 발췌 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리의 우측 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리의 배면도이다.
도 8은 도 4에 도시된 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리의 부분 절단 정면도이다.
도 9는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리에서, 마스크 프레임 지지부 및 상기 패턴 마스크가 결합된 프레임의 관계를 보인 분해 사시도이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
레이저 빔이 통과하는 레이저빔 진행 영역을 가지는 회전체와;
상기 회전체를 지지하는 고정체와;
상기 회전체의 레이저빔 진행 영역에 위치하는 패턴 마스크와;
상기 회전체를 회전시키는 모터를; 구비하는 마스크 헤드 어셈블리가 제공된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
레이저 광원과;
상기 레이저 광원으로 부터의 레이저 광이 통과하는 패턴 마스크와;
상기 패턴 마스크를 통과한 레이저 빔을 가공대상물에 포커싱시키는 대물렌즈 마운트와;
상기 패턴 마스크를 회전가능하게 지지하는 회전체와;
상기 회전체를 지지하는 고정체와;
상기 회전체를 회전시키는 모터를; 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치가 제공된다.
상기 본 발명의 마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치에 있어서, 상기 패턴 마스크는 프레임에 지지되며, 상기 회전체에는 상기 프레임을 수용하는 마스크 프레임 지지부가 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전체에는 인터럽터가 마련되며, 인터럽터에 인접한 위치에 마련되어 상기 인터럽터의 간섭에 의해 전기적 신호를 발생하는 센서가 구비되는 것이 바람직하다.
그리과 상기 레이저 가공장치에 있어서, 상기 레이저 광원과 상기 패턴 마스크 사이 및 상기 패턴 마스크와 상기 대물렌즈 마운트의 사이에 레이저 광을 편향시키는 스캐너가 마련되어 있고, 그리고 레이저 광이 입사하는 상기 패턴 마스크의 전방에 콜리메이팅 렌즈가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 마스크 헤드 어셈블리 및 이를 적용한 레이저 가공장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면서, 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리가 적용되는 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 전체 구조를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리가 적용되는 레이저 가공장치의 전체 구조를 보인 평면도이며, 도 3은 그 우측면도이다.
도 2를 참조하면, 횡방향으로 높인 레이저 광원(10)의 일측(도면에서 왼쪽)에 레이저 광원(10)으로 부터의 레이저 광을 반사하여 제1스캐너(20)로 반사하는 두개의 반사미러(11, 12)가 마련된다.
상기 제1스캐너(20)로부터의 레이저 광 진행경로 상에는 콜리메이팅 렌즈(30), 본발명에 따른 마스크 헤드 어셈블리(49), 제2스캐너(50)가 위치한다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2스캐너(50)의 하부에는 제2스캐너(50)로부터의 레이저 광을 가공대상물(70)에 포커싱시키는 대물렌즈 마운트(60)가 위치한다.
위의 구조에서 상기 제1스캐너(20)와 제2스캐너(50)는 소위 갈바노미터라 불리우는 레이저 광 편향장치로서, 레이저 광을 X 좌표와 Y 좌표로 각각 편향시키는 제1미러(21, 51)와, 제2미러(22, 52)를 각각 구비하며, 각 미러에는 모터(21a, 22a, 51a, 52a)가 설치되어 있다.
이하, 본 발명의 마스크 헤드 어셈블리의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 4는 마스크 헤드 어셈블리의 개략적 부분 절단 반단면도이며, 도 5는 그의 부분 발췌 사시도이며, 도 6은 그 우측 단면도이며, 도 7은 상기 마스크 헤드 어셈블리를 후방에서 바라본 배면도이다.
도 4 및 도 7을 참조하면, 마스크 헤드 어셈블리(40)는 회전부(31)와 회전부(31)를 지지하는 지지부(33) 및 상기 회전부(31)를 회전시키는 구동부(32)를 포함한다.
상기 구동부(32)는 모터(321)와 모터(321)의 회전축(321a)에 결합되는 구동기어(322)를 구비하며, 상기 회전부(31)는 상기 구동기어(322)에 맞물려 회전하는 종동기어(311)가 결합된다. 상기 모터(321)는 브라켓(323)에 의해 지지된다. 도 5및 도 7에 도시된 바와 같이, 종동기어(311)는 백래쉬를 제거하기 위한제1기어(311a)와 제2기어(311b)의 조립체로서 이들 사이에는 상호간에 탄발 회전력을 제공하는 압축스프링(311c)가 개재되어 있다. 상기 종동기어(311)는 회전원통체(312)의 주위를 에워싸고 있으며, 상기 회전원통체(312)는 상기 지지부(33)를 관통하여 설치된다. 상기 회전원통체(312)와 지지부(33)의 사이에는 베어링(331)이 개입되어 회전원통체(312)의 회전을 돕는다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전 원통체(312)의 후방 즉, 레이저 광이 입사하는 측에는 레이저 광이 통과하는 통상체(313)가 결합되며, 그 전방에는 도 4에 도시된 바와 같이, 패턴 마스크(34)가 설치된다. 상기 패턴 마스크(34)는 프레임(341)에 의해 지지되며, 상기 통상체(313)의 전방에는 상기 패턴 마스크(34)가 결합된 프레임(341)을 수용하는 마스크 프레임 지지부(342)가 설치되어 있다. 상기 마스크 프레임 지지부(342)는 상기 프레임(341)이 삽입 및 분리될 수 있는 구조를 가진다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 회전 원통체(312)의 후방에는 회전 원통체(312)의 회전 위치를 인식시키기 위한 환상의 인터럽터 부재(314)가 결합되어 있고, 이에 인접하는 상기 지지부(33)의 후방에는 센서(315) 및 이를 지지하는 브라켓(315a)가 설치되어 있다.
그리고, 도 8은 상기 마스크 헤드 어셈블리를 전방에서 바라본 부분 절단 정면도이며, 도 9는 마스크 프레임 지지부(342) 및 상기 패턴 마스크(34)가 결합된 프레임(341)의 관계를 보인 분해 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 회전 원통체(312)의 전방에 상기 패턴 마스크(34)가 결합된 프레임(341)을 수용하는 마스크 프레임 지지부(342)가 설치되어 있다.
마스크 프레임 지지부(342)의 양측에는 패턴 마스크(34)가 결합된 사각테 형상의 프레임(341)가 진입되는 공간을 제공하기 위한 스페이서 벽체(346)가 소정 높이로 형성되어 있다.
상기 벽체(346)에는 상기 프레임(341)를 가이드하는 가이더(343)이 마련되어 있고, 가이더(343)에는 상기 프레임(341)을 탄력적으로 가압하는 편상 스프링(344)이 다수 설치되어 있다. 상기 편상 스프링(344)은 상기 가이더(343)에 형성된 관통공(343a)을 통해 상기 프레임(341)에 접촉된다.
상기 편상 스프링(344)의 상부에는 편상 스프링(344)을 보다 안정적으로 고정시키기 위한 지지판(347)이 위치한다. 상기 패턴 마스크(34)를 지지하는 프레임(341)에는 손잡이(341a)가 마련되어 있다.
상기와 같은 본 발명의 마스크 헤드 어셈블리는 프레임에 지지된 패턴 마스크를 회전시킬 수 있는 구조를 가지기 때문에 가공대상물의 가공면에 대한 패턴 마스크의 정렬이 신속하고 용이하게 이루어 질 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 마스크 헤드 어셈블리는 마스크에 의해 레이저 가공이 이루어지는 다양한 형태의 레이저 가공장치에 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다

Claims (10)

  1. 레이저 빔이 통과하는 레이저빔 진행 영역을 가지는 회전체와;
    상기 회전체를 지지하는 고정체와;
    상기 회전체의 레이저빔 진행 영역에 위치하는 패턴 마스크와;
    상기 회전체를 회전시키는 모터와;
    상기 회전체에 마련된 인터럽터와;
    상기 인터럽터에 인접한 위치에 마련되어 상기 인터럽터의 간섭에 의해 전기적 신호를 발생하는 센서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 헤드 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 마스크는 프레임에 지지되며, 상기 회전체에는 상기 프레임을 수용하는 마스크 프레임 지지부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 헤드 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 레이저 광원과;
    상기 레이저 광원으로 부터의 레이저 광이 통과하는 패턴 마스크와;
    상기 패턴 마스크를 통과한 레이저 빔을 가공대상물에 포커싱시키는 대물렌즈 마운트와;
    상기 패턴 마스크를 회전가능하게 지지하는 회전체와;
    상기 회전체를 지지하는 고정체와;
    상기 회전체를 회전시키는 모터와;
    상기 회전체에 마련된 인터럽터와;
    상기 인터럽터에 인접한 위치에 마련되어 상기 인터럽터의 간섭에 의해 전기적 신호를 발생하는 센서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 패턴 마스크는 프레임에 지지되며, 상기 회전체에는 상기 프레임을 수용하는 마스크 프레임 지지부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  6. 삭제
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저 광원과 상기 패턴 마스크 사이 및 상기 패턴 마스크와 상기 대물렌즈 마운트의 사이에 레이저 광을 편향시키는 스캐너가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  8. 삭제
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    레이저 광이 입사하는 상기 패턴 마스크의 전방에 콜리메이팅 렌즈가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    레이저 광이 입사하는 상기 패턴 마스크의 전방에 콜리메이팅 렌즈가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
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