KR100809361B1 - 레이저 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로서, 특히 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기; 입사하는 레이저빔을 다시 입사측으로 반사시키는 반사부재, 입사하는 레이저빔을 입사측의 반대측으로 투과시키는 투과부재 및 입사하는 레이저빔을 분할하여 일부는 입사측의 반대측으로 투과시키고 다른 일부는 다시 입사측으로 반사시키는 분할부재 중 적어도 두 개를 포함하는 분배유닛; 상기 분배유닛으로 입사하는 레이저빔이, 상기 반사부재, 상기 투과부재 및 상기 분할부재 중 어느 하나에 선택적으로 입사하도록 상기 분배유닛의 위치를 변경시키기 위한 이송수단; 상기 분배유닛을 거친 레이저빔을 원하는 각도로 편향시키는 복수의 갈바노미터 스캐너; 상기 갈바노미터 스캐너에 의해 편향된 레이저빔을 소정 직경의 스폿으로 집속시켜 가공하고자 하는 기판 상에 조사하기 위한 스캔 렌즈;를 포함하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.

Description

레이저 가공장치{Laser machining apparatus}

도 1은 단일의 레이저빔을 복수의 레이저빔으로 분할하여 사용하는 종래의 레이저 가공장치 일례의 사시도.

도 2는 도 1의 레이저 가공장치의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면 및 레이저빔의 진행경로를 도시한 도면.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 사시도.

도 4는 도 3의 레이저 가공장치의 분배유닛과 이송수단을 확대한 도면.

도 5는 도 4의 분배유닛과 이송수단의 Ⅴ-Ⅴ 선 단면도.

도 6은 도 3의 레이저 가공장치의 Ⅵ-Ⅵ 선 단면 및 분배유닛의 위치변경을 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 레이저빔 10 : 레이저 발진기

20 : 분배유닛 21 : 반사 미러

22 : 투과 미러 23 : 빔 스플리터

24 : 베이스 30 : 이송수단

31 : 모터 32 : 너트

33 : 이송나사 40 : 갈바노미터 스캐너

50 : 스캔 렌즈 70 : 빔 익스팬더

100, 200 : 레이저 가공장치

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로, 특히 레이저빔의 진행경로를 조정하여 복수의 레이저빔 전송유닛 측으로 선택적으로 전달할 수 있는 레이저 가공장치에 관한 것이다.

통상적으로, 복수의 레이저빔을 이용하여 기판 상에 드릴링이나 마킹 등의 작업을 수행하는 레이저 가공장치는, 레이저 발진기로부터 출사되는 단일의 레이저빔을 복수 개의 레이저빔으로 분할하고, 복수 개의 레이저빔 각각을 서로 다른 레이저빔 전송유닛을 통해 전송한 후, 이들 복수 개의 레이저빔을 동시에 기판 상에 조사하면서 기판 상의 복수의 개소에서 드릴링이나 마킹 등의 작업을 동시에 수행하는 장치이다.

도 1은 단일의 레이저빔을 복수의 레이저빔으로 분할하여 사용하는 종래의 레이저 가공장치 일례의 사시도이고, 도 2는 도 1의 레이저 가공장치의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면 및 레이저빔의 진행경로를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 레이저 가공장치는, 레이저 발진기(10)와, 빔 스플리터(64)와, 빔 익스팬더(70)와, 한 쌍의 갈바노미터 스캐너(40)와, 스캔 렌즈(50)를 포함하고 있다.

상기 레이저 발진기(10)로부터 출사되어 빔 스플리터(64) 측으로 입사하는 레이저빔(1)의 50%는 상기 빔 스플리터(64)를 투과하고 나머지 50%는 상기 빔 스플리터(64)에 의해 반사된다. 상기 빔 스플리터(64)를 투과한 레이저빔(1a)은 반사 미러(63a)에 의해 반사되어, 레이저빔의 직경을 조절할 수 있는 빔 익스팬더(70a)와 레이저빔을 반사시키는 반사 미러(63)와 레이저빔을 원하는 각도로 편향시키는 갈바노미터 스캐너(40a)를 구비하는 레이저빔 전송유닛에 의해 스캔 렌즈(50) 측으로 전송된다. 상기 레이저빔(1a)은, 스캔 렌즈(50)의 일 영역으로 입사하여 상기 스캔 렌즈(50)에 의해 집속된 후, 가공하고자 하는 기판(미도시) 상에 조사된다. 상기 반사 미러(63)들은 각도조정부재(61)와 미러 하우징(62)에 의해 광 진행경로 상에 배치될 수 있다.

상기 빔 스플리터(64)에 의해 반사된 레이저빔(1b)도, 반사 미러(63b)에 의해 반사되어 빔 익스팬더(70b), 반사 미러(63), 갈바노미터 스캐너(40b)를 구비하는 다른 레이저빔 전송유닛을 거쳐서 상기 스캔 렌즈(50)의 다른 영역으로 입사하여 상기 스캔 렌즈(50)에 의해 집속된 후, 가공하고자 하는 기판 상에 조사된다. 이와 같이, 종래의 레이저 가공장치는, 빔 스플리터(64)를 이용하여 단일의 레이저빔을 한 쌍의 레이저빔으로 분할하고, 각각의 레이저빔은 서로 다른 레이저빔 전송유닛을 거치며, 그 레이저빔들은 다시 단일의 스캔 렌즈에 의해 동시에 집속되어 기판 상에 조사되는 구조로 이루어져 있다.

그러나, 종래의 레이저 가공장치는, 빔 스플리터에 의해 복수 개로 분할된 레이저빔을 전송하기 위하여 복수 개의 서로 다른 레이저빔 전송유닛을 항상 사용함에 따라, 복수 개의 레이저빔 전송유닛 중 어느 하나의 구성품이라도 고장이 발생하게 되면 전체 레이저 가공장치를 사용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한, 레이저 가공장치에 장착된 레이저 발진기로부터 출사되는 단일의 레이저빔의 파워로 가공할 수 있는 기판이지만, 분할된 레이저빔의 파워로는 가공할 수 없는 새로운 기판에 대해서도, 레이저빔을 항상 분할하여 사용할 수밖에 없는 구조적인 제약으로 인해 분할된 레이저빔의 파워 이상의 파워가 요구되는 새로운 기판에 대해서는 상기 레이저 가공장치를 사용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기판의 가공에 필요한 에너지량에 따라 레이저빔을 분할하여 사용하거나 단일의 레이저빔 전체를 사용할 수 있고, 복수의 레이저빔 전송유닛 중 어느 하나의 레이저빔 전송유닛의 고장 시 정상적인 레이저빔 전송유닛을 이용하여 레이저 가공작업을 수행할 수 있도록 구조가 개선된 레이저 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레이저 가공장치는, 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기; 입사하는 레이저빔을 다시 입사측으로 반사시키는 반사부재, 입사하는 레이저빔을 입사측의 반대측으로 투과시키는 투과부재 및 입사하는 레이저빔을 분할하여 일부는 입사측의 반대측으로 투과시키고 다른 일부는 다시 입사측으로 반사시키는 분할부재 중 적어도 두 개를 포함하는 분배유닛; 상기 분배유닛으로 입사하는 레이저빔이, 상기 반사부재, 상기 투과부재 및 상기 분할부재 중 어느 하나에 선택적으로 입사하도록 상기 분배유닛의 위치를 변경시키기 위한 이송수단; 상기 분배유닛을 거친 레이저빔을 원하는 각도로 편향시키는 복수의 갈바노미터 스캐너; 상기 갈바노미터 스캐너에 의해 편향된 레이저빔을 소정 직경의 스폿으로 집속시켜 가공하고자 하는 기판 상에 조사하기 위한 스캔 렌즈;를 포함한다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 반사부재는, 입사하는 레이저빔의 99% 이상을 반사시키는 반사 미러이다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 투과부재는, 입사하는 레이저빔의 99% 이상을 투과시키는 투과 미러이다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 분할부재는, 입사하는 단일의 레이저빔을 한 쌍의 레이저빔으로 분할하는 빔 스플리터이다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 이송수단은,상기 반사부재, 상기 투과부재 및 상기 분할부재 중 적어도 두 개를 지지하는 베이스와, 구동원과, 상기 구동원의 구동력을 상기 베이스 측에 전달하여 상기 베이스를 왕복 직선운동시키는 동력전달유닛을 포함한다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 동력전달유닛은, 상기 베이스에 마련되는 너트와, 상기 너트에 체결되는 이송나사를 구비하며, 상기 구동원은, 상기 이송나사를 회전시키는 모터이다.

이하, 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면 을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 레이저 가공장치의 분배유닛과 이송수단을 확대한 도면이고, 도 5는 도 4의 분배유닛과 이송수단의 Ⅴ-Ⅴ 선 단면도이고, 도 6은 도 3의 레이저 가공장치의 Ⅵ-Ⅵ 선 단면 및 분배유닛의 위치변경을 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 레이저 가공장치(100)는, 단일의 레이저빔(1)을 선택적으로 분배하여 가공하고자 하는 기판에 대해 레이저 가공작업을 수행할 수 있는 것으로서, 레이저 발진기(10)와, 분배유닛(20)과, 이송수단(30)과, 레이저빔 전송유닛과, 스캔 렌즈(50)를 포함한다.

상기 레이저 발진기(10)는, 레이저 가공작업의 에너지원이 되는 레이저빔(1)을 발생시킨다. 가공하고자 하는 기판의 종류나 가공하는 방법 등에 따라, 자외선, 가시광 또는 적외선 등의 다양한 파장 중 원하는 가공에 가장 적합한 파장을 갖는 레이저빔(1)을 발생할 수 있는 레이저 발진기(10)가 선택된다. 본 실시예에서는, 매질을 발진시켜 레이저빔을 외부로 출사하는 레이저 본체와, 상기 레이저 본체로부터 발생된 레이저빔이 전송되는 광섬유와, 상기 광섬유를 통해 전송된 레이저빔을 집속시키는 레이저 헤드로 이루어진 화이버 레이저가 사용된다.

상기 분배유닛(20)은, 입사하는 레이저빔(1)의 진행경로를 선택적으로 분배하기 위한 것으로서, 반사부재와, 투과부재와, 분할부재를 포함한다.

상기 반사부재는, 입사하는 레이저빔(1)을 다시 빔이 입사된 측으로 반사시키는 것으로서 본 실시예에서는 입사하는 레이저빔(1)의 99% 이상을 반사시키는 반 사 미러(21)가 이용된다. 상기 반사 미러(21)의 일 표면에는 반사율이 약 99.9% 인 반사막이 코팅되어 있다. 상기 투과부재는, 입사하는 레이저빔(1)을 그 빔이 입사된 측의 반대측으로 투과시키는 것으로서, 본 실시예에서는 입사하는 레이저빔(1)의 99% 이상을 투과시키는 투과 미러(22)가 이용된다. 상기 투과 미러(22)의 양 표면에는 투과율이 약 99.9% 인 반사방지막이 코팅되어 있다.

상기 분할부재는, 입사하는 레이저빔(1)을 복수 개의 레이저빔으로 분할하여 분할된 빔들 중 일부는 빔이 입사된 측의 반대측으로 투과시키고 다른 일부는 다시 빔이 입사된 측으로 반사시키는 것으로서, 본 실시예에서는 입사하는 레이저빔(1)의 전체 에너지량 중 50% 씩의 에너지량을 갖는 한 쌍의 레이저빔(1a)(1b)으로 분할하는 빔 스플리터(23)가 이용된다. 상기 빔 스플리터(23)에 있어서, 레이저빔(1)이 입사하는 일 표면에는 반사율이 약 50% 인 반사막이 코팅되어 있고, 분할된 절반의 레이저빔(1a)이 투과하는 타 표면에는 투과율이 약 99.9% 인 반사방지막이 코팅되어 있다.

상기 반사 미러(21), 투과 미러(22) 및 빔 스플리터(23)는, 각각 각도조정부재(61)에 고정, 부착되어 있다. 상기 각도조정부재(61)는, 상기 반사 미러(21), 투과 미러(22) 및 빔 스플리터(23)의 중앙부가 광 진행경로 상에 배치되도록, 미러 하우징(62)에 결합된다. 상기 각도조정부재(61)의 회전각도 및 틸팅각도를 조정함으로써, 레이저빔을 원하는 방향으로 전송시킬 수 있다. 상기 미러 하우징(62)의 측면에는 레이저빔이 출입할 수 있는 관통홀(62a)들이 레이저빔의 진행 경로에 따라 형성되어 있다. 상기 분배유닛(20)에 설치된 반사 미러(21), 투과 미러(22) 및 빔 스플리터(23) 외에도, 레이저빔을 반사시켜 그 레이저빔의 진행 경로를 조정하기 위한 다른 반사 미러(63)들도, 상기 각도조정부재(61), 상기 미러 하우징(62)에 의해 광 진행경로 상에 배치된다.

상기 이송수단(30)은, 상기 분배유닛(20) 측으로 입사하는 레이저빔(1)이, 상기 반사 미러(21), 상기 투과 미러(22) 및 상기 빔 스플리터(23) 중 어느 하나에 선택적으로 입사하도록 상기 분배유닛(20)의 위치를 변경시키기 위한 것으로서, 상기 반사 미러(21), 투과 미러(22) 및 빔 스플리터(23)가 장착된 미러 하우징(62)들을 지지하기 위한 베이스(35)와, 상기 베이스(35)의 하측에 결합되는 너트(32)와, 상기 너트(32)에 체결되는 이송나사(33)와, 상기 이송나사(33)를 회전시키는 구동원, 예컨대 모터(31)를 포함한다. 상기 모터(31)에 의해 이송나사(33)가 정역 방향으로 회전하면, 상기 너트(32)는 상기 이송나사(33)의 축을 따라 왕복 직선운동을 하게 되고, 상기 너트(32)에 결합된 베이스(35) 역시 상기 너트(32)와 함께 왕복 직선운동을 하게 된다. 상기 너트(32)와 이송나사(33)의 양측으로는 직선운동 가이드부재(34)가 설치되어 있어서 상기 베이스(35)의 왕복 직선운동을 가이드한다. 본 실시예에서는, 상기 베이스(35), 너트(32), 이송나사(33), 직선운동 가이드부재(34) 및 모터(31)가 일체로 조립되어 있는 어셈블리형 이송수단을 사용한다.

상기 레이저빔 전송유닛은, 상기 분배유닛(20)을 거친 각각의 레이저빔을 상기 스캔 렌즈(50) 측으로 전송시키기 위한 것으로서, 레이저빔을 반사시켜 그 진행경로를 조정하기 위한 다수의 반사 미러(63)와, 빔 익스팬더(70)와, 갈바노미터 스캐너(40)를 포함한다.

상기 빔 익스팬더(70)는, 입사하는 레이저빔의 직경을 필요에 따라 확대 또는 축소하여 출사하는 것으로서, 상기 분배유닛(20)과 후술할 갈바노미터 스캐너(40) 사이에 배치된다. 상기 빔 익스팬더(70)를 이용하여 레이저빔의 직경을 조절함으로써, 후술할 스캔 렌즈(50)에 의해 레이저빔이 집속되는 초점 거리 및 집속된 스폿의 사이즈를 변경할 수 있으므로 다양한 가공 형태 및 기판에 대응할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 분배유닛(20)을 투과하는 레이저빔(1a)이 통과하는 제1빔 익스팬더(70a)와 상기 분배유닛(20)에 의해 반사되는 레이저빔(1b)이 통과하는 제2빔 익스팬더(70b)가 마련되어 있다.

상기 갈바노미터 스캐너(40)는, 입사하는 레이저빔(1)을 원하는 각도로 편향시켜 소정의 위치로 전송시키기 위한 것으로서, 통상적으로 입사된 레이저빔을 X축 방향으로 제어하기 위한 X축 갈바노미터(미도시)와, 입사된 레이저빔을 Y축 방향으로 제어하기 위한 Y축 갈바노미터(미도시)와, 상기 X축 갈바노미터에 회전 가능하게 결합된 X축 미러(미도시)와, 상기 Y축 갈바노미터에 회전 가능하게 결합된 Y축 미러(미도시)를 포함하고 있다. 상기 X축 미러와 X축 갈바노미터가 결합된 형태를 X축 갈바노미터 스캐너(41)라고 하고, 상기 Y축 미러와 Y축 갈바노미터가 결합된 형태를 Y축 갈바노미터 스캐너(42)라고 한다. 본 명세서에서는 X축 갈바노미터 스캐너(41) 및 Y축 갈바노미터 스캐너(42) 한 쌍을 갈바노미터 스캐너(40)라고 칭하기로 한다. 본 실시예에서는 상기 제1빔 익스팬더(70a)를 통과한 레이저빔(1a)에 대응하는 제1갈바노미터 스캐너(40a)와 상기 제2빔 익스팬더(70b)를 통과한 레이저빔(1b)에 대응하는 제2갈바노미터 스캐너(40b)가 한 쌍 마련되어 있다.

상기 스캔 렌즈(50)는, 상기 갈바노미터 스캐너(40)를 거쳐 입사하는 레이저빔을 소정 직경의 스폿으로 집속시켜 가공하고자 하는 기판 상에 조사하기 위한 것이다. 본 실시예의 레이저 가공장치(100)에서는, 분할되는 한 쌍의 레이저빔(1a)(1b)을 컨트롤하기 위해 제1갈바노미터 스캐너(40a)와 제2갈바노미터 스캐너(40b)가 사용되지만, 스캔 렌즈(50)는 하나가 사용된다. 상기 스캔 렌즈(50)로는 일반적으로 에프-세타(f-theta) 렌즈가 주로 사용되는데, 상기 에프-세타(f-theta) 렌즈는, 투과하는 레이저빔을 집속하는 동시에 렌즈의 가장자리 영역을 투과하는 빔의 수차를 보정할 수 있다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 레이저 가공장치의 작동원리를, 도 3 내지 도 6을 참조하면서 설명하기로 한다.

상기 분배유닛(20)이 도 6의 (a)에 도시된 위치에 위치하게 되면, 상기 레이저 발진기(10)로부터 출사된 레이저빔(1)은 빔 스플리터(23) 측으로 입사하게 되고, 상기 빔 스플리터(23)에 의해 단일의 레이저빔(1)은 한 쌍의 레이저빔(1a)(1b)으로 분할된다. 즉, 빔 스플리터(23)로 입사된 레이저빔(1)의 50%는, 상기 빔 스플리터(23)를 투과하고, 나머지 50%의 레이저빔(1b)은, 레이저빔이 입사한 측으로 반사된다. 상기 빔 스플리터(23)을 투과한 레이저빔(1a)은, 반사 미러(63a)에 의해 그 진행 경로가 조정된 후, 제1빔 익스팬터(70a)와 다수의 반사 미러(63)들과 제1갈바노미터 스캐너(40a)를 거쳐 상기 스캔 렌즈(50)로 입사한다. 상기 빔 스플리터(23)에 의해 반사된 레이저빔(1b)도, 반사 미러(63b)에 의해 그 진행 경로가 조정된 후, 제2빔 익스팬터(70b)와 다수의 반사 미러(63)들과 제2갈바노미터 스캐 너(40b)를 거쳐 상기 스캔 렌즈(50)로 입사한다. 이와 같이 단일의 레이저빔(1)을 한 쌍의 레이저빔(1a)(1b)으로 분할한 후, 각각의 레이저빔(1a)(1b)을 이용하여 서로 다른 작업영역 상에서 동시에 레이저 가공작업을 수행하는 것이 가능하게 된다.

상기 레이저 발진기(10)로부터 출사된 레이저빔(1)을 한 쌍의 레이저빔 전송유닛 중 어느 하나를 통해서만 전송하여 레이저 가공작업을 수행하고자 하는 경우, 상기 이송수단(30)을 이용하여 상기 분배유닛(20)의 위치를 변경시킬 수 있다. 도 6 (a)에 도시된 위치에 있는 상기 분배유닛(20)을 "A" 방향으로 이송하게 되면, 도 6 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 발진기(10)로부터 출사된 레이저빔(1)은 반사 미러(21) 측으로 입사하게 되고, 입사하는 레이저빔(1)의 약 99.9% 이상이 상기 반사 미러(21)에 의해 레이저빔이 입사한 측으로 반사된다. 상기 반사 미러(21)에 의해 반사된 레이저빔(1b)은, 반사 미러(63b)에 의해 그 진행 경로가 조정된 후, 제2빔 익스팬터(70b)와 다수의 반사 미러(63)들과 제2갈바노미터 스캐너(40b)를 거쳐 상기 스캔 렌즈(50)로 입사한다.

또한, 도 6 (b)에 도시된 위치에 있는 상기 분배유닛(20)을 "B" 방향으로 이송하게 되면, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 발진기(10)로부터 출사된 레이저빔(1)은 투과 미러(22) 측으로 입사하게 되고, 입사하는 레이저빔의 약 99.9% 이상이 상기 투과 미러(22)에 의해 레이저빔이 입사한 측의 반대측으로 투과된다. 상기 투과 미러(22)에 의해 투과된 레이저빔(1a)은, 반사 미러(63a)에 의해 그 진행 경로가 조정된 후, 제1빔 익스팬터(70a)와 다수의 반사 미러(63)들과 제1갈바노미터 스캐너(40a)를 거쳐 상기 스캔 렌즈(50)로 입사한다.

레이저빔이 가지고 있는 에너지량을 100% 활용하여 레이저 가공작업을 수행하고자 하는 경우 또는 한 쌍의 레이저빔 전송유닛 중 어느 하나가 고장 나서 다른 하나의 레이저빔 전송유닛을 이용하여 레이저 가공작업을 수행하고자 하는 경우, 레이저빔의 진행 경로를 선택하여 레이저 가공작업을 수행하는 것이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 가공장치는, 평상 시 상기 빔 스플리터에 의해 분할된 복수의 레이저빔을 가지고 레이저 가공작업을 수행하다가, 복수의 레이저빔 전송유닛 중 어느 하나에 문제가 발생한 경우 정상적으로 작동하는 레이저빔 전송유닛을 통해 레이저빔이 진행할 수 있도록 상기 반사 미러 또는 투과 미러를 이용하여 레이저빔의 진행 경로를 조정할 수 있으므로, 레이저 가공장치를 구성하는 전체 구성품들 중 어느 일부 구성품의 고장이 발생하더라도 상기 레이저 가공장치를 가동할 수 있다. 따라서, 생산의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 장비의 고장을 대비하여 동일한 장비를 추가로 구입해야 하는 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예의 레이저 가공장치는, 기판의 가공에 필요한 에너지량에 따라 레이저빔을 분할하여 사용할 수도 있고, 단일의 레이저빔 전체를 사용할 수 있으므로, 다양한 기판에 대해 유연하게 대처할 수 있어서 다품종 소량생산 체제에서 그 뛰어난 성능을 발휘할 수 있으며, 장비의 추가 구매에 대한 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공장치의 평면도이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예의 레이저 가공장치(200)는, 단일의 레이저빔을 최대 네 개의 레이저빔으로 선택적으로 분배하여 가공하고자 하는 기판에 대해 레이저 가공작업을 수행할 수 있는 것으로서, 레이저 발진기(10)와, 세 개의 분배유닛(20)과, 세 개의 이송수단(30)과, 네 개의 레이저빔 전송유닛과, 두 개의 스캔 렌즈(50)를 포함한다. 도 7에 있어서, 도 3 내지 도 6에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 레이저 가공장치(200)에서는, 단일의 레이저빔(1)이 제1분배유닛(20a)에 장착된 빔 스플리터(23)에 의해 한 쌍의 레이저빔(1a)(1b)으로 분할되고, 투과된 레이저빔(1a)은 제2분배유닛(20b) 측으로 전송되고, 반사된 레이저빔(1b)은 제3분배유닛(20c) 측으로 전송된다. 상기 제2분배유닛(20b)으로 전송된 레이저빔(1a)은 다시 제2분배유닛(20b)에 장착된 빔 스플리터(23)에 의해 한 쌍의 레이저빔(1a')(1a")으로 분할되고, 투과된 레이저빔(1a')은 제1빔 익스팬더(70a), 제1갈바노미터 스캐너(40a)를 거쳐 제1스캔 렌즈로 입사된다. 상기 제2분배유닛(20b)의 빔 스플리터(23)에 의해 반사된 레이저빔(1a")은, 제2빔 익스팬더(70b), 제2갈바노미터 스캐너(40b)를 거쳐 제1스캔 렌즈로 입사된다.

상기 제3분배유닛(20c)으로 전송된 레이저빔(1b)은 다시 제3분배유닛(20c)에 장착된 빔 스플리터(23)에 의해 한 쌍의 레이저빔(1b')(1b")으로 분할되고, 투과된 레이저빔(1b')은 제3빔 익스팬더(70c), 제3갈바노미터 스캐너(40c)를 거쳐 제2스캔 렌즈로 입사된다. 상기 제3분배유닛(20c)의 빔 스플리터(23)에 의해 반사된 레이 저빔(1b")은, 제4빔 익스팬더(70d), 제4갈바노미터 스캐너(40d)를 거쳐 제2스캔 렌즈로 입사된다.

상기 제1분배유닛(20a), 제2분배유닛(20b), 제3분배유닛(20c)에 각각 장착된 반사 미러(21), 투과 미러(22), 빔 스플리터(23)에 레이저빔이 선택적으로 입사하도록 상기 제1분배유닛(20a), 제2분배유닛(20b), 제3분배유닛(20c)의 위치를 각각 조정함에 따라, 최대 4개의 레이저빔을 이용하여 서로 다른 4개의 작업영역 상에서 레이저 가공작업을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 레이저 가공장치는, 단일의 레이저빔부터 최대 4개의 레이저빔을 이용하여 레이저 가공작업을 수행할 수 있으므로, 도 3에 도시된 레이저 가공장치와 마찬가지로, 생산의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 장비의 고장을 대비하여 동일한 장비를 추가로 구입해야 하는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 보다 다양한 기판에 대하여 유연하게 대응할 수 있고, 단일 장비로 가공할 수 있는 단위 시간당 기판의 가공수량을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 반사 미러, 투과 미러 및 빔 스플리터는 직선 궤적을 따라 위치가 변경되는데, 상기 반사 미러, 투과 미러 및 빔 스플리터가 회전축을 중심으로 한 원호 상에 소정의 각도 간격으로 배치되며, 상기 반사 미러, 투과 미러 및 빔 스플리터가 상기 회전축을 중심으로 원호 궤적을 따라 회전되면서 그 위치가 변경됨으로써, 레이저빔이 상기 반사 미러, 투과 미러 및 빔 스플리터에 선택적으로 입사하도록 할 수도 있다.

이상 바람직한 실시예들 및 변형례에 대해 설명하였으나, 본 발명에 따른 레 이저 가공장치는 상술한 예들에 한정되는 것은 아니며, 그 예들의 변형이나 조합에 의해, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 레이저 가공장치가 구체화될 수 있다.

본 발명의 레이저 가공장치는, 복수의 레이저빔 전송유닛 중 어느 하나가 고장나더라도 레이저 가공장치를 가동하여 기판을 생산할 수 있으므로, 생산의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 장비의 추가구매 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기판의 가공에 필요한 에너지량에 따라 레이저빔을 분할하여 사용할 수도 있고, 단일의 레이저빔 전체를 사용할 수 있으므로, 다양한 기판에 대해 유연하게 대처할 수 있어서 다품종 소량생산 체제에서 그 뛰어난 성능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기;

   입사하는 레이저빔을 다시 입사측으로 반사시키는 반사부재, 입사하는 레이저빔을 입사측의 반대측으로 투과시키는 투과부재 및 입사하는 레이저빔을 분할하여 일부는 입사측의 반대측으로 투과시키고 다른 일부는 다시 입사측으로 반사시키는 분할부재 중 적어도 두 개를 포함하는 분배유닛;

   상기 분배유닛으로 입사하는 레이저빔이, 상기 반사부재, 상기 투과부재 및 상기 분할부재 중 어느 하나에 선택적으로 입사하도록 상기 분배유닛의 위치를 변경시키기 위한 이송수단;

   상기 분배유닛을 거친 레이저빔을 원하는 각도로 편향시키는 복수의 갈바노미터 스캐너;

   상기 갈바노미터 스캐너에 의해 편향된 레이저빔을 소정 직경의 스폿으로 집속시켜 가공하고자 하는 기판 상에 조사하기 위한 스캔 렌즈;를 포함하는 레이저 가공장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 반사부재는, 입사하는 레이저빔의 99% 이상을 반사시키는 반사 미러인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 투과부재는, 입사하는 레이저빔의 99% 이상을 투과시키는 투과 미러인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 분할부재는, 입사하는 단일의 레이저빔을 한 쌍의 레이저빔으로 분할하는 빔 스플리터인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 이송수단은, 상기 반사부재, 상기 투과부재 및 상기 분할부재 중 적어도 두 개를 지지하는 베이스와, 구동원과, 상기 구동원의 구동력을 상기 베이스 측에 전달하여 상기 베이스를 왕복 직선운동시키는 동력전달유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 동력전달유닛은, 상기 베이스에 마련되는 너트와, 상기 너트에 체결되는 이송나사를 구비하며,

   상기 구동원은, 상기 이송나사를 회전시키는 모터인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.

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