KR101010770B1 - 패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치 및 이를 구비한 복합 레이저 장비 - Google Patents

패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치 및 이를 구비한 복합 레이저 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 패터닝 및 레이저 마킹 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 레이저 출력부로부터 출력된 레이저가 각각의 경로를 통해 패터닝 기능 및 마킹 기능을 개별적으로 수행할 수 있도록 하여, 패터닝 및 마킹이 각각의 특성에 맞게 하나의 장치에서 구현될 수 있도록 하는 복합 레이저 장치에 관한 것이다.
본 발명은 하나의 레이저 출력부를 구비하는 하나의 장치를 통해서 마킹과 패터닝이 모두 수행될 수 있도록 하여, 장비를 각각 구비하여야 하는 낭비를 줄이고, 공정상의 복잡함을 해소하고 단일 공정에서 모든 작업이 가능하도록 하는 효과를 갖는다. 본 발명은 하나의 장치에서 마킹과 패터닝이 모두 수행되면서도, 패터닝 정밀도 및 정교성을 손상시키지 않는 효과를 갖는다. 본 발명은 마킹 및 패터닝을 하나의 장치 내에서 손쉽게 전환시켜 사용할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Description

패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치 및 이를 구비한 복합 레이저 장비 {Laser Generating Module and Device for Patterning and Marking}
본 발명은 레이저 패터닝 및 레이저 마킹 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 레이저 출력부로부터 출력된 레이저가 각각의 경로를 통해 패터닝 기능 및 마킹 기능을 개별적으로 수행할 수 있도록 하여, 패터닝 및 마킹이 각각의 특성에 맞게 하나의 장치에서 구현될 수 있도록 하는 복합 레이저 장치에 관한 것이다.
레이저 마킹은 레이저 빔을 광원으로 사용하여 물체 표면의 일부를 용융 및 식각하거나 변색시킴으로써 원하는 문자나 도형을 각인하는 기술이다. 이와 같은 레이저 마킹은 레이저 빔을 직접적인 가공수단으로 사용하기 때문에, 영구적인 마킹이 가능하고, 고정밀도의 선명한 프린트가 가능하게 되며, 비접촉 상태로 작업이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명의 레이저 마킹을 위해서는 포커싱된 레이저 빔을 갈바노 미 러(Galvano Mirror, 본 발명에서는 가동거울로 칭함)로 주사하여 레이저 빔이 조사된 부분이 마킹되는 주사형 방식을 사용하는데, 이는 각종 반도체, IC, 공구, 명판, 기판 등에 주로 사용된다.
한편, 레이저를 이용한 패터닝은 각종 평판 표시장치, 웨이퍼, 태양전지, 기판, 마스크, 패널 등에서 사용되고 있다. 레이저 패터닝에서 가공 품질에 가장 큰 영향을 미치는 것은 레이저 성능이므로, 레이저 빔의 폭, 균일도, 파워, 특성에 대해 원하는 일정 값을 출력시키는 것이 중요하다.
도 1은 종래의 레이저 장치를 간략하게 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 레이저 발생기에서 출력된 레이저는 아이솔레이터와 렌즈를 거쳐, 가동미러(갈바노 미러)를 통해 패널(P)로 조사된다. 이 장치는 가동미러를 통해 각종 문자, 마크를 프린팅, 마킹할 수 있으며, 동시에 패터닝 동작까지도 할 수 있다. 마킹시에 인쇄되는 문자, 도형을 형성하기 위해서 가동미러의 사용은 필수적이다.
그러나 하나의 장비로 마킹과 패터닝을 모두 수행하고자 하는 경우에는 패터닝의 가공 품질이 떨어지는 문제가 있다. 왜냐하면 가동미러를 거친 레이저 빔의 경우 거울의 평탄도와 기계적 오차의 문제로, 빔 폭이 일정하지 않기 때문에, 정교성을 요구하는 패터닝 스크라이빙 공정에 있어서 그 폭이 들쑥날쑥하게 되는 문제가 발생한다. 특히 장방향의 스크라이빙 시에는 이러한 문제가 더욱 크게 나타난다.
결국 패터닝 공정을 정교하게 수행하기 위해서는 레이저 빔의 경로 상에 가 동미러가 없어야 하므로, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서는 마킹장치와 패터닝 장치를 각각 구비하고, 각각의 공정을 별도의 장치에서 수행할 수밖에 없게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 하나의 레이저 출력부를 통해서, 마킹과 패터닝이 하나의 장치를 통해 수행되면서도, 패터닝 정밀도 및 정교성을 손상시키지 않는 복합 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 작업자의 선택에 따라서, 마킹 및 패터닝을 하나의 장치 내에서 손쉽게 전환시켜 사용할 수 있도록 하는 복합 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하나의 장치 내에서 마킹 및 패터닝에 요구되는 각각의 특성을 간단한 구성만으로 만족시킬 수 있는 복합 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 레이저 헤드로부터 발생되는 레이저를 기판, 패널, 셀 등에 조사하여 레이저 패터닝을 하고, 또한 레이저 마킹을 하기 위한 복합 레이저 장치에 있어서, 상기 레이저 헤드로부터 발생된 레이저를 출력하는 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부에서 출력된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제1거울; 상기 제1거울에서 반사된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제2거울; 상기 제2거울에서 반사된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제3거울; 상기 제3거울에서 반사된 레이저를 원하는 방향으로 반사시키는 가동거울; 상기 레이저 출력부로부터 레이저가 출력되는 방향에 위치되고, 하방으로 레이저가 조사되는 패터닝부; 상기 가동거울로부터 레이저가 출력되는 방향에 위치되고, 하방으로 레이저가 조사되는 마킹부; 상기 제1거울의 위치를 이송시키기 위한 이송부를 포함하여 구성되고, 상기 이송부는 상기 제1거울의 위치를 이송시켜, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되도록 하거나, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되지 않도록 하여, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되면, 출력된 레이저는 상기 제1거울, 상기 제2거울, 상기 제3거울 및 상기 가동거울을 거쳐 상기 마킹부를 통해 조사되어 마킹 기능을 수행하고, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되지 않으면, 출력된 레이저는 바로 상기 패터닝부를 통해 조사되어 패터닝 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치이다.
또한 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부 사이에 제1렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1렌즈과 상기 패터닝부 사이에 제4렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제2거울과 상기 제3거울 사이에 제2렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.하는 패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치.
또한 상기 제3거울과 상기 가동거울 사이에 제3렌즈를 더 구비하는 것을 특 징으로 한다.
한편, 레이저 헤드로부터 발생되는 레이저를 기판, 패널, 셀 등에 조사하여 레이저 패터닝을 하고, 또한 레이저 마킹을 하기 위한 복합 레이저 장치를 구비하는 레이저 장비에 있어서, 상기 복합 레이저 장치는: 상기 레이저 헤드로부터 발생된 레이저를 출력하는 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부에서 출력된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제1거울; 상기 제1거울에서 반사된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제2거울; 상기 제2거울에서 반사된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제3거울; 상기 제3거울에서 반사된 레이저를 원하는 방향으로 반사시키는 가동거울; 상기 레이저 출력부로부터 레이저가 출력되는 방향에 위치되고, 하방으로 레이저가 조사되는 패터닝부; 상기 가동거울로부터 레이저가 출력되는 방향에 위치되고, 하방으로 레이저가 조사되는 마킹부; 상기 제1거울의 위치를 이송시키기 위한 이송부를 포함하여 구성되고, 상기 이송부는 상기 제1거울의 위치를 이송시켜, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되도록 하거나, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되지 않도록 하여, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되면, 출력된 레이저는 상기 제1거울, 상기 제2거울, 상기 제3거울 및 상기 가동거울을 거쳐 상기 마킹부를 통해 조사되어 마킹 기능을 수행하고, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되지 않으면, 출력된 레이저는 바로 상기 패터닝부를 통해 조사되어 패터닝 기능을 수행하며, 상기 복합 레이저 장치는: 선반부의 상측에 구비되는 거치부에 구비되는 것을 특징으로 하는 복합 레이저 장비이다.
또한 상기 선반부는 X축 및 Y축으로 그 상측에 설치되는 기판, 패널, 셀 등을 이송시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 거치부는 상기 선반부의 상측에서 상기 복합 레이저 장치를 X축 및 Y축으로 이송시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하나의 레이저 출력부를 구비하는 하나의 장치를 통해서 마킹과 패터닝이 모두 수행될 수 있도록 하여, 장비를 각각 구비하여야 하는 낭비를 줄이고, 공정상의 복잡함을 해소하고 단일 공정에서 모든 작업이 가능하도록 하는 효과를 갖는다.
본 발명은 하나의 장치에서 마킹과 패터닝이 모두 수행되면서도, 패터닝 정밀도 및 정교성을 손상시키지 않는 효과를 갖는다.
본 발명은 마킹 및 패터닝을 하나의 장치 내에서 손쉽게 전환시켜 사용할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
첨부된 도면에 도시된 본 발명 구성의 실시예를 참조하여, 본 발명의 구성을 상세히 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명의 레이저 장치 내부 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 레이저 장치 내부 구성을 정면으로 나타내는 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 복합 레이저 장치(1)는 상측에서 하방으로 레이저 빔을 출력하는 레이저 출력부(10)가 상방에 구비되고, 그 바로 하측에 제1거울(30)이 구비된다. 제1거울(30)은 이송부(20)에 설치되어, 이송부(20)이 이동에 따라 제1거울(30)은 수평하게 이동되며 위치를 변경할 수 있다.
제1거울(30)은 상측에서 하강하는 레이저 빔이 꺾이도록 기울어져 있으며, 바람직하게는 45도 각도로 기울어져 수직 하강되는 빔을 수평하게 측방으로 굴절시킨다. 제1거울(30)에서 굴절된 빔은 다시 하방을 향해 기울어진 제2거울(60)을 향하며, 제2거울(60)에서 다시 수직 하방으로 꺾이도록 한다.
제2거울(60)에서 하강하는 레이저 빔은 집속을 위한 제2렌즈(70)를 거쳐 배율에 따라 포커싱되어 일정 폭을 갖도록 하고, 그 하방에 위치된 제3거울(80)에서 다시 굴절되어 수평 방향으로 꺾인다. 선택에 따라 제3거울(80)과 가동거울(90) 사이에 제3렌즈(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
이 때 꺾인 빔은 가동거울(90) 즉, 갈바노미러 측으로 입력되어, 가동거울(90)의 위치, 방향 변경에 따라 하방의 마킹부(100)를 통해 출력되면서 마킹작업을 수행하게 된다.
패터닝 작업을 위해서는, 이송부(20)에 의해 제1거울(30)이 레이저 출력부(10)로부터 하방하는 경로에서 물러나면서, 레이저 빔은 계속적으로 하강하게 된다. 이 경로에는 제1렌즈(40) 및/또는 제4렌즈(42)를 구비하여, 집속되고, 설정 배 율에 따라 패터닝을 위한 폭을 갖도록 포커싱 된다. 제1렌즈(40) 및/또는 제4렌즈(42)의 종류에 따라서 패터닝을 위한 빔 폭을 임의로 설정할 수 있다.
제1렌즈(40) 및/또는 제4렌즈(42)를 거쳐 포커싱된 레이저 빔은 경로 중간에 아무런 미러 및 가동미러의 매개물 없이, 바로 패터닝부(50)를 통해 하방의 패널, 솔라셀 등에 패터닝 공정을 수행할 수 있다. 따라서 제1렌즈(40) 및/또는 제4렌즈(42)에서 설정된 정밀한 폭의 레이저 빔이 정교한 스크라이빙 기능을 할 수 있으며, 마킹 공정이 필요한 경우에는 제1거울(30)을 중간에 두는 것만으로 간단하게 역할이 변경될 수 있게 된다.
도 4 및 도 5는 각각 패터닝 공정 및 마킹 공정에서의 레이저 빔의 이동 경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1거울(30)이 이송부(20)의 동작에 의해 레이저 빔의 경로에서 물러나면서, 상측의 레이저 출력부(10)에서 레이저 빔이 직하강할 수 있도록 한다. 직하강된 레이저 빔은 바로 제1렌즈(40) 및/또는 제4렌즈(42)를 거쳐 특성화 된 후에, 패터닝부(50)를 통해 셀 등의 레이어(L)에 패터닝 공정을 수행할 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 제1거울(30)이 레이저 출력부(10)의 직하방에서 레이저 빔의 경로를 꺾고, 다시 제2거울(60) 및 제3거울(80)을 거쳐, 가동거울(90)을 통해 마킹부(100)에서 하방 마킹작업을 수행하게 된다.
제1거울(30)과 이송부(20)의 절환 기능에 따라서, 복합 레이저 장치(1)는 마킹 기능과 패터닝 기능을 동시에 수행할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 레이저 장치가 구비된 레이저 장비를 나타내는 도면이다. 도 6은 모듈화된 복합 레이저 장치(1)는 패널, 기판, 셀 등이 안착되는 선반부(3)의 상방에 위치되도록 거치부(2)에 구비된다.
선반부(3)는 X축 이송부(미도시) 및 Y축 이송부(미도시)에 의해 상측에 안착된 각종 패널, 기판, 셀 등을 이송시킬 수 있으며, 이러한 이송 동작에 따라 상방의 복합 레이저 장치(1)는 고정된 상태에서 각종 마킹, 패터닝 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상대적으로 선반부(3)는 고정된 상태에서 거치부(2)가 Y축 방향으로 움직이면서, 복합 레이저 장치(1)를 X축 방향으로 이송시키는 방식으로 이송을 제어할 수도 있으며, 선반부(3)와 거치부(2) 모두가 복합적으로 이송되도록 할 수도 있다.
도 1은 종래의 레이저 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 레이저 장치 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 레이저 장치 내부 구성을 정면으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 패터닝 공정 및 마킹 공정에서의 레이저 빔의 이동 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 레이저 장치가 구비된 레이저 장비를 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 복합 레이저 장치 2 : 거치부
3 : 선반부 10 : 레이저 출력부
20 : 이송부 30 : 제1거울
40 : 제1렌즈 42 : 제4렌즈
50 : 패터닝부 60 : 제2거울
70 : 제2렌즈 80 : 제3거울
90 : 가동거울 100 : 마킹부

Claims (8)

  1. 레이저 헤드로부터 발생되는 레이저를 기판, 패널, 셀 등에 조사하여 레이저 패터닝을 하고, 또한 레이저 마킹을 하기 위한 복합 레이저 장치에 있어서,
    상기 레이저 헤드로부터 발생된 레이저를 출력하는 레이저 출력부;
    상기 레이저 출력부에서 출력된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제1거울;
    상기 제1거울에서 반사된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제2거울;
    상기 제2거울에서 반사된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제3거울;
    상기 제3거울에서 반사된 레이저를 원하는 방향으로 반사시키는 가동거울;
    상기 레이저 출력부로부터 레이저가 출력되는 방향에 위치되고, 하방으로 레이저가 조사되는 패터닝부;
    상기 가동거울로부터 레이저가 출력되는 방향에 위치되고, 하방으로 레이저가 조사되는 마킹부;
    상기 제1거울의 위치를 이송시키기 위한 이송부를 포함하여 구성되고,
    상기 이송부는 상기 제1거울의 위치를 이송시켜, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되도록 하거나, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되지 않도록 하여,
    상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되면, 출력된 레이저는 상기 제1거울, 상기 제2거울, 상기 제3거울 및 상기 가동거울을 거쳐 상기 마킹부를 통해 조사되어 마킹 기능을 수행하고,
    상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되지 않으면, 출력된 레이저는 바로 상기 패터닝부를 통해 조사되어 패터닝 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부 사이에 제1렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1렌즈과 상기 패터닝부 사이에 제4렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2거울과 상기 제3거울 사이에 제2렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3거울과 상기 가동거울 사이에 제3렌즈를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패터닝 및 마킹 기능 복합 레이저 장치.
  6. 레이저 헤드로부터 발생되는 레이저를 기판, 패널, 셀 등에 조사하여 레이저 패터닝을 하고, 또한 레이저 마킹을 하기 위한 복합 레이저 장치를 구비하는 레이저 장비에 있어서,
    상기 복합 레이저 장치는:
    상기 레이저 헤드로부터 발생된 레이저를 출력하는 레이저 출력부;
    상기 레이저 출력부에서 출력된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제1거울;
    상기 제1거울에서 반사된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제2거울;
    상기 제2거울에서 반사된 레이저를 반사시켜 레이저의 경로를 변경시키는 제3거울;
    상기 제3거울에서 반사된 레이저를 원하는 방향으로 반사시키는 가동거울;
    상기 레이저 출력부로부터 레이저가 출력되는 방향에 위치되고, 하방으로 레이저가 조사되는 패터닝부;
    상기 가동거울로부터 레이저가 출력되는 방향에 위치되고, 하방으로 레이저가 조사되는 마킹부;
    상기 제1거울의 위치를 이송시키기 위한 이송부를 포함하여 구성되고,
    상기 이송부는 상기 제1거울의 위치를 이송시켜, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되도록 하거나, 상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되지 않도록 하여,
    상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되면, 출력된 레이저는 상기 제1거울, 상기 제2거울, 상기 제3거울 및 상기 가동거울을 거쳐 상기 마킹부를 통해 조사되어 마킹 기능을 수행하고,
    상기 제1거울이 상기 레이저 출력부와 상기 패터닝부의 사이에 위치되지 않으면, 출력된 레이저는 바로 상기 패터닝부를 통해 조사되어 패터닝 기능을 수행하며,
    상기 복합 레이저 장치는:
    선반부의 상측에 구비되는 거치부에 구비되는 것을 특징으로 하는 복합 레이저 장비.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 선반부는 X축 및 Y축으로 그 상측에 설치되는 기판, 패널, 셀 등을 이송시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 복합 레이저 장비.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 거치부는 상기 선반부의 상측에서 상기 복합 레이저 장치를 X축 및 Y축으로 이송시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 복합 레이저 장비.
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