KR101024086B1 - 레이저를 이용한 기판 절단 장치 - Google Patents

레이저를 이용한 기판 절단 장치 Download PDF

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    • C03B21/02Severing glass sheets, tubes or rods while still plastic by cutting

Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 기판 절단 장치에 관한 것으로, 레이저빔의 조사에 의해 기판에서 발생되는 이물질을 흡입할 수 있는 다양한 집진 유닛을 구비하여 이물질을 제거함으로써 기판의 절단 가공이 더욱 정밀하고 정확하게 진행될 수 있으며, 스테이지에 기판의 절단 라인 경로와 동일 경로를 갖는 개구부를 형성함으로써 레이저빔에 의한 스테이지의 손상을 방지하고 이에 따라 내구성이 향상되며, 레이저 유닛의 이송 속도 변화에 따라 레이저빔의 출력이 가변되도록 조절하고 또한 레이저빔의 출력량을 미세한 구간 범위로 조절 가능하게 함으로써, 기판의 절단 라인을 따라 전 구간에서 단위 길이당 레이저빔의 출력량이 균일하게 형성되고 이에 따라 기판 절단면의 가공상태가 우수하고 기판의 품질이 향상되는 레이저를 이용한 기판 절단 장치를 제공한다.
레이저, 기판 절단, 스크라이빙, 레이저 출력, 집진 유닛

Description

레이저를 이용한 기판 절단 장치{Apparatus for Cutting Substrate Using a Laser}
본 발명은 레이저를 이용한 기판 절단 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 레이저빔의 조사에 의해 기판에서 발생되는 이물질을 흡입할 수 있는 다양한 집진 유닛을 구비하여 이물질을 제거함으로써 기판의 절단 가공이 더욱 정밀하고 정확하게 진행될 수 있으며, 스테이지에 기판의 절단 라인 경로와 동일 경로를 갖는 개구부를 형성함으로써 레이저빔에 의한 스테이지의 손상을 방지하고 이에 따라 내구성이 향상되며, 레이저 유닛의 이송 속도 변화에 따라 레이저빔의 출력이 가변되도록 조절하고 또한 레이저빔의 출력량을 미세한 구간 범위로 조절 가능하게 함으로써, 기판의 절단 라인을 따라 전 구간에서 단위 길이당 레이저빔의 출력량이 균일하게 형성되고 이에 따라 기판 절단면의 가공상태가 우수하고 기판의 품질이 향상되는 레이저를 이용한 기판 절단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 LCD, PDP 및 OLED 등과 같은 평판 표시 장치들을 제조하는 과정에서 셀 공정의 합착 공정 후에 원판의 유리 기판을 각 모듈의 크기에 맞게 절단하 거나, 또는 합착 기판에 있어서 선택적으로 상판의 유리 기판만을 절단하는 공정이 수행된다.
이러한 유리 기판을 절단하는 방법으로는 일반적으로 유리 기판상에 스크라이빙 라인을 먼저 형성하고 이러한 스크라이빙 라인을 따라 물리적인 또는 열적인 충격을 주어 브레이킹하는 방법이 주로 이용되고 있다. 이때, 스크라이빙 라인을 형성하는 방법은 다이아몬드 휠과 같은 기계적 수단을 이용하는 방식과 레이저를 이용하는 방식이 있는데, 최근에는 좀 더 정밀한 절단 공정을 위해 레이저를 유리 기판에 조사하는 방식으로 스크라이빙 라인을 형성하는 방법이 더욱 넓게 사용되고 있다.
한편, 최근에는 이러한 스크라이빙 라인 형성 공정과 브레이킹 공정이 분리되지 않고 레이저를 이용한 하나의 공정을 통해 유리 기판을 완전 절단하는 풀 바디 커팅(full-body cutting) 공법이 개발되어 이용되고 있다. 이러한 풀 바디 커팅 공법에 사용되는 레이저는 일반적으로 연속형 레이저보다는 출력이 큰 펄스형 레이저가 이용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 레이저를 이용한 기판 절단 장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 기판 절단 장치는 하나의 레이저 유닛(30)을 통해 하나의 레이저빔(L)을 기판(60)에 조사함으로써 기판(60)을 완전 절단할 수 있는 장치로서, 절단 대상인 기판(60)을 안착시키는 스테이지(20)와, 레이저 발진기(미도시)로부터 발생된 레이저빔(L)을 기판(60)상에 조사하는 하나의 레이저 유닛(30)과, 레이저 유닛(30)을 평면상에서 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 갠트리 유닛(40)으로 구성된다.
이때, 갠트리 유닛(40)은 평면상에 Y축 방향으로 길게 연장 배치된 제 1 가이드(41)와, X축 방향으로 길게 연장 배치되며 제1 가이드(41)를 따라 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합된 제 2 가이드(42)와, 제 2 가이드(42)의 길이 방향을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 가이드 블록(43)으로 구성되고, 레이저 유닛(30)은 갠트리 유닛(40)의 가이드 블록(43)에 결합되어 평면상에서 X축 및 Y축 방향으로 이동될 수 있다.
이러한 구조에 따라 레이저 유닛(30)으로부터 기판(60)에 레이저빔(L)이 조사되면 기판(60)은 도 1에 도시된 바와 같이 완전 절단 분리되는데, 이 경우 종래 기술에 의한 일반적인 기판 절단 장치는 레이저빔(L)이 기판(60)의 절단 부위 사이를 통과하며 기판(60) 하부의 스테이지(20)까지 도달하게 되며, 이에 따라 스테이지(20) 표면이 레이저빔(L)에 의해 손상을 입게 되는 문제점이 있었다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 레이저빔(L)이 기판(60)상에 조사되면, 레이저빔(L)이 조사되는 기판(60) 상의 부위에는 레이저빔(L)의 열에 의해 기판(60)이 연소되거나 변형되며 연기 또는 분진과 같은 이물질(P)이 발생된다. 이러한 이물질(P)은 계속되는 공정에서 기판(60)의 절단 공정에 악영향을 미치게 되어 정밀한 절단 공정이 어렵고 절단된 기판(60)의 품질을 저하시키는 문제가 있었다.
또한, 종래 기술에 의한 일반적인 기판 절단 장치는 레이저빔(L)의 출력량이 동일하게 유지되는 상태로 절단 공정이 진행되는데, 일반적으로 기판(60)을 절단하 기 위한 레이저 유닛(30)의 속도는 절단되는 기판(60)의 위치 및 절단 형상 또는 공정의 특성에 따라 변화되도록 구성된다. 따라서, 레이저 유닛(30)의 이동 속도가 변화됨에도 레이저빔(L)의 출력량이 동일하므로 기판(60)에 조사되는 단위 길이당 레이저빔(L)의 조사량이 변화하게 되어 기판(60)의 절단면에 미세한 변형 및 크랙 등이 발생하여 품질을 저하시키는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 이물질을 제거하여 기판의 절단 가공이 더욱 정밀하고 정확하게 진행될 수 있으며, 레이저빔에 의한 스테이지의 손상을 방지하고 이에 따라 내구성이 향상되며, 레이저 유닛의 이송 속도 변화에 따라 레이저빔의 출력이 가변되도록 조절하고 또한 레이저빔의 출력량을 미세한 구간 범위로 조절 가능하며, 이에 따라 기판의 절단 라인을 따라 전 구간에서 단위 길이당 레이저빔의 출력량이 균일하게 형성되고, 또한 기판 절단면의 가공상태가 우수하여 기판의 품질이 향상되는 레이저를 이용한 기판 절단 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기; 기판이 안착되는 스테이지; 상기 레이저 발진기로부터 발생된 레이저빔을 상기 스테이지에 안착된 기판에 조사하여 기판을 완전 절단하는 레이저 유닛; 상기 레이저 유닛을 장착하여 이송시키는 갠트리 유닛; 레이저빔의 조사에 의해 상기 기판에서 발생되는 이물질을 흡입하는 집진 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치를 제공한다.
이때, 상기 레이저 유닛의 이송 속도에 따라 상기 레이저 발진기에서 발생되는 레이저빔의 출력이 가변하도록 조절될 수 있고, 상기 레이저빔은 펄스형 레이저 빔으로 발생되어 주파수 및 듀티의 조절에 의해 레이저빔의 출력이 가변하도록 조절될 수 있다.
또한, 상기 기판은 투명기판의 일면에 필름층이 접착된 형태의 터치 패널인 것이 바람직하다.
또한, 상기 스테이지, 레이저 유닛 및 갠트리 유닛을 내부 공간에 수용하는 보호케이스를 더 포함하고, 상기 집진 유닛은 상기 보호케이스의 일측에 장착되어 상기 보호케이스의 내부 공간에 존재하는 이물질을 흡입하도록 상기 보호케이스 내부 공간을 흡입 공간으로 하는 메인 흡입기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 메인 흡입기는 상기 보호케이스의 내부 공간과 연통되도록 상기 보호케이스의 일측에 장착되는 메인 흡입 파이프와, 상기 메인 흡입 파이프의 일측단에 장착되어 상기 메인 흡입 파이프를 통해 상기 보호케이스 내부 공간의 이물질을 흡입하는 메인 흡입팬을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 집진 유닛은 레이저빔이 조사되는 상기 기판상의 국소 부위에서 발생되는 이물질을 흡입하도록 상기 레이저 유닛을 인접하게 감싸는 형태로 흡입 공간이 형성되는 국소 흡입기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 국소 흡입기는 상기 레이저 유닛이 내부 공간에 수용되도록 상기 레이저 유닛의 주변을 인접하게 감싸는 일면이 개방된 형태의 국소 흡입캡과, 상기 국소 흡입캡의 내부 공간과 연통되게 상기 국소 흡입캡의 일측에 장착되는 국소 흡입 파이프와, 상기 국소 흡입 파이프의 일측단에 장착되어 상기 국소 흡입 파이프를 통해 상기 국소 흡입캡 내부 공간의 이물질을 흡입하는 국소 흡입팬을 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저빔이 조사되는 상기 기판상의 국소 부위에서 발생하는 이물질이 비산될 수 있도록 공기압을 분사하는 공기압 분사기가 상기 레이저 유닛의 일측편에 배치될 수 있다.
이때, 상기 공기압 분사기는 상기 레이저 유닛과 연통되게 일체로 형성되어 상기 레이저빔이 조사되는 노즐을 통해 공기압이 함께 분사될 수 있다.
또한, 상기 집진 유닛은 상기 기판의 상부면에 평행한 방향으로 공기를 송풍하여 상기 기판상에 발생된 이물질을 송풍 방향을 따라 비산시키는 에어 블로어와, 상기 에어 블로어에 의해 비산된 이물질을 흡입하도록 상기 에어 블로어에 대향 배치되는 에어 흡입기를 포함할 수 있다.
또한, 레이저빔이 조사됨에 따라 상기 기판상에 발생되는 이물질이 상기 기판의 하부측으로 낙하될 수 있도록 상기 스테이지에는 상기 기판의 절단라인을 따라 개구부가 관통 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 집진 유닛은 상기 기판상에 발생되는 이물질을 상기 개구부를 통해 흡입할 수 있도록 상기 스테이지의 하부측에 배치되는 보조 흡입기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 보조 흡입기는 상기 기판상에 발생되는 이물질이 상기 개구부를 통해 유입될 수 있도록 상부면이 개방되어 상기 스테이지의 하부측에 배치되는 집진 케이스와, 상기 집진 케이스의 내부 공간과 연통되게 상기 집진 케이스의 일측에 장착되는 보조 흡입 파이프와, 상기 보조 흡입 파이프의 일측단에 장착되어 상 기 보조 흡입 파이프를 통해 상기 집진 케이스 내부 공간의 이물질을 흡입하는 보조 흡입팬을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 레이저빔의 조사에 의해 기판에서 발생되는 이물질을 흡입할 수 있는 다양한 집진 유닛을 구비하여 이물질을 제거함으로써 기판의 절단 가공이 더욱 정밀하고 정확하게 진행될 수 있으며, 스테이지에 기판의 절단 라인 경로와 동일 경로를 갖는 개구부를 형성함으로써 레이저빔에 의한 스테이지의 손상을 방지하고 이에 따라 내구성이 향상되며, 레이저 유닛의 이송 속도 변화에 따라 레이저빔의 출력이 가변되도록 조절하고 또한 레이저빔의 출력량을 미세한 구간 범위로 조절 가능하게 함으로써, 기판의 절단 라인을 따라 전 구간에서 단위 길이당 레이저빔의 출력량이 균일하게 형성되고 이에 따라 기판 절단면의 가공상태가 우수하고 기판의 품질이 향상되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경 우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 장치는 하나의 레이저 유닛(300)을 통해 하나의 레이저빔(L)을 기판(600)에 조사하는 방식을 통해 기판(600)을 완전 절단하는 절단 장치로서, 특히 일반적인 유리 기판이 아닌 터치 스크린 기기에 사용되는 터치 패널에 대한 절단 장치로 사용되는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치는 레이저 발진기(미도시)와, 스테이지(200)와, 레이저 유닛(300)과, 갠트리 유닛(400)과, 집진 유닛(500)을 포함하여 구성되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 작업 공간 확보를 위한 작업대(100)가 구비되어 이러한 작업대(100) 상에 갠트리 유닛(400)이 안착되고, 갠트리 유닛(400)에 레이저 유닛(300)이 장착되며 스테이지(200)는 작업대(100)의 일정 높이 상부에 배치되도록 구성될 수 있다.
레이저 발진기는 작업대(100) 상의 일측에 배치될 수 있으며 레이저빔(L)을 발생시키는데, 여기에서 발생된 레이저빔(L)은 별도의 광학부 및 반사부 등을 거쳐 레이저 유닛(300)에 공급되고 레이저 유닛(300)은 이와 같이 레이저 발진기로부터 발생 공급된 레이저빔(L)을 기판(600) 상에 조사하여 기판(600)을 완전 절단하도록 구성된다. 이때, 기판(600)은 별도의 스테이지(200)에 안착된 상태에서 레이저빔(L)이 조사되어 완전 절단된다. 또한, 이와 같이 기판(600)에 조사되어 기 판(600)을 완전 절단하도록 형성되는 레이저빔(L)은 본 발명의 일 실시예에 따라 CO2 레이저빔으로 적용될 수 있다.
레이저 유닛(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 갠트리 유닛(400)에 장착되어 작업대(100) 평면상에서 X축 및 Y축 방향으로 이송되며 절단 라인(S)을 따라 레이저빔(L)을 조사한다. 이와 같이 레이저 유닛(300)을 이송시키는 갠트리 유닛(400)은 작업대(100) 평면 상에 평행하게 Y축 방향으로 길게 연장 배치된 한 쌍의 제 1 가이드(410)와, X축 방향으로 길게 연장 배치되며 제1 가이드(410)를 따라 Y축 방향으로 이동 가능하도록 양측단부가 한 쌍의 제 1 가이드(410)에 결합된 제 2 가이드(420)와, 제 2 가이드(420)의 길이 방향을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 가이드 블록(430)으로 구성될 수 있고, 이러한 가이드 블록(430)에 레이저 유닛(300)이 결합됨에 따라 레이저 유닛(300)은 평면상에서 X축 및 Y축 방향으로 이동될 수 있다.
이와 같은 구조에 따라 레이저 유닛(300)을 통해 조사된 레이저빔(L)에 의해 기판(600)이 완전 절단되는데, 이때 기판(600)에서는 레이저빔(L)의 열에 의해 연기 또는 분진과 같은 다양한 이물질(P)이 발생될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치는 이러한 이물질(P)을 흡입할 수 있는 집진 유닛(500)이 배치되어 절단 공정 중에 이물질 발생이 감소되고 이에 따라 더욱 정밀한 절단 공정이 수행되는 구조이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치는 전술한 바와 같이 기 판(600)에 스크라이빙 라인을 형성하는 것이 아니라 기판(600)을 완전 절단하는 장치로서, 이때 절단되는 기판(600)은 투명기판과 투명기판의 상부면에 형성된 필름층으로 구성된 형태의 터치 패널로 적용되는 것이 바람직하다. 이러한 터치 패널은 일반적으로 폴리카보네이트 재질의 투명기판과 ITO(Indium Tin Oxide) 필름층으로 구성된다.
이러한 터치 패널 또는 유리 기판을 완전 절단하기 위해 전술한 레이저 유닛(300)의 이송 속도는 기판(600)의 절단 위치, 형상 또는 물성 등에 따라 변화되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치는 이러한 레이저 유닛(300)의 이송 속도에 따라 레이저 발진기에서 발생되는 레이저빔(L)의 출력이 가변하도록 조절하는 제어부(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 이 경우 레이저 유닛(300)의 이송 속도를 측정하기 위한 이송속도 측정부(미도시)가 별도로 구비될 수 있으며, 이러한 이송속도 측정부는 예를 들면 레이저 유닛(300)이 장착되는 갠트리 유닛(400)의 각 구성요소, 즉 제 1 가이드(410), 제 2 가이드(420) 및 가이드 블록(430)에 대한 각각의 이동 속도를 측정하는 방식으로 구성될 수 있으며, 이는 갠트리 유닛(400)에 속도 측정을 위한 엔코더를 장착하는 방법으로 구현될 수 있을 것이다.
이러한 제어부에 의해 레이저빔(L)의 출력이 가변되는 방식은 레이저빔의 종류에 따라 다양한 방식으로 가능할 것이나, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔(L)의 출력 가변 방식은 레이저빔(L)에 대한 주파수 및 듀티(duty)의 조절을 통해 출력을 조절하는 방식으로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 레 이저빔(L)은 연속형 레이저빔의 형태가 아니고 펄스(pulse)형 레이저빔의 형태로 적용되며, 이러한 펄스형 레이저빔의 출력 조절은 주파수 및 듀티의 조절을 통해 수행되는 방식이다. 여기서, 주파수란 펄스형 레이저빔의 경우에 레이저 발진기에서 레이저빔을 발생시키는 전자셔터의 작동 주기에 해당하고, 듀티란 상기 전자셔터의 1주기 동안에 지속되는 레이저빔의 발생 시간에 해당한다.
좀 더 자세히 살펴보면, 일반적인 레이저빔(연속형 레이저빔 및 펄스형 레이저빔 모두 해당됨)의 출력 조절 방식은 레이저빔을 생성하기 위해 레이저 발진기에 공급되는 펌핑 에너지를 조절하는 방식으로 수행되는 것이 일반적이지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔의 출력 조절 방식은 펄스형 레이저빔에 대해 주파수 및 듀티의 조절을 통해 이루어지는 방식이다. 종래 기술과 비교할 때, 종래 기술에 의한 출력 조절 방식은 에너지 조절 방식에 의하므로 정확한 출력량 제어가 어렵고 따라서 미세한 영역에서 정밀한 제어가 불가능한 반면, 본 발명에 의한 출력 조절 방식은 레이저의 주파수 및 듀티를 매우 미세한 단위로 조절할 수 있으므로 더욱 정밀하고 정확한 출력량의 조절이 가능한 방식이다.
이와 같은 주파수 및 듀티의 조절을 통한 레이저빔의 출력량 조절은 본 발명의 일 실시예에 따라 기판(600)에 대한 재질 및 레이저 유닛의 이송 속도 등을 기준으로 각각에 대해 일정 구간별로 각각 주파수 및 듀티를 조절하며 절단 깊이 및 절단 유무 등을 테스트하는 실험적인 데이터를 작성하고, 이를 테이블화하여 실제 레이저빔의 출력 조절에 적용하는 방식으로 수행될 수 있을 것이다. 예를 들어, 기판(600)의 가장자리 부위를 절단하는 구간에서는 레이저 유닛(300)이 절단 방향에 따라 가속 또는 감속 이동하고 기판(600)의 가운데 부위를 절단하는 구간에서는 레이저 유닛(300)이 등속 이동하도록 설정되는 것이 일반적이므로, 이 경우 레이저 유닛(300)의 가감속 구간에서는 레이저빔에 대한 주파수 및 듀티를 높게 하여 레이저빔(L)의 출력을 등속 구간에서보다 상대적으로 높게 설정하고, 반대로 레이저 유닛(300)의 등속 구간에서는 레이저빔(L)에 대한 주파수 및 듀티를 낮게 하여 레이저빔(L)의 출력을 가감속 구간에서보다 상대적으로 낮게 설정할 수 있을 것이다. 이를 통해 전 구간에서 절단 라인(S)을 따라 기판(600)에 조사되는 단위 길이당 레이저빔(L)의 출력량이 균일하게 형성되고 이에 따라 절단면의 가공 상태가 우수한 기판(600)의 절단 가공이 가능할 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 절단 장치는 전술한 바와 같이 별도의 작업대(100) 상부에 스테이지(200), 갠트리 유닛(400) 및 레이저 유닛(300)이 배치되도록 구성될 수 있으며, 또한 도 2에 도시된 바와 같이 이러한 구성요소들을 내부 공간에 수용하는 보호 케이스(700)가 더 구비될 수 있다. 이러한 보호 케이스(700)에 의해 작업 공간이 일정 부분 외부와 분리 구획될 수 있어 좀 더 원활한 작업 공정이 가능할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 집진 유닛(500)은 이러한 보호 케이스(700)의 일측에 장착되어 보호 케이스(700) 내부 공간에 존재하는 이물질(P)을 흡입하도록 보호 케이스(700) 내부 공간을 흡입 공간으로 하는 메인 흡입기(510)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 메인 흡입기(510)는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 보호 케이스(700)의 내부 공간과 연통되도록 보호 케이스(700)의 일측에 장착되는 메인 흡입 파이프(511)와, 메인 흡입 파이프(511)의 일측단에 장착되어 메인 흡입 파이프를 통해 보호 케이스(700) 내부 공간의 이물질(P)을 흡입하는 메인 흡입팬(512)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 보호 케이스(700)에 의해 기판 절단 공정을 위한 일정한 작업 공간이 외부와 일정 부분 분리 구획되는 형태로 형성되고, 이러한 보호 케이스(700)의 내부 공간으로 이루어지는 작업 공간에서 발생되는 다양한 이물질(P)(이는 레이저빔(L)의 조사에 의해 기판(600)으로부터 발생되는 이물질을 포함하여 기타 갠트리 유닛(400)의 이송 동작에 의한 이물질 등 다양한 형태의 이물질을 포함함)이 메인 흡입기(510)를 통해 흡입됨으로써, 청정한 작업 공간이 형성되어 절단 공정이 더욱 원활하게 수행되며 이에 따라 절단된 기판의 품질이 향상될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 집진 유닛(500)은 이러한 메인 흡입기(510) 이외에도 이물질(P)을 흡입하는 다양한 방식으로 형성될 수 있는데, 이러한 예로서 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 레이저빔(L)이 조사되는 기판(600)상의 국소 부위에서 발생되는 이물질(P)을 흡입하도록 레이저 유닛을 인접하게 감싸는 형태로 흡입 공간이 형성되는 국소 흡입기(520)를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.
도 3은 이러한 국소 흡입기에 대한 구성을 개략적으로 도시하기 위해 도 2의 "A-A"선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 국소 흡입기(520)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 유닛(300)이 내부 공간에 수용되도록 레이저 유닛(300)의 주변을 인접하게 감싸는 일면이 개방된 형태의 국소 흡입캡(521)과, 이러한 국소 흡입캡(521)의 내부 공간과 연통되도록 국소 흡입캡(521)의 일측에 장착되는 국소 흡입 파이프(522)와, 국소 흡입 파이프(522)의 일측단에 장착되어 국소 흡입 파이프를 통해 국소 흡입캡(521) 내부 공간의 이물질(P)을 흡입하는 국소 흡입팬(523)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 국소 흡입팬(523)은 보호 케이스(700)의 외측 공간에 별도로 장착될 수 있을 것이다.(도 5 참조)
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 레이저빔(L)이 조사됨에 따라 레이저빔(L)이 조사되는 부위의 기판(600)에서 발생되는 이물질(P)은 외부로 분산되지 않고 국소 흡입캡(521)의 내부 공간에 존재하게 되며, 특히 국소 흡입캡(521)의 일측에 장착된 국소 흡입 파이프(522) 및 국소 흡입팬(523)을 통해 이물질(P)이 흡입되기 때문에, 레이저빔(L)이 조사되는 과정에서 레이저빔(L)의 열에 의해 기판(600)의 국소 부위에서 발생되는 이물질(P)이 현저히 감소되고, 절단되는 기판(600)의 국소 부위는 청정 상태가 유지될 수 있을 것이다.
이때, 레이저 유닛(300)의 일측편에는 도 3에 도시된 바와 같이 공기압을 분사하는 공기압 분사기(530)가 배치될 수 있는데, 이러한 공기압 분사기(530)는 레이저빔(L)이 조사되는 기판(600)상의 국소 부위에서 발생하는 이물질(P)이 비산되도록 공기압을 분사한다. 따라서, 이러한 공기압 분사기(530)에 의해 이물질(P)이 기판(600) 상에 부착된 상태로 유지되지 않고 비산되기 때문에 국소 흡입기(520)에 의해 더욱 원활하게 흡입될 수 있을 것이다.
이러한 공기압 분사기(530)는 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저 유닛(300) 과 연통되게 일체로 형성되어 레이저빔(L)이 조사되는 노즐(310)을 통해 공기압이 함께 분사되도록 형성될 수 있으며, 이와 달리 레이저 유닛(300)과 독립적으로 구성될 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 집진 유닛의 구성을 개략적으로 도시하기 위해 도 2의 "B-B"선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 집진 유닛(500)은 에어 블로어(541)와 에어 흡입기(542)를 포함하여 구성될 수 있다. 에어 블로어(541)는 도 4에 도시된 바와 같이 기판(600)의 상부면에 평행한 방향으로 공기를 송풍하여 기판(600)상에 발생된 이물질(P)을 송풍 방향을 따라 비산시키고, 에어 흡입기(542)는 에어 블로어(541)에 대향 배치되며 에어 블로어(541)에 의해 비산된 이물질(P)을 흡입한다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 기판(600)의 상부면에 근접하게 위치하는 다양한 이물질(P)은 에어 블로어(541)의 송풍과 에어 흡입기(542)의 흡입에 의해 에어 흡입기(542)로 흡입되며 기판(600) 상부면으로부터 제거된다. 특히, 국소 흡입기(520)에 의해 모두 흡입되지 못하고 국소 흡입캡(521)의 외부 공간으로 비산되어 나오는 이물질(P)에 대해서는 이러한 에어 블로어(541) 및 에어 흡입기(542)를 통해 다시 한번 제거될 수 있을 것이다. 이에 따라 에어 블로어(541) 및 에어 흡입기(542)는 전술한 국소 흡입기(520)와 함께 구비되는 것이 바람직할 것이다.
한편, 에어 흡입기(542)는 도 4에 도시된 바와 같이 이물질(P)을 수용하도록 에어 블로어(541)의 송풍 방향에 대향 배치되는 일면이 개방된 에어 흡입 케이스(542a)와, 에어 흡입 케이스(542a)의 내부 공간과 연통되도록 에어 흡입 케이 스(542a)의 일측에 장착되는 에어 흡입 파이프(542b)와, 에어 흡입 파이프(542b)의 일측단에 장착되어 에어 흡입 파이프(542b)를 통해 에어 흡입 케이스(542a)로부터 이물질을 흡입하는 에어 흡입팬(542c)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 에어 흡입팬(542c)은 도 4에 도시된 바와 같이 보호 케이스(700)의 외측 공간에 장착될 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 집진 유닛의 구성을 개략적으로 도시하기 위해 도 2의 "C-C"선을 따라 취한 단면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지(200)는 상면에 절단 대상인 기판(600)이 안착되는데, 이때 스테이지(200)에는 기판(600)의 절단 라인(S)을 따라 개구부(210)가 관통 형성된다. 즉, 기판(600)에 미리 설정된 절단 라인(S)의 경로와 동일한 경로를 가지도록 개구부(210)가 스테이지(200)에 형성되며, 이때 형성되는 개구부(210)의 폭은 기판(600)이 완전 절단되는 경우에 형성되는 절단면 사이의 간격보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이 레이저빔(L)에 의해 기판(600)이 완전 절단되는 경우 레이저빔(L)은 기판(600)의 절단 라인(S)에 형성된 간극을 통해 계속해서 하향 직진하게 되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지(200)는 전술한 바와 같이 기판(600)의 절단 라인(S)과 동일 경로를 갖는 개구부(210)가 형성되기 때문에, 이와 같이 연장된 레이저빔(L)에 의해 손상되지 않는 구조이다.
또한, 이러한 구조에 따라 기판(600)이 완전 절단되는 경우 레이저빔(L)에 의해 기판(600)에 발생되는 이물질(P)은 절단 라인(S)에 인접한 부위의 스테이 지(200) 상에 남아있지 않고 도 5에 도시된 바와 같이 스테이지(200)의 개구부(210)를 통해 기판(600) 및 스테이지(200)의 하부측으로 낙하될 수 있다. 따라서, 기판(600)에 발생되는 이물질(P)이 감소되어 기판(600)의 절단 공정이 더욱 정밀하고 원활하게 진행될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 집진 유닛(500)은 도 5에 도시된 바와 같이 기판(600) 상에 발생되는 이물질(P)을 스테이지(200)의 개구부(210)를 통해 흡입할 수 있도록 스테이지(200)의 하부측에 배치되는 보조 흡입기(550)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 보조 흡입기(550)는 집진 케이스(551)와, 보조 흡입 파이프(552)와, 보조 흡입팬(553)을 포함하여 구성될 수 있다. 집진 케이스(551)는 기판(600) 상에 발생되는 이물질(P)이 스테이지(200)의 개구부(210)를 통해 유입되어 수용될 수 있도록 상부면이 개방된 형태로 측면부가 하향 경사지게 형성되어 스테이지(200)의 하부측에 배치될 수 있다. 이때, 집진 케이스(551)는 이물질(P)에 대한 흡입력 강화를 위해 스테이지(200)의 하부면에 밀착 접촉되는 방식으로 결합될 수도 있을 것이다. 보조 흡입 파이프(552)는 집진 케이스(551)의 내부 공간과 연통되게 집진 케이스(551)의 일측에 장착되며, 보조 흡입팬(553)은 보조 흡입 파이프(552)를 통해 집진 케이스(551) 내부 공간의 이물질(P)을 흡입하도록 보조 흡입 파이프(552)의 일측단에 장착된다.
따라서, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이러한 집진 유닛(500)은 기판(600)상에 절단 라인(S)을 따라 생성되는 이물질(P)에 대해 하부측으로 흡입할 수 있으며, 특히, 자중에 의해 하부로 낙하되는 이물질(P)에 대한 흡입 효과가 우수하여 작업 공간으로부터 이물질(P)을 제거하기 용이하며 이에 따라 작업 공간의 청정 상태가 향상될 수 있을 것이다.
이상에서 살펴본 다양한 집진 유닛(500)의 구성은 각각 별개의 구성으로 형성될 수도 있으며, 또한 각 실시예에 따른 구성은 각각 서로 다른 흡입 효과를 발휘하고 있으므로 상호 보완적인 역할이 되도록 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 장치에 모두 구비될 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 레이저를 이용한 기판 절단 장치의 개략적인 구성을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 기판 절단 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도,
도 3은 이러한 국소 흡입기에 대한 구성을 개략적으로 도시하기 위해 도 2의 "A-A"선을 따라 취한 단면도,
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 집진 유닛의 구성을 개략적으로 도시하기 위해 도 2의 "B-B"선을 따라 취한 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 집진 유닛의 구성을 개략적으로 도시하기 위해 도 2의 "C-C"선을 따라 취한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 작업대 200: 스테이지
300: 레이저 유닛 400: 갠트리 유닛
500: 집진 유닛 600: 기판
700: 보호 케이스

Claims (11)

  1. 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기;
    기판이 안착되는 스테이지;
    상기 레이저 발진기로부터 발생된 레이저빔을 상기 스테이지에 안착된 기판에 조사하여 기판을 완전 절단하는 레이저 유닛;
    상기 레이저 유닛을 장착하여 이송시키는 갠트리 유닛;
    레이저빔의 조사에 의해 상기 기판에서 발생되는 이물질을 흡입하는 집진 유닛;
    상기 레이저 유닛의 이송 속도를 측정하기 위한 이송속도 측정부; 및
    상기 레이저 유닛의 이송 속도에 따라 상기 레이저 발진기에서 발생되는 레이저빔의 출력이 가변되도록 조절하는 제어부
    를 포함하고, 상기 제어부는 상기 레이저빔에 대한 주파수 및 듀티의 조절을 통해 레이저빔의 출력이 가변되도록 조절하며,
    레이저빔이 조사됨에 따라 상기 기판상에 발생되는 이물질이 상기 기판의 하부측으로 낙하될 수 있도록 상기 스테이지에는 상기 기판의 절단라인을 따라 개구부가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 투명기판의 일면에 필름층이 접착된 형태의 터치 패널인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스테이지, 레이저 유닛 및 갠트리 유닛을 내부 공간에 수용하는 보호케이스를 더 포함하고,
    상기 집진 유닛은 상기 보호케이스의 일측에 장착되어 상기 보호케이스의 내부 공간에 존재하는 이물질을 흡입하도록 상기 보호케이스 내부 공간을 흡입 공간으로 하는 메인 흡입기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 흡입기는 상기 보호케이스의 내부 공간과 연통되도록 상기 보호케이스의 일측에 장착되는 메인 흡입 파이프와, 상기 메인 흡입 파이프의 일측단에 장착되어 상기 메인 흡입 파이프를 통해 상기 보호케이스 내부 공간의 이물질을 흡입하는 메인 흡입팬을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 집진 유닛은 레이저빔이 조사되는 상기 기판상의 국소 부위에서 발생되는 이물질을 흡입하도록 상기 레이저 유닛을 인접하게 감싸는 형태로 흡입 공간이 형성되는 국소 흡입기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 국소 흡입기는 상기 레이저 유닛이 내부 공간에 수용되도록 상기 레이저 유닛의 주변을 인접하게 감싸는 일면이 개방된 형태의 국소 흡입캡과, 상기 국소 흡입캡의 내부 공간과 연통되게 상기 국소 흡입캡의 일측에 장착되는 국소 흡입 파이프와, 상기 국소 흡입 파이프의 일측단에 장착되어 상기 국소 흡입 파이프를 통해 상기 국소 흡입캡 내부 공간의 이물질을 흡입하는 국소 흡입팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저 유닛의 일측편에는 상기 레이저 유닛과 연통되게 일체로 형성되어 상기 레이저빔이 조사되는 노즐을 통해 공기압을 분사하는 공기압 분사기가 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 집진 유닛은 상기 기판의 상부면에 평행한 방향으로 공기를 송풍하여 상기 기판상에 발생된 이물질을 송풍 방향을 따라 비산시키는 에어 블로어와, 상기 에어 블로어에 의해 비산된 이물질을 흡입하도록 상기 에어 블로어에 대향 배치되는 에어 흡입기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 집진 유닛은 상기 기판상에 발생되는 이물질을 상기 개구부를 통해 흡입할 수 있도록 상기 스테이지의 하부측에 배치되는 보조 흡입기를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보조 흡입기는 상기 기판상에 발생되는 이물질이 상기 개구부를 통해 유입될 수 있도록 상부면이 개방되어 상기 스테이지의 하부측에 배치되는 집진 케이스와, 상기 집진 케이스의 내부 공간과 연통되게 상기 집진 케이스의 일측에 장착되는 보조 흡입 파이프와, 상기 보조 흡입 파이프의 일측단에 장착되어 상기 보조 흡입 파이프를 통해 상기 집진 케이스 내부 공간의 이물질을 흡입하는 보조 흡입팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 기판 절단 장치.
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