KR101141932B1 - 다층기판을 가공하는 레이저 가공장치 - Google Patents

다층기판을 가공하는 레이저 가공장치 Download PDF

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Abstract

다층기판을 가공하는 레이저 가공장치가 개시된다. 다층기판을 지지하는 지지테이블과, 지지테이블 상에 지지되는 다층기판에 대하여 스캐너에 의해 조정된 위치로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공부와, 제1 주행축을 따라 왕복 이동 가능하며, 레이저 가공부가 제1 주행축과 교차하는 제2 주행축을 따라 왕복 이동 가능하도록 결합되는 갠트리 유닛과, 다층기판을 기준으로 레이저 가공부와 반대편에 위치하며, 레이저빔에 의해 다층기판으로부터 발생되는 분진을 집진하는 집진부를 포함하되, 집진부는 레이저빔이 조사되어 레이저 가공되는 가공영역에 대응되는 형상의 집진홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치에 의하면, 다층기판의 레이저 가공 시 레이저빔이 기판을 투과하여 기판에 증착된 물질과 반응하여 해당 물질을 제거할 때 발생하는 분진을 집진함에 있어서 기구물 구성을 최소화하며, 진공 형성을 위한 집진용량을 최소화하고, 집진유량을 높임으로써 집진효율을 극대화할 수 있다.

Description

다층기판을 가공하는 레이저 가공장치{Laser machining device for machining multi-layer substrate}
본 발명은 다층기판을 가공하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.
다층기판 중의 하나인 태양전지(solar cell)는 태양으로부터 생성된 광 에너지를 광기전 효과(photovoltaic effect)에 의해 전기 에너지로 변환하는 반도체 소자이다. 태양전지는 재료의 종류에 따라 실리콘 태양전지와 화합물 반도체 태양전지 등으로 크게 분류할 수 있다. 이 중 광흡수층으로 실리콘을 사용하는 실리콘 태양전지는 단결정 또는 다결정 실리콘 태양전지와 같은 결정질 기판형 태양전지와 비정질의 박막형 태양전지 등으로 구분된다.
이 중 박막형 태양전지의 제조공정은 다음과 같은 순서에 따른다. 투명 기판 상에 투명전도막(transparent conductive oxide, TCO)으로 이루어진 전면전극층을 형성한 후 패터닝하는 공정(P1 공정), 패터닝된 전면전극층 상에 반도체층을 형성한 후 패터닝하는 공정(P2 공정), 패터닝된 반도체층 상에 후면전극층을 형성한 후 패터닝하는 공정(P3 공정), 실제 광전변환을 통해 전기를 생산하는 단위셀들로 이루어진 액티브 영역을 더미 영역과 구분하는 아이솔레이션(isolation) 공정(P4 공정), 추후 모듈화 과정에서 소정의 프레임을 박막형 태양전지에 결합하는 과정 중에 프레임과 박막형 태양전지 간에 불필요한 전기적인 접속이 발생하지 않도록 하는 에지 딜리션(edge deletion) 공정(P5 공정)을 순차적으로 수행함으로써 박막형 태양전지가 제조된다.
에지 딜리션 공정 중에는 비교적 큰 폭의 전면전극층, 반도체층, 후면전극층을 제거해야 하는 바, P1 ~ P4 공정과 비교할 때 상대적으로 넓은 면적을 레이저 가공해야 하므로 레이저 가공 시 많은 분진이 발생한다. 이 경우 박막형 태양전지의 품질 향상 및 제조공간의 청정도 유지를 위해서는 필수적으로 대용량의 집진기가 요구된다.
종래에는 박막형 태양전지의 네 가장자리에 대하여 전체적으로 집진후드가 설치되어 있어야 했다. 이로 인해 박막형 태양전지의 하부 중 가장자리에 대응하는 부분 혹은 박막형 태양전지의 전면적에 대응하는 집진후드 설치공간이 필요하게 되고, 지지테이블과 같은 박막형 태양전지를 지지하는 구조물 등과 간섭이 발생하여 기계적 구성이 복잡하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 박막형 태양전지의 네 가장자리에 대하여 전체적으로 집진후드가 설치됨에 따라 집진면적이 매우 커지게 되어 집진을 위한 일정한 유속을 유지하기 위해 대용량 고성능의 집진기를 필요로 하는 문제점도 있었다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은, 다층기판의 레이저 가공 시 레이저빔이 기판을 투과하여 기판에 증착된 물질과 반응하여 해당 물질을 제거할 때 발생하는 분진을 집진함에 있어서 기구물 구성을 최소화하며, 진공 형성을 위한 집진용량을 최소화하고, 집진유량을 높임으로써 집진효율을 극대화한 집진부를 구비한 레이저 가공장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다층기판을 지지하는 지지테이블과, 지지테이블 상에 지지되는 다층기판에 대하여 스캐너에 의해 조정된 위치로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공부와, 제1 주행축을 따라 왕복 이동 가능하며, 레이저 가공부가 제1 주행축과 교차하는 제2 주행축을 따라 왕복 이동 가능하도록 결합되는 갠트리 유닛과, 다층기판을 기준으로 레이저 가공부와 반대편에 위치하며, 레이저빔에 의해 다층기판으로부터 발생되는 분진을 집진하는 집진부를 포함하되, 집진부는 레이저빔이 조사되어 레이저 가공되는 가공영역에 대응되는 형상의 집진홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치가 제공된다.
집진부는 레이저 가공부의 직하방에 위치할 수 있다.
제1 주행축을 따른 갠트리 유닛의 왕복 이동 혹은 제2 주행축을 따른 레이저 가공부의 왕복 이동에 따라 레이저 가공부가 수평 이동하며 다층기판의 가장자리에 대한 레이저 가공을 수행하되, 집진부는 레이저 가공부와 연동하여 수평 이동할 수 있다.
집진홀의 너비는 가공영역의 너비 이상이며, 집진홀의 길이는 레이저빔의 유효 스캔 길이 이상일 수 있다.
집진홀은 직사각형 형상을 가질 수 있다.
집진부는 집진홀의 길이 방향이 레이저 가공부의 이동 방향과 일치하도록 배치될 수 있다.
집진부를 소정 각도만큼 회전시키는 회전 장치를 더 포함할 수 있다.
집진부는, 상면에 집진홀이 형성되고 내부가 빈 박스 형상의 하우징과, 일단이 하우징에 고정 결합되고 타단이 회전 장치에 고정 결합된 고정암을 포함하되, 다층기판의 각 꼭지점에서 회전 장치로부터 전달되는 회전력에 따라 고정암 및 하우징이 함께 회전할 수 있다.
일단이 집진기와 연결되어 하우징의 내부를 진공 상태로 흡기하는 집진배관의 타단이 연결되는 배출관이 하우징의 측면에 형성되되, 집진배관은 다층기판 및 지지테이블과의 간섭을 회피하도록 꺾인 파이프 형상을 가질 수 있다.
지지테이블은 다층기판의 하면 중 중앙부분 일부를 지지함으로써 다층기판의 가장자리가 지지테이블로부터 돌출되도록 할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다층기판의 레이저 가공 시 레이저빔이 기판을 투과하여 기판에 증착된 물질과 반응하여 해당 물질을 제거할 때 발생하는 분진을 집진함에 있어서 기구물 구성을 최소화하며, 진공 형성을 위한 집진용량을 최소화하고, 집진유량을 높임으로써 집진효율을 극대화할 수 있다.
또한, 다층기판 중 박막형 태양전지의 제조공정 중 에지 딜리션 공정 중에서 수행되는 레이저 가공 시 레이저빔이 기판을 투과하여 전면전극층, 반도체층, 후면전극층 등을 제거할 때 발생하는 분진을 효율적으로 집진하면서 레이저 가공을 수행하는데 이용 가능하다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진부가 구비된 레이저 가공장치의 입체사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 레이저 가공장치의 일부 구성요소를 위에서 내려다본 평면도.
도 1c는 도 1a에 도시된 레이저 가공장치의 일부 구성요소를 정면에서 바라본 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 일부 구성요소를 확대하여 위에서 내려다본 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 일부 구성요소의 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 집진부의 사시도.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용하여 다층기판의 네 가장자리를 순차적으로 레이저 가공하는 과정을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서는 다층기판의 일례로, 기판 상에 전면전극층, 반도체층, 후면전극층이 형성된 박막형 태양전지 기판을 중심으로 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저빔이 투과될 수 있는 기판 상에 하나 이상의 층이 적층되어 레이저 가공을 필요로 하는 다층기판에도 동일한 내용이 적용가능할 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 집진부가 구비된 레이저 가공장치의 입체사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 레이저 가공장치의 일부 구성요소를 위에서 내려다본 평면도이며, 도 1c는 도 1a에 도시된 레이저 가공장치의 일부 구성요소를 정면에서 바라본 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 일부 구성요소를 확대하여 위에서 내려다본 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 일부 구성요소의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치의 집진부의 사시도이다.
도 1a 내지 도 4를 참조하면, 레이저 가공장치(1), 레이저 가공부(10), 갠트리 유닛(30), 지지테이블(40), 집진부(20), 수직프레임(32), 수평거더(34), 제1 주행축(45), 제2 주행축(35), 박막형 태양전지 기판(5), 하우징(21), 집진홀(22), 집진배관(24), 구동모터(26a), 벨트(26b), 풀리(26c), 회전샤프트(26d)가 도시되어 있다.
본 실시예는 레이저 가공 시 발생하는 분진을 집진함에 있어서 집진부에 레이저 가공영역에 상응하는 개구부, 즉 집진홀이 형성되어 있어 높은 집진효율을 가지면서도 기구물의 구성은 최소화하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
이하, '박막형 태양전지 기판'은 전면전극층, 반도체층, 후면전극층의 형성 및 패터닝 공정과 아이솔레이션 공정이 완료된, 즉 P1 ~ P4 공정이 완료되어 에지 딜리션 공정을 필요로 하는 박막형 태양전지 기판을 의미하는 용어로서 사용한다.
또한, 박막형 태양전지 기판(5)이 직사각형 형상으로 4개의 가장자리를 가지고 있는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 이는 발명의 이해와 설명의 편의를 위함으로, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 레이저 가공장치(1)는, 박막형 태양전지 기판(5)을 지지하는 지지테이블(40)과, 지지테이블(40)에 의해 지지되는 박막형 태양전지 기판(5)의 소정 위치에 레이저빔을 조사하여 레이저 가공을 수행하는 레이저 가공부(10)와, 박막형 태양전지 기판(5)의 한 쌍의 가장자리에 평행한 제1 주행축(45)을 따라 왕복 이동 가능하고 레이저 가공부(10)를 제1 주행축(45)과 교차하는 제2 주행축(35)(여기서, 제2 주행축(35)은 박막형 태양전지 기판(5)의 다른 한 쌍의 가장자리에 평행함)을 따라 왕복 이동시키는 갠트리 유닛(30)과, 레이저 가공부(10)에서 조사된 레이저빔에 의해 박막형 태양전지 기판(5)이 레이저 가공된 결과 발생되는 분진을 집진하는 집진부(20)를 기본 골격으로 한다.
박막형 태양전지 기판(5)은 기판이 상방향을 향하고 후면전극층이 하방향을 향하도록 지지테이블(40) 상에 적재되어 있으며, 레이저 가공부(10)에서 조사되는 레이저빔이 기판을 투과하여 전면전극층, 반도체층, 후면전극층에 해당하는 물질을 제거하는 쓰루 글래스(thru glass) 가공 방식으로 가공된다. 여기서, 박막형 태양전지 기판(5)의 기판은 예를 들어 유리(glass)와 같은 투명한 재질로 구성되어 있다.
지지테이블(40)의 상면에는 하나 이상의 돌기가 돌출 형성되어 있을 수 있어 액티브 영역에 해당하는 박막형 태양전지 기판(5)의 후면전극층과 접촉하는 면적을 최소화함으로써 완성된 박막형 태양전지의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 에지 딜리션 공정 중에는 박막형 태양전지 기판(5)의 가장자리 전체에 대하여 레이저 가공이 수행되는 바, 지지테이블(40)은 박막형 태양전지 기판(5)의 하면 중 중앙부분 일부만을 지지하는 크기를 가짐으로써 박막형 태양전지 기판(5)의 주변부, 특히 가장자리가 지지테이블(40)로부터 돌출되어 원활한 레이저 가공 및 집진이 이루어지도록 할 수 있다.
갠트리 유닛(30)은 지지테이블(40)의 양측에 수직 방향으로 설치되는 수직프레임(32)과, 수직프레임(32) 사이에 설치되는 수평거더(34)를 포함한다.
갠트리 유닛(30)의 이동 경로를 규정하는 제1 주행축(45)을 따라 Y축 방향으로 갠트리 유닛(30)은 이동하게 되며, 이를 위해 제1 주행축(45)은 소정의 경로를 따라 갠트리 유닛(30)이 이동할 수 있도록 하는 LM(Linear Motor) 가이드 혹은 볼스크류 등으로 이루어질 수 있다. 도 1에서는 지지테이블(40)을 중심으로 양측에 소정 간격 이격되어 설치된 가이드레일이 제1 주행축(45)으로서 기능하는 예시가 도시되어 있다.
즉, 갠트리 유닛(30)이 제1 주행축(45)을 따라 왕복 이동하는 경우 레이저 가공부(10)도 제1 주행축(45)을 따라 왕복 이동하게 되며, 제1 주행축(45)에 평행한 박막형 태양전지 기판(5)의 가장자리를 레이저 가공할 수 있다.
또한, 갠트리 유닛(30)의 수평거더(34)에는 레이저 가공부(10)의 이동 경로가 되는 제2 주행축(35)이 제1 주행축(45)과 교차하도록 X축 방향으로 형성되어 있다. 도면에서는 수평거더(34)의 측면에 가이드레일이 형성되어 있어 제2 주행축(35)의 기능을 수행하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 수평거더(34)의 상면 또는 하면에 가이드레일이 형성될 수도 있음은 물론이다.
레이저 가공부(10)의 이동 경로를 규정하는 제2 주행축(35)을 따라 레이저 가공부(10)는 왕복 이동하게 되며, 제2 주행축(35)에 평행한 박막형 태양전지 기판(5)의 가장자리를 레이저 가공할 수 있다. 이를 위해 제2 주행축(35)은 소정의 경로를 따라 레이저 가공부(10)가 이동할 수 있도록 하는 LM 가이드 혹은 볼스크류 등으로 이루어질 수 있다.
레이저 가공부(10)는 소정 파장을 가지는 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기와, 박막형 태양전지 기판(5) 상에 레이저빔이 조사될 위치를 조정하는 스캐너를 포함한다.
여기서, 레이저 발진기는 예를 들어 고출력의 1064nm 파장의 레이저빔을 발진함으로써, 스캐너에 의해 조정된 위치에 조사되는 레이저빔에 의해 전면전극층, 반도체층, 후면전극층이 모두 제거될 수 있도록 한다.
임의의 위치에 있는 레이저 가공부(10)로부터 조사되는 레이저빔의 박막형 태양전지 기판(5) 상에서의 가공영역은 스캐너에 의해 결정된다. 예를 들면 스캐너는 갈바노 미러 스캐너일 수 있다.
가공영역은 레이저 가공부(10)를 기준으로 할 때 레이저빔이 조사되는 피가공물에서의 상대적 위치의 집합으로서, 장변이 레이저 가공부(10)에 의해 가공되는 박막형 태양전지 기판(5)의 가장자리와 평행한 직사각형 형상 또는 일(一)자 형상일 수 있다. 이러한 가공영역의 장변 길이 방향은 레이저 가공부(10)의 이동 방향과 일치하게 된다.
이 경우 가공영역의 단변은 에지 딜리션 공정을 통해 제거되어야 하는 전면전극층, 반도체층, 후면전극층의 너비와 실질적으로 동일하다. 그리고 가공영역의 장변은 레이저 가공부(10)가 임의의 위치에 정지하고 있는 경우 스캐너에 의해 레이저빔이 현재 가공되고 있는 가장자리와 평행한 방향으로 스캔될 때 피가공물에 조사 가능한 양끝점을 잇는 길이, 즉 유효 스캔 길이와 실질적으로 동일하다.
집진부(20)는 도 1c, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 박막형 태양전지 기판(5)을 기준으로 레이저 가공부(10)와는 서로 반대편에 위치한다. 집진부(20)는 레이저 가공부(10)의 직하방에 위치하며, 수직방향으로 볼 때 레이저 가공부(10), 박막형 태양전지 기판(5), 집진부(20)의 순서로 배치될 수 있다. 이는 레이저 가공부(10)에서 조사된 레이저빔에 의해 가공되는 부분이 박막형 태양전지 기판(5)의 하부에 위치하기 때문이며, 박막형 태양전지 기판(5)의 하부에 집진부(20)가 배치되어 분진이 효과적으로 집진되도록 할 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 집진부(20)는 상면에 집진홀(22)이 형성되어 있고 내부가 빈 박스 형상의 하우징(21)과, 일단이 하우징(21)에 고정 결합되고 타단이 레이저 가공부(10)에 고정 결합되는 고정암을 포함한다. 도면에서는 회전샤프트(26d)가 고정암에 해당한다.
하우징(21)의 일측면에는 배출관(25)이 형성되어 있으며, 일단이 집진기(예를 들면, 집진펌프)와 연결되어 있으며 하우징(21) 내부를 진공 상태로 흡기하는 집진배관(24)의 타단이 배출관(25)과 연결된다.
집진부(20)에는 레이저 가공부(10)와 고정 결합된 고정암의 일단이 고정 결합되어 있어 집진부(20)는 레이저 가공부(10)의 이동과 연동하여 수평 방향으로 이동될 수 있다.
여기서, 집진홀(22)은 임의의 위치에 있는 레이저 가공부(10)에서 조사되는 레이저빔이 스캐너에 의해 스캐닝되는 위치의 집합인 가공영역에 상응하는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 이 경우 집진부(20)가 레이저 가공부(10)의 이동에 연동하여 이동함으로써 레이저빔이 조사되는 위치는 항상 집진부(20)의 집진홀(22) 상부가 되어 레이저 가공으로 인해 발생하는 분진이 바로 집진홀(22)을 지나 하우징(21) 내로 집진될 수 있게 된다.
다시 말하면 레이저 가공부(10)가 갠트리 유닛(30)의 수평거더(34)를 따라 X축 방향으로 이동하는 경우 혹은 갠트리 유닛(30) 자체가 Y축 방향으로 이동함에 따라 레이저 가공부(10)도 Y축 방향으로 이동하는 경우에 집진부(20) 역시 레이저 가공부(10)와 함께 X축 방향 혹은 Y축 방향으로 이동하여 항상 레이저 가공부(10)에 의한 가공영역의 하부에 집진부(20)가 위치하게 됨으로써 효율적인 집진이 이루어질 수 있게 된다.
따라서 집진부(20), 특히 집진홀(22)의 형상 및 크기를 가공영역에 상응하도록 소형화하고 레이저 가공과 동시에 레이저 가공된 영역에 대한 집진이 곧바로 수행되도록 하여 필요로 하는 집진용량을 최소화할 수 있고 집진효율을 극대화할 수 있다.
여기서, 분진이 최대한 집진되도록 하기 위한 집진홀(22)의 너비는 가공영역의 너비 이상이고, 집진홀(22)의 길이는 가공영역의 길이, 즉 유효 스캔 길이 이상일 수 있다. 예를 들면, 집진홀(22)은 길이가 100 내지 120mm 정도이고 너비가 10 내지 16mm 정도인 직사각형 형상일 수 있으며, 집진부(20)는 집진홀(22)의 형상에 상응하는 직사각형 형상의 단면을 가지는 박스 형상일 수 있다.
집진기가 레이저 가공부(10)에 결합되어 있는 경우 레이저 가공부(10)와 연동하여 이동하게 된다. 이 경우 집진부(20)와 집진기 사이를 연결하는 집진배관(24)은 집진부(20) 및 집진기가 레이저 가공부(10)의 이동에 연동하여 수평 방향으로 이동하거나 박막형 태양전지 기판(5)의 각 꼭지점(이웃하는 가장자리들이 만나는 점)에서 이웃하는 가장자리에서의 집진을 위해 회전하는 경우 박막형 태양전지 기판(5)과의 간섭을 회피하는 것이 가능하도록 꺾인 파이프 형상을 가질 수 있다.
레이저 가공부(10)에 의한 가공영역은 전술한 바와 같이 피가공물인 박막형 태양전지 기판(5)의 각 가장자리를 따라 길이 방향으로 연장된 직사각형 형상을 가진다. 예를 들어, 일 가장자리에 대한 가공영역은 X축 방향으로 연장된 형상을 가지지만, 이웃하는 가장자리에 대한 가공영역은 Y축 방향으로 연장된 형상을 가지게 된다. 따라서, 일 가장자리에 대한 집진을 수행한 집진부(20)가 이웃하는 가장자리에 대한 집진을 수행하기 위해서는 각 가장자리에서의 가공영역의 길이 방향에 대응하여 회전 이동할 필요가 있다.
이를 위해 도 1a 내지 도 3을 참조하면, 구동모터(26a), 벨트(26b), 풀리(26c), 회전샤프트(26d)로 이루어진 회전 장치가 집진부(20)에 연결되어 있을 수 있다. 단, 도 2 및 도 3에는 구동모터(26a), 벨트(26b)는 생략되어 있다.
풀리(26c)는 레이저 가공부(10)의 일단에 고정 결합되며, 내부에 관통공이 형성되어 있어 레이저 가공부(10)로부터 조사되는 레이저빔이 간섭없이 피가공물에 조사될 수 있도록 한다.
그리고 풀리(26c)의 외주면에 벨트(26b)가 감겨져 있어 구동모터(26a)의 회전력이 벨트(26b)를 통해 풀리(26c)로 전해지고, 풀리(26c)가 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전함에 따라 회전샤프트(26d)에 고정 결합된 집진부(20) 역시 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 소정 각도만큼 회전하여 가공영역과 대응되도록 함으로써 집진효과가 극대화되도록 할 수 있다. 여기서, 회전샤프트(26d)는 고정암으로 기능하며, 그 일단부(26d-1)가 절곡되어 집진부(20)의 하면에 고정 결합되고, 타단부(26d-2)가 풀리(26c)에 고정 결합되어 있어 풀리(26c)의 회전력을 집진부(20)로 전달하게 된다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공장치를 이용하여 다층기판의 네 가장자리를 순차적으로 레이저 가공하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(5)의 제1 가장자리(5-1)에 대하여 -X축 방향으로 레이저 가공부(10)가 이동하면서 레이저 가공을 수행할 때 집진부(20)가 그 길이 방향이 레이저 가공부(10)의 이동 방향과 일치하도록 배치되어 레이저 가공으로 인해 발생하는 제1 가장자리(5-1)에서의 분진을 최대한 집진하게 된다.
도 5b를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(5)의 제2 가장자리(5-2)에 대하여 +Y축 방향으로 레이저 가공부(10)가 이동하면서 레이저 가공을 수행할 때 집진부(20)가 그 길이 방향이 레이저 가공부(10)의 이동 방향과 일치하도록 배치되어 레이저 가공으로 인해 발생하는 제2 가장자리(5-2)에서의 분진을 최대한 집진하게 된다.
도 5c를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(5)의 제3 가장자리(5-3)에 대하여 +X축 방향으로 레이저 가공부(10)가 이동하면서 레이저 가공을 수행할 때 집진부(20)가 그 길이 방향이 레이저 가공부(10)의 이동 방향과 일치하도록 배치되어 레이저 가공으로 인해 발생하는 제3 가장자리(5-3)에서의 분진을 최대한 집진하게 된다.
도 5d를 참조하면, 박막형 태양전지 기판(5)의 제4 가장자리(5-4)에 대하여 -Y축 방향으로 레이저 가공부(10)가 이동하면서 레이저 가공을 수행할 때 집진부(20)가 그 길이 방향이 레이저 가공부(10)의 이동 방향과 일치하도록 배치되어 레이저 가공으로 인해 발생하는 제4 가장자리(5-4)에서의 분진을 최대한 집진하게 된다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 집진부(20)의 이동에 따라 집진배관(24)이 꺾인 파이프 형상을 가지고 플렉시블(flexible)하게 움직임으로써 박막형 태양전지 기판(5)과의 간섭을 회피하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 레이저 가공장치 10: 레이저 가공부
20: 집진부 21: 하우징
22: 집진홀 24: 집진배관
26a: 구동모터 26b: 벨트
26c: 풀리 26d: 회전샤프트
30: 갠트리 유닛 32: 수직프레임
34: 수평거더 40: 지지테이블
45: 제1 주행축 35: 제2 주행축
5: 박막형 태양전지 기판

Claims (8)

  1. 다층기판을 가공하는 레이저 가공장치로서,
    상기 다층기판을 지지하는 지지테이블과;
    상기 지지테이블 상에 지지되는 상기 다층기판에 대하여 스캐너에 의해 조정된 위치로 레이저빔을 조사하는 레이저 가공부와;
    제1 주행축을 따라 왕복 이동 가능하며, 상기 레이저 가공부가 상기 제1 주행축과 교차하는 제2 주행축을 따라 왕복 이동 가능하도록 결합되는 갠트리 유닛과;
    상기 다층기판을 기준으로 상기 레이저 가공부와 반대편에 위치하며, 상기 레이저빔에 의해 상기 다층기판으로부터 발생되는 분진을 집진하는 집진부를 포함하되,
    상기 집진부를 소정 각도만큼 회전시키는 회전 장치를 더 포함하며,
    상기 집진부는 상기 레이저빔이 조사되어 레이저 가공되는 가공영역에 대응되는 형상의 집진홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집진부는 상기 레이저 가공부의 직하방에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주행축을 따른 상기 갠트리 유닛의 왕복 이동 혹은 상기 제2 주행축을 따른 상기 레이저 가공부의 왕복 이동에 따라 상기 레이저 가공부가 수평 이동하며 상기 다층기판의 가장자리에 대한 레이저 가공을 수행하되,
    상기 집진부는 상기 레이저 가공부와 연동하여 수평 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집진홀의 너비는 상기 가공영역의 너비 이상이며, 상기 집진홀의 길이는 상기 레이저빔의 유효 스캔 길이 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 집진홀은 직사각형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 집진부는 상기 집진홀의 길이 방향이 상기 레이저 가공부의 이동 방향과 일치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 집진부는,
    상면에 상기 집진홀이 형성되고 내부가 빈 박스 형상의 하우징과;
    일단이 상기 하우징에 고정 결합되고 타단이 상기 회전 장치에 고정 결합된 고정암을 포함하되,
    상기 다층기판의 각 꼭지점에서 상기 회전 장치로부터 전달되는 회전력에 따라 상기 고정암 및 상기 하우징이 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
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