KR101882186B1 - 레이저 가공용 파티클 석션 장치 - Google Patents

레이저 가공용 파티클 석션 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 가공용 파티클 석션 장치에 관한 것으로, 기판의 표면에 대한 에어 수평 분사 방향을 기판의 커팅 라인과 평행하지 않고 커팅 라인 전체 구간에서 항상 커팅 라인과 직각 방향으로 기판의 유효셀 부분에서 더미 부분을 향하게 함으로써, 기판에서 발생한 파티클에 대한 석션 성능을 향상시킬 수 있고, 특히, 기판의 유효셀 부분에 존재하는 파티클에 대한 석션 제거 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 레이저 가공된 유효셀 부분의 기판 품질을 더욱 향상시킬 수 있고, 코안다 효과를 이용하여 에어 분사 흐름을 수평 방향 및 수직 방향으로 형성함으로써, 그 구조를 단순화할 수 있고 제작이 용이하며 이러한 단순한 구조를 통해 석션 성능을 안정적으로 발휘할 수 있는 레이저 가공용 파티클 석션 장치를 제공한다.

Description

레이저 가공용 파티클 석션 장치{PARTICLE SUCTION APPARATUS FOR LASER CUTTING PROCESSING}
본 발명은 레이저 가공용 파티클 석션 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기판의 표면에 대한 에어 수평 분사 방향을 기판의 커팅 라인과 평행하지 않고 커팅 라인 전체 구간에서 항상 커팅 라인과 직각 방향으로 기판의 유효셀 부분에서 더미 부분을 향하게 함으로써, 기판에서 발생한 파티클에 대한 석션 성능을 향상시킬 수 있고, 특히, 기판의 유효셀 부분에 존재하는 파티클에 대한 석션 제거 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 레이저 가공된 유효셀 부분의 기판 품질을 더욱 향상시킬 수 있고, 코안다 효과를 이용하여 에어 분사 흐름을 수평 방향 및 수직 방향으로 형성함으로써, 그 구조를 단순화할 수 있고 제작이 용이하며 이러한 단순한 구조를 통해 석션 성능을 안정적으로 발휘할 수 있는 레이저 가공용 파티클 석션 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 산업은 많은 발전을 해오고 있고, 이에 따라 레이저를 이용하여 반도체 재료기판, 압전 재료기판이나 유리기판 등의 기판을 절단, 스크라이빙 또는 패터닝 등의 가공 기술에 있어서도 많은 발전이 이루어지고 있다.
이러한 레이저 가공 공정은 가공 대상 기판을 워크 테이블 상에 배치하고, 기판 상부에서 레이저 빔을 원하는 위치에 조사하여 진행한다. 이때, 레이저 빔을 통한 가공 과정에서 기판 또는 워크 테이블로부터 미세 파티클이 발생하여 기판에 손상 및 불량을 유발할 수 있으므로, 이러한 파티클을 흡입할 수 있도록 기판의 상부에 별도의 파티클 석션 장치가 구비된다.
이러한 레이저 가공용 파티클 석션 장치는 다양한 방식으로 개발되고 있는데, 본 출원인은 이러한 파티클 석션 장치와 관련하여 2014년 9월 18일 국내출원번호 제10-2014-0124298호(레이저 가공 시스템용 파티클 석션 장치 및 이를 포함한 레이저 가공 시스템)를 출원하여 특허 등록 받았다.
도 1 및 도 2는 본 출원인이 기 출원한 파티클 석션 장치의 동작 상태를 개념적으로 도시한 도면이다.
일반적인 레이저 가공용 워크 테이블(10)은 상면에 기판(20)을 안착시킬 수 있도록 평평한 면으로 이루어지며, 상면에는 기판 안착 영역이 형성된다. 이러한 워크 테이블(10)의 상부에는 레이저 스캐너(30)가 이동 가능하게 구비되어 기판(20)의 커팅 라인(CL)을 따라 레이저 빔(LB)을 조사하고, 이러한 과정을 거쳐 기판(20)은 커팅 라인(CL)을 따라 커팅 가공된다.
이때, 기판(20) 또는 워크 테이블(10)에서는 조사된 레이저 빔에 의해 파티클이 발생하게 되는데, 이러한 파티클을 흡입하기 위해 기판(20) 상부에 파티클 석션 장치(40)가 구비된다.
이러한 파티클 석션 장치(40)는 레이저 스캐너(30)와 함께 이동하며 레이저 빔(LB)이 조사되는 부위에서 석션 공기 흐름을 생성시켜 기판(20)의 상부로부터 파티클을 흡입하도록 구성된다.
좀더 구체적으로는, 파티클 석션 장치(40)가 기판(20)의 표면 상에 평행하게 에어를 분사하고, 에어 분사 방향의 맞은편에는 분사된 에어를 상승 유도하는 구성이 구비되어 에어의 상승 흐름과 함께 파티클을 집진 흡입하는 방식으로 구성된다.
이때, 기판(20)의 표면상에 평행하게 분사되는 에어의 수평 분사 방향은 일정한 방향으로 고정된다. 예를 들면, 도 2에 화살표로 도시된 바와 같이 에어의 수평 분사 방향은 도 2에 도시된 방향을 기준으로 하부측에서 상부측으로 일정하게 유지된다.
따라서, 레이저 스캐너(30)가 기판(20)의 커팅 라인(CL)을 따라 도 2의 (a) 구간에서 (d) 구간까지 이동하더라도 에어의 수평 분사 방향은 항상 하부측에서 상부측으로 향하게 된다. 이 경우, 도 2의 (a) 및 (c) 구간에서는 에어의 수평 분사 방향이 기판(20)의 커팅 라인(CL)과 평행하게 형성되고, 도 2의 (b) 및 (d) 구간에서는 기판(20)의 커팅 라인(CL)과 직각 방향으로 형성된다.
도 2의 (a) 및 (c) 구간에서와 같이 에어의 수평 분사 방향이 기판(20)의 커팅 라인(CL)과 평행하게 형성되면, 커팅 라인(CL) 주변에서 발생하는 파티클, 특히, 유효셀 부분(21)에 존재하는 파티클이 커팅 라인(CL)을 따라 계속 이동하며 기판(20)의 상면에 계속 존재할 수 있으므로, 석션 장치의 석션 효율이 상대적으로 높지 않다는 문제가 있다. 또한, 도 2의 (d) 구간에서와 같이 에어의 수평 분사 방향이 기판(20)의 더미 부분(22)으로부터 유효셀 부분(21)으로 향하게 되면, 파티클이 기판(20)의 유효셀 부분(21)으로 더 유도되어 기판(20)의 유효셀 부분(21)에 파티클이 남아있게 되는 등의 문제가 있다.
국내등록특허 제10-1552562호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 기판의 표면에 대한 에어 수평 분사 방향을 기판의 커팅 라인과 평행하지 않고 커팅 라인 전체 구간에서 항상 커팅 라인과 직각 방향으로 기판의 유효셀 부분에서 더미 부분을 향하게 함으로써, 기판에서 발생한 파티클에 대한 석션 성능을 향상시킬 수 있고, 특히, 기판의 유효셀 부분에 존재하는 파티클에 대한 석션 제거 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 레이저 가공된 유효셀 부분의 기판 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 레이저 가공용 파티클 석션 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 코안다 효과를 이용하여 에어 분사 흐름을 수평 방향 및 수직 방향으로 형성함으로써, 그 구조를 단순화할 수 있고 제작이 용이하며 이러한 단순한 구조를 통해 석션 성능을 안정적으로 발휘할 수 있는 레이저 가공용 파티클 석션 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 에어를 분사하는 슬릿 노즐을 간극 유지부재를 이용한 간극 형성 방식으로 구성함으로써, 조립 과정에서 간극 유지부재의 두께를 조절하여 슬릿 노즐의 두께를 사용자의 필요에 따라 편리하게 조절할 수 있는 레이저 가공용 파티클 석션 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 레이저 가공용 워크 테이블에 안착된 기판의 상부에 배치되어 파티클을 흡입하는 레이저 가공용 파티클 석션 장치에 있어서, 상기 기판의 표면 상에 평행하게 에어를 분사하는 다수개의 에어나이프 모듈을 포함하고, 다수개의 에어나이프 모듈이 상기 기판의 표면 상에서 각각 서로 다른 방향으로 에어를 분사하도록 배치되는 에어나이프 유닛; 및 상기 에어나이프 유닛의 외곽 둘레를 감싸며 집진 챔버가 형성되도록 배치되고, 각각의 에어나이프 모듈에 의해 분사된 에어 흐름을 집진 챔버로 유도하도록 상기 집진 챔버 측으로 향하는 에어 흐름을 발생시키는 플로우 가이드 유닛을 포함하고, 상기 집진 챔버에는 별도의 흡입 수단에 연결될 수 있도록 파티클 흡입 포트가 연통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 파티클 석션 장치를 제공한다.
이때, 상기 파티클 석션 장치는, 다수개의 상기 에어나이프 모듈 중 어느 하나가 선택적으로 작동하도록 상기 에어나이프 유닛을 동작 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 다수개의 상기 에어나이프 모듈 중 상기 기판에 대한 커팅 라인을 기준으로 기판의 유효셀 부분으로부터 더미 부분을 향해 에어를 분사할 수 있는 에어나이프 모듈을 선택하여 작동하도록 동작 제어할 수 있다.
또한, 다수개의 상기 에어나이프 모듈은 에어를 분사하는 분사 방향이 서로 대향되는 방향으로 서로 쌍을 이루며 배치될 수 있다.
또한, 상기 플로우 가이드 유닛은, 상기 집진 챔버가 상기 에어나이프 유닛의 외곽 둘레의 상단 영역에 형성되고, 상기 에어나이프 유닛의 외곽 둘레에서 중심 부분으로 에어를 분사하고, 분사된 에어가 코안다 효과에 의해 상기 집진 챔버 측으로 상승 흐름을 나타내도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 에어나이프 유닛은, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 작아지고, 중심부에는 레이저 관통홀이 형성되며, 그 하단면에 다수개의 상기 에어나이프 모듈이 결합되는 메인 바디; 다수개의 상기 에어나이프 모듈에 각각 에어를 공급하도록 결합되는 에어 공급 튜브; 및 상기 에어 공급 튜브에 각각 연결 장착되어 에어 공급을 차단 및 차단 해제하는 개폐 밸브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에어나이프 모듈은, 상기 메인 바디의 하단면에 결합되며, 내부에는 상기 에어 공급 튜브를 통해 공급된 에어가 임시 저장되도록 에어 공급 챔버가 형성되고, 상기 메인 바디의 중심측을 향한 일측면에는 에어를 분사할 수 있도록 상기 에어 공급 챔버와 연통되는 슬릿 노즐이 형성되는 노즐 블록; 및 상기 메인 바디와 노즐 블록 사이에 삽입 개재되어 상기 노즐 블록 상부에 상기 슬릿 노즐을 형성하는 간극 유지부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐 블록은 상기 슬릿 노즐이 형성된 일측면에 상기 메인 바디의 중심측을 향해 하향 경사지는 경사면이 형성되고, 상기 슬릿 노즐을 통해 분사되는 에어는 상기 경사면을 따라 유동하여 상기 기판 표면 상에 평행하게 분사될 수 있다.
또한, 상기 플로우 가이드 유닛은, 중공 파이프 형상으로 형성되며, 상기 에어나이프 유닛의 메인 바디와의 사이에 상기 집진 챔버가 형성되도록 상기 메인 바디의 외곽 가장자리 둘레에 결합되고, 내주면 하단부에는 별도의 에어 공급 튜브로부터 에어를 공급받아 임시 저장하도록 에어 공급 챔버가 원주 방향을 따라 형성되는 가이드 본체; 상기 가이드 본체의 하단에 결합되는 링 형상의 마감 플레이트; 및 상기 가이드 본체와 마감 플레이트 사이 간극을 통해 원주 방향을 따라 슬릿 노즐을 형성하도록 상기 가이드 본체와 마감 플레이트 사이에 삽입 개재되는 간극 유지부재를 포함하고, 상기 슬릿 노즐은 상기 에어 공급 챔버와 연통되어 중심측으로 에어를 분사하도록 형성되며, 상기 슬릿 노즐에 의해 분사된 에어는 코안다 효과에 의해 상기 집진 챔버를 향해 상승 흐름으로 전환되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드 본체의 내측면 중 상기 슬릿 노즐과 인접한 부위는 상기 슬릿 노즐을 통해 중심측으로 분사되는 에어 흐름을 코안다 효과에 의해 상승 흐름으로 전환할 수 있도록 수직 방향의 수직면과 상기 수직면과 슬릿 노즐을 연결하는 연결 경사면을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 집진 챔버에 연통된 파티클 흡입 포트는 상기 가이드 본체에 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 다수개 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판의 표면에 대한 에어 수평 분사 방향을 기판의 커팅 라인과 평행하지 않고 커팅 라인 전체 구간에서 항상 커팅 라인과 직각 방향으로 기판의 유효셀 부분에서 더미 부분을 향하게 함으로써, 기판에서 발생한 파티클에 대한 석션 성능을 향상시킬 수 있고, 특히, 기판의 유효셀 부분에 존재하는 파티클에 대한 석션 제거 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 레이저 가공된 유효셀 부분의 기판 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 코안다 효과를 이용하여 에어 분사 흐름을 수평 방향 및 수직 방향으로 형성함으로써, 그 구조를 단순화할 수 있고 제작이 용이하며 이러한 단순한 구조를 통해 석션 성능을 안정적으로 발휘할 수 있는 효과가 있다.
또한, 에어를 분사하는 슬릿 노즐을 간극 유지부재를 이용한 간극 형성 방식으로 구성함으로써, 조립 과정에서 간극 유지부재의 두께를 조절하여 슬릿 노즐의 두께를 사용자의 필요에 따라 편리하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 파티클 석션 장치의 배치 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 파티클 석션 장치의 동작 상태를 개념적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 외형을 개략적으로 도시한 평면 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 외형을 개략적으로 도시한 저면 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 세부 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 작동 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
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 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 외형을 개략적으로 도시한 평면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 외형을 개략적으로 도시한 저면 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 세부 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 파티클 석션 장치의 작동 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파티클 석션 장치(40)는 레이저 가공용 워크 테이블(10)에 안착된 기판(20)의 상부에 배치되어 파티클을 흡입하는 장치로서, 에어나이프 유닛(100)과 플로우 가이드 유닛(200)을 포함하여 구성되며, 에어나이프 유닛(100)을 동작 제어하는 제어부(300)를 더 포함하여 구성된다.
에어나이프 유닛(100)은 기판(20)의 표면 상에 평행하게 에어를 분사하는 다수개의 에어나이프 모듈(110)을 포함하는데, 다수개의 에어나이프 모듈(110)은 기판(20)의 표면 상에서 각각 서로 다른 방향으로 에어를 분사하도록 배치된다.
예를 들면, 다수개의 에어나이프 모듈(110)은 에어를 분사하는 분사 방향이 서로 대향되는 방향으로 서로 쌍을 이루며 배치될 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 4개의 에어나이프 모듈(110)이 2개 쌍을 이루도록 4각 구조로 배치되며, 각각의 쌍을 이루는 에어나이프 모듈(110)은 서로 마주보는 방향으로 에어를 분사하도록 구성될 수 있다. 물론, 이때, 각 에어나이프 모듈(110)에 의해 분사되는 에어는 기판(20)의 표면에 평행한 방향이다.
플로우 가이드 유닛(200)은 에어나이프 유닛(100)의 외곽 둘레를 감싸며 플로우 가이드 유닛(200)과 에어나이프 유닛(100) 사이 공간에 집진 챔버(202)가 형성되도록 배치되고, 각각의 에어나이프 모듈(110)에 의해 분사된 에어 흐름을 집진 챔버(202)로 유도하도록 집진 챔버(202) 측으로 향하는 에어 흐름을 발생시킨다.
이러한 플로우 가이드 유닛(200)은 집진 챔버(202)가 에어나이프 유닛(100)의 외곽 둘레의 상단 영역에 형성되도록 구성되고, 에어나이프 유닛(100)의 외곽 둘레에서 중심 부분으로 에어를 분사하고, 분사된 에어가 코안다 효과에 의해 집진 챔버(202) 측으로 상승 흐름을 나타내도록 구성될 수 있다.
또한, 집진 챔버(202)에는 별도의 흡입 수단(400)에 연결될 수 있도록 파티클 흡입 포트(211)가 연통되게 형성된다. 파티클 흡입 포트(211)에는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 별도의 흡입 덕트(250)가 장착될 수 있다. 이때, 파티클 흡입 포트(211)는 플로우 가이드 유닛(200)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 다수개 형성되고, 각각의 파티클 흡입 포트(211)에 흡입 덕트(250)가 장착될 수 있다. 이러한 흡입 덕트(250)에는 별도의 흡입 호스(H)의 일단이 연결되고, 흡입 호스(H)의 타단에는 흡입 펌프와 같은 흡입 수단(400)이 연결된다. 이때, 하나의 연결 덕트(260)가 구비되고, 각각의 흡입 덕트(250)는 하나의 연결 덕트(260)에 연결 결합되어 하나의 흡입 수단(400)에 연결되도록 구성될 수 있다.
이러한 구조를 통해 하나의 흡입 수단(400)에 연결된 다수의 파티클 흡입 포트(211)를 통해 집진 챔버(202)로부터 파티클을 흡입할 수 있고, 이에 따라 링 형태로 형성된 집진 챔버(202)로부터 다수 지점의 파티클 흡입 포트(211)를 통해 파티클을 흡입함으로써, 더욱 원활한 파티클 흡입 성능을 발휘할 수 있다.
제어부(300)는 다수개의 에어나이프 모듈(110) 중 어느 하나가 선택적으로 작동하도록 에어나이프 유닛(100)을 동작 제어한다.
예를 들면, 제어부(300)는 다수개의 에어나이프 모듈(110) 중 기판(20)에 대한 커팅 라인(CL)을 기준으로 기판(20)의 유효셀 부분(21)으로부터 더미 부분(22)을 향해 에어를 분사할 수 있는 어느 하나의 에어나이프 모듈(110)을 선택하여 작동하도록 동작 제어할 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 에어나이프 모듈(110)로부터 기판(20)의 표면 상에 평행하게 일방향으로 에어를 분사하고, 그 외곽 둘레에서는 플로우 가이드 유닛(200)에 의해 집진 챔버(202)로 향하는 상승 에어 흐름을 발생시키므로, 기판(20)의 표면 상에 평행하게 분사되는 에어 수평 분사에 의해 기판(20)에서 발생한 파티클이 수평 에어 흐름과 함께 수평 방향으로 이동하게 되고, 수평 방향으로 이동한 파티클은 플로우 가이드 유닛(200)의 상승 에어 흐름을 타고 집진 챔버(202)로 유도된다. 집진 챔버(202)로 유도된 파티클은 파티클 흡입 포트(211)를 통해 흡입 수단(400)으로 흡입 제거된다.
이때, 제어부(300)는 에어나이프 모듈(110)의 에어 수평 분사 방향이 기판(20)의 커팅 라인을 기준으로 유효셀 부분(21)으로부터 더미 부분(22)을 향해 형성되도록 특정 에어나이프 모듈(110)을 선택하여 작동시키므로, 선택된 에어나이프 모듈(110)에 의해 분사되는 에어 수평 분사 방향은 기판(20)의 유효셀 부분(21)으로부터 더미 부분(22)을 향해 형성된다.
예를 들면, 전술한 바와 같이 에어나이프 모듈(110)이 서로 대향하는 방향으로 쌍을 이루며 2개 쌍이 4각 구조로 배치된 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 기판(20)의 커팅 라인(CL)을 따라 레이저 스캐너(30) 및 파티클 석션 장치(40)가 (a) 구간에서 (d) 구간까지 이동하는 과정에서, 각 구간에서 4개의 에어나이프 모듈(110) 중 유효셀 부분(21)에 위치하는 특정 에어나이프 모듈(110)에 의해 더미 부분(22)을 향해 에어를 수평 분사하게 되고, 이에 따라 커팅 라인(CL)의 전 구간에서 에어나이프 모듈(110)에 의해 분사되는 에어 수평 분사 방향은 항상 유효셀 부분(21)에서 더미 부분(22)으로 형성된다. 이때, 플로우 가이드 유닛(200)은 다수개의 에어나이프 모듈(110) 외곽을 모두 감싸는 링 타입으로 에어나이프 모듈(110)의 외곽 둘레에 배치되어 집진 챔버(202)로 유도하는 상승 흐름을 발생시키므로, 어떤 에어나이프 모듈(110)이 작동하여 수평 방향으로 에어를 분사하더라도 이러한 수평 에어 흐름은 항상 플로우 가이드 유닛(200)에 의해 집진 챔버(202)로 유도된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 파티클 석션 장치(40)는 기판(20)의 표면에 평행하게 분사되는 에어의 방향이 기판(20)의 커팅 라인(CL)과 평행하지 않고 항상 커팅 라인(CL)과 직각 방향으로 기판(20)의 유효셀 부분(21)에서 더미 부분(22)을 향하게 되므로, 기판(20)에서 발생한 파티클에 대한 석션 성능이 우수하고, 특히, 유효셀 부분(21)에 존재하는 파티클에 대한 석션 제거 성능이 더욱 우수하다. 레이저 가공이 완료된 상태에서 실질적으로 사용되는 부분은 유효셀 부분(21)이므로, 유효셀 부분(21)에 대한 파티클 석션 제거 성능을 우수하게 함으로써, 레이저 가공 완료한 상태로 제작된 기판(20)의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음으로, 에어나이프 유닛(100) 및 플로우 가이드 유닛(200)의 세부 구성에 대해 좀더 자세히 살펴본다.
에어나이프 유닛(100)은 전술한 바와 같이 다수개의 에어나이프 모듈(110)을 포함하는데, 이러한 에어나이프 모듈(110)과 함께 메인 바디(120), 에어 공급 튜브(140) 및 개폐 밸브(130)를 포함한다.
메인 바디(120)는 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 작아지고, 중심부에는 레이저 관통홀(121)이 형성되며, 그 하단면에 다수개의 에어나이프 모듈(110)이 결합된다.
에어나이프 모듈(110)은 이러한 메인 바디(120)의 하단에 결합되는데, 전술한 바와 같이 2개씩 쌍을 이루며 서로 대향하는 방향으로 에어를 수평 분사하도록 4각 구조로 배치될 수 있다. 이러한 에어나이프 모듈(110)은 도 5에 도시된 바와 같이 별도의 결합 플레이트(131)를 통해 메인 바디(120)에 결합될 수 있다.
에어 공급 튜브(140)는 다수개의 에어나이프 모듈(110)에 각각 에어를 공급하도록 메인 바디(120)에 외부로부터 관통하여 결합되며, 이러한 에어 공급 튜브(140)에는 도시되지는 않았으나 별도의 에어 펌프(미도시)가 결합될 수 있다.
개폐 밸브(130)는 결합 플레이트(131)에 고정되게 장착될 수 있으며, 에어 공급 튜브(140)에 연결되어 에어나이프 모듈(110)로 전달되는 에어 공급을 차단 및 차단 해제하도록 구성된다.
이때, 에어나이프 모듈(110)은 노즐 블록(111)과 간극 유지부재(113)를 포함하여 구성될 수 있다. 노즐 블록(111)은 메인 바디(120)의 하단면에 결합 플레이트(131)를 통해 결합되며, 내부에는 에어 공급 튜브(140)를 통해 공급된 에어가 임시 저장되도록 에어 공급 챔버(112)가 형성되고, 메인 바디(120)의 중심측을 향한 일측면에는 에어를 분사할 수 있도록 에어 공급 챔버(112)와 연통되는 슬릿 노즐(101)이 형성된다. 간극 유지부재(113)는 메인 바디(120)와 노즐 블록(111) 사이에 삽입 개재되어 노즐 블록(111) 상부에 슬릿 노즐(101)을 형성한다. 이러한 슬릿 노즐(101)을 통해 에어나이프 모듈(110)로부터 수평 방향으로 에어가 분사된다.
즉, 노즐 블록(111) 자체에 슬릿 노즐이 형성되는 것이 아니라 노즐 블록(111)이 간극 유지부재(113)를 통해 메인 바디(120)의 하단면, 좀더 구체적으로는 결합 플레이트(131)의 하단면과의 사이에 간극을 형성하고, 이러한 간극을 통해 슬릿 노즐(101)이 형성되도록 구성된다.
따라서, 간극 유지부재(113)의 두께를 변경하여 슬릿 노즐(101)의 노즐 두께를 조절할 수 있다. 즉, 사용자의 필요에 따라 간극 유지부재(113)의 두께를 상대적으로 두꺼운 것으로 하거나 또는 얇은 것으로 하여 노즐 블록(111)을 결합 조립하게 되면, 간극 유지부재(113)의 두께에 따라 슬릿 노즐(101)의 두께가 조절될 수 있다.
또한, 에어 공급 튜브(140)를 통해 공급된 에어가 슬릿 노즐(101)을 통해 직접 분사되는 것이 아니라 노즐 블록(111)에 형성된 에어 공급 챔버(112)에 임시 저장된 상태로 슬릿 노즐(101)을 통해 분사되므로, 에어 공급 튜브(140)를 통한 에어의 공급이 불균일하더라도 에어 공급 챔버(112)에 에어가 임시 저장된 상태에서 슬릿 노즐(101)을 통해 분사되므로, 에어가 균일한 상태로 분사될 수 있다.
또한, 노즐 블록(111)은 슬릿 노즐(101)이 형성된 일측면에 메인 바디(120)의 중심측을 향해 하향 경사지는 경사면(114)이 형성되고, 슬릿 노즐(101)을 통해 분사되는 에어는 코안다 효과에 의해 경사면(114)을 따라 유동하여 기판(20) 표면 상에 평행하게 수평 분사된다.
플로우 가이드 유닛(200)은 에어나이프 유닛(100)의 외곽 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되는데, 가이드 본체(210)와, 마감 플레이트(220)와, 간극 유지부재(230)를 포함하여 구성된다.
가이드 본체(210)는 중공 파이프 형상으로 형성되며, 에어나이프 유닛(100)의 메인 바디(120)와의 사이에 집진 챔버(202)가 형성되도록 메인 바디(120)의 외곽 가장자리 둘레에 결합되고, 내주면 하단부에는 별도의 에어 공급 튜브(미도시)로부터 에어를 공급받아 임시 저장하도록 에어 공급 챔버(212)가 원주 방향을 따라 형성된다. 이때, 에어 공급 챔버(212)는 하단 개방되는 형태로 형성될 수 있으며, 에어 공급 챔버(212)의 일측에는 에어가 공급될 수 있도록 에어 공급 유로(213)가 형성된다. 또한, 가이드 본체(210)는 링 형상의 실링 결합부재(240)를 통해 메인 바디(120)의 가장자리 둘레에 결합될 수 있으며, 이를 통해 집진 챔버(202)에 대한 밀봉 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
마감 플레이트(220)는 링 형태로 형성되어 가이드 본체(210)의 하단에 결합되며, 가이드 본체(210)에 하단 개방되게 형성된 에어 공급 챔버(212)를 일부 폐쇄하도록 가이드 본체(210)의 하단에 마감 결합된다. 가이드 본체(210)와 마감 플레이트(220)의 사이 간극을 통해 슬릿 노즐(201)이 형성되도록 구성된다.
간극 유지부재(230)는 가이드 본체(210)와 마감 플레이트(220) 사이 간극을 통해 원주 방향을 따라 슬릿 노즐(201)을 형성하도록 가이드 본체(210)와 마감 플레이트(220) 사이에 삽입 개재된다.
이러한 슬릿 노즐(201)의 형성 구조에 따라 에어나이프 유닛(100)의 슬릿 노즐(101)과 마찬가지로 간극 유지부재(230)의 두께를 조절하여 슬릿 노즐(201)의 두께를 조절할 수 있다.
또한, 슬릿 노즐(201)은 에어 공급 챔버(212)와 연통되어 중심측으로 에어를 분사하도록 형성되며, 슬릿 노즐(201)에 의해 분사된 에어는 코안다 효과에 의해 집진 챔버(202)를 향해 상승 흐름으로 전환되도록 형성된다.
이를 위해 가이드 본체(210)의 내측면 중 슬릿 노즐(201)과 인접한 부위는 슬릿 노즐(201)을 통해 중심측으로 분사되는 에어 흐름을 코안다 효과에 의해 상승 흐름으로 전환할 수 있도록 수직 방향의 수직면(214)과, 수직면(214)과 슬릿 노즐(201)을 연결하는 연결 경사면(215)을 갖도록 형성된다. 이때, 연결 경사면(215)은 에어의 원활한 상승 흐름을 위해 볼록하게 만곡진 형태로 형성될 수 있다.
이러한 구조에 따라 다수개의 에어나이프 모듈(110) 중 어느 하나의 에어나이프 모듈(110)로부터 기판(20)의 표면을 따라 수평 방향으로 에어가 분사되고, 이러한 에어나이프 모듈(110)의 외곽 둘레에서는 링 형상의 플로우 가이드 유닛(200)에 의해 전체 원주 구간에서 에어가 분사되어 집진 챔버(202)를 향해 에어의 상승 흐름이 발생한다. 따라서, 기판(20)에서 발생한 파티클은 에어나이프 모듈(110)에서 분사된 수평 방향의 에어 흐름과 함께 흘러가고, 외곽에 배치된 플로우 가이드 유닛(200)의 상승 흐름을 따라 집진 챔버(202)로 유입되며, 이후, 흡입 수단(400)에 의해 집진 챔버(202)로부터 흡입 제거된다.
이 과정에서, 전술한 바와 같이 다수개의 에어나이프 모듈(110) 중 기판(20)의 커팅 라인(CL)과 직각 방향으로 유효셀 부분(21)에서 더미 부분(22)으로 에어를 수평 분사할 수 있는 에어나이프 모듈(110)을 선택적으로 작동시켜 전체 커팅 라인(CL) 구간에서 항상 유효셀 부분(21)에서 더미 부분(22)으로 에어를 수평 분사하고, 이를 집진할 수 있어 레이저 가공시 발생하는 기판의 파티클에 대한 석션 성능을 향상시킬 수 있다.
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.
10: 워크 테이블 20: 기판
21: 유효셀 부분 22: 더미 부분
100: 에어나이프 유닛 101: 슬릿 노즐
110: 에어나이프 모듈 111: 노즐 블록
112: 에어 공급 챔버 113: 간극 유지부재
120: 메인 바디 130: 개폐 밸브
131: 결합 플레이트 140: 에어 공급 튜브
200: 플로우 가이드 유닛 201: 슬릿 노즐
202: 집진 챔버 210: 가이드 본체
211: 파티클 흡입 포트 212: 에어 공급 챔버
213: 에어 공급 유로 220: 마감 플레이트
230: 간극 유지부재 240: 실링 결합부재
300: 제어부 400: 흡입 수단

Claims (11)

  1. 레이저 가공용 워크 테이블에 안착된 기판의 상부에 배치되어 파티클을 흡입하는 레이저 가공용 파티클 석션 장치에 있어서,
    상기 기판의 표면 상에 평행하게 에어를 분사하는 다수개의 에어나이프 모듈을 포함하고, 다수개의 에어나이프 모듈이 상기 기판의 표면 상에서 각각 서로 다른 방향으로 에어를 분사하도록 배치되는 에어나이프 유닛;
    상기 에어나이프 유닛의 외곽 둘레를 감싸며 집진 챔버가 형성되도록 배치되고, 각각의 에어나이프 모듈에 의해 분사된 에어 흐름을 집진 챔버로 유도하도록 상기 집진 챔버 측으로 향하는 에어 흐름을 발생시키는 플로우 가이드 유닛; 및
    다수개의 상기 에어나이프 모듈 중 어느 하나가 선택적으로 작동하도록 상기 에어나이프 유닛을 동작 제어하는 제어부
    를 포함하고, 상기 집진 챔버에는 별도의 흡입 수단에 연결될 수 있도록 파티클 흡입 포트가 연통되게 형성되고,
    다수개의 상기 에어나이프 모듈은 에어를 분사하는 분사 방향이 서로 대향되는 방향으로 서로 쌍을 이루며 배치되며,
    상기 제어부는 다수개의 상기 에어나이프 모듈 중 상기 기판에 대한 커팅 라인을 기준으로 기판의 유효셀 부분으로부터 더미 부분을 향해 에어를 분사할 수 있는 에어나이프 모듈을 선택하여 작동하도록 동작 제어하고,
    상기 에어나이프 유닛은
    상단에서 하단으로 갈수록 직경이 작아지고, 중심부에는 레이저 관통홀이 형성되며, 그 하단면에 다수개의 상기 에어나이프 모듈이 결합되는 메인 바디;
    다수개의 상기 에어나이프 모듈에 각각 에어를 공급하도록 결합되는 에어 공급 튜브; 및
    상기 에어 공급 튜브에 각각 연결 장착되어 에어 공급을 차단 및 차단 해제하는 개폐 밸브
    를 포함하고,
    상기 에어나이프 모듈은
    상기 메인 바디의 하단면에 결합되며, 내부에는 상기 에어 공급 튜브를 통해 공급된 에어가 임시 저장되도록 에어 공급 챔버가 형성되고, 상기 메인 바디의 중심측을 향한 일측면에는 에어를 분사할 수 있도록 상기 에어 공급 챔버와 연통되는 슬릿 노즐이 형성되는 노즐 블록; 및
    상기 메인 바디와 노즐 블록 사이에 삽입 개재되어 상기 노즐 블록 상부에 상기 슬릿 노즐을 형성하는 간극 유지부재
    를 포함하며,
    상기 노즐 블록은 상기 슬릿 노즐이 형성된 일측면에 상기 메인 바디의 중심측을 향해 하향 경사지는 경사면이 형성되고, 상기 슬릿 노즐을 통해 분사되는 에어는 상기 경사면을 따라 유동하여 상기 기판 표면 상에 평행하게 분사되고,
    상기 플로우 가이드 유닛은
    중공 파이프 형상으로 형성되며, 상기 에어나이프 유닛의 메인 바디와의 사이에 상기 집진 챔버가 형성되도록 상기 메인 바디의 외곽 가장자리 둘레에 결합되고, 내주면 하단부에는 별도의 에어 공급 튜브로부터 에어를 공급받아 임시 저장하도록 에어 공급 챔버가 원주 방향을 따라 형성되는 가이드 본체;
    상기 가이드 본체의 하단에 결합되는 링 형상의 마감 플레이트; 및
    상기 가이드 본체와 마감 플레이트 사이 간극을 통해 원주 방향을 따라 슬릿 노즐을 형성하도록 상기 가이드 본체와 마감 플레이트 사이에 삽입 개재되는 간극 유지부재
    를 포함하고, 상기 가이드 본체는 상기 집진 챔버가 밀봉되도록 링 형상의 실링 결합부재를 사이에 두고 상기 메인 바디의 외곽 가장자리 둘레에 결합되며,
    상기 슬릿 노즐은 상기 에어 공급 챔버와 연통되어 중심측으로 에어를 분사하도록 형성되며, 상기 가이드 본체의 내측면 중 상기 슬릿 노즐과 인접한 부위는 상기 슬릿 노즐을 통해 중심측으로 분사되는 에어 흐름을 코안다 효과에 의해 상승 흐름으로 전환할 수 있도록 수직 방향의 수직면과 상기 수직면과 슬릿 노즐을 연결하는 연결 경사면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 파티클 석션 장치.
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  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 집진 챔버에 연통된 파티클 흡입 포트는 상기 가이드 본체에 원주 방향을 따라 서로 이격되도록 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 파티클 석션 장치.
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