KR102235717B1 - 회전 및 반전 공법을 이용한 기판 가공 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 및 반전 공법을 이용한 기판 가공 장치에 관한 것으로서, 본 발명은, 회전축을 기준으로 회전하는 회전판, 상기 회전판을 회전시키는 회전 구동부, 상기 회전판의 회전축에 수직인 회전축을 중심으로 반전하며 상기 회전판에 장착된 K개의 결착부, 및 상기 결착부에 결합된 기판으로 레이저를 조사하며 상기 결착부와 대응하여 위치하는 N개의 레이저 가공부를 포함하는 기판 가공 장치를 제공한다.

Description

회전 및 반전 공법을 이용한 기판 가공 장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE USING ROTATION AND TURNOVER}

본 발명은 회전 및 반전 공법을 이용하여 기판을 가공하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 표시장치를 구성하는 기판은 유리 또는 플라스틱에 다양한 필름이 합착되며, 표시장치의 구동에 필요한 기능을 제공한다. 한편 기판은 일정하게 표시장치와 결합되도록 가공된 후에도 다시 홀을 형성하거나 노치를 가공하는 후속 가공 작업을 수행할 수 있는데, 이는 필름이 장착된 기판에서 이루어질 수 있다. 따라서, 기판을 추가로 가공하는 과정에서 장착된 필름을 훼손시키지 않도록 가공하는 기술이 필요하다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 특정한 성능을 가진 물질이 증착된 기판을 가공함에 있어서 증착된 물질의 훼손을 줄이고자 한다.

또한, 다수의 기판들에 대한 가공이 동시성을 가지도록 하여 가공 속도를 향상시키고자 한다.

또한, 본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 회전축을 기준으로 회전하는 회전판, 상기 회전판을 회전시키는 회전 구동부, 상기 회전판의 회전축에 수직인 회전축을 중심으로 반전하며 상기 회전판에 장착된 K개의 결착부, 및 상기 결착부에 결합된 기판으로 레이저를 조사하며 상기 결착부와 대응하여 위치하는 N개의 레이저 가공부를 포함하는 기판 가공 장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 특정한 물질이 증착된 기판을 가공하는 과정에서 물질의 훼손율을 낮출 수 있다.

또한, 다수의 기판들에 대한 가공이 동시성을 가지고 병렬적으로 진행되므로 가공 속도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 강화 유리의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 강화 유리를 레이저로 가공할 경우 필름 또는 물질에 손상이 발생한 경우를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 가공 장치를 구성하는 회전판과 결착부 및 회전 구동부를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 도 3의 구성을 아래에서 바라본 형상이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 구성 장치를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 결착부의 세부적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 가공 장치의 구성과 동작 과정을 보여주는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공부가 기판을 가공하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 9는 한쪽 면만을 가공할 경우와 본 발명에 의한 반전 가공을 할 경우의 테이퍼 발생량을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9의 914 및 924의 가공 결과물에서 테이퍼(Taper) 수치의 차이가 있음을 보여주는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 하나의 레이저 가공부에서 가공을 하고 결착부를 반전시킨 후 그 뒷면을 동일한 레이저 가공부에서 가공을 하는 실시예를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판의 반전 가공 과정을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하 본 발명에서 논의하는 강화유리는 물질이 증착된 유리의 일 실시예이다. 유리에는 다양한 필름 등이 형성될 수 있다. 이하 물질이 증착된 유리와 같이 유리/플라스틱에 소정의 필름 또는 물질이 증착된 것을 기판(substrate)라고 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 강화 유리의 구성을 보여주는 도면이다. 유리(100)의 상면은 특정한 기능을 하는 물질(130)로 코팅이 되어있으며, 유리의 하면은 두 층의 블랙 매트릭스(120a, 120b)가 형성되어 있다. 그리고 130 및 120b의 외면에는 보호 필름(110a, 110b)이 증착되어 있다. 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)에 적용되는 기판의 경우 코팅된 물질(130)은 기능성 코팅(Functional Coating, AF, AR, Hard coating)으로 빛을 저감시키거나 유리가 손상되지 않도록 강화시키는 기능을 제공하는 물질로 코팅될 수 있다.

도 1과 같이 다양한 물질 및 필름이 증착된 기판은 별도의 가공 공정을 필요로 한다. 예를 들어 기판에 일정한 홀(hole)을 형성하거나 혹은 일부가 파여지는 등의 노치(notch)를 가공할 수 있다. 강화유리를 가공하기 위해서는 레이저를 사용할 수 있다. 유리만을 가공 시 레이저를 사용하는 것과 달리, 필름, 물질이 증착된 강화유리를 가공할 경우 증착된 필름 또는 물질에 손상이 가해질 수 있다.

도 2는 강화 유리를 레이저로 가공할 경우 필름 또는 물질에 손상이 발생한 경우를 보여준다. 210은 기능성 코팅이 도포된 기판의 면을 레이저로 가공할 경우, 유리의 홀(212)과 보호필름(110a), 그리고 코팅(130)에 레이저 가공 과정에서 손상(215)이 발생할 수 있다. 이는 유리의 홀(212)를 형성하는 과정에서 레이저의 열이 코팅된 물질(130) 또는 보호 필름(110a)에 전달되어 손상을 야기할 수 있다.

220은 블랙 매트릭스가 도포된 기판의 면을 레이저로 가공할 경우 블랙 매트릭스(120a 및 120b)에 레이저의 열이 전달되어 손상을 야기할 수 있다.

이하 본 명세서에서는 열의 전달을 최소한으로 줄이는 반전 가공 방식과, 반전 가공을 다수의 제품에서 수행할 수 있도록 하는 회전 가공 방식이 결합된 장치를 제시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 가공 장치를 구성하는 회전판과 결착부 및 회전 구동부를 보여주는 도면이다. 회전판(330)은 회전축(335)을 기준으로 회전 구동부(320)에 의해 회전한다.

결착부(310)는 하나의 기판을 가공하기 위해 고정시키는 것으로 회전이 가능하다. 결착부의 회전축(312)을 중심으로 결착부(310)는 회전한다. 결착부(310)가 반전하는 회전축은 회전판의 회전축과 수직을 이룰 수 있다. 회전 구동부(320)는 회전판을 회전시키며, 결착부(310)에 결착된 기판의 레이저 가공이 완료하고 결착부(310)가 회전하여 반전 가공까지 완료하면 회전판을 회전시킬 수 있다. 물론, 반전 가공 하기 전에 회전을 시켜 가공을 하는 방식도 가능하다. 이에 대해서는 후술하고자 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 도 3의 구성을 아래에서 바라본 형상이다. 회전판(330)에는 340과 같이 홀이 있으며, 이는 결착부(310)가 반전할 수 있도록 하는 영역이다.

레이저 가공은 회전판의 아래 혹은 위쪽에 위치하거나 혹은 양측에 위치할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 구성 장치를 보여주는 도면이다. 도 3의 회전판의 측면을 보여주며, 하나의 레이저 가공부가 하나의 결착부에 결합된 형상이다. 도 5의 기판 가공 장치(300)는 레이저 가공부가 회전판의 회전에도 고정된 위치를 유지하는 실시예를 보여준다. 레이저 가공부(360)은 결착부(310)의 위쪽에 위치하며, 결착부(310)에 결합된 기판을 가공한다. 레이저 가공부(360)은 결착부(310)의 개수에 비례하여 구성될 수 있다. 레이저 가공부는 모든 결착부에 대응하여 구성될 수도 있으나, 기판의 투입 및 배출 프로세스를 고려하여, 기판의 투입/배출이 한 측에서 이루어질 경우, 레이저 가공부의 개수는 결착부의 개수보다 작게 구성할 수 있다. 도 5는 기판을 투입 및 배출하는 투입-배출 제어부(370) 및 얼라인부(375)가 각각 하나씩 기판 가공 장치에 결합된 형태를 보여준다.

4개의 결착부에 2개 영역에서 기판이 투입/배출되는 경우라면 2개의 레이저 가공부가 포함될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 가공부와 기판의 투입/배출이 동일한 영역 내에서 이루어질 수도 있다.

또한, 도 5에서는 레이저 가공부(360)은 결착부(310)에 수직하여 위쪽에 위치하지만, 다른 실시예에 의할 경우 레이저 가공부(360)는 결착부(310)에 수직하여 아래쪽에 위치할 수도 있다. 또한, 결착부(310)의 위쪽 및 아래쪽 모두에 레이저 가공부가 위치하여 양면에서 레이저를 조사할 수도 있다. 이 경우 어느 한 쪽의 레이저 가공부가 조사하는 빛이 다른 레이저 가공부로 조사되지 않도록 레이저 가공부가 조사하는 기판의 영역이 상이하도록 구성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 결착부의 세부적인 구성을 보여주는 도면이다. 결착부(310)는 회전축(312)을 포함하며, 다수의 홀(314)이 형성될 수 있다. 이 홀들은 레이저 가공부의 레이저 빔이 반사(Reflector)되지 않도록 빔이 맞는 부분은 구멍을 형성한 구조이며, 가공하고자 하는 제품의 특성에 따라 결착부의 홀은 다양하게 형성될 수 있다. 결착부(310)에는 특정한 제품에 한정되지 않고, 가능한 많은 제품에 적합하도록 홀이 다양하게 형성될 수도 있다. 다른 실시예에 의해, 결착부(310)는 회전판에서 대해 착탈 가능하도록 구성될 수 있으며, 이 경우 결착부(310)는 가공하고자 하는 기판의 특성에 따라 회전판에서 교체가 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, A라는 형태를 가공하는데 있어 홀의 크기 및 위치가 설계된 결착부는 A라는 형태로 기판을 가공하는 경우에만 사용되며, 이와 다른 B라는 형태를 가공할 경우에는 다른 형태의 결착부를 회전부에 장착하여 사용할 수 있다.

도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 가공 장치의 구성과 동작 과정을 보여주는 도면이다.

도 7a에서 기판 가공 장치의 회전판(330)은 반시계방향(Counter Clock Wise)(709)로 회전한다. 물론 이러한 회전 방향은 시계방향으로도 가능하다. 회전판(330)은 4개로 영역으로 나뉘어지며 각각의 영역에는 결착부(711, 712, 713, 714)가 장착되어 있다.

그리고 회전판(330)의 상측에는 레이저 가공부(761, 762)가 형성되어 있다. 레이저 가공부(761, 762)는 회전판(330)과 분리되어 있어 회전판(330)의 회전에 독립한다. 또한, 기판의 투입/배출을 제어하는 투입-배출 제어부(770)가 회전판(330)의 상측에 위치할 수 있다. 그리고 기판을 결착부(711, 712, 713, 714)에 얼라인(align)시키는 얼라인부(775)도 회전판(330)의 상측에 위치할 수 있다. 투입-배출 제어부(770) 및 얼라인부(775) 역시 회전판(330)과 분리되어 있어 회전판(330)의 회전에 독립한다.

투입-배출 제어부(770)가 도 7a에서 제1결착부(711)에 기판(791)을 투입하고, 기판(791)의 투입이 완료하면 709와 같이 지면에 수직한 방향의 회전축을 기준으로 회전판(330)이 회전한다.

도 7b는 도 7a의 회전판(330)이 반시계방향으로 90도 회전 후 얼라인부(775) 아래에 제1결착부(711)에 결합된 기판(791)이 놓여진 실시예를 보여준다. 얼라인부(775)는 제1결착부(711)에서 레이저 가공 작업이 정확하게 이루어지도록 기판(791)을 조절한다. 한편, 투입-배출 제어부(770)는 새로운 기판(792)을 제2결착부(712)에 투입한다.

도 7c는 도 7b의 회전판(330)이 반시계방향으로 90도 회전 후 제1레이저 가공부(761) 아래에 제1결착부(711)에 결합된 기판(791)이 놓여진 실시예를 보여준다. 또한 제2결착부(712)에는 기판(792)이 위치하며 얼라인부(775) 아래 기판(792)이 놓인다.

제1레이저 가공부(761)는 제1결착부(711)에 결합된 기판(791)으로 레이저 빔을 조사하여 기판을 가공할 수 있다. 이와 동시에 얼라인부(775)는 제2결착부(712)의 기판(792)을 얼라인 시키며, 투입-배출 제어부(770)는 제3 결착부(713)에 기판(792)를 투입한다.

제1레이저 가공부(761)는 기판(791)의 제1면을 가공한 후, 결착부(711)는 반전을 하고, 반전한 후 반시계방향으로 다시 90도 회전한다.

즉 제1레이저 가공부(761)가 제1결착부(711)의 기판(791)을 가공한 후 반시계 방향으로 회전하며, 이 과정에서 제1결착부(711)는 반전을 진행한다.

도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 7c에서 90도 반시계 방향으로 회전판(330)이 회전한 도면이다.

회전판(330)의 이동으로 인하여 제1결착부(711)가 제2레이저 가공부(762) 아래에 위치한다. 또한 제1결착부(711)는 반전을 하였으므로 이전에 제1레이저 가공부(761)가 가공한 기판(791)의 반대편 면이 제2레이저 가공부(762) 아래에 놓이게 된다. 점선으로 기판(791)을 표시하였다. 제1결착부(711)에 홀이 형성된 경우, 기판(791)의 일부만이 홀을 통하여 제2레이저 가공부(762)의 레이저 빔을 받을 수 있다. 이 과정에서 제2결착부(712)는 제1레이저 가공부(761)에서 가공을 진행하며, 얼라인부(775)는 제3결착부(713)의 기판(793)을 얼라인 시키고 투입-배출 제어부(770)는 제4결착부(714)에 기판(794)을 투입한다.

제2 레이저 가공부(762)는 기판(791)에 대해 나머지 절반의 가공 공정을 수행하여 기판(791)에 대한 공정을 완성한다.

도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 7d에서 90도 반시계 방향으로 회전판(330)이 회전한 도면이다.

회전판(330)의 이동으로 인하여 제1결착부(711)가 투입-배출 제어부(770) 아래에 위치하며 가공이 완성된 기판(791)은 배출된다. 투입-배출 제어부(770)는 먼저 기판(791)을 배출한 후, 새로운 기판을 제1결착부(711)에 투입할 수 있다.

도 7a 내지 도 7e는 투입-배출 제어부(770)와 얼라인부(775)가 각각 기판의 투입/배출과 기판의 얼라인 작업을 나누어 수행하지만, 이러한 기능은 결합되어 하나의 구성요소에서 이루어질 수 있다. 혹은 투입 및 얼라인을 하나의 구성요소에서 수행하고, 배출을 다른 구성요소에서 수행할 수 있다.

도 7f는 본 발명의 다른 실시예에 의한 투입 및 얼라인을 하나의 구성요소에서 수행하고, 배출을 다른 구성요소에서 수행하는 구성을 보여주는 도면이다. 투입 제어부(780a)는 투입 및 얼라인을 담당하며, 도 7f에서 제4결착부(714)에 기판(794)를 투입 및 얼라인을 한다. 또한 배출 제어부(785)는 기판의 배출을 담당하며, 제1결착부(711)에 결합된 기판(791)을 배출시킨다.

이외에도 회전판(330)을 8등분으로 하여 4개의 결착부와 2개의 투입 제어부 및 2개의 배출 제어부로 보다 빨리 기판을 가공할 수 있다.

도 7g는 8개의 결착부(711, 712, 713, 714, 715, 716, 717, 718)와 4개의 레이저 가공부(761, 762, 763. 764)와 2개의 투입제어부(780a, 780b) 및 2개의 배출 제어부(785a, 785b)가 구성되며, 제1투입제어부(780a)에서 투입된 기판은 2개의 레이저 가공부(761, 762)에서 가공 및 반전 가공을 수행한 후 제1배출 제어부(785a)에서 배출되며, 이와 동시에 제2투입제어부(780b)에서 투입된 기판은 2개의 레이저 가공부(763, 764)에서 가공 및 반전 가공을 수행한 후 제2배출 제어부(785b)에서 배출된다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 가공부가 기판을 가공하는 과정을 보여주는 도면이다.

도 8a 및 도8b는 도 7c에서 제1레이저 가공부가 제1결착부의 기판을 가공하는 과정을 보여주는 도면이다.

제1레이저 가공부(761) 아래에 제1결착부(711)가 있으며, 제1결착부(711)에는 기판(791)이 장착되어 있다. 기판(791)과 제1결착부(711)의 장착은 공기를 통해 흡착하거나 혹은 고정장치를 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

기판(791)은 강화유리(791b)의 양면에 필름 또는 코팅 물질이 791a 및 791c와 같이 형성되어 있다. 또한 제1결착부(711)에는 홀(810)이 형성되어 레이저가 반사되지 않도록 하며, 제1결착부(711)가 반전될 경우에도 레이저 빛이 통과할 수 있도록 한다.

제1레이저 가공부(761)에는 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사부(801)가 위치한다. 제1레이저 가공부(761)가 기판(791)의 제1면으로 절반의 깊이만큼 레이저 빔을 조사하면 도 8b와 같다.

도 8b은 레이저가 조사되어 기판(791)이 절반의 깊이만큼 가공되었다. 도 8b에서는 891과 같이 절반의 깊이만큼 레이저가 조사되었으므로, 제1면의 필름 또는 코팅 물질(791a)은 전체 깊이로 가공할 경우보다 레이저 열을 적게 받게 된다. 가공하는 과정에서 열이 지속적으로 특정 영역(895, 896)으로 전달된다.

도 8c및 도 8d는 도 7d에서 제2레이저 가공부(762)가 제1결착부의 기판을 가공하는 과정을 보여주는 도면이다.

회전판의 회전으로 인하여 제2레이저 가공부(762) 아래에 제1결착부(711)가 위치하며, 제1결착부(711)는 도 8b의 상태에서 반전한 상태이다. 앞서 도 8b에서 레이저 빔이 조사된 기판(791)의 반대편 면이 제2레이저 가공부(762)를 향하고 있다. 기판(791) 역시 제1결착부(711)의 반전에 따라 아래쪽으로 내려가 있는 상태이다.

제2레이저 가공부(762)의 레이저 빔 조사부(802)은 앞서 도 8b에서 레이저가 조사된 면의 반대편 면의 같은 영역으로 레이저가 조사된다.

도 8d는 레이저 빔 조사부(802)에서 레이저가 조사된 경우를 보여준다. 제1결착부(711)에 형성된 홀(810)을 통하여 제2레이저 가공부(762)의 레이저 빔 조사부(802)에서 조사된 레이저가 기판(791)의 다른 면을 조사하여 가공한다. 가공하는 과정에서 열이 지속적으로 특정 영역(897, 898)으로 전달된다.

레이저에 의해 열을 받게 되는 제2면의 필름 또는 물질(791c)은 앞서 도 8b의 가공 과정에서 열을 받은 면의 반대편의 면이므로 전체 깊이로 가공할 경우보다 레이저 열을 적게 받게 된다. 또한 제1면의 필름 또는 물질(791c) 역시 더 이상 직접 레이저가 조사되지 않으므로 손상될 가능성이 낮아진다.

정리하면 다음과 같다. 기판 가공 장치는 K개의 결착부와 이들의 결착부가 회전하여 정지한 경우 레이저 빔을 조사하는 N개의 레이저 가공부로 구성된다. 보다 상세히, 기판 가공 장치는 회전축을 기준으로 회전하는 회전판과 회전판을 구동시키는 회전 구동부를 포함한다. 그리고 이 회전판 상에 장착된 K개의 결착부가 있으며, 이 결착부는 회전판의 회전축에 수직인 회전축을 중심으로 반전한다. 결착부에는 레이저 빔이 반사되지 않고 반전 후에도 기판의 다른 면을 가공하기 위해 홀이 형성된다. 물론 결착부는 반드시 360도 회전을 할 필요는 없으며 반전 가공을 위해 180도 회전으로도 충분하다. 레이저 가공부 역시 K개의 결착부에 대해 레이저 빔을 조사할 수 있도록 총 N개가 기판 가공 장치에 결합될 수 있다. N은 K와 같을 수도 있으며, K보다 작은 값일 수 있다. 도 7a 내지 도 7g의 실시예에서는 레이저 가공부가 결착부 보다 개수가 작은 실시예(N<K)를 보여준다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 기판의 투입/배출 및 얼라인을 제어하는 기판 제어부가 레이저 가공부와 교대로 동작할 경우인 경우 결착부의 개수와 레이저 가공부의 개수는 동일할 수 있다.

레이저 가공부는 기판 가공 장치의 구성에 따라 결착부 위쪽에 형성될 수도 있고, 결착부 아래쪽에 형성될 수도 있다. 회전판은 360/K의 각도로 회전하고 레이저 가공부는 회전이 중지된 후 결착부의 기판을 가공할 수 있다. 예를 들어 K가 4개인 경우 90도씩 회전하며, K가 8개인 경우 45도씩 회전할 수 있다. 회전판의 넓이와 결착부의 크기 및 레이저 가공부들 간에 거리 등을 고려하여 K의 값 및 레이저 가공부의 개수 N을 결정하고 그에 해당하는 기판 가공 장치를 생성할 수 있다.

도 7a 내지 7g는 결착부의 기판의 제1면을 가공한 뒤, 결착부를 반전시켜 기판의 뒷면인 제2면이 나오도록 하며 또한 회전판을 회전시켜 새로운 레이저 가공부가 기판의 제2면을 가공하는 방식을 제시하고 있다.

즉, 제1레이저 가공부가 제1결착부에 결합된 기판의 제1영역의 제1면을 가공한 후 회전 구동부는 가공이 완료한 후 회전판을 회전시키며, 회전으로 인해 제2레이저 가공부와 대향되는 위치에 정지한 제1결착부의 기판의 제1영역의 제2면을 제2레이저 가공부가 가공할 수 있다. 이는 도 8a 내지 도 8d의 실시예에서 살펴보았다.

그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 결착부의 기판의 제1면을 가공한 뒤, 결착부를 반전시켜 기판의 뒷면이 나오도록 하되, 회전판을 회전시키기 않고 그 자리에서 레이저 가공부가 기판의 다른 제2면을 가공할 수도 있다. 예를 들어, 결착부가 반전만 되며 회전판이 회전하지 않을 경우, 도 8c 및 도 8d에서 제2레이저 가공부(762) 대신에 제1레이저 가공부(761)가 기판(791)의 다른 뒷면을 가공할 수 있다. 이는 실시예에 따라 다양하게 변형 실시될 수 있다.

또한, 기판 제어부가 기판 가공 장치에 결합하여 존재하거나, 기판 가공 장치와 독립하여 존재할 수 있다. 기판 제어부는 앞서 살펴본 기판의 투입, 배출, 얼라인을 제어하는 구성요소이며, 기판 제어부는 다수가 기판 가공 장치의 기판을 제어할 수 있다. 예를 들어 투입-배출 제어부가 제1기판 제어부로 기능하며, 얼라인 부가 제2기판 제어부로 기능할 수 있으며, 투입-얼라인을 담당하는 제1기판 제어부와 배출을 담당하는 제2기판 제어부가 기판 가공 장치에 결합될 수 있다.

즉, 기판 제어부가 기판의 투입, 배출 또는 얼라인 중 어느 하나 이상의 기능을 제공하는 동시에, 회전판의 다른 영역의 레이저 가공부는 기판의 제1면 또는 기판의 양면인 제1면 및 제2면을 가공할 수 있다. 제1면만을 가공하고 반전시켜서 다른 레이저 가공부가 가공하는 경우는 기판 제어부의 작업 시간이 기판의 한쪽 면을 가공하는 시간과 비교하여 큰 차이가 나지 않는 경우이며, 하나의 레이저 가공부가 1면 및 기판을 반전시킨 제2면을 모두 가공하는 경우는 기판 제어부의 작업 시간이 기판의 양쪽 면 가공 및 기판을 반전시키는 작업 시간과 비교하여 큰 차이가 나지 않는 경우에 해당한다.

본 발명을 적용할 경우 한 번에 K개의 기판을 가공할 수 있다. 따라서 하나의 기판을 가공하는 경우보다 K배의 가공 속도가 향상될 수 있다. 과거에 레이저 빔을 기판의 표면에 포커스를 맞추어서 고속 스캐닝을 하는 레이저 절개(Laser Ablation) 공법은 강화유리 형상가공이 가능하나 가공시간이 길어서 공정장비로 불합리하였다. 그러나 본 발명의 회전 및 반전을 적용할 경우 가공시간을 획기적으로 단축할 뿐만 아니라 반전으로 양면에서 가공을 하므로 열에 의한 손상과 기판의 깊이에 의한 가공 편차인 테이퍼 수치를 줄일 수 있다.

도 9는 한쪽 면만을 가공할 경우와 본 발명에 의한 반전 가공을 할 경우의 테이퍼 발생량을 보여주는 도면이다.

910은 한쪽 면만을 레이저(991)로 가공할 경우의 가공되는 과정을 911, 912, 913, 914로 제시하고 있다. 920은 양면을 레이저(992)로 가공할 경우의 가공되는 과정을 921, 922, 923, 924로 제시하고 있다. 922 과정을 완료하고 기판을 반전시킨 후 923과 같이 가공을 진행한다.

도 10은 도 9의 914 및 924의 가공 결과물에서 테이퍼(Taper) 수치의 차이가 있음을 보여주는 도면이다. 914의 윗면과 아랫면의 차이인 T1의 값은 924의 중간 지점과 위/아래 면의 차이인 T2보다 크다. 이는 914는 한쪽 면에서만 레이저를 조사하므로 윗면과 아랫면의 홀의 차이가 크지만, 본 발명의 반전 가공 기법을 적용한 924는 양쪽 면에서 레이저를 조사하여, 양쪽 면이 가장 넓고 중간 부분이 가장 좁지만 이들의 차이인 T2는 T1보다 작으며 그 결과 테이퍼 수치를 줄일 수 있다.

앞서, 도 7a 내지 도 7g 및 도 8a 내지 도 8d에서는 하나의 레이저 가공부에서 가공하고 반전을 한 후 다른 레이저 가공부에서 다른 뒷면을 가공하였다.

도 11a 및 도 11b는 하나의 레이저 가공부에서 가공을 하고 결착부를 반전시킨 후 그 뒷면을 동일한 레이저 가공부에서 가공을 하는 실시예를 보여주는 도면이다. 이는 앞서 기판 제어부에서 기판을 투입/배출하고 얼라인하는데 소요되는 시간이 기판을 가공하는데 소요되는 시간보다 길 경우, 하나의 레이저 가공부에서 양면을 가공하되 반전을 수행하는 실시예를 보여준다.

도 11a는 기판 가공 장치(700)의 구성으로 4개의 결착부(711, 712, 713, 714)와 2개의 레이저 가공부(761, 762), 그리고 2개의 기판 제어부(1171, 1172)를 제시한다. 제1기판 제어부(1171)가 기판(794)을 제4결착부(714)에 투입하는 동안 레이저 가공부(761, 762)들은 각각 제1, 3 결착부(711, 713)의 기판(791, 793)을 가공한다. 그리고 제2기판 제어부(1172)는 제2결착부(712)의 기판을 배출시키기 위해 조정 중에 있다.

도 11b는 제1, 3 결착부(711, 713)의 기판(791, 793)이 반전되어 가공되는 과정을 진행 중이다. 제1기판 제어부(1171)가 기판(794)을 제4결착부(714)에 투입한 후 얼라인을 진행하고 있으며, 제2기판 제어부(1172)는 제2결착부(712)의 기판을 배출한 결과를 보여준다. 투입/얼라인 및 배출에는 시간이 소요될 수 있으므로, 동일한 레이저 가공부(761, 762)에서 기판(791, 793)을 1차 가공을 한 후 반전시켜 다시 가공하는 프로세스를 보여준다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판의 반전 가공 과정을 보여주는 도면이다. 도 7a 내지 도 7g에서 살펴본 바와 같이 투입, 기판의 얼라인, 기판의 제 1면 가공 및 제 2면의 반전 가공과 배출의 과정을 정리하면 다음과 같다.

투입-배출 제어부는 기판을 회전판의 결착부에 투입한다(S1210). 그리고 회전판을 회전시킨다(S1215). 얼라인부는 결착부의 기판을 얼라인하고(S1220), 회전판을 회전시킨다(S1225). 레이저 가공부는 결착부의 기판의 제1면을 가공한다(S1230). 가공은 홀을 형성하거나 노치를 형성하는 등의 작업을 포함한다. 기판의 제1면의 가공이 완료하면 회전판을 회전시키며 결착부를 반전시킨다(S1235). S1230과 구별되는 또다른 레이저 가공부는 반전된 결착부에 장착된 기판의 제2면을 가공한다(S1240). 제2면의 가공이 완료하면 회전판을 회전시킨다(S1245). 투입-배출 제어부는 기판을 회전판의 결착부에서 분리하여 배출한다(S1250).

회전판의 크기 또는 결착부의 크기에 따라 S1210의 투입-배출 제어부와 S1250의 투입-배출 제어부는 동일하지 않을 수 있다. 또한 투입-배출 제어부가 얼라인 기능을 수행할 수 있으며, 도 7f 및 도 7g와 같이 투입 및 얼라인을 담당하는 투입 제어부와 배출 제어부가 각각 존재할 수 있다.

S1235의 회전판의 회전 및 결착부의 반전은 분리하여 동작할 수 있으며, 그 순서는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 또한, 회전 없이 결착부를 반전시켜 하나의 레이저 가공부가 1면 및 2면 모두 가공할 수도 있다.

본 발명의 결착부가 기판을 장착하기 위해서 진공 상태로 기판을 고정시키는 석션(suction)을 이용할 수 있으며, 결착부에 별도의 홈을 구비하여 기판이 장착된 후 별도의 힘을 가하지 않으면 탈착되지 않도록 하는 방식도 적용 가능하다.

본 발명의 실시예를 적용할 경우, 기판의 두께를 절반으로 나누어 레이저 가공을 하므로 열에 의한 기판의 필름 혹은 물질의 변형 혹은 손상을 방지할 수 있으므로, 기판의 강화층의 두께에 상관없이 강화유리 형상 가공이 가능하다. 또한, 결착부는 다양한 홀을 형성하고 그에 맞는 기판의 가공을 수행할 수 있으므로, 다양한 크기와 모델의 홀 및 노치 가공이 이루어질 수 있으며, 또한 회전판에서 작업이 병렬적으로 이루어지므로 공정 시간을 줄일 수 있다.

또한, 가공하고자 하는 기판의 깊이가 A인 경우, 양면에 대해 각각 A/2의 깊이로 가공할 수 있으나, 가공하는 면의 필름 혹은 물질의 특성에 따라 양면에 대한 가공 깊이를 달리 할 수 있다. 예를 들어, 기판의 제1면은 열에 취약한 물질이 도포된 반면, 제1면의 반대편인 제2면은 열에 강한 물질이 도포된 경우라면, 제1면에 대해 30%의 깊이로 가공한 후, 반전시켜 제2면에 대해 70%의 깊이로 가공할 수 있다. 즉, 기판의 두께와 물성의 특징 등을 고려하여 양면을 반전하여 가공할 경우, 가공 시간 및 깊이를 조절할 수 있다.

본 발명의 레이저 가공부는 스캐너(scanner)를 포함할 수 있다. 스캐너를 이용하여 가공할 위치를 확인하며, 스캐너의 스캔 시간을 줄이기 위해 결착부의 홀을 기준으로 스캐닝을 할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 결착부의 홀은 반드시 기판의 모든 가공 영역에 일대일로 대응하는 것이 아니고, 기판의 모든 가공 영역을 포함하여 더 많은 홀이 존재할 수 있다. 이는 결착부가 오직 하나의 형상의 기판의 가공에만 관여하는 것이 아니라 다양한 형상의 기판 가공에도 관여할 수 있기 때문이다.

본 발명의 기판 가공 장치는 터치 패널의 공정에도 적용될 수 있다. 터치 패널은 기판에 터치를 위한 센서가 형성되어야 하며, 센서를 보호하는 과정이 필요하다. 간략히 살펴보면, 유리 혹은 플라스틱을 강화하고, 센서를 강화된 유리 혹은 플라스틱에 형성한 후, 내산 보호막을 형성한다. 이후 기판을 특정한 형상에 맞도록 가공하는 공정을 진행한 후, 가공된 부분의 에지를 그린딩(edge grinding)하고 화학적 열처리(Chemical Heating)를 수행한다.

본 발명의 기판 가공 장치는 다양한 제품에도 동시에 가공을 할 수 있다. 이 경우 레이저 가공부는 가공할 기판이 반전되었는지 여부, 혹은 가공 후 반전을 필요하는지 여부, 그리고 가공할 위치와 깊이 혹은 가공 시간에 대한 정보를 수신할 수 있는데, 이는 회전판의 회전이 일어날 때마다 새로이 정보를 수신하여 새로운 제품에 대해 다른 형상의 가공을 수행할 수 있다.

또한 기판이 매우 얇을 경우에는 회전 공법만을 사용할 수 있다. 이 경우 도 12의 과정과 유사하게, 본 발명의 기판 가공 장치는 기판을 투입한 후 회전시킨 후 기판을 얼라인 시킨 후, 다시 회전하고, 1차 가공을 제1면의 제1영역에 대해 수행한 후 다시 회전 후 2차 가공을 제1면의 다른 제2영역에 대해 수행할 수 있다. 이는 가공해야 할 형상이 다양할 경우 적용할 수 있는 실시예이다.

반면, 하나의 면의 동일 영역을 2차례 혹은 그 이상의 횟수로 나누어 가공할 수 있다. 도 12의 과정과 유사하게, 본 발명의 기판 가공 장치는 기판을 투입한 후 회전시킨 후 기판을 얼라인 시킨 후 다시 회전하고, 1차 가공을 제1면의 제1영역에 제1의 깊이로 수행한 후, 다시 회전하고 2차 가공을 제1면의 동일한 제1영역에 나머지 깊이로 수행할 수 있다. 가공해야 할 형상이 단순할 경우 적용할 수 있는 실시예이다.

본 발명은 기판의 종류에 관계없이 다양한 형상을 가공하기 위해 적용할 수 있다. 레이저 소스는 레이저 가공부의 개수 혹은 구성 방식에 따라 하나 이상이 될 수 있으며, 스캐너와 비전 카메리가 부가될 수 있다.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 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.

300, 700: 기판 가공 장치
310, 711, 712, 713, 714, 715, 716, 717, 718: 결착부
320: 회전 구동부 330: 회전판
761, 762: 레이저 가공부 770: 투입-배출 제어부
775: 얼라인부 791, 792, 793, 794: 기판
780a, 780b: 투입 제어부 785a, 785b: 배출 제어부

Claims (8)

1. 제1 회전축을 기준으로 회전하는 회전판;
   상기 회전판을 회전시키는 회전 구동부;
   상기 회전판의 서로 다른 위치에 위치하고 각각에 기판이 결합되는 K(K는 2 이상의 자연수)개의 결착부; 및
   상기 회전판의 회전과 관계 없이 고정된 위치에 설치되고, 레이저를 조사하는 레이저 빔 조사부를 포함하는 레이저 가공부를 포함하고,
   상기 K개의 결착부 각각은 제2 회전축을 기준으로 회전하며 홀을 구비하고,
   상기 레이저 가공부의 상기 레이저 빔 조사부는,
   상기 제1 회전축을 기준으로 상기 회전판이 회전하여, 상기 K개의 결착부 중 제1 결착부가 아래에 위치하면, 상기 제1 결착부의 위에 결합된 기판의 제1 면으로 제1 레이저를 조사하고,
   상기 회전판이 상기 제1 회전축을 기준으로 회전하지 않는 상태에서, 상기 제1 결착부가 상기 제2 회전축을 기준으로 회전하여 상기 제1 결착부가 180도 회전하면, 제2 레이저를 조사하고,
   상기 제2 레이저는 상기 제1 결착부의 홀을 관통하여, 상기 제1 결착부의 아래에 결합된 기판의 상기 제1 면의 반대 면인 제2 면에 조사되는 기판 가공 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전판은 K개의 영역으로 분할되어 있으며,
   상기 레이저 가공부는 상기 회전판이 360/K의 각도로 회전한 후 상기 결착부에 결합된 기판을 가공하는, 기판 가공 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 K개의 결착부는 상기 회전판으로부터 착탈 가능하고,
   상기 홀은 상기 제2 레이저가 조사되는 영역 및 상기 제2 레이저가 조사되지 않는 영역 중 적어도 일부 영역에 구비된 기판 가공 장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 K개의 결착부는 상기 레이저 가공부가 가공하는 영역에 대응하여 홀이 형성된, 기판 가공 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   기판의 투입, 배출 또는 얼라인 중 어느 하나 이상의 기능을 제공하는 기판 제어부를 포함하는, 기판 가공 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 기판 제어부가 기판의 투입, 배출 또는 얼라인 중 어느 하나 이상의 기능을 제공하는 동시에 상기 레이저 가공부는 상기 기판의 제1면 또는 상기 기판의 제1면 및 제2면을 가공하는, 기판 가공 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 레이저 가공부는 상기 기판의 반전 여부 및 기판의 가공 위치에 대한 정보를 수신하는 기판 가공 장치.
   
   

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