KR20120008356A - 레이저 가공 장치 - Google Patents

레이저 가공 장치

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KR20120008356A
KR20120008356A KR1020100069168A KR20100069168A KR20120008356A KR 20120008356 A KR20120008356 A KR 20120008356A KR 1020100069168 A KR1020100069168 A KR 1020100069168A KR 20100069168 A KR20100069168 A KR 20100069168A KR 20120008356 A KR20120008356 A KR 20120008356A
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김상철
이춘곤
이동혁
김덕흥
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명은, 하나의 작업대에 복수의 헤드를 배치함으로써, 리드 타임을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 레이저 가공 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 레이저 빔을 출력하는 발진기; 상기 레이저 빔을 입력받아 작업대의 적어도 일부 영역인 제1 작업영역에 배치되는 작업 대상물을 가공하는 제1 헤드; 및 상기 레이저 빔을 입력받아 상기 작업대의 적어도 일부 영역인 제2 작업영역에 배치되는 작업 대상물을 가공하는 제2 헤드;를 구비하고, 상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나가 상기 작업대에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 상대 운동 가능한 레이저 가공 장치를 제공한다.

Description

레이저 가공 장치{Laser manufacturing apparatus}
본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나 또는 복수의 헤드를 포함하고 레이저를 이용하여 단층 또는 다층의 인쇄회로기판 등에 비아홀 또는 관통홀 등의 미세 홀 등의 홀을 가공하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
레이저 가공 장치는 레이저를 이용하여 인쇄회로기판 등에 비아홀 또는 관통홀 등의 미세 홀을 가공할 수 있다. 레이저 드릴링은 기존 드릴링 기술에 비해서 많은 장점이 있어서 다양한 산업 분야에서 중요한 제조 솔루션으로 사용되고 있다.
레이저 드릴링은 비접촉식 가공, 재료에 대한 낮은 입열량, 다양한 재료에 드릴링 할 수 있는 유연성, 정확성과 일관성 등의 특징이 있다. 또한, 레이저 드릴링은 서브마이크로(sub micro) 구멍과 큰 가로세로 비율(aspect ratio)을 갖는 드릴링, 각도가 있는 드릴링 등이 가능하다.
드릴링에서 일반적으로 사용되는 기술로는 충격식(percussion) 구멍 드릴링과 트리패닝(trepanning) 등이 있다. 충격식 드릴링은 원하는 결과를 얻기 위해서 구멍마다 다중 펄스를 사용한다. 트리패닝은 주로 큰 구멍 또는 윤곽이 있는 구멍을 잘라내는 데 사용되는 공정이다.
한편, 레이저 가공 장치는 하나 또는 복수의 헤드를 포함하고, 동시에 하나 또는 복수개의 홀을 동시에 가공할 수 있다.
본 발명은, 하나의 작업대에 복수의 헤드를 배치함으로써, 리드 타임을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 레이저 빔을 출력하는 발진기; 상기 레이저 빔을 입력받아 작업대의 적어도 일부 영역인 제1 작업영역에 배치되는 작업 대상물을 가공하는 제1 헤드; 및 상기 레이저 빔을 입력받아 상기 작업대의 적어도 일부 영역인 제2 작업영역에 배치되는 작업 대상물을 가공하는 제2 헤드;를 구비하고, 상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나가 상기 작업대에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 상대 운동 가능한 레이저 가공 장치를 제공한다.
상기 레이저 빔이 이산화탄소(CO2) 레이저 빔이 될 수 있다.
상기 레이저 빔을 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 포함하는 복수개의 레이저 빔으로 분할하는 빔 스플리터; 및 각각 상기 발진기와 상기 제1 헤드 또는 상기 제2 헤드 사이에서 상기 제1 레이저 빔 또는 상기 제2 레이저 빔의 광로를 변경하는 미러들을 더 구비할 수 있다.
상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 하나 사이에 배치되어, 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔 중의 적어도 하나의 광경로 거리를 변경하는 광 보정부를 더 구비할 수 있다.
상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 하나 사이에 배치되어, 상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나의 상기 작업대에 대한 운동을 보상하는 광 보정부를 더 구비할 수 있다.
상기 광 보정부가 상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 사이에 각각 배치될 수 있다.
상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드 각각이 상기 작업대에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 상대 운동할 수 있다.
상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 하나 사이에 배치되어, 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔 중의 적어도 하나의 광 경로를 변경하는 광경로 변경부를 더 구비할 수 있다.
상기 광경로 변경부가 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나의 움직임을 보상하여 상기 발진기로부터 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나 사이의 광경로를 실질적으로 일정하게 유지하도록 제어될 수 있다.
상기 광경로 변경부가 상기 미러들 사이에 배치되어 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔 중의 적어도 어느 하나의 광경로를 변경하는 이동 미러들을 구비할 수 있다.
상기 광경로 변경부가 상기 이동 미러들 중의 적어도 일부를 고정한 상태에서 상기 레이저 빔의 광경로에 대하여 수직인 방향으로 이동 가능한 미러 스테이지를 구비할 수 있다.
상기 미러 스테이지가 상기 작업대에 대하여 실질적으로 수직인 방향 또는 수평한 방향으로 이동 가능할 수 있다.
상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 하나 사이에 배치되어, 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔 중의 적어도 하나의 레이저 빔 평행도를 보정하는 빔 평행도 보상부를 더 구비할 수 있다.
상기 빔 평행도 보상부가 콜리메이터(collimator)와 조리개(aperture)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 작업대의 일 측에 배치되어 상기 제1 작업 영역 및 상기 제2 작업 영역에 작업 대상물을 공급하는 코일러; 및 상기 작업대의 다른 일 측에 배치되어 상기 제1 작업 영역 및 상기 제2 작업 영역으로부터 작업 대상물을 회수하는 리코일러를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 의하면, 하나의 작업대에 복수의 헤드를 배치함으로써, 리드 타임을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 대한 비교예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 레이저 가공 장치에서, 광 보정부로서 광경로 변경부가 적용된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 레이저 가공 장치에서, 광 보정부로서 빔 평행도 보상부가 적용된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 대한 비교예에 따른 레이저 가공 장치(10)를 개략적으로 도시한 모습이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 대한 비교예에 따른 레이저 가공 장치(10)는 두 개의 작업대(133a, 133b) 위의 각각의 작업 영역(134a, 134b)으로 작업 대상물이 공급되고, 제1 헤드(130a) 및 제2 헤드(130b)가 각각의 작업 영역(134a, 134b) 위에 배치되어, 작업을 수행한다.
이를 위하여, 각각의 작업대(133a, 133b)에는 코일러(131a, 131b)와 리코일러(132a, 132b)가 배치되고, 각각 코일러(131a, 131b)로부터 작업 대상물이 공급되고 리코일러(132a, 132b)로 작업이 완료된 작업 대상물이 회수된다.
이때, 하나의 발진기(110)에서 생성된 레이저 빔(140)이 빔 스플리터(120)에서 제1 레이저 빔(140a)과 제2 레이저 빔(140b)으로 분할되고, 제1 레이저 빔(140a) 및 제2 레이저 빔(140b) 각각이 반사 미러들(150)을 통하여 광경로가 변경되어 제1 헤드(130a) 및 제2 헤드(130b)로 공급된다.
이때, 제1 헤드(130a)는 제1 레이저 빔(140a)에 의하여 제1 작업 영역(134a)에 위치되는 작업 대상물을 가공한다. 제2 헤드(130b)는 제2 레이저 빔(140b)에 의하여 제2 작업 영역(134b)에 위치되는 작업 대상물을 가공한다.
한편, 레이저 가공 장치(10)에서는 제1 헤드(130a) 및 제2 헤드(130b)가 X축 및/또는 Y축에 대하여 고정적으로 설치된다. 한편, 작업대(133a, 133b)로 공급되는 작업 대상물의 사이즈가 변경될 수 있다. 하지만, 고정식으로 설치되는 제1 헤드(130a) 및 제2 헤드(130b)는 다양한 사이즈의 작업 대상물에 유연하게 대응하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 레이저 가공 장치(10)에서는 하나의 작업대(133a, 133b)에 하나의 헤드(133a, 133b)가 설치되어, 하나의 작업대(133a, 133b)에서는 하나의 작업 대상물만을 가공할 수 있다. 따라서, 하나의 작업대(133a, 133b)에서 처리할 수 있는 작업에 한계가 있다.
또한, 코일러(131a, 131b) 및 리코일러(132a, 132b) 각각이 하나의 세트를 이루어 작업대(133a, 133b)의 일 측에 같이 배치된다. 즉, 작업 대상물이 릴 형태로 코일러(131a, 131b)로부터 작업대(133a, 133b)의 일면으로 공급되어 작업대(133a, 133b)의 반대면을 경유하여 리코일러(132a, 132b)로 회수된다. 따라서, 릴 형태로 공급되는 작업 대상물의 공급 및 회수 경로가 길어지는 문제점이 있다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(20)를 개략적으로 도시한 모습이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 레이저 가공 장치(20)는 발진기(210); 빔 스플리터(220); 제1 헤드(230a); 제2 헤드(230b); 및 미러들(250)을 구비할 수 있다. 레이저 가공 장치(20)는 발진기(210)에서 생성한 레이저 빔(240)을 빔 스플리터(220)를 통하여 복수의 레이저 빔(240a, 240b)으로 분할하여 미러들(250)을 통하여 광 경로를 변경하여, 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b)로 공급하여 작업 대상물에 홀을 가공한다.
이때, 작업 대상물은 반도체 기판 또는 인쇄회로기판 등이 될 수 있다. 이 경우, 레이저 가공 장치(20)는 반도체 기판 등에 비아홀 또는 관통홀 등의 미세 홀을 가공할 수 있다.
발진기(210)는 레이저 빔을 생성하여 출력한다. 빔 스플리터(220)는 레이저 빔을 제1 레이저 빔(240a) 및 제2 레이저 빔(240b)을 포함하는 복수개의 레이저 빔으로 분할한다. 미러들(250)은 각각 발진기(210)와 제1 헤드(230a) 또는 제2 헤드(230b) 사이에서 제1 레이저 빔(240a) 또는 제2 레이저 빔(240b)의 광로를 변경한다.
제1 헤드(230a)는 발진기(210)에서 생성된 레이저 빔(240) 예를 들어 제1 레이저 빔(240a)을 입력받아 작업대(33)의 적어도 일부 영역인 제1 작업영역(34a)에 배치되는 작업 대상물을 가공한다. 제2 헤드(230b)는 발진기(210)에서 생성된 레이저 빔(240) 예를 들어 제2 레이저 빔(240b)을 입력받아 작업대(33)의 적어도 일부 영역인 제2 작업영역(34b)에 배치되는 작업 대상물을 가공한다.
본 발명에 따르면, 하나의 작업대에 복수의 헤드를 배치함으로써, 리드 타임을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b) 중의 적어도 어느 하나가 작업대(33)에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 상대 운동 가능하다. 이를 위하여, 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b)는 작업대(33)에 대하여 Z 방향으로 떨어지도록 배치되는 지지대(200a)에 배치될 수 있다. 지지대(200a)에는 발진기(210); 빔 스플리터(220); 제1 헤드(230a); 제2 헤드(230b); 및 미러들(250)이 설치될 수 있다.
레이저 가공 장치(20)에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 발진기(210)에서 출력되는 레이저 빔(240)을 빔 스플리터(220)에서 분할하여 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(240)에 공급할 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 레이저 가공 장치(20)가 복수개 예를 들어 두개의 발진기(210)를 구비하고, 각각의 발진기(210)에서 출력되는 레이저 빔이 별도의 빔 스플리터(220)를 거치지 아니하고 각각에 대응되는 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b)에 레이저 빔을 공급할 수 있다.
여기서, 발진기(210)에서 생성되어 출력되는 레이저 빔(240)은 이산화탄소(CO2) 레이저 빔이 될 수 있다. 이산화탄소 레이저 빔은 자외선(Ultra Violet, UV) 레이저에 비하여 빔 사이즈가 커서 펀칭 가공 등에 의하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
다만, 이산화탄소 레이저는 자외선 레이저에 비하여 광경로 거리가 변하는 경우에 레이저 드릴링에 사용되는 레이저의 광밀도가 변할 수 있다. 따라서, 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b) 각각이 하나의 발진기(210)로부터 공급된 레이저 빔(240)을 빔 스플리터(220)를 통하여 분할하여 공급받는 경우에, 제1 헤드(230a)와 제2 헤드(230b)의 광경로가 달라질 수 있다.
즉, 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b) 각각이, 하나의 이산화탄소 레이저 발진기(210)로부터 각각 제1 레이저 빔(240a) 및 제2 레이저 빔(240b)을 공급받아 레이저 드릴링 가공을 하는 경우에, 제1 레이저 빔(240a)과 제2 레이저 빔(240b)의 광경로 거리가 달라, 제1 헤드(230a)에 의한 가공물과 제2 헤드(230b)에 의한 가공물의 작업 품질일 달라질 수 있다.
따라서, 레이저 가공 장치(20)는 제1 레이저 빔(240a) 및 제2 레이저 빔(240b) 중의 적어도 하나의 광경로 거리를 변경하는 광 보정부(300a, 300b)를 구비할 수 있다. 즉, 레이저 가공 장치(20)에서는 광 보정부(300a, 300b)에 의하여 제1 레이저 빔(240a) 및 제2 레이저 빔(240b) 중의 적어도 하나의 광경로 거리를 변경할 수 있다.
따라서, 하나의 이산화탄소 레이저 발진기(210)로부터 각각 제1 레이저 빔(240a) 및 제2 레이저 빔(240b)을 공급받아 레이저 드릴링 가공을 하는 경우에도, 제1 헤드(230a)에 의한 가공물과 제2 헤드(230b)에 의한 가공물의 작업 품질을 균일하게 유지할 수 있다.
이때, 광 보정부(300a, 300b)는 빔 스플리터(220)와 제1 헤드(230a)와 제2 헤드(230b) 중의 적어도 하나 사이에 배치될 수 있다. 광 보정부(300a, 300b)는 제1 헤드(230a) 측및 제2 헤드(230b) 측 중의 하나에만 설치되어, 일 측의 광경로 거리만을 보정함으로써, 제1 헤드(230a)에 의한 가공물과 제2 헤드(230b)에 의한 가공물의 작업 품질을 균일하게 유지할 수 있다.
한편, 광 보정부(300a, 300b)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 헤드(230a) 측및 제2 헤드(230b) 측 양쪽에 모두 설치되어, 광경로 거리의 보정의 자유도를 높임으로써, 광경로 거리의 보정을 더욱 용이하게 제어하도록 할 수 있다.
이 경우, 광 보정부(300a, 300b)는 제1 헤드(230a) 측에 설치되는 제1 광보정부(300a)와 제2 헤드(230b) 측에 설치되는 제2 광보정부(300b)를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(20)에서는 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b)가 하나의 작업대(33)에 설치될 수 있다. 이를 위하여, 하나의 작업대(33)에 제1 작업 영역(34a)과 제2 작업 영역(34b)이 구비되고, 각각에 위치되는 작업 대상물이 제1 헤드(230a)와 제2 헤드(230b)에 의하여 가공될 수 있다.
이때, 공급되는 작업 대상물의 사이즈가 변경될 수 있다. 이 경우, 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b) 중의 적어도 어느 하나가 작업대(33)에 대하여 실질적으로 평행한 방향 예를 들어 도면상의 X 방향 및/또는 Y 방향으로 상대 운동할 수 있다.
이때, 제1 헤드(230a) 및/또는 제2 헤드(230b)가 작업대(33) 위에서 X 방향 및/또는 Y 방향으로 움직임으로써, 다양한 사이즈의 작업 대상물에 대해서는 능동적으로 대응할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 작업 대상물 및/또는 레이저 빔 출력에 따라 Z 방향으로도 움직이는 실시예도 가능하다.
이때, 광 보정부(300a, 300b)가 제1 헤드(240a) 및/또는 제2 헤드(240b)의 작업대(33)에 대하여 실질적으로 평행한 X-Y 평면에서의 움직임을 보상할 수 있다. 이때, 제1 헤드(240a) 및/또는 제2 헤드(240b)는 작업대(33)에 대하여 X 방향 및/또는 Y 방향으로 움직일 수 있다.
제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b)가 하나의 작업대(33)에 설치되는 경우에, 코일러(31)로부터 작업 대상물이 공급되고, 리코일러(32)로 작업 대상물이 회수될 수 있다. 코일러(31)는 작업대(33)의 일 측에 배치되어 제1 작업 영역(34a) 및 제2 작업 영역(34b)에 작업 대상물을 공급한다. 리코일러(32)는 작업대(33)의 다른 일 측에 배치되어 제1 작업 영역(34a) 및 제2 작업 영역(34b)으로부터 작업 대상물을 회수한다.
이때, 작업 대상물은 박판의 강성 기판 또는 연성 기판이 될 수 있다. 이 경우, 작업 대상물은 코일러에 감겨진 형태로 공급될 수 있다. 이때, 코일러(31)와 리코일러(32)가 작업대(33)의 양측에 배치됨으로써, 작업 대상물의 동선을 줄일 수 있게 된다.
도 2에 도시된 레이저 가공 장치(20)에서는 제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b)의 2개의 헤드를 구비한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 레이저 가공 장치(20)가 3개 이상의 헤드를 구비할 수 있다.
빔 스플리터(220)는 하프 미러와 통상의 반사 미러를 포함할 수 있다. 이 경우, 발진기(210)로부터 하프 미러로 입사된 레이저 빔(240)이 약 50%는 반사되어 하방의 미러(250)로 출력되어 제1 레이저 빔(240a)을 형성하고, 나머지 레이저 빔은 다른 반사 미러에서 반사되어 하방의 미러(250)로 출력되어 제2 레이저 빔(240b)을 형성할 수 있다. 이때, 미러들(250)은 통상의 반사 미러가 될 수 있다.
제1 헤드(230a) 및 제2 헤드(230b)는 갈바노 스캐너 및 f-세타 렌즈를 구비하고, 이들을 통하여 레이저 빔을 작업 대상물에 조사하여 홀 등을 가공할 수 있다. 이때, 헤드로 입사된 레이저 빔은 갈바노 스캐너에 의하여 광 방향이 제어된 후에, f-세타 렌즈를 거쳐서 작업 대상물에 홀 등이 가공될 수 있다.
도 3에는 도 1의 레이저 가공 장치(20)에서, 광 보정부(300a, 300b)로 광경로 변경부(300)가 적용된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 광 보정부(300a, 300b)는 빔 스플리터(220)와 제1 헤드(230a) 및/또는 제2 헤드(230b) 사이에 배치되어, 제1 레이저 빔(240a) 및/또는 제2 레이저 빔(240b)의 광경로를 변경하는 광경로 변경부(300)가 될 수 있다.
광경로 변경부(300)는 미러들(251, 252, 253) 사이에 배치되어 제1 레이저 빔(240a)과 제2 레이저 빔(240b) 중의 적어도 어느 하나의 광경로를 변경할 수 있다. 이때, 광경로 변경부(300)는 제1 헤드(230a) 및/또는 제2 헤드(230b)의 움직임을 보상하여 발진기(210)로부터 제1 헤드(230a) 및/또는 제2 헤드(230b) 사이의 광경로를 실질적으로 일정하게 유지하도록 제어할 수 있다.
따라서, 하나의 이산화탄소 레이저 발진기(210)로부터 각각 제1 레이저 빔(240a) 및 제2 레이저 빔(240b)을 공급받아 레이저 드릴링 가공을 하는 경우에도, 제1 헤드(230a)에 의한 가공물과 제2 헤드(230b)에 의한 가공물의 작업 품질을 균일하게 유지할 수 있다.
한편, 헤드(230)가 작업대(33)에 대하여 실질적으로 평행한 방향 예를 들어 도면상의 X 방향으로 ΔX 만큼 상대 운동할 수 있다. 이때, 헤드(230)가 작업대(33) 위에서 X 방향으로 움직임으로써, 다양한 사이즈의 작업 대상물에 대해서는 능동적으로 대응할 수 있다. 이때, 광경로 변경부(300)는 헤드(230)의 움직임을 보상하여 발진기(210)로부터 헤드(230) 사이의 광경로를 실질적으로 일정하게 유지하도록 제어할 수 있다.
광경로 변경부(300)는 미러 스테이지(310), 고정 미러(321, 324), 및 이동 미러(322, 323)를 구비할 수 있다. 미러 스테이지(310)는 지지대(200a)에 정해진 방향으로 이동되도록 설치될 수 있다. 미러 스테이지(310)는 작업대(33)에 대하여 실질적으로 수직인 방향 예를 들어 Z 방향 또는 수평한 방향 예를 들어 X 방향 또는 Y 방향으로 지지대(200a)에 이동 가능하게 설치될 수 있다.
한편, 도면에 도시된 실시예에서는 광경로 변경부(300)가 252번 미러와 253번 미러 사이에 설치되어 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 251번 미러와 252번 미러 사이에 설치될 수도 있다. 여기서, 251번 미러는 빔 스플리터(220)에 포함될 수 있다.
고정 미러(321, 324)는 광경로 상에 고정적으로 배치되어 레이저 빔의 광경로를 변경하여, 레이저 빔이 이동 미러(322, 323) 방향으로 나아갈 수 있도록 한다. 이동 미러(322, 323)는 미러들(251, 252, 253) 사이에 배치되어 레이저 빔의 광경로 및 광경로 길이를 변경할 수 있다.
이때, 미러 스테이지(310)는 이동 미러들을 고정한 상태에서 레이저 빔의 광경로에 대하여 수직인 방향으로 이동함으로써, 광경로 길이를 변경시킬 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 헤드(230)가 X 방향으로 ΔX 만큼 이동하면, ΔY=ΔX/2가 되도록 미러 스테이지(310)를 Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 전체 광경로 길이는 변화가 없게 된다.
따라서, 헤드(230)의 움직임을 보상하여 발진기(210)로부터 헤드(230) 사이의 광경로를 실질적으로 일정하게 유지하도록 제어할 수 있게 된다.
도 4는 도 1의 레이저 가공 장치에서, 광 보정부(300a, 300b)로 빔 평행도 보상부(400)가 적용된 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 빔 평행도 보상부(400)는 광 보정부(300a, 300b)로 도 3의 광경로 변경부(300) 대신에 사용된 실시예이다. 여기서, 도 3에서와 동일한 사항에 대해서는 도 3에 대한 설명을 참조하고, 자세한 설명은 생략한다.
도면을 참조하면, 광 보정부(300a, 300b)는 빔 스플리터(220)와 제1 헤드(230a) 및/또는 제2 헤드(230b) 사이에 배치되어, 제1 레이저 빔(240a) 및/또는 제2 레이저 빔(240b)의 레이저 빔 평행도를 보정하는 빔 평행도 보상부(400)가 될 수 있다.
이를 위하여, 빔 평행도 보상부(400)는 콜리메이터(collimator)와 조리개(aperture)를 포함하여 이루어질 수 있다. 콜리메이터(collimator)는 레이저 빔을 평행광으로 확대하고, 조리개(aperture)는 콜리메이터(collimator)를 통과한 레이저 빔의 크기를 조정할 수 있다.
한편, 도면에 도시된 실시예에서는 빔 평행도 보상부(400)가 252번 미러와 253번 미러 사이에 설치되어 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 빔 평행도 보상부(400)가 251번 미러와 252번 미러 사이에 설치될 수도 있다. 여기서, 251번 미러는 빔 스플리터(220)에 포함될 수 있다.
한편, 헤드(230)가 작업대(33)에 대하여 실질적으로 평행한 방향 예를 들어 도면상의 X 방향으로 ΔX 만큼 상대 운동할 수 있다. 이때, 헤드(230)가 작업대(33) 위에서 X 방향으로 움직임으로써, 다양한 사이즈의 작업 대상물에 대해서는 능동적으로 대응할 수 있다.
이때, 빔 평행도 보상부(400)는 헤드(230)의 움직임에 의하여 변경된 광경로 거리를 보상하여 작업 대상물을 가공하기 위하여 헤드(230)에서 출력되는 레이저 빔의 강도를 실질적으로 일정하게 유지하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 작업대에 복수의 헤드를 배치함으로써, 리드 타임을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
20: 레이저 가공 장치, 210: 발진기,
220: 빔 스플리터, 230a: 제1 헤드,
230b: 제2 헤드, 300: 광경로 변경부,
400: 빔 평행도 보상부.

Claims (15)

  1. 레이저 빔을 출력하는 발진기;
    상기 레이저 빔을 입력받아 작업대의 적어도 일부 영역인 제1 작업영역에 배치되는 작업 대상물을 가공하는 제1 헤드; 및
    상기 레이저 빔을 입력받아 상기 작업대의 적어도 일부 영역인 제2 작업영역에 배치되는 작업 대상물을 가공하는 제2 헤드;를 구비하고,
    상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나가 상기 작업대에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 상대 운동 가능한 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔이 이산화탄소(CO2) 레이저 빔인 레이저 가공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔을 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 포함하는 복수개의 레이저 빔으로 분할하는 빔 스플리터; 및
    각각 상기 발진기와 상기 제1 헤드 또는 상기 제2 헤드 사이에서 상기 제1 레이저 빔 또는 상기 제2 레이저 빔의 광로를 변경하는 미러들;을 더 구비하는 레이저 가공 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 하나 사이에 배치되어, 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔 중의 적어도 하나의 광경로 거리를 변경하는 광 보정부를 더 구비하는 레이저 가공 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 하나 사이에 배치되어, 상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나의 상기 작업대에 대한 운동을 보상하는 광 보정부를 더 구비하는 레이저 가공 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광 보정부가 상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 사이에 각각 배치되는 레이저 가공 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드 각각이 상기 작업대에 대하여 실질적으로 평행한 방향으로 상대 운동 가능한 레이저 가공 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 하나 사이에 배치되어, 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔 중의 적어도 하나의 광 경로를 변경하는 광경로 변경부를 더 구비하는 레이저 가공 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광경로 변경부가 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나의 움직임을 보상하여 상기 발진기로부터 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 어느 하나 사이의 광경로를 실질적으로 일정하게 유지하도록 제어되는 레이저 가공 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 광경로 변경부가 상기 미러들 사이에 배치되어 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔 중의 적어도 어느 하나의 광경로를 변경하는 이동 미러들을 구비하는 레이저 가공 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광경로 변경부가 상기 이동 미러들 중의 적어도 일부를 고정한 상태에서 상기 레이저 빔의 광경로에 대하여 수직인 방향으로 이동 가능한 미러 스테이지를 구비하는 레이저 가공 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 미러 스테이지가 상기 작업대에 대하여 실질적으로 수직인 방향 또는 수평한 방향으로 이동 가능한 레이저 가공 장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 빔 스플리터와 상기 제1 헤드와 상기 제2 헤드 중의 적어도 하나 사이에 배치되어, 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔 중의 적어도 하나의 레이저 빔 평행도를 보정하는 빔 평행도 보상부를 더 구비하는 레이저 가공 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 빔 평행도 보상부가 콜리메이터(collimator)와 조리개(aperture)를 포함하여 이루어지는 레이저 가공 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 작업대의 일 측에 배치되어 상기 제1 작업 영역 및 상기 제2 작업 영역에 작업 대상물을 공급하는 코일러; 및
    상기 작업대의 다른 일 측에 배치되어 상기 제1 작업 영역 및 상기 제2 작업 영역으로부터 작업 대상물을 회수하는 리코일러를 더 구비하는 레이저 가공 장치.
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