KR20130126201A - 양면 레이저 마킹장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양면 레이저 마킹장치에 관한 기술로서, 종래 기술에서는 기판 자체를 회전함으로써 기판의 양면에 레이저 마킹이 가능하였으나, 본 발명에서는 기판은 그대로 두고 레이저 빔의 각도를 조절하여 기판의 하부면에 레이저 빔이 도달하도록 방향전환미러를 2개 이상 구비하여 레이저 빔이 기판의 하부면에 도달하여 기판의 하부면에도 레이저 마킹이 가능하도록 하는 기술을 제공한다.

Description

양면 레이저 마킹장치{laser marking apparatus for double side marking}

본 발명은 레이저 마킹장치에 관한 기술로서, 더욱 구체적으로는 PCB, 웨이퍼 등과 같은 기판의 양면에 레이저 마킹을 할 수 있는 양면 레이저 마킹장치에 관한 기술이다.

본 발명은 레이저 마킹장치에 관한 기술로서, 기판(PCB, 메모리 칩 등)의 양면에 레이저 마킹을 할 수 있는 양면 레이저 마킹장치에 관한 기술이다.

종래 레이저 마킹장치 기술에서 기판의 양면을 마킹하기 위해서 기판의 한 면에 마킹을 한 후, 기판을 180도 회전하여 마킹하는 방법이 주를 이루었다.

양면 레이저 마킹장치에 관한 종래 특허를 살펴보면 다음과 같다.

특허등록 제541351호에서는, 상부 플레이트를 포함한 본체와, 상기 상부 플레이트의 일측에 설치되어 마킹할 기판을 공급하는 기판 공급수단과,

상기 상부 플레이트의 타측에 설치되어 마킹된 기판을 회수하는 기판 회수수단을 갖는 레이저 마킹기에 있어서, 상기 기판 공급수단과 기판 회수수단 사이에 설치되어 기판공급수단으로부터 공급되어 온 마킹할 기판을 마킹 가능한 상태로 지지하는 역할을 하되, 승강수단에 의해 승강이 가능하면서 반전수단에 의해 하강상태에서 반전되게 설치된 작업대와, 상기 작업대의 상부에 위치하면서 작업대 상에 안착된 기판상에 레이저 마킹을 하는 레이저헤드와, 이 레이저헤드를 x,y방향으로 이동시키기 위한 x, y직교로봇으로 이루어진 마킹유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 양면 마킹이 가능한 레이저 마킹기에 관한 기술을 공개하고 있다.

특허등록 제1056141호에서는, PCB 기판을 공급하여 기록을 판독한 후 레이저 마킹장치를 통하여 마킹하고 배출하는 기판 레이저 마킹 장치에 있어서, 상기 PCB 기판을 공급하며 이동레일에 연결한 받침대의 상측에서 지지대에 설치하며 스탭핑 모터로 구동하는 회전 안내축과, 상기 회전 안내축에 연결되고 회전 안내판에 고정 흡착면을 형성하며 상기 회전 안내축으로 180°회전되어 PCB 기판을 세워서 공급하는 회전 이동대와, 상기 회전 이동대에 설치한 모터와 스프라켓을 연결한 타이밍 벨트에 한 부분이 연결된 폭조절 안내대와, 상기 폭 조절 안내대에 연결된 폭 조절 이동대에 설치되며 이동 흡착판이 설치되어 고정 흡착면과 PCB 기판의 폭에 따라 폭이 조절되어 고정하는 폭 조절대를 설치한 기판 이동장치로 이루어짐을 특징으로 하는 피씨비 기판 레이저 마킹 장치에 관한 기술을 공개하고 있다.

상기 특허와 같이 종래 레이저 마킹 기술에서, 기판의 양면을 레이저 마킹하기 위해서는 기판 자체를 회전하는 회전 수단을 이용하여 상부면에 레이저 마킹을 한 후, 하부면에 레이저 마킹을 하기 위하여 기판을 회전하여 기판의 하부면이 스캔헤드측으로 놓이게 하여 레이저 마킹을 실시하였다.

그러나 이러한 기판의 회전을 위한 장치가 복잡하고 고가일 뿐만 아니라, 회전에 의하여 기판이 정확한 위치에 위치하지 못 하고, 위치가 틀어지는 등의 작동 오류가 발생하여 레이저 마킹의 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 종래 기술과는 달리, 기판을 회전하여 기판의 양면에 레이저 마킹을 하는 방식이 아닌, 기판은 그대로 두고 기판의 양면에 레이저 마킹이 가능한 양면 레이저 마킹장치를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 미러를 이용하여 레이저 빔의 각도를 조절함으로써, 기판을 회전하지 않고도 기판의 하부면에 레이저 마킹이 가능한 기술을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

레이저빔을 출력하는 레이저헤드와, 상기 레이저헤드로부터 출사된 레이저 빔을 기판에 조사하여 레이저 마킹을 하는 스캔헤드를 포함하여 이루어지는 레이저 마킹장치에 있어서,

상기 기판과 이격된 측면에 1개 이상의 방향전환 미러를 구비하고,

상기 기판과 이격된 하측면에 1개 이상의 방향전환 미러를 구비함으로써, 기판의 회전없이 상기 방향전환 미러를 이용하여 기판의 하면에 레이저 마킹이 가능한 것을 특징으로 하는 양면 레이저 마킹장치를 제공한다.

특히, 상기 스캔헤드는 갈바노미터와 렌즈를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

특히, 상기 레이저헤드에서 스캔헤드로의 레이저 빔의 전달은 광섬유(optical fiber) 케이블을 이용하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 방향전환미러는 상하 및 좌우측 회전이 가능한 것이 바람직하다.

종래 기술에서는 기판 자체를 회전함으로써 기판의 양면(상부면 및 하부면)에 레이저 마킹이 가능하였으나, 본 발명에서는 기판은 그대로 두고 레이저 빔의 각도를 조절하는 방향전환미러를 이용하여 기판의 하부면에도 레이저 마킹이 가능하도록 한 기술로서, 종래 기술과는 달리 기판을 회전할 필요가 없으므로, 장치가 단순화되고, 기판의 회전시 필연적으로 발생하는 오차가 발생할 여지가 없기 때문에 레이저 마킹의 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 일반적인 레이저 마킹시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 전형적인 갈바노미터를 이용한 스캔헤드를 구비하는 레이저 마킹 장치의 예이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 레이저 마킹장치에서 기판의 상부면에 레이저 마킹을 하는 것을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 레이저 마킹장치에서 기판의 하부면에 레이저 마킹을 하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 타 실시예에 의한 레이저 마킹장치로서, 4개의 방향전환미러를 구비하는 예이다.

이하에서는 도면을 참고하면서 본 발명에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 기본 구조는 종래 레이저 마킹장치와 동일하므로, 먼저 도 1 및 도 2를 참고하여, 종래 레이저 마킹장치에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 일반적인 레이저 마킹시스템을 나타낸 블록도이다.

도 1을 참고하면, 레이저헤드(10)에서 각인용 레이저 빔은 임계 에너지에 도달하였을 때 Q-스위치 신호를 거쳐 스캔헤드(20)를 향해 출력되며, 스캔헤드(20)는 메인 컨트롤러(도면 미도시)로부터 정확한 좌표에 관한 구동신호를 받아 정밀하게 구동되어 스캔헤드(20)의 하부에 배치된 기판(PCB 등)에 레이저를 반사시켜 조사한다. 레이저의 전원(도면 미도시)도 메인 컨트롤러에 의해 제어된다. 고성능의 메인 컨트롤러는 일반적으로 고속 처리가 가능한 컴퓨터로서, 레이저 시스템의 상황을 신속히 파악할 수 있고, 사용자가 상황에 따라 자료입력을 용이하게 수행할 수 있다.

도 2는 전형적인 갈바노미터를 이용한 스캔헤드(20)를 구비하는 레이저 마킹 장치(100')의 예이다.

도 2를 참고하면, 종래 기술에 따른 갈바노미터 스캐너를 이용한 레이저 마킹 장치(100')에서는 레이저헤드(10)로부터 레이저 빔을 생성 및 출력시키고, 출력된 레이저 빔을 하프 미러(15)에 반사시켜 스캔헤드(20)측으로 입사시킨다. 스캔헤드(20) 내에는 갈바노미터 스캐너(24a, 24c)가 구비되고 각 갈바노미터 스캐너(24a, 24b)에는 X축 미러(24b)와 Y축 미러(24d)가 위치한다. 즉, 스캔헤드(20)로 입사된 레이저 빔을 X축 갈바노미터(24a)에 의해 위치된 X축 미러(24b)를 통해 굴절시킨 다음, Y축 갈바노미터(24c)에 의해 위치된 Y축 미러(24d)를 통해 굴절시킴으로써, 레이저 빔을 제어부에 입력된

경로에 따라 기판(30) 상에 조사되도록 유도시킨다.

이에, 갈바노미터 스캐너(24a, 24c)를 통과한 레이저 빔은 플랫 필드 렌즈(25)에 의해 한 곳으로 집중된 후, 기판 고정대(40) 상의 척(Chuck, 41)에 고정된 기판(30)의 상부면에 조사된다. 여기서, 갈바노미터(24a, 24c)는 각각에 설치된 미러(24b, 24d)의 일측에 영구 자석과 코일이 설치되어 있어서, 코일에 인가되는 전류의 강도 및 극성에 의해 미러(24b, 24d)의 반사 방향을 변화시킬 수 있다. 또한, 갈바노미터(24a, 24c)는 통상적으로 웨이퍼(108) 상에 마킹될 문자나 도형 등의 마크에 대한 레이저 빔의 이동 경로가 입력된 제어부에 의해 제어된다. 따라서, 이와 같은 구성을 갖는 종래 기술에 따른 갈바노미터 스캐너를 이용한 레이저 마킹 장치(100')는 갈바노미터 스캐너(104)에 의해 레이저 빔을 제어부에 입력된 경로에 따라 기판(30) 상에 조사시킴으로써, 기판(30) 상의 소정 부위에 마크를 형성시킨다. 상기 종래 마킹 장치의 기본적인 구조는 본 발명의 장치에서도 그대로 적용하여 사용한다. 그러나 상기 종래 마킹 장치의 구조는 기판의 상부면의 레이저 마킹에는 그대로 적용하여 사용 가능하나, 기판의 하부면에는 레이저 마킹이 불가능하다. 따라서 종래 기술에서는 기판의 하부면에도 레이저 마킹을 위해서는 기판을 회전하여 플랫필드 렌즈(25)의 하부에 기판의 하부면이 오도록 기판의 회전 과정이 필수적으로 필요하다.

본 발명은 기판의 하부면에 레이저 마킹을 함에 있어서, 기판의 회전없이 기판은 그대로 둔 상태에서, 레이저 빔의 각도를 조절하여 기판의 하부면에 레이저가 도달하도록 함으로써, 기판의 하부면에도 레이저 마킹이 가능한 양면(상부면과 하부면) 레이저 마킹장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 레이저 마킹장치에 있어서 기판의 상부면에 레이저 마킹을 하는 것으로서, 레이저헤드(10)로부터 발진된 레이저 빔이 스캔헤드(20)에서 조사 위치를 정한 후, 기판(30)의 상부면(30a)에 레이저 마킹을 하는 것을 설명하는 도면이다. 본 발명의 레이저 마킹 장치는 기판의 측면에 하나 이상의 방향전환미러(50-1, 50-2)를 구비하고 있는데, 기판(30)의 상부면(30a)에 레이저 빔을 조사할 때는 상기 방향전환미러(50-1, 50-2)를 사용하지 않는다.

도 4는 본 발명의 레이저 마킹장치를 이용하여 기판의 하부면(30b)에 레이저 마킹을 실시하는 것을 설명하는 도면이다. 도 3과는 달리, 기판의 하부면(30b)에 레이저 마킹을 실시하는 경우, 스캔헤드(20)에서 조사되는 레이저 빔이 기판의 측면에 있는 방향전환미러(50-1)로 조사되도록 하며, 다시 기판(30)의 하부면(30b) 쪽에 있는 방향전환미러(50-2)를 이용하여 기판(30)의 하부면(30b)에 레이저 마킹이 필요한 위치로 레이저 빔이 조사되도록 함으로써 기판의 하부면(30b)에도 레이저 마킹이 가능하도록 한다.

도 4에서는 방향전환미러(50-1, 50-2)를 2개 구비하는 실시예였으나, 도 5의 경우에는 방향전환 미러가 4개(50-1 ~ 50-4) 구비된 실시예로서, 필요에 따라 방향전환미러는 2개 이상 다수 개 구비될 수 있으며, 이는 기판의 크기, 기판에서 레이저 마킹이 필요한 위치에 따라 방향전환미러(50)의 갯수를 조절할 수 있다.

또한, 도면에는 미도시하였으나, 각 방향전환미러(50)는 좌우회전 및 상하회전이 가능하여 다양한 각도를 실현할 수 있는 것이 바람직하다. 이는 기판(30)마다 크기가 다르므로 레이저헤드(20)의 갈바노미터만으로 충분한 반사각도를 줄 수 없는 경우 각 방향전환미러(50)에서 반사각도를 조절하여 원하는 방향과 위치로 레이저 빔을 기판(30)의 하부면(30b)로 조사할 수 있기 때문이다.

10 : 레이저헤드 15 : 하프미러
20 : 스캔헤드 24a, 24c : 갈바노미터
24b, 24d : 각 X축 및 Y축 미러 25 : 플랫필드 렌즈
30 : 기판
30a, 30b : 각 기판의 상부면 및 하부면
40 : 기판 고정대 41 : 척
50(50-1, 50-2 등) : 방향전환미러

Claims (4)

1. 레이저빔을 출력하는 레이저헤드와, 상기 레이저헤드로부터 출사된 레이저 빔을 기판에 조사하여 레이저 마킹을 하는 스캔헤드를 포함하여 이루어지는 레이저 마킹장치에 있어서,
   상기 기판과 이격된 측면에 1개 이상의 방향전환 미러를 구비하고,
   상기 기판과 이격된 하측면에 1개 이상의 방향전환 미러를 구비함으로써,
   상기 기판의 회전없이 상기 방향전환 미러를 이용하여 기판의 하면에 레이저 마킹이 가능한 것을 특징으로 하는 양면 레이저 마킹장치.
   
2. 제1항에서, 상기 스캔헤드는 갈바노미터와 렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 레이저 마킹장치.
   
3. 제1항에서, 상기 레이저헤드에서 스캔헤드로의 레이저 빔의 전달은 광섬유(optical fiber) 케이블을 이용하는 것을 특징으로 하는 양면 레이저 마킹장치.
   
4. 제1항에서, 상기 방향전환미러는 상하 및 좌우측 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 양면 레이저 마킹장치.

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