KR20130142404A - 기판가공용 흡착테이블 및 이를 이용한 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판가공용 흡착테이블 및 이를 이용한 가공방법에 관한 것으로서, 가이드레일에 기판을 흡착하는 셕션 홀이 배열 형성된 다수의 테이블블록을 슬라이드 가능하게 배열 설치하고, 상기 테이블블록을 이동시키면서 레이저 설비를 통해 기판을 가공함으로써, 종래의 기판 단면가공은 물론이고, 양면가공시 문제시되고 있던 위치편차제거, 레이저 설비의 발진기 파워변동에 따른 가공량 편차제거가 가능하고, 이에 따라 작업시간 및 작업인력의 절감 등의 효과와 함께 설비의 소형화, 에너지 절감 등의 효과가 있다.

Description

기판가공용 흡착테이블 및 이를 이용한 가공방법{ADAPTIVE VACUUM TABLE FOR PROCESSING SUBSTRATE AND PROCESSING PROCESS USING THE SAME}

본 발명은 기판가공용 흡착테이블 및 이를 이용한 가공방법에 관한 것이다.

기판가공에는 레이저 드릴, 레이저 마킹기, 레이저 노광기 등 다양한 레이저 설비가 적용되고 있다. 이중 상기 레이저 드릴은 레이저를 이용하여 금속층과 절연층을 가공하여 층간 접속용 홀을 가공하는 설비로 기판가공의 필수설비로 활용되고 있다.

상기 기판가공을 통해서는 기판에 다양한 형태의 홀을 형성할 수 있으며, 이 홀에는 대표적으로 PTH(Plate Through Hole)와 BVH(Blind Via Hole)이 있다. 종래에는 BVH가공에 레이저 설비가 사용하고 있었으나, 절연재료의 기계적 강도가 증가하고, 요구되는 홀 사이즈가 지속적으로 작아짐에 따라 PTH 가공에도 레이저 설비의 활용도가 증가하고 있다.

여기서 상기 레이저 설비에 대해 설명하면 다음과 같다. 다만 용이한 설명을 위해 레이저 드릴을 통해 인쇄회로기판을 가공하는 것으로 설명함을 밝혀둔다. 레이저 발진기에서 발생한 레이저 빔은 광학계를 통하여 가공점으로 전송되고, 최종적으로 집광렌즈를 통과하면서 레이저 빔이 집속되어 인쇄회로기판에 조사된다.

상기 인쇄회로기판에 사용되는 레이저 드릴은 미세한 크기의 홀을 가공하기 때문에 수십에서 수백 단위(㎛)의 레이저 빔이 필요하므로, 레이저 빔의 초점이 맺혀지는 곳에서 주로 가공이 이루어지게 된다. 따라서 집광렌즈와 인쇄회로기판 사이의 거리를 일정하게 유지시키는 것이 매우 중요하다.

한편 종래의 레이저 드릴에서는 집광렌즈의 높이 또는 테이블의 높이를 NC에서 정밀하게 제어하고, 인쇄회로기판을 상기 테이블에 고정하여 집광렌즈와의 사이를 일정하게 유지하고 있다.

이에 대해서는 (특허문헌 1)에서 상세히 개시하고 있는바, 이를 바탕으로 설명하면 다음과 같다. 즉 상기 (특허문헌 1)에 따르면, 기판이 놓이는 테이블은 가능한 평탄하게 가공하고, 테이블에 형성된 흡인구멍 및 이와 연통하는 진공펌프를 통하여 상기 기판과 테이블 사이를 진공으로 만들어 기판이 테이블에 흡착되어 고정함으로써, 기판가공 중 상기 인쇄회로기판과 집광렌즈와의 거리를 일정하게 유지하고, 인쇄회로기판의 위치를 고정하여 정확한 위치에 홀이 가공되도록 하고 있다.

여기서 상기 (특허문헌 1)에 따른 테이블을 통해서는 기판에 BVH는 물론이고 PTH도 가공할 수 있는데, 다만 이를 위해서는 상기 기판의 한 면을 가공하고, 이를 뒤집어 반대 면을 가공하고 있어 1차 가공(한 면)과 2차 가공(다른 면) 간에 가공되는 홀의 위치편차, 레이저 발진기의 파워 변동에 따른 가공량 편차가 발생하고 되고, 작업시간 및 작업인력이 2배로 소요되어 가공에 따른 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여 (특허문헌 2) 및 (특허문헌 3)에서 기판의 양면을 동시 가공할 수 있는 기판가공기술에 대해 개시하고 있다. 상기 (특허문헌 2)에 따르면, 클램프(Clamp)를 통해 기판의 단부를 압착하여 고정하고, 레이저 발생부 및 집광부를 포함하는 레이저 가공장치를 통해 상기 기판의 양옆을 동시에 가공토록 하고 있다.

또한 상기 (특허문헌 3)에 따르면, 매거진으로 공급되는 인쇄회로기판 폭에 따라 고정 흡착판과 이동 흡착판의 거리를 조절하여 상기 인쇄회로기판을 흡착 고정하고 있다.

그러나 상기 (특허문헌 2)에 따른 기판가공은 기판의 전체영역과 집광렌즈 간의 거리를 일정하게 유지하는데 어려움이 발생할 수 있다. 그리고 상기 (특허문헌 3)에 따른 기판가공은 인쇄회로기판의 양옆만을 고정하고 있으므로, 상기 인쇄회로기판이 매우 두껍거나 소형인 경우에만 적용이 가능한 문제점이 있다.

KR 2010-0109448 A KR 2009-0058662 A KR 2010-0053959 A

따라서 본 발명은 상기 (특허문헌 1) 내지 (특허문헌 3)을 포함하여 레이저 설비를 통해 기판에 다양한 형태의 홀 등을 가공하는데 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 관점은, 기판의 단면은 물론이고, 양면을 용이하게 가공할 수 있도록 한 기판가공용 흡착테이블 및 이를 이용한 가공방법을 제공하는 데 있다.

상기 관점을 달성하기 위해,

본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블은 기판을 흡착하는 셕션 홀이 배열 형성된 테이블블록; 및

상기 테이블블록이 슬라이드 가능하게 배열 설치된 가이드레일;

을 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블에 있어서, 상기 테이블블록은 바 형상으로 형성된 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블에 있어서, 상기 테이블블록은 표면에 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블에 있어서, 상기 테이블블록에는 기판을 클램핑하는 클램프가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블에 있어서, 상기 가이드레일은 한 쌍으로 구비되어 테이블블록의 각 측면부에 배치된 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블을 이용한 가공방법은 (a) 본 발명의 실시 예에 따른 흡착테이블의 테이블블록을 통해 기판을 흡착하는 단계;

(b) 상기 기판의 가공데이터를 준비하는 단계;

(c) 상기 기판을 가공하는 레이저 설비를 기판의 가공영역으로 이동시키는 단계;

(d) 상기 가공영역에 흡착테이블의 테이블블록이 존재하는지 여부를 확인하여 상기 테이블블록이 없을 경우 가공을 진행하고, 테이블블록이 있으면 가이드레일을 따라 슬라이드 이동시켜 가공영역을 노출하는 단계;

(e) 상기 기판의 가공영역을 레이저 설비를 통해 가공하는 단계;

를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블을 이용한 가공방법에 있어서, 상기 (d) 단계는 가이드레일을 따라 이동하는 테이블블록의 흡착을 중지하고, 나머지 테이블블록의 흡착을 유지하면서 진행되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블을 이용한 가공방법에 있어서, 상기 테이블블록은 셕션 홀을 통해 공기를 기판 방향으로 불어넣으면서 가이드레일을 따라 이동하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블을 이용한 가공방법에 있어서, 상기 레이저 설비는 레이저 드릴, 레이저 마킹기 또는 레이저 노광기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 레이저 설비를 통한 기판의 단면가공은 물론이고, 양면가공시 문제시되고 있던 위치편차제거, 레이저 설비의 발진기 파워변동에 따른 가공량 편차제거가 가능하고, 이에 따라 작업시간 및 작업인력의 절감 등의 효과와 함께 설비의 소형화, 에너지 절감 등의 효과가 있다.

또한 이를 통해서는 기판에 다양한 형태의 홀을 가공하는 레이저 드릴뿐만 아니라 레이저 노광기를 포함하는 레이저 설비에 적용 가능함으로써, 설비의 효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

한편 바 형상으로 형성된 테이블블록은 기판을 가공영역과 가공되지 않는 영역을 세밀하게 구분할 수 있으며, 가이드레일을 따라 이동이 용이하다. 그리고 표면에 코팅층이 형성된 테이블블록은 상기 테이블블록의 이동 과정에서 기판에 흠집이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 가이드레일이 한 쌍으로 구성되고, 테이블블록의 각 측면부에 배치됨으로써, 기판의 흡착 및 높이유지가 용이하게 이루어질 수 있으며, 클램프를 통해서는 상기 기판의 고정상태를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블을 나타내 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블을 나타내 보인 평면도.
도 3 내지 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블을 통한 기판가공과정을 나타내 보인 개략도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 구체적인 내용과 실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 내지 2에서 보듯이, 본 발명에 따른 기판가공용 흡착테이블(1)은 테이블블록(Table block) 및 가이드레일(Guide rail)을 포함한다. 상기 테이블블록(10)은 기판(P)을 흡착하여 고정하는 것으로, 이를 위해 셕션 홀(Suction Hole)이 배열 형성된다. 상기 셕션 홀(11)은 통상의 진공흡착기(Vacuum absorber)와 연결되어 테이블블록(10)에 기판(P)을 고정하게 된다.

이러한 테이블블록(10)은 바(Bar) 형상으로 형성될 수 있으며, 이를 다수로 하여 가이드레일(20)에 일정 간격으로 설치하고 진공흡착기(12a)에 개별 연결함으로써, 상기 가이드레일(20)을 따라 독립적인 이동이 가능하고, 기판(P)의 독립적인 흡착이 가능하게 된다.

도 3 내지 6에서 보듯이, 즉 레이저 드릴(Laser drill), 레이저 마킹기(Laser marking apparatus), 레이저 노광기(Laser stepper)를 포함하는 레이저 설비(2)를 이용한 기판(P)의 가공 과정에서 테이블블록(10)은 셕션 홀(11)을 통해 기판(P)을 흡착하여 고정하고 있다가 상기 레이저 설비(2)를 통해 기판(P)을 가공해야 할 때가 되면, 해당하는 가공영역(A)(B)(C)(D)에 위치하고 있는 테이블블록(10)이 이동되어 가공되도록 하게 된다.

이때 가공이 이루어지고 있지 않은 영역(비 가공영역)에 위치하는 테이블블록(10)은 기판(P)을 흡착하여 높이 등을 일정하게 유지토록 하게 되며, 상기 테이블블록(10)의 이동과정에서 기판(P)에 흠집이 발생하지 않도록 표면에 코팅층(13)을 형성하거나, 셕션 홀(11)을 통해 공기를 불어넣도록 하게 된다.

상기 가이드레일(20)은 테이블블록(10)과의 결합을 통해 상기 테이블블록(10)을 이동토록 하게 된다. 이러한 가이드레일(20)은 셕션 홀(11)과 간섭되지 않는 범위 내에서 테이블블록(10)과 결합하게 되는데, 이들 사이에는 랙과 피니언(Rack and Pinion), 스크루와 너트(Screw and Nut)를 포함하는 이동수단이 설치될 수 있으며, 이를 스테핑 모터(Stepping motor) 또는 서보 모터(Servo motor)를 통해 자동제어토록 할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 기판가공용 흡착테이블(1)은 테이블블록(10)에 설치되어 기판(P)을 클램핑(Clamping)하는 클램프(Clamp)를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 셕션 홀(11)을 통한 흡착과 함께 상기 기판(P)을 기계적으로 고정할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 보듯이, 상기 테이블블록(10)은 바(Bar) 형상으로 형성되고, 기판(P)을 흡착하는 셕션 홀(11)이 일렬로 나란히 형성되어 진공흡착기(12a)에 연결된다. 이때 상기 셕션 홀(11)은 진공흡착기(12a)와 직접 연결되거나, 상기 테이블블록(10)의 내부에 셕션 홀(11)과 연통하는 공간부(12)를 형성하여 진공흡착기(12a)에 연결될 수 있다.

상기 셕션 홀(11)은 각 테이블블록(10)에 형성되며, 진공흡착기(12a)의 구동시 흡착력을 통해 기판(P)을 흡착하여 테이블블록(10)에 고정되도록 하게 된다.

이러한 셕션 홀(11)이 배열 형성된 테이블블록(10)은 표면에 테프론 등을 코팅하여 코팅층(13)을 형성하고, 각 측면부 상에 길이방향으로 홈의 형상으로 결합부(14)를 형성하여 가이드레일(20)과의 결합이 이루어지도록 하게 되는데, 따라서 상기 가이드레일(20)을 한 쌍으로 제공하고, 이를 상기 결합부(14)에 결합하여 기판가공용 흡착테이블(1)을 구성하게 된다.

도 2에서 보듯이, 상기 테이블블록(10)은 5개를 한 조(Group)로 하여 가이드레일(20)에 슬라이드 가능하게 설치하되, 하나의 테이블블록(10)을 나머지 4개의 테이블블록(10)과 이격시켜 레이저 설비(2)를 통한 기판가공이 용이하도록 하게 된다.

즉 4개의 테이블블록(10)은 상기 가이드레일(20)에 일정 간격으로 배열 설치하고, 나머지 하나의 테이블블록(10)을 앞선 간격보다 넓게 이격하여 기판(P)에 가공영역이 형성되도록 하게 된다.

여기서 상기 가공영역(A)(B)(C)(D)에 대한 가공순서는 수시로 변경될 수 있는데, 이는 테이블블록(10)의 이동을 통해 이루어지게 된다. 상기 테이블블록(10)의 위치를 이동할 때에는 해당 테이블블록(10)의 흡착을 중지(OFF)하고, 나머지 4개의 테이블블록(10)의 흡착을 유지함으로써, 기판(P)의 위치에 변화가 생기지 않도록 하게 된다.

또한 상기 테이블블록(10)의 이동시에는 셕션 홀(11)을 통해 약한 공기(Air)를 기판(P) 방향으로 불어 넣어서 일종의 에어 베어링(Air bearing)처럼 작동하게 하여 코팅층(13)이 없는 테이블블록(10)의 제공시 이의 이동 과정에서 기판(P)에 흠집이 발생하는 것을 방지하게 된다.

한편 상기 클램프(30)는 기판제조공정에서 사용되는 통상의 구성으로, 이를 기판(P)이 흡착되는 테이블블록(10)의 표면 양측에 설치하게 되며, 이를 통해 셕션 홀(11)을 통해 흡착 고정된 기판(P)을 클램핑(Clamping)하여 기계적으로 고정하게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 기판가공용 흡착테이블(1)을 이용한 가공방법을 설명한다. 다만, 설명의 용이함을 위해 상기 흡착테이블(1)은 수직(Vertical type) 설치되어 테이블블록(10)을 통해 기판(P)을 흡착한 상태에서 갈바노 미러(Galvano mirror)를 포함하여 광학계를 구성한 레이저 설비(2)를 통해 기판(P)의 양면을 가공하여 PTH(Plate Through Hole)를 형성하는 것을 기준으로 함을 사전에 밝혀둔다.

상기 레이저 설비(2)를 통해 기판(P)의 양면을 가공하여 PTH를 형성하기 위해서는 먼저, 기판(P)의 가공데이터를 준비하고, 가공속도를 최대화하기 위해 가공영역(A)(B)(C)(D)은 테이블블록(10)의 배열에 따라 조정하게 된다.

도 3 내지 4에서 보듯이, 테이블블록(1)이 세로 방향으로 배열되어 있을 경우 기판(P)의 가공영역(A)(B)(C)(D)은 위로부터 순차적으로 형성되는 것이 용이하다. 이때 상기 가공영역(A)(B)(C)(D)의 크기는 테이블블록(10)의 간격의 최대의 값, 즉 4개의 테이블블록(10)에서 하나의 테이블블록(10)이 이격되어 있는 거리의 값보다 작아야 한다.

상기 기판(P)의 양면가공을 위해서 레이저 설비(2)가 가공영역(A)으로 이동하면 해당 영역에 테이블블록(10)이 존재하는지 여부를 확인하여 상기 테이블블록(10)이 없을 경우 기판(P)의 양옆에서 레이저 빔을 조사하여 가공을 진행하고, 테이블블록(10)이 있으면 가공영역(A)의 확보를 위해 가이드레일(20)을 따라 슬라이드 이동시키게 된다.

도 5 내지 6에서 보듯이, 상기 기판(P)의 가공영역(A)에 대한 가공이 완료되면, 레이저 설비(2)를 다음 가공영역(B)으로 이동하게 되는데, 앞서와 마찬가지로 해당 영역에 테이블블록(10)이 존재하는지 여부를 확인하여 상기 테이블블록(10)이 없을 경우 가공을 진행하고, 테이블블록(10)이 있으면 가공영역(B)의 확보를 위해 가이드레일(20)을 따라 슬라이드 이동시키게 된다.

따라서 이러한 일련의 과정으로 기판(P)의 가공영역(A)(B)(C)(D) 전반에 대해 가공이 진행됨으로써, 양면가공시 문제시되고 있던 위치편차제거, 레이저 설비(2)의 발진기 파워변동에 따른 가공량 편차제거가 가능하여 상기 기판(P)에 PTH를 용이하게 형성할 수 있게 된다.

한편 상기 테이블블록(10)은 기판(P)의 가공 중에 각각의 움직임을 측정하여 다음 최적 움직임을 설정할 수도 있고, 가공데이터 내 또는 가공시작 전에 최적의 움직임을 미리 계산하여 해당 움직임에 대한 계획을 수립해서 작동할 수도 있다.

이상 본 발명을 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 기판가공용 흡착테이블 및 이를 이용한 가공방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 - 흡착테이블 2 - 레이저 설비
10 - 테이블블록 11 - 셕션 홀
12 - 공간부 12a - 진공흡착기
13 - 코팅층 14 - 결합부
20 - 가이드레일 30 - 클램프
P - 기판 A,B,C,D - 가공영역

Claims (9)

1. 기판을 흡착하는 셕션 홀이 배열 형성된 테이블블록(Table block); 및
   상기 테이블블록이 슬라이드 가능하게 배열 설치된 가이드레일(Guide rail);
   을 포함하는 기판가공용 흡착테이블.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 테이블블록은 바(Bar) 형상으로 형성된 특징으로 하는 기판가공용 흡착테이블.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 가이드레일은 한 쌍으로 구비되어 테이블블록의 각 측면부에 배치된 것을 특징으로 하는 기판가공용 흡착테이블.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 테이블블록은 표면에 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 기판가공용 흡착테이블.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 테이블블록에는 기판을 클램핑하는 클램프(Clamp)가 설치된 것을 특징으로 하는 기판가공용 흡착테이블.
   
6. (a) 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 흡착테이블에 기판을 흡착시키는 단계;
   (b) 상기 기판의 가공데이터를 준비하는 단계;
   (c) 상기 기판을 가공하는 레이저 설비를 기판의 가공영역으로 이동시키는 단계;
   (d) 상기 가공영역에 흡착테이블의 테이블블록이 존재하는지 여부를 확인하여 상기 테이블블록이 없을 경우 가공을 진행하고, 테이블블록이 있으면 가이드레일을 따라 슬라이드 이동시켜 가공영역을 노출하는 단계;
   (e) 상기 기판의 가공영역을 레이저 설비를 통해 가공하는 단계;
   를 포함하는 기판가공용 흡착테이블을 이용한 가공방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 (d) 단계는 가이드레일을 따라 이동하는 테이블블록의 흡착을 중지하고, 나머지 테이블블록의 흡착을 유지하면서 진행되는 것을 특징으로 하는 기판가공용 흡착테이블을 이용한 가공방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 가이드레일을 따라 이동하는 테이블블록은 셕션 홀을 통해 공기를 기판 방향으로 불어넣으면서 이동하는 것을 특징으로 하는 기판가공용 흡착테이블을 이용한 가공방법.
   
9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이저 설비는 레이저 드릴, 레이저 마킹기 또는 레이저 노광기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판가공용 흡착테이블을 이용한 가공방법.
   

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