KR20160049207A

KR20160049207A - 레이저를 이용한 기판 가공 방법

Info

Publication number: KR20160049207A
Application number: KR1020140145676A
Authority: KR
Inventors: 이진하
Original assignee: 주식회사 고려반도체시스템
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2016-05-09

Abstract

본 발명은 절단용 기판 및 이를 이용한 레이저 기판 가공 방법에 관한 것으로, 폐곡선 형상의 절취부가 내부에 위치한 다수의 소형 기판을 절단하여 생성하기 위한 절단용 기판으로서, 상기 소형 기판의 외곽을 따르는 제1절단 경로의 바깥에 배치되어 상기 제1절단경로의 위치를 알게 하는 제1마커와; 상기 절취부의 내부에 배치되어, 상기 절취부의 경계를 따르는 제2절단경로의 위치를 알게하는 제2마커를; 포함하여 구성되어, 소형 기판의 외곽을 알게 하는 제1마커 이외에, 소형 기판으로부터 절취되어 제거되는 절취부 내에 제2마커를 배치하여, 제2마커를 통해 제2마커와 근접한 절취부의 절단 라인을 정확하게 알 수 있게 함으로써, 소형 기판의 절취부의 경계를 따라 레이저 빔을 정확하게 조사하여 정확한 형상으로 절취할 수 있게 하는 절단용 기판 및 이를 이용한 레이저 기판 가공 방법을 제공한다.

Description

레이저를 이용한 기판 가공 방법 {Method for processing substrate using laser}

본 발명은 레이저를 이용한 기판 가공 방법으로서, 보다 상세하게는, 절단용 기판으로부터 내부에 절취부가 있는 소형 기판을 정확하게 절단하고, 절단된 소형 기판의 가장자리에서의 내충격성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

최근에 화학분야나 전자분야의 기술발달로 디스플레이나 핸드폰, LED 등의 제품이 발전하고 있는데, 디스플레이 등에 사용되는 기판의 재료는 유리가 일반적으로 쓰이며 유리는 대표적인 취성재료로 알려져 있다.

취성재료는 거시적 척도에서 보아 파괴에 이르기까지의 소성 변형량이 적은 재료이다. 이러한 재료는 파괴되기까지 흡수되는 에너지가 적고 물체 중에 축적된 탄성 비틀림 에너지가 균열 전파에 소비되게 되어 일부분에 발생한 균열이 일순간에 광범위하게 전파하는 것이 특징이다.

취성 재료(특히 투광성 취성 재료)는 액정 패널, 플라즈마 디스플레이 패널 등의 평판 디스플레이 장치의 기판뿐만 아니라 건물의 외장재 등 다양한 분야에 이용되고 있으며, 취성재료의 종류로 유리, 사파이어, 세라믹 등이 있다.

종래에의 취성 재료의 가공을 위하여 다이아몬드 휠 등을 이용하여 기계적으로 절단하는 방식이 사용되었다. 그러나, 기계적 절단방법은 절단 시에 발생되는 작은 파편들에 의하여 유리 표면이 오염되거나 손상될 가능성을 내포하고 있다. 또한, 절단선 부근에 미세한 크랙이 발생될 수 있는데, 취성 재료의 특성상 이 크랙에 힘이 가해지면 재료 전체가 파손되는 문제가 있었다. 따라서, 절단선 주변의 미세 크랙을 제거하기 위한 연마 등의 후처리 공정이 추가되어 가공 비용이 높아지고, 동시에 미세균열의 위험이 높은 한계가 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 취성재료를 절단하거나 가공하는 방법으로 레이저를 이용하여 취성 재료에 열 스트레스를 가하여 스크라이브 라인을 재료의 일부 두께에만 형성하고, 그 후에 재료에 물리적 또는 열적 충격을 주어 스크라이브 라인을 따라 절단하는 방법이 제안되어 사용되었다. 그러나 스크라이브 라인을 형성한 후에 물리적 또는 열적 충격을 주는 경우에도 기계적 절단방법과 같이 미세균열이 발생할 수 있어 종래의 문제점을 그대로 가지고 있었다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 레이저 빔을 조사하는 것에 의해서만 취성재료를 절단하는 방법이 제안되었다. 보다 구체적으로는, 도2a에 도시된 바와 같이 레이저빔 가공기(90)로부터 레이저빔(90L)을 조사하면서 취성 재료(1)의 절단 라인(20a)을 따라 이동하면, 도2b에 도시된 바와 같이 취성 재료(1)에 미세 균열(1s')이 재료의 일부 두께로 형성된다. 이 때, 레이저 빔(90L)의 강도를 높이거나 2회 이상 레이저 빔(90L)이 절단 라인(20a)을 따라 지나는 것에 의하여, 도2c에 도시된 바와 같이 절단면(1s)을 형성하면서 취성 재료(1)를 절단할 수 있다.

상기와 같은 레이저 절단 방법은, 물리적 힘에 의하지 않고 레이저 빔에 의해서만 취성 재료(1)를 절단하므로 종래와 같은 미세균열이 발생할 가능성이 줄어든 잇점이 있지만, 최종적으로 절단되어 생성된 도3의 소형 기판(20')의 절단면(1s)은 상면 또는 저면과 수직을 이루지 않고 경사가 생기게 된다. 따라서 레이저 절단기에서 레이저 빔(90L)이 단면(單面)에만 조사되어 절단되는 단면가공의 경우 저면과 절단면(1s)이 이루는 경사각(θ1)이 상면과 절단면(1s)이 이루는 경사각에 비하여 작게 되고 저면과 절단면(1s)이 이루는 모서리(1p)가 뾰족하여 저면 부분에 전달되는 작은 충격에 의하여 파손(88)되는 문제점이 있었다.

한편, 평판 디스플레이 장치를 제조하기 위해서는 투명 기판이 화상을 표시하는 장치나 보호 기판으로 널리 사용된다. 일반적으로 디스플레이 장치에 사용되는 투명 기판은 상대적으로 크기가 작으므로, 도1a에 도시된 절단용 기판(1)을 작은 크기의 소형 기판(20)으로 절단하여 사용한다.

레이저 빔(90L)을 이용하여 절단용 기판(1)으로부터 다수의 소형 기판(20)으로 정확한 절단 경로(20a)를 따라 절단하기 위해서는, 절단 경로(20a)를 인지할 수 있는 마커(15)가 절단용 기판(1) 상에 위치한다. 따라서, 절단용 기판(1)에 표시된 마커(15)를 인식하여 절단 경로(20a)를 찾아 레이저 빔(90L)이 절단 경로(20a)를 따라 이동하는 것에 의해 절단용 기판(1)으로부터 다수의 소형 기판(20)을 절단하여 생성할 수 있게 된다.

그러나, 도1b에 도시된 바와 같이, 절단용 기판(1)으로부터 절단된 소형 기판(20) 내에 스피커 등의 위치에 정렬하는 절취부(30)가 있는 경우에는, 절단된 소형 기판(20)의 외곽선 중 어느 하나의 위치(예를 들어, X)를 기준으로 절취부(30)를 절단해내는 절단 경로(30a)를 찾는 방식으로 사용된다. 그러나, 소형 기판(20)의 외곽선은 기준 위치가 될 정도로 정교하게 위치 셋팅된 면도 아닐뿐 아니라, 절취부(30)의 절단 경로(30a)를 찾기 위한 기준 위치가 매번 일정하지 않은 문제가 야기된다. 따라서, 도1c에 도시된 바와 같이, 절단용 기판(1)으로부터 절단 생성된 소형 기판(20)의 외곽선은 균일하더라도, 그 내부의 절취부(30)를 정확하게 절단하지 못하여, 실제로 절단해야 하는 절단 라인(30a)과 실제로 절단된 절취부(30) 간에는 오차(e)가 존재하는 심각한 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 절단용 기판으로부터 소형 기판을 레이저 절단 방식으로 분리 생성하는 경우에, 소형 기판 내부에 폐곡선 형태의 절취부가 있더라도 소형 기판의 외곽면과 절취부의 경계를 따라 정확하게 레이저 빔을 조사하여 정확한 형상으로 소형 기판을 절단할 수 있는 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은, 소형 기판이 절단용 기판으로부터 분리되더라도 레이저 절단기로부터 절취부를 정확하게 절단하여 제거하는 것을 목적으로 한다.

이와 동시에, 본 발명은, 절단용 기판으로부터 절단된 소형 기판의 절취부의 내충격성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 소형 기판 내의 절취부를 정확하게 제거하면서도 별도의 표식을 기판상에 남기지 않는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 폐곡선 형상의 절취부가 내부에 위치한 다수의 소형 기판을 절단하여 생성하기 위한 절단용 기판으로서, 상기 소형 기판의 외곽을 따르는 제1절단 경로의 바깥에 배치되어 상기 제1절단경로의 위치를 알게 하는 제1마커와; 상기 절취부의 내부에 배치되어, 상기 절취부의 경계를 따르는 제2절단경로의 위치를 알게하는 제2마커를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절단용 기판을 제공한다.

이는, 소형 기판의 외곽을 알게 하는 제1마커 이외에, 소형 기판으로부터 절취되어 제거되는 절취부 내에 제2마커를 배치하여, 제2마커를 통해 제2마커와 근접한 절취부의 절단 라인을 정확하게 알 수 있게 함으로써, 소형 기판의 절취부의 경계를 따라 레이저 빔을 정확하게 조사하여 정확한 형상으로 절취할 수 있도록 하기 위함이다.

이 때, 상기 절단용 기판은 유리 소재나 사파이어 소재로 이루어진 투명 기판일 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 폐곡선 형상의 절취부가 내부에 위치한 소형 기판을 절단에 의하여 다수 생성할 수 있는 절단용 기판을 준비하되, 상기 소형 기판의 외곽을 따르는 제1절단경로의 위치를 알게 하는 제1마커가 상기 소형 기판의 외곽 바깥에 배치되고, 상기 절취부의 경계를 따르는 제2절단경로의 위치를 알게하는 제2마커가 상기 절취부의 내부에 배치된 상기 절단용 기판을 준비하는 기판 준비 단계와; 상기 제2마커를 인식하는 제2마커 인식단계와; 상기 제2마커 인식단계로부터 얻어진 상기 제2절단경로를 따라 레이저 조사기로부터 조사되는 레이저 빔을 이동시켜, 상기 소형 기판 내부에 배치된 상기 절취부를 절단하여 제거하는 절취부 제거단계와; 상기 제1마커를 인식하는 제1마커 인식단계와; 상기 제1마커 인식단계로부터 얻어진 상기 제1절단경로를 따라 레이저 조사기로부터 조사되는 레이저 빔을 이동시켜, 상기 절단용 기판으로부터 상기 소형 기판으로 절단 분리하는 소형기판 분리단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공 방법을 제공한다.

이는, 소형 기판 상의 절취부 내에 제2마커를 표시함으로써, 제1마커를 참조하여 소형 기판의 외곽을 따르는 제1절단 경로를 따라 절단용 기판으로부터 소형 기판을 절단한 이후에도, 절취부의 위치를 절취부의 경계에 인접한 제2마커를 통해 알 수 있게 되어, 절취부의 경계를 따르는 제2절단 경로를 따라 정확히 레이저 빔을 조사할 수 있게 되어, 절취부의 위치에 맞게 정확하게 절단하여 제거할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 본 발명은 제2마커가 절취부 내부에 위치함으로써, 제2마커가 절취부의 경계에 인접 배치되어 절취부의 경계를 따르는 제2절단 경로를 보다 정확하게 감지하여 정확한 위치에 레이저빔을 조사할 수 있으며, 동시에 제2절단경로를 제2마커로부터 파악하고 절취부를 절단한 제품 상태에서는 제2마커가 소형 기판 상에 남지 않아 깔끔한 소형 기판의 품질 상태를 유지할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 기판 가공 방법은 절단용 기판으로부터 다수의 소형 기판을 생산할 때 소형 기판이 절단용 기판으로부터 분리되더라도, 소형 기판 외부에 위치한 절단용 기판에 마커를 표시하지 않고 소형 기판의 내부에 위치한 절취부의 제2마커로부터 절취부의 위치를 정확하게 그리고 소형 기판 상에 제2마커의 흔적을 남기지 않고 레이저빔 가공기에 의해 소형 기판을 절단 성형할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 소형 기판은 상기 절단용 기판으로부터 동일한 형태로 다수 절단되어 생성될 수 있으며, 소형 기판의 절취부 내에 표시되는 제2마커는 모양과 색채가 다양하거나 동일하게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 절취부 제거단계가 행해지기 이전에, 상기 제1마커 인식단계와 상기 소형기판 분리단계를 행해질 수도 있다.

즉, 소형 기판을 분리한 후에 절취부를 제거하는 순서로 진행하는 경우, 소형 기판의 분리에도 불구하고 절단기가 절취부에 표시된 제2마커를 통하여 절취부의 외곽을 정확히 인식하여 절취부를 제거할 수 있다. 그리고, 절취부를 제거한 후에 소형 기판을 분리하는 순서로 진행하는 경우, 제2마커는 소형 기판의 내에 위치한 절취부에 표시되는 것이지만 절취부는 제거될 것이므로 종국적 완성될 소형 기판에는 제2마커의 표시는 남지않게 된다.

한편, 본 발명은, 절단용 기판으로부터 다수의 소형 기판과 다수의 절취부를 절단하여 생성하는 기판 가공 방법으로서, 상기 절단용 기판의 상면에 대하여 레이저 빔을 조사하되, 상기 소형 기판이나 절취부의 외곽을 따라 배치된 절단경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 레이저빔 조사단계와; 상기 절단용 기판의 저면에 대하여 레이저 빔을 조사하되, 상기 절단경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 레이저빔 조사단계를; 포함하여 구성되어, 상기 절단용 기판의 양면(兩面)에 레이저 빔을 조사하여 상기 절단용 기판으로부터 상기 소형 기판과 절취부를 절단하여 분리시키는 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공 방법을 제공한다.

이는, 정해진 절단 경로를 따라 레이저빔이 이동하면서 하나의 면에 대해서만 레이버 빔을 조사하는 대신에, 절단용 기판의 상면과 저면에 각각 레이버 빔을 조사하는 것에 의하여 절단 가공을 행함으로써, 레이저 빔의 조사 흔적에 따른 절단면의 뾰족한 부분이 판면 상에 위치하지 않고 상면과 저면의 사이에 위치하도록 하기 위함이다.

이를 통해, 종래와 같이 레이저 빔을 기판의 하나의 면에만 조사하여 제작된 소형 기판은 절단된 측면의 뾰족한 모서리가 판면에 위치하여, 완성된 제품에 사용될 때 소형 기판이 고정되는 판면의 모서리에 충격을 받기 쉬워, 충격에 의한 응력 집중으로 쉽게 파손되는 문제점을 해소할 수 있다.

즉, 본 발명은, 레이저 빔을 기판의 양 판면에 인가하여 절단면을 형성함으로써, 뾰족한 모서리가 판면의 사이에 위치하고, 동시에 모서리의 뾰족한 경사각이 종래의 절반 수준 이하로 작아지게 되어, 외부의 충격이 직접 판면 사이에 위치하는 뾰족한 모서리에 전달될 가능성을 낮추고, 외부의 충격이 뾰족한 모서리에 전달되더라도 외력이 분산되면서 기판의 파손 가능성을 낮추는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 양면 가공을 하면 절단면과 절단면 사이의 모서리에 경사각이 생기고, 양면과 절단면이 이루는 모서리의 충격을 균일하게 분산시키기 위하여 절단면과 상면과 저면의 정중앙에 위치시키는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 레이저절삭기가 기판의 상면과 저면을 절삭하는 깊이에 있어서, 상면에는 기판의 상면과 저면 사이의 길이의 절반에 해당하는 깊이만큼 절삭을 하고, 저면에서도 기판의 저면과 상면 사이의 길이의 절반에 해당하는 깊이만큼 절삭을 하는 것이 바람직하다. 다만, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '절반'은 엄밀하게 기판 두께의 1/2을 정확히 의미하는 것에 국한되지 않으며, 대략 기판 두께의 30% 내지 70%의 사이에 있는 것을 포함한다.

한편, 상기와 같이 가공된 소형 기판은 내충격성이 크게 향상되므로, 잦은 이동이 있거나 충격이 자주 발생할 수 있는 모바일 기기의 디스플레이 장치에 사용되는 기판(예를 들어, 바깥에 드러나는 보호 기판)으로 사용되기에 적합하다.

상기 기판은 충격에 약한 취성재료인 것이 바람직하며, 기판은 유리, 사파이어, 세라믹 등 다양한 재질로 형성될 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '소형 기판'이라는 용어는 절단용 기판으로부터 절단되어 분리된 기판을 지칭하는 것이므로, 절단용 기판에 비하여 작은 크기의 기판으로 정의하기로 한다.

이상에서 기재된 바와 같이, 본 발명은, 절단용 기판으로부터 절단될 소형 기판 상의 절취부 영역 내에 제2마커를 표시하여, 제1마커를 참조하여 소형 기판의 외곽을 따르는 제1절단 경로를 따라 절단용 기판으로부터 소형 기판을 절단한 이후에도, 절취부를 제거하기 위한 제2절단 경로를 절취부의 경계에 인접한 제2마커를 통해 정확히 찾을 수 있게 되어, 절취부의 경계를 따르는 제2절단 경로를 따라 정확히 레이저 빔을 조사할 수 있으며, 이를 통해, 소형 기판의 외곽 뿐만 아니라 소형 기판의 내부에 위치한 폐곡선 형태의 절취부를 정확하게 절단하여 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 제2마커가 절취부 내부에 위치함에 따라, 제2마커를 이용하여 절취부를 절단하기 위한 제2절단경로를 찾은 이후에, 제2절단경로를 따라 레이저빔을 이동시켜 절취부를 절단한 절단된 최종 제품 상태에서 제2마커가 소형 기판 상에 남지 않게 되므로, 깔끔한 소형 기판의 품질 상태를 유지할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

이 뿐만 아니라, 본 발명은, 기판의 상면과 저면에 각각 레이버 빔을 조사하는 것에 의하여 절단하는 가공 공정을 행함으로써, 레이저 빔의 조사 흔적에 따른 절단면의 뾰족한 부분이 판면의 중앙부에 위치하여, 파손되기 쉬운 뾰족한 모서리에 외부 충격이 전달되는 것을 최소화하며, 동시에 외부 충격이 전달되더라도 모서리의 보다 커진 경사각에 의해 외력이 분산되어 충격에 의한 파손 문제를 해결할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1a 내지 도1c은 절단용 기판으로부터 소형 기판을 절단하는 구성을 순차적으로 도시한 개략도,
도2a 내지 도2c는 레이저 빔을 절단용 기판에 조사하여 절단하는 구성을 순차적으로 도시한 개략도,
도3은 도2a 내지 도2c에 도시된 단면 레이저 가공에 의해 가공된 소형 기판의 사시도,
도4는 본 발명의 절단용 기판의 정면도.
도5는 'B'부분의 확대도.
도6은 도4의 절단용 기판으로부터 절단 성형된 소형 기판의 형상을 도시한 정면도,
도7a 내지 도7f는 본 발명에 따른 소형 기판 및 절취부의 절단 공정에 따른 구성을 순차적으로 도시한 도면으로서,
도7a는 절단용 대형 기판으로부터 소형 기판을 레이저 절단하는 구성을 도시한 도면,
도7b는 소형 기판의 절취부를 상면에 대해 레이저 절단하는 구성을 도시한 도면,
도7c는 도7b의 'C'부분의 확대도,
도7d는 소형 기판의 절취부를 저면에 대해 레이저 절단하는 구성을 도시한 도면,
도7e는 도7d의 'D'부분의 확대도,
도7f는 도7d의 'D'부분의 레이저 절단 공정이 완료된 상태의 도면,
도8은 도7a 내지 도7f에 도시된 양면 레이저 가공에 의해 가공된 소형 기판의 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기판 가공 방법 및 이에 사용되는 기판에 관하여 상세히 설명한다. 다만 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기판 가공 방법에 사용되는 절단용 기판(10)은, 폐곡선 형상의 절취부(30)가 내부에 형성된 소형 기판(20)을 다수 생성하기 위한 것이다.

이를 위하여, 절단용 기판(10)에는 다수의 소형 기판(20)의 외형을 절단하여 성형하기 위한 제1절단경로(20a)가 정해져 있고, 소형 기판(20) 내부에도 절취부(30)를 절단하기 위한 제2절단경로(30a)가 정해져 있다.

그리고, 소형 기판(20)이 절단되기로 예정된 제1절단경로(20a)의 바깥에는 제1절단경로(20a)의 위치를 알게 하는 제1마커(15)가 제1절단경로(20a)마다 하나씩 배치된다. 이에 따라, 레이저빔 가공기(90)는 제1마커(15)를 인식하고, 예를 들어, 제1마커(15)로부터 x-y좌표로 정해진 거리씩 이동하면 제1절단경로(20a)의 정해진 지점으로 도달하는 것에 의해, 인식된 제2마커(25)의 위치를 기준 위치로 하여 레이저 빔은 제1절단경로(20a)의 정해진 위치로 이동할 수 있다. 그리고, 제1절단경로(20a)의 정해진 위치로 레이저 빔이 도달하면, 레이저 빔은 예정된 제1절단경로(20a)를 따라 이동(20d)하면서 소형 기판(20)의 외곽선을 절단하는 레이저빔 절단가공공정을 할 수 있게 된다.

여기서, 제1마커(15)와 제2마커(25)는 레이저빔 가공기(90)가 절단 시작점을 인식하기 위하여 기판 상에 나타낸 기준 위치이며, ○, △, ┼ 등과 같이 위치를 특정할 수 있는 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 그리고, 마커(15, 25)는 절단용 기판(10)의 상면과 저면에서 모두 인식할 수 있는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판 내부에 마커(15, 25)를 형성하는 것에 의해 가능하다. 이를 통해, 후술하는 양면 레이저 가공에 의하여 소형 기판을 정확한 형상으로 절단하여 생성하는 가공 공정을 행할 수 있다.

그리고, 상기 절단용 기판(10)은 모바일 기기의 디스플레이 장치를 구성하는 데 널리 사용되는 유리 기판, 세라믹 기판, 사파이어 기판 등의 소재로 형성된 투명 기판이며, 소형 기판(20) 내에 폐곡선 형태로 형성되는 절취부(30)는 모바일 기기의 마이크, 스피커 등과 연통되도록 모바일 기기의 장치와 정렬되는 구멍일 수 있다.

한편, 소형 기판(20)의 내부에 폐곡선 형태의 절취부(30)를 레이저빔 가공으로 제거하기 위하여, 절취부(30)의 내부에 제2마커(25)가 형성된다. 이에 따라, 레이저 빔으로 절취부(30)의 외곽을 따르는 제2절단경로(30a)를 따라 이동하기 위해서는, 먼저 레이저빔 가공기(90)가 제2마커(25)를 인식한다. 마찬가지로, 제2마커(25)로부터 x-y좌표로 정해진 거리씩 이동하면 제2절단경로(30a)의 정해진 지점으로 도달하는 것에 의해, 인식된 제2마커(25)의 위치를 기준 위치로 하여 레이저 빔은 제2절단경로(30a)의 정해진 위치로 이동할 수 있다. 그리고, 제2절단경로(30a)의 정해진 위치로 레이저 빔이 도달하면, 레이저 빔은 예정된 제2절단경로(30a)를 따라 이동(30d)하면서 절취부(30)를 제거하는 레이저빔 절단가공공정을 할 수 있게 된다.

한편, 상기 절단용 기판(10)은 LED나 디스플레이, 핸드폰의 액정 등의 부속품으로 다양한 용도로 사용되며 유리 기판이나 세라믹 기판, 사파이어 기판 등에 대하여 적용 가능하다.

이렇듯, 절단용 기판(10)으로부터 다수의 소형 기판(20)을 절단하여 생성하고자 하는 데, 소형 기판(20)의 내부에 폐곡선 형태의 절취부(30)를 제거해야 하는 경우에는, 절취부(30) 내에 제2마커(25)를 배치하는 것에 의해, 제2마커(25)를 기준 위치로 삼아 절취부(30)의 제2절단라인의 정해진 지점으로 정확하게 레이저 빔을 위치시킬 수 있으므로, 절취부(30)를 정확한 위치와 형상대로 절취하여 제거할 수 있는 잇점이 얻어진다.

또한, 절취부(30)의 위치를 알기 위한 제2마커(25)를 소형 기판(20)의 바깥에 멀리 위치시키지 않고 절취부(30)의 내부에 위치시킴으로써, 소형 기판(20)을 먼저 절단한 이후에 절취부(30)를 제거하더라도 절단된 소형 기판(20) 상에 제2마커(25)가 남아 있으므로, 이를 기준 위치로 삼아 제2절단라인(30a)으로 레이저 빔을 위치시킬 수 있으며, 더욱이 절취부(30)의 경계가 되는 제2절단라인(30a)과 제2마커(25)가 근접 위치하므로 제2절단라인(30a)의 정해진 위치로 레이저 빔을 위치 이동시키는 것이 보다 정확해지며, 이를 이용하여 레이저 빔을 제2절단라인(30a)을 따라 이동하여 절취부(30)를 제거한 상태에서는 도6에 도시된 바와 같이 제2마커(25)가 절취부(30)와 함께 제거되므로 소형 기판(20)에는 제2마커(25)가 남지 않게 되는 잇점을 얻을 수 있다.

상기와 같이 구성된 절단용 기판(10)을 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 기판 가공 방법을 상술한다.

단계 1: 도4 및 도5에 도시된 절단용 기판(10)을 준비한다. 즉, 절단용 기판(10)으로부터 절단하여 생성될 소형 기판(20)의 외곽선을 형성하는 제1절단라인(20a) 바깥에 제1마커(15)가 형성되어 있고, 소형 기판(20) 내의 폐곡선 형태의 절취부(30)의 외곽선을 형성하는 제2절단라인(30a)의 내부에 제2마커(25)가 형성된 절단용 기판(10)을 준비한다.

단계 2: 그리고 나서, 준비된 절단용 기판(10)을 절단하기 위해서 레이저빔 가공기가 절단용 기판(10)을 절단할 수 있는 영역 안에 위치시킨다. 이를 위해, 절단용 기판(10)을 절단 거치대(70) 상에 거치시킨다. 이 때, 절단용 기판(10)을 절단 거치대(70) 상에 거치시키는 과정은 자동화 공정에 의해 이루어질 수 있다.

이 때, 절단용 기판(10)의 절단 공정 중에 요동하는 것을 방지하도록 흡입압(P)을 인가하여 절단용 기판(10)을 위치 고정할 수도 있다.

단계 3: 그리고 나서, 레이저빔 가공기(90)에 부착된 광센서(미도시)를 이용하여 절단용 기판(10)의 표면에 형성된 제1마커(15)를 인지한다. 이에 따라, 레이저빔 가공기(90)는 제1마커(15)로부터 정해진 거리만큼 이동하여 소형 기판(20)을 절단 생성하는 제1절단라인(20a) 상의 정해진 지점으로 이동한다.

즉, 제1마커(15)는 절단용 기판(10)에서 소형 기판(20)을 절단할 때 기준 위치로 인식하는 표시이므로, 레이저빔 가공기(90)는 제1마커(15)를 인식하여 제1마커(15)를 기준으로 제1절단라인(20a) 상의 정해진 위치에 있는 절단 시작점으로 레이저빔 조사위치를 이동시키고, 이로부터 소형 기판(20)의 외곽을 따라 레이저빔을 조사할 수 있게 한다.

하나의 절단용 기판(10)에서 다수의 소형 기판(20)을 절단하여 생성하는 경우에는 소형 기판(20)의 개수대로 제1마커(15)가 구비되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 제1마커(15)의 위치로부터 근접한 제1절단라인(20a)을 정확하게 찾아 이동할 수 있다.

단계 4: 그리고 나서, 도7a에 도시된 바와 같이 레이저빔 가공기(90)로부터 레이저빔(90L)을 절단용 기판(10)에 인가하면서 레이저빔(90L)을 제1절단라인(20a)을 따라 이동(20d)하여, 절단용 기판(10)으로부터 소형 기판(20)을 절단하여 생성한다.

절단용 기판(10)은 다수의 소형 기판(20)을 생성할 수 있을 정도로 크게 형성되므로, 하나의 절단용 기판(10)으로부터 다수의 소형 기판(20)을 생성한다.

단계 5: 그 다음, 도7b에 도시된 바와 같이, 생성된 소형 기판(20)을 거치대(70) 상에 위치 고정된 상태로 거치시킨다. 도면에는 거치대(70) 상에 하나의 소형 기판(20)이 거치된 구성을 예로 들었지만, 거치대(70) 상에 다수의 소형 기판(20)이 거치될 수도 있다.

그리고 나서, 레이저빔 가공기(90)에 부착된 광센서(미도시)를 이용하여 소형 기판(20)의 절취될 예정인 제2절단라인(30a) 내부에 형성된 제2마커(25)를 인지한다. 이에 따라, 레이저빔 가공기(90)는 제2마커(25)로부터 정해진 거리만큼 이동하여 절취부(30)을 절단하여 제거하는 제2절단라인(30a) 상의 정해진 지점으로 이동한다.

즉, 제2마커(15)는 소형 기판(20)에서 절취부(30)을 절단하여 제거할 때 기준 위치가 되도록 인식하는 표시이므로, 도7b에 도시된 바와 같이 레이저빔 가공기(90)는 제2마커(25)를 인식하여 제2마커(25)를 기준으로 제2절단라인(30a) 상의 정해진 위치에 있는 절단 시작점으로 레이저빔 조사위치를 이동시키고, 이로부터 절취부(30)의 외곽을 따라 레이저빔을 조사할 수 있게 한다.

이 때, 레이저 빔(90L)은 소형 기판(20)의 일부 두께(d) 만큼의 홈을 형성하여, 상면(20y)에 인가되는 레이저 빔에 의해 소형 기판(20)이 완전히 관통되지 않게 제2절단라인(30a)을 따라 이동한다. 이에 따라, 소형 기판(20)의 상면(20y)에는 도7c에 도시된 바와 같이 경사진 절단면(20s1)이 형성된다.

그 다음, 도7c에 도시된 바와 같이, 거치대(70) 상의 기판(10)을 180도 뒤집어(20r) 저면(20x)이 상측을 향하도록 한 상태에서, 다시 제2마커(25)의 위치를 기준으로 레이저 빔(90L)의 위치를 뒤집힌 제2절단라인(30a) 상으로 이동시킨다. 그리고 나서, 레이저 빔(90L)을 제2절단라인(30a)을 따라 홈이 형성되지 않은 (뒤집기 이전의) 저면(20x)을 따라 이동시키면서, 도7e에 도시된 형태로 새로운 절단면(20s2)를 형성한다.

따라서, 소형 기판(20)의 절단면(20s1, 20s2)은 판면(20x, 20y)로부터 이격(t1)된 위치에 뾰죡한 모서리(20p)를 형성하며, 종래의 모서리(1p)에 비하여 경사각(θ2)이 훨씬 커지게 된다. 이와 같이 생성된 소형 기판(20)은 모서리(20p)가 판면 사이의 중앙부에 위치함에 따라 모서리(20p)에 외부 충격이 전달되는 것을 최소화할 수 있고, 외부 충격이 전달되더라도 종래 모서리(1p)에 비하여 보다 커진 경사각(θ2)에 의해 외력이 분산되어 충격에 의한 파손이 발생될 가능성을 크게 낮출 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

단계 6: 이와 같은 절단면(20s1, 20s2)을 형성하면서, 레이저 빔(90L)은 제2절단라인(30a)의 절단 시작점으로부터 폐곡면 경계를 따라 이동(30d)시키면서, 절취부(30)를 제거한다.

절단용 기판(10)으로부터 소형 기판(20)을 절단하는 경우에는, 절단 생성된 소형 기판(20)의 바깥 부분을 폐기하므로 단면 가공을 하더라도 절단 가공 이후에 소형 기판(20)을 절단용 기판(10)으로부터 분리하는 것이 용이하지만, 소형 기판(20) 내부의 절취부(30)를 레이저 절단하는 경우에는, 절단 제거하는 절취부(30)의 바깥 부분이 폐기되지 않으므로 단면 가공을 할 경우에는 절단 가공 이후에 절취부 주변부가 팽창하면서 절취부(30)를 분리하는 것이 용이하지 않다. 그러나, 상기와 같이, 절취부(30)를 레이저 절단에 의해 제거할 경우에 양면 가공을 행하는 것에 의하여, 레이저 빔(90L)이 제2절단경로(30a)를 따라 이동하여 절취부(30)와 소형 기판(20)을 절단한 이후에, 절취부(30)를 분리시키는 것이 매우 용이해지는 잇점을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 단계 3 및 단계 4는 단계 5 및 단계 6이 행해진 다음에 행해질 수도 있다. 이 경우에는, 절단용 기판(10)으로부터 소형 기판(20)을 절단하여 분리하기 이전에 절취부(30)를 먼저 절단하여 제거하므로, 제2마커(25)가 제1절단라인(20a)의 바깥에 위치할 수도 있다. 그러나, 제1절단라인(20a)의 바깥에 제2마커(25)가 위치하는 경우에는 절취부(30)의 제2절단라인(30a)과의 거리가 멀어져 정확하게 제2절단라인(30a)의 정해진 위치로 이동시키는 기준 위치로 작용하는 데 한계가 있다.

또 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 단계 5 및 단계 6에서 절취부를 절단 제거하는 공정이 레이저 단면 절단 가공에 의할 경우에는, 소형 기판(20)이 뒤집힌 상태에서도 제2마커(25)가 식별 가능하므로, 상면(20y)과 저면(20x) 중 어느 면이 레이저 빔(90L)에 조사되는지 관계없이 편의대로 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 절단용 기판(10)으로부터 소형 기판(20)을 레이저 절단에 의해 분리 생성하는 경우에, 도7b 내지 도7f에 도시된 양면 가공에 의해 소형 기판(20)을 절단용 기판(10)으로부터 절단 분리하여, 뾰족한 모서리가 판면(10x, 10y)의 중간부에 생성되게 할 수도 있다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경 또는 개선될 수 있을 것이다.

10 : 절단용 기판 10s1 : 상면 가공에 의한 절단면
10s2 : 저면 가공에 의한 절단면 15 : 제1마커
20 : 소형 기판 20a: 제1절단경로
25 : 제2마커 30 : 절취부
30a : 제2절단경로 70 : 절단거치대
90 : 레이저조사기 90L : 레이저 빔

Claims

폐곡선 형상의 절취부가 내부에 위치한 다수의 소형 기판을 절단하여 생성하기 위한 절단용 기판으로서,
상기 소형 기판의 외곽을 따르는 제1절단 경로의 바깥에 배치되어 상기 제1절단경로의 위치를 알게 하는 제1마커와;
상기 절취부의 내부에 배치되어, 상기 절취부의 경계를 따르는 제2절단경로의 위치를 알게하는 제2마커를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절단용 기판.
제 1항에 있어서,
상기 절단용 기판은 유리 소재나 사파이어 소재로 이루어진 투명 기판인 것을 특징으로 하는 절단용 기판
제 1항에 있어서,
상기 절단용 기판에 의해 절단되는 상기 소형 기판은 디스플레이 장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 절단용 기판
제 3항에 있어서,
상기 절취부는 모바일 기기의 스피커, 마이크와 정렬되는 구멍인 것을 특징으로 하는 절단용 기판.
제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1마커와 상기 제2마커는 상기 절단용 기판의 상면과 저면에서 모두 인식 가능하게 형성된 것을 특징으로 하는 절단용 기판
폐곡선 형상의 절취부가 내부에 위치한 소형 기판을 절단에 의하여 다수 생성할 수 있는 절단용 기판을 준비하되, 상기 소형 기판의 외곽을 따르는 제1절단경로의 위치를 알게 하는 제1마커가 상기 소형 기판의 외곽 바깥에 배치되고, 상기 절취부의 경계를 따르는 제2절단경로의 위치를 알게하는 제2마커가 상기 절취부의 내부에 배치된 상기 절단용 기판을 준비하는 기판 준비 단계와;
상기 제2마커를 인식하는 제2마커 인식단계와;
상기 제2마커 인식단계로부터 얻어진 상기 제2절단경로를 따라 레이저 조사기로부터 조사되는 레이저 빔을 이동시켜, 상기 소형 기판 내부에 배치된 상기 절취부를 절단하여 제거하는 절취부 제거단계와;
상기 제1마커를 인식하는 제1마커 인식단계와;
상기 제1마커 인식단계로부터 얻어진 상기 제1절단경로를 따라 레이저 조사기로부터 조사되는 레이저 빔을 이동시켜, 상기 절단용 기판으로부터 상기 소형 기판으로 절단 분리하는 소형기판 분리단계를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공 방법.
제 6항에 있어서, 상기 절취부 제거단계가 행해지기 이전에,
상기 제1마커 인식단계와 상기 소형기판 분리단계를 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공 방법.
제 6항에 있어서,
상기 절취부 제거 단계는 소형 기판의 상면에 대하여 상기 절취부의 외곽을 따라 배치된 제2절단경로를 따라 레이저 빔을 조사하고, 상기 소형 기판의 저면에 대하여 상기 제2절단경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 양면 가공에 의하여 절단하여 분리하는 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공 방법.
다수의 소형 기판을 절단용 기판으로부터 절단하여 생성하는 기판 가공 방법으로서,
상기 절단용 기판의 상면에 대하여 레이저 빔을 조사하되, 상기 소형 기판의 외곽을 따라 배치된 제1절단경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 제1레이저빔 조사단계와;
상기 절단용 기판의 저면에 대하여 레이저 빔을 조사하되, 상기 제1절단경로를 따라 레이저 빔을 조사하는 제2레이저빔 조사단계를;
포함하여 구성되어, 상기 절단용 기판의 양면에 레이저 빔을 조사하여 상기 절단용 기판으로부터 상기 소형 기판을 절단하여 분리시키는 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공 방법.
제 9항에 있어서,
상기 제1레이저빔 조사단계와 상기 제2레이저빔 조사단계에 의하여 절단된 상기 소형 기판의 절단면의 모서리는 판면으로부터 기판 두께의 30% 내지 70%의 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공 방법.
제 3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소형 기판은 모바일 기기의 디스플레이 장치에 사용되는 기판인 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공 방법.
제 3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절단용 기판은 유리 기판, 사파이어 기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저 기판 가공방법.