KR20200054848A

KR20200054848A - 레이저 광원 모듈

Info

Publication number: KR20200054848A
Application number: KR1020190057574A
Authority: KR
Inventors: 뤼홍투; 알렉산더 나우모프; 린준따
Original assignee: 토파펙스 옵트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2018-11-10
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-05-20
Also published as: TWI706614B; KR20210102130A; US20200147721A1; CN111180982A; TW202019037A; CN111180982B; KR102464159B1

Abstract

본 발명은 판체에 작용하는 레이저 광원 모듈을 개시하며, 기판; 제1 광선을 발생시켜 기판의 출광 구역의 방향으로 출사하는 제1 광원; 제2 광선을 발생시켜 기판의 출광 구역의 방향으로 출사하는 제2 광원; 제2 광원의 광학적 특성을 변경하는 제1 조절 모듈; 제1 광선, 제2 광선 및/또는 냉각 유닛이 판체에 작용하는 위치를 변경하는 제2 조절 모듈; 및 제2 조절 모듈과 선택적으로 동축 설치되며, 냉각 유닛에 연결되어 냉각 유닛을 판체에 작용 시 필요로 하는 각도로 변경하는 제3 조절 모듈을 포함한다.

Description

레이저 광원 모듈{Laser Light Source Module}

본 발명은 기판 가공의 기술 분야에 관한 것으로, 특히 판체 가공에 적용되는 레이저 광원 모듈에 관한 것이다.

종래의 기판(예를 들어 유리, 사파이어, 규소, 갈륨 비소 또는 세라믹 등 재료)은 예를 들어 레이저의 광선을 이용하여 가열, 절단 또는 펀칭 등과 같은 판체 가공을 할 수 있다.

그러나, 종래의 레이저와 노즐을 이용한 가공 방법은 먼저 절단을 한 후에 분사 방열하는 것으로, 즉 레이저 이후에 노즐을 설치한다. 따라서, 가공시 레이저 광선은 단일 방향으로만 절단할 수 있으며, 불규칙적인 판체일 경우, 예를 들어 "R"각도를 갖는 판체를 절단하는 경우, 절단 가공의 목적을 달성하기 위해 판체를 회전시킬 수 밖에 없었다.

이를 감안하여, 본 발명은 레이저 광원 모듈을 제공하여 전술한 단점을 해결하고자 한다.

본 발명의 제1목적은, 복수 개의 조절 모듈을 통해 제1 광원, 제2 광원, 기판 및 냉각 유닛을 조절하는 레이저 광원 모듈을 제공하여, 상이한 판체의 수요에 따라 유연한 조절이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 제2목적은, 상기 레이저 광원 모듈이 매개체를 배출하는 냉각 유닛을 제공하여, 광선이 판체에 작용 시 발생하는 열 에너지를 감소시키는 것이다.

본 발명의 제3목적은, 상기 레이저 광원 모듈이 제1 조절 모듈, 제2 조절 모듈 및 제3 조절 모듈을 구동하는 처리 유닛을 제공하여, 제1 조절 모듈, 제2 조절 모듈 및 제3 조절 모듈을 동작시키는 것이다.

본 발명의 제4목적은, 상기 레이저 광원 모듈이 입출력 유닛을 제공함으로써, 제어 신호를 수신하고 처리 유닛으로 출력하여 제1 조절 모듈, 제2 조절 모듈 및 제3 조절 모듈을 구동하거나, 또는 입출력 유닛이 제어 신호를 수신하여 제1 조절 모듈, 제2 조절 모듈 및 제3 조절 모듈을 구동하는 것이다.

상기 목적 및 기타 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 판체에 작용하는 레이저 광원 모듈을 제공하며, 상기 레이저 광원 모듈은, 양 측면에 설치 구역과 출광 구역이 설정된 기판으로서, 출광 구역에 판체가 설치되는 기판; 설치 구역에 설치되며, 제1 광선을 발생시켜 출광 구역의 방향으로 출사하는 제1 광원; 설치 구역에 설치되며, 제2 광선을 발생시키는 제2 광원; 출광 구역에 설치되는 냉각 유닛; 제2 광원의 광학적 특성을 변경할 수 있도록 제2 광원과 커플링하는 제1 조절 모듈; 출광 구역에 설치되며, 제2 광선, 제1 광선 및/또는 냉각 유닛이 판체에 작용하는 위치를 변경할 수 있도록 기판과 커플링하는 제2 조절 모듈; 및 출광 구역에 설치되고, 제2 조절 모듈과 선택적으로 동축 설치되며, 냉각 유닛을 판체에 작용 시 필요한 각도로 변경할 수 있도록 냉각 유닛에 연결되는 제3 조절 모듈을 포함한다.

본 발명이 제공하는 레이저 광원 모듈은 종래의 기술에 비해 판체의 특성(예를 들어 재질 또는 모양 등)에 따라 조절 모듈을 추가하여 가공을 진행할 수 있다. 여기서, 제1 조절 모듈은 광학적 소자, 이동 부재, 회동 부재로, 광선의 광반의 방향, 각도, 크기, 초점, 광 경도 등 광학적 특성을 변경할 수 있다. 제2 조절 모듈은 이동 부재, 회동 부재일 수 있으며, 제2 광선과 냉각 유닛이 판체에 작용하는 위치를 동시에 변경하거나, 또는 제2 광선과 냉각 유닛이 판체에 작용하는 위치를 각각 변경한다. 제2 조절 모듈은 하나 또는 복수 개일 수 있다. 제3 조절 모듈은 이동 부재, 회동 부재일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 광원 모듈을 나타내는 저면도이다.
도 2는 본 발명의 도 1의 레이저 광원 모듈을 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 광원 모듈을 나타내는 저면도이다.

본 발명의 목적, 특징 및 효과에 대해 충분히 이해하기 위해, 아래의 구체적인 실시예와 함께 첨부된 도면을 통해 본 발명에 대해 다음과 같이 구체적으로 설명한다.

본 발명에 있어서, "하나" 또는 "한 개"라는 표현을 사용하여 본 발명에 기재된 유닛, 소자와 어셈블리에 대해 설명하는데, 이는 설명의 편리함을 위한 것으로, 본 발명의 범위에 대해 일반적인 의미를 제공한다. 따라서, 명확하게 다른 의미를 가지고 있는 것을 제외하고는 해당 표현은 하나, 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 단수는 동시에 복수를 포함할 수도 있다.

본 발명에 있어서, "포함", "포괄", "구비", "함유" 또는 기타 임의의 유사한 용어들은 비배타적인 포함물을 포함한다. 예를 들면, 복수 부재를 포함하는 소자, 구조, 제품 또는 장치는 본 문에서 열거한 해당 부재에만 한정되는 것이 아니며, 명확하게 열거되지 않았으나 해당 소자, 구조, 제품 또는 장치가 통상 고정적으로 가지는 기타 부재를 포함할 수 있다. 이 외에, 명확하게 반대적인 설명이 없으면, 용어 "또는"은 포괄적인 "또는"을 의미하며, 배타적인 "또는"을 의미하는 것이 아니다.

도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 광원 모듈을 나타내는 저면도이다. 도 1에서, 레이저 광원 모듈(10)은 판체(2)에 작용하며, 예를 들어 판체(2)는 유리, 사파이어, 규소, 갈륨 비소 또는 세라믹 등일 수 있다. 또한, 전술한 작용은 예를 들어 판체(2)에 대해 가열, 절단 또는 펀칭 등을 진행할 수 있다.

레이저 광원 모듈(10)은 기판(12), 제1 광원(14), 제2 광원(16), 냉각 유닛(18), 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)을 포함한다.

기판의 양 측면에는 각각 설정 구역(SA)과 출광 구역(EA)이 설정되며, 도 2를 함께 참조하면, 도 2는 본 발명의 도 1의 레이저 광원 모듈을 나타내는 측면도이다. 본 실시예에서, 상기 설정 구역(SA)은 제1 광원(14), 제2 광원(16), 제1 조절 모듈(20)을 설정하는 구역이고, 상기 출광 구역(EA)은 판체(2)가 작용하는 구역이다. 본 실시예에서, 판체(2), 냉각 유닛(18), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)이 해당 구역에 설치된다.

본 실시예에 있어서, 제1 광원(14)은 설치 구역(SA)의 좌측에 설치되며, 자외선 레이저(UV 레이저) 또는 기타 레이저일 수 있다. 제1 광원(14)은 출광 구역(EA)의 방향으로 출사되어 출광 구역(EA)에 위치하는 판체(2)에 작용할 수 있는 제1 광선(FLB)을 발생한다.

본 실시예에 있어서, 제2 광원(16)은 설치 구역(SA)의 우측에 설치되며, 이산화탄소 레이저 또는 기타 레이저일 수 있다. 제2 광원(16)은 제2 광선(SLB)을 발생한다.

냉각 유닛(18)은 출광 구역(EA)에 설치되며, 액체, 기체, 고체를 통해 제1 광원(14)과 제2 광원(16)이 판체(2)에 작용 시 발생하는 열 에너지를 감소시킬 수 있다. 본 실시예에서, 냉각 유닛(18)은 노즐로 냉각수를 제공하는 것을 예로 설명한다.

제1 조절 모듈(20)은 제2 광원(16)과 커플링하여, 제2 광선(SLB)의 광학적 특성, 예를 들어 제2 광선(SLB)의 광반의 방향, 각도, 크기, 초점, 광 경로 등을 변경할 수 있다. 여기서, 광반의 패턴 모양은 예를 들어 직사각형, 사각형, 원형, 별형, 하트형, 타원형, 물방울형 등 대칭 모양 또는 전술한 대칭 모양이 아닌 비대칭 모양 등일 수 있다. 본 실시예에서, 제2 광선(SLB)은 제1 조절 모듈(20)을 통과한 후, 제2 광선(SLB)의 광축(OA)이 제2 조절 모듈(22)의 축심(OZ)과 중첩된다. 기타 실시예에서, 제2 광선(SLB)의 광축(OA)과 제2 조절 모듈(22)의 축심(OZ)은 평행될 수도 있다. 예를 들면, 제1 조절 모듈(20)은 반사경일 수 있으며, 제2 광선(SLB)을 제2 조절 모듈(22)로 반사하여, 제2 조절 모듈(22)의 축심(OZ)에 의해 판체(2)로 출광한다.

상기 제1 조절 모듈(20)은 광학적 소자(렌즈, 반사경, 편광기 등), 이동 부재(기어, 트랙, 벨트, 구동 모터, 서보 모터 등), 회동 부재(바, 베어링, 기어, 벨트, 구동 모터 등) 또는 그 들의 조합일 수 있다. 본 발명에서, 제1 조절 모듈(20)은 기능 조합에 있어서 어떠한 제한도 받지 않으며, 제2 광선(SLB)의 광반의 방향, 각도, 크기, 초점과 광 경로 등 광학적 특성을 변경할 수 있는 것이라면, 모두 제1 조절 모듈(20)의 범위에 해당된다.

제2 조절 모듈(22)은 출광 구역(EA)에 설치되며, 제2 광선(SLB) 및/또는 냉각 유닛(18)이 판체(2)에 작용하는 위치를 변경할 수 있도록 기판(12)과 커플링된다. 상기 제2 조절 모듈(22)은 이동 부재, 회동 부재 또는 그 들의 조합일 수 있다. 본 발명에서, 제2 조절 모듈(22)은 기능 조합에 있어서 어떠한 제한도 받지 않으며, 제2 광선(SLB), 제1 광선(FSB)과 냉각 유닛(18)이 판체(2)에 작용하는 위치를 동시에 변경하거나, 또는 제2 광선(SLB)과 냉각 유닛(18)이 판체(2)에 작용하는 위치를 각각 변경할 수 있는 것이라면, 모두 제2 조절 모듈(22)의 범위에 해당된다. 전술한 설명에 의해 제2 조절 모듈(22)은 하나 또는 복수 개인 것으로 이해될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 제2 조절 모듈(22)이 하나인 것을 예로 설명함으로써, 제2 조절 모듈(22)이 제2 광선(SLB)과 냉각 유닛(18)의 Z축 방향에서의 이동을 동시에 조절하게 된다. 제2 광선(SLB)에 있어서, 이는 제2 조절 모듈(22)의 Z축에서의 조절을 통해 초점, 초점 거리의 위치를 변경하고; 냉각 유닛(18)은 제2 조절 모듈(22)의 Z축에서의 조절을 통해 냉각수가 판체(2)에 작용하는 높이를 조절한다.

다른 일 실시예에 있어서, 제2 조절 모듈(22)이 2개인 것을 예로 설명함으로써, 제2 조절 모듈(22)이 2개의 Z축을 구비할 수 있다. 예를 들면, 제2 광선(SLB)이 제1 Z축이고, 냉각 유닛(18)이 제2 Z축이다. 따라서, 제2 광선(SLB)은 제2 조절 모듈(22)의 제1 Z축 방향에서의 이동에 의해 그의 초점, 초점 거리의 위치를 조절 변경할 수 있지만, 이러한 변경은 제2 Z축에 위치하는 냉각 유닛(18)과 연동되지 않으므로, 즉 냉각 유닛(18)은 제2 조절 모듈(22)의 제2 Z축에서의 이동을 통해 냉각수가 판체(2)에 작용하는 높이를 별도로 조절할 수 있다.

제3 조절 모듈(24)은 출광 구역(EA)에 설치된다. 본 실시예에서, 제3 조절 모듈(24)과 제2 조절 모듈(22)은 선택적으로 동축 설치되고, 제2 조절 모듈(24)은 제2 조절 모듈(22)을 커버한다. 제3 조절 모듈(24)은 냉각 유닛(18)에 연결되어 냉각 유닛(18)을 판체(2)에 작용 시 필요로 하는 각도로 변경할 수 있으며, 다시 말하면, 제3 조절 모듈(24)은 냉각 유닛(18, 예를 들어 노즐)을 회동하게 할 수 있다. 상기 제3 조절 모듈(24)은 이동 부재, 회동 부재 또는 그 들의 조합일 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 광원 모듈을 나타내는 저면도이다. 도 3에서, 레이저 광원(10`)은 동일한 방식으로 물체(2)에 작용하며, 제1 실시예의 기판(12), 제2 광원(14), 제2 광원(16), 냉각 유닛(18), 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)을 포함하는 것 외에, 처리 유닛(26)과 입출력 유닛(28)을 더 포함한다.

기판(12), 제2 광원(14), 제2 광원(16), 냉각 유닛(18), 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)에 대한 설명은 전술한 바와 같으므로, 여기서 그것들에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 있어서, 처리 유닛(26)은 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)에 연결된다. 처리 유닛(26)은 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)이 동작하도록 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)을 구동한다. 상기 처리 유닛(26)은 관련된 명령을 수행하여 상기 각 조절 모듈이 동작하도록 할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 입출력 유닛(28)은 처리 유닛(26)에 연결되어, 외부의 제어 신호(CS)를 수신하고 제어 신호(CS)를 처리 유닛(26)으로 출력하여, 처리 유닛(26)이 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)을 구동하도록 한다. 기타 실시예에서, 처리 유닛(26)은 입출력 유닛(28)에 통합될 수도 있으며, 이로써 입출력 유닛(28)이 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)에 직접적으로 연결되어, 입출력 유닛(28)이 제어 신호(CS)를 수신한 후 제1 조절 모듈(20), 제2 조절 모듈(22)과 제3 조절 모듈(24)을 구동하도록 한다.

본 발명은 상술한 내용에서 바람직한 실시예를 개시하였으나, 본 기술분야의 기술자가 이해해야 할 것은, 실시예은 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 아니된다. 주의해야 할 점은, 실시예와 동등한 효과의 변화와 치환은 모두 본 발명의 범위 내에 포함되는 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의해 결정되는 것을 기준으로 해야 한다.

2: 판체
10, 10`: 레이저 광원 모듈
12: 기판
14: 제1 광원
16: 제2 광원
18: 냉각 유닛
20: 제1 조절 모듈
22: 제2 조절 모듈
24: 제3 조절 모듈
26: 처리 유닛
28: 입출력 유닛
SA: 설치 구역
EA: 출광 구역
FLB: 제1 광선
SLB: 제2 광선
OA: 광축
OZ: 축심
CS: 제어 신호

Claims

판체에 작용하는 레이저 광원 모듈에 있어서,
양 측면에 설치 구역과 출광 구역이 설정되는 기판으로서, 상기 출광 구역에 상기 판체가 설치되는 기판;
상기 설치 구역에 설치되며, 제1 광선을 발생시켜 상기 출광 구역의 방향으로 출사하는 제1 광원;
상기 설치 구역에 설치되며, 제2 광선을 발생시키는 제2 광원;
상기 출광 구역에 설치되는 냉각 유닛;
상기 제2 광원의 광학적 특성을 변경하도록 상기 제2 광원과 커플링되는 제1 조절 모듈;
상기 출광 구역에 설치되며, 상기 제2 광선, 상기 제1 광선과 상기 냉각 유닛 중의 적어도 하나가 상기 판체에 작용되는 위치를 변경하도록 상기 기판과 커플링되는 제2 조절 모듈; 및
상기 출광 구역에 설치되고, 상기 제2 조절 모듈과 선택적으로 동축 설치되며, 상기 냉각 유닛에 연결되어 상기 냉각 유닛을 상기 판체에 작용 시 필요로 하는 각도로 변경하는 제3 조절 모듈을 포함하는 레이저 광원 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 광원은 자외선 레이저이고, 상기 제2 광원은 이산화탄소 레이저인 레이저 광원 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 유닛은 액체, 기체와 고체 중의 적어도 하나를 통해 상기 제1 광원과 상기 제2 광원이 상기 판체에 작용 시 발생하는 열 에너지를 감소시키는 레이저 광원 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 조절 모듈은 광학적 소자, 이동 부재 및 회동 부재 중의 적어도 하나로, 상기 제2 광선의 광반의 방향, 각도, 크기, 초점 및 광 경로 중 하나 이상을 변경하는 레이저 광원 모듈.
제 4 항에 있어서,
상기 제2 광선은 상기 제1 조절 모듈을 통과한 후, 상기 제2 광선의 광축이 상기 제2 조절 모듈의 축심과 중첩 또는 평행되며, 여기서 상기 제2 광선은 상기 제2 조절 모듈을 선택적으로 통과 가능함으로써, 상기 판체로 출광되는 레이저 광원 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 조절 모듈은 이동 부재와 회동 부재 중의 적어도 하나일 수 있으며, 상기 제2 조절 모듈은 상기 제2 광선과 상기 냉각 유닛이 상기 판체에 작용하는 위치를 동시에 변경하거나, 또는 상기 제2 광선과 상기 냉각 유닛이 상기 판체에 작용하는 위치를 각각 변경하며, 여기서 상기 제2 조절 모듈은 하나 또는 복수 개인 레이저 광원 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 조절 모듈은 이동 부재와 회동 부재 중의 적어도 하나인 레이저 광원 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 조절 모듈, 상기 제2 조절 모듈 및 상기 제3 조절 모듈에 연결되는 처리 유닛을 더 포함하며, 상기 처리 유닛은 상기 제1 조절 모듈, 상기 제2 조절 모듈 및 상기 제3 조절 모듈이 동작하도록 상기 제1 조절 모듈, 상기 제2 조절 모듈 및 상기 제3 조절 모듈을 구동하는 레이저 광원 모듈.
제 8 항에 있어서,
상기 처리 유닛에 연결되는 입출력 유닛을 더 포함하며, 상기 입출력 유닛은 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호를 상기 처리 유닛으로 출력하여, 상기 처리 유닛이 상기 제1 조절 모듈, 제2 조절 모듈 및 상기 제3 조절 모듈을 구동하는 레이저 광원 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 조절 모듈, 제2 조절 모듈 및 상기 제3 조절 모듈에 연결되는 입출력 유닛을 더 포함하며, 상기 입출력 유닛이 제어 신호를 수신 시 상기 제1 조절 모듈, 제2 조절 모듈 및 상기 제3 조절 모듈을 구동하는 레이저 광원 모듈.