KR20230049747A - 레이저 가공 장치 및 가공품의 제조 방법 - Google Patents

레이저 가공 장치 및 가공품의 제조 방법 Download PDF

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히카루 키무라
히데오 이치하시
케이타 미즈마
슌 히라노
šœ 히라노
타케시 야치구치
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토와 가부시기가이샤
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Abstract

필름을 안정적으로 가공할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공한다. 필름을 반송하는 반송 기구와, 상기 필름의 가공 대상 범위의 측방을 적어도 클램핑하여 보유지지할 수 있는 1쌍의 보유지지부를 가지는 보유지지 기구와, 상기 보유지지 기구에 의해 보유지지된 상기 필름의 상기 가공 대상 범위를 가공하는 레이저 기구를 구비하였다.

Description

레이저 가공 장치 및 가공품의 제조 방법
본 발명은, 레이저 가공 장치 및 가공품의 제조 방법의 기술에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 수지 필름을 반송하는 반송 수단과, 수지 필름에 구멍을 형성하는 구멍 형성 수단과, 이러한 작동을 제어하는 제어 수단을 구비한 수지 필름 가공 장치가 개시되어 있다. 이 수지 필름 가공 장치에서는, 반송 수단이 가진 롤러에 의해 반송되어 있는 수지 필름에 대해, 구멍 형성 수단으로부터 레이저광을 조사함으로써 수지 필름에 구멍을 형성할 수 있다.
특허 문헌 1: 일본공개특허 2016-426호 공보
그러나 특허 문헌 1에 기재되어 있는 것 같은 기술에서는, 레이저광의 조사시에 생기는 진동이나 집진에 의한 배기 등의 영향에 의해 수지 필름이 흔들릴 가능성이 있어, 수지 필름을 안정적으로 가공할 수 없다는 점에서 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 이상과 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 해결하려고 하는 과제는, 필름을 안정적으로 가공할 수 있는 레이저 가공 장치 및 가공품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는 이상과 같으며, 이 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 레이저 가공 장치는, 필름을 반송하는 반송 기구와, 상기 필름의 가공 대상 범위의 적어도 측방(側方)을 클램핑하여 보유지지할 수 있는 1쌍의 보유지지부를 가지는 보유지지 기구와, 상기 보유지지 기구에 의해 보유지지된 상기 필름의 상기 가공 대상 범위를 가공하는 레이저 기구를 구비하는 것이다.
또 본 발명에 관한 가공품의 제조 방법은, 상기 레이저 가공 장치를 이용하여 상기 필름을 가공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 필름을 안정적으로 가공할 수 있다.
[도 1] 레이저 가공 장치의 전체적인 구성을 도시한 측면 모식도.
[도 2] 보유지지 기구를 도시한 정면 단면도(좌측은 필름을 보유지지하지 않는 상태, 우측은 필름을 보유지지하고 있는 상태).
[도 3] 보유지지 기구(특히 하측 보유지지부)를 도시한 평면도.
[도 4] 보유지지 기구를 도시한 측면도.
[도 5] 스토퍼 기구 및 액추에이터의 구성을 도시한 측면 단면도.
[도 6] (a) 필름을 보유지지하지 않는 상태의 보유지지 기구를 도시한 측면도, (b) 상측 보유지지부가 하강한 상태의 보유지지 기구를 도시한 측면도.
[도 7] 필름을 보유지지하고 있는 상태의 보유지지 기구를 도시한 측면도.
[도 8] (a) 복수의 구멍이 형성된 필름을 도시한 평면 모식도, (b) 레이저광의 궤적을 도시한 모식도, (c) 필름에 형성된 구멍의 형상을 도시한 모식도.
[도 9] (a) 필름을 클램핑한 부분을 도시한 평면 모식도, (b) 필름을 클램핑한 부분의 변형예를 도시한 평면 모식도, (c) 필름을 클램핑한 부분의 변형예를 도시한 평면 모식도.
이하에서 설명하는 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)는, 워크(가공 대상물)인 필름(F)을 가공하기 위한 것이다. 우선, 가공 대상이 되는 필름(F)에 대해 설명하기로 한다.
본 실시 형태에서는, 레이저 가공 장치(1)에 의한 가공 대상이 되는 필름(F)으로서, 수지 성형 장치에서 이용되는 이형(release) 필름을 상정하고 있다. 이 이형 필름으로서는, 예를 들면 폴리스티렌계 필름, PET계 필름, 폴리메틸펜텐계 필름 등을 이용할 수 있다. 이형 필름은, 수지 성형 장치에서 수지가 성형형(成形型)에 부착되지 않도록 성형형의 표면에 흡착되어 보유지지된다.
여기서, 이형 필름을 흡착 보유지지한 성형형에, 수지 성형의 대상이 되는 웨이퍼 등을 흡착 보유지지하기 위해서는, 이형 필름에 공기를 통과할 수 있는 정도의 구멍을 형성할 필요가 있다. 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)는 이러한 이형 필름을 얻기 위해 필름(F)에 복수의 구멍(F1)(도 8 참조)을 형성하는(구멍뚫기 가공을 하는) 것이다.
<레이저 가공 장치(1)의 전체 구성>
다음으로 도 1을 이용하여 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)의 구성에 대해 설명하기로 한다. 이하에서는, 도면 중에 도시한 화살표(U), 화살표(D), 화살표(L), 화살표(R), 화살표(F) 및 화살표(B)로 나타낸 방향을, 각각 상방향, 하방향, 좌방향, 우방향, 전방향 및 후방향으로 정의하고 설명하기로 한다.
레이저 가공 장치(1)는 주로 권출(卷出) 기구(10), 권취(卷取) 기구(20), 보유지지 기구(100), 상측 집진 기구(30), 하측 집진 기구(40) 및 레이저 기구(50)를 구비한다.
<권출 기구(10)>
권출 기구(10)는, 롤모양으로 감긴 필름(F)을 후술하는 보유지지 기구(100)에 공급하는 것이다. 권출 기구(10)는 주로 권출 롤러(11), 가이드 롤러(12) 및 이오나이저(ionizer)(13)를 구비한다.
권출 롤러(11)는, 롤모양으로 감긴 필름(F)을 지지하는 것이다. 권출 롤러(11)는 원기둥형으로 형성되고 축선을 수평(도 1의 지면(紙面)에 수직인 방향)으로 향하게 하여 배치된다. 권출 롤러(11)에는, 가공되기 전의 필름(F)이 감긴다. 권출 롤러(11)에는 미도시된 구동원(모터 등)이 설치된다. 상기 구동원에 의해 권출 롤러(11)에 적절한 회전력을 부여함으로써 권출 롤러(11)로부터 인출된 필름(F)에 대해 적절한 장력(텐션)을 부여할 수 있다.
가이드 롤러(12)는, 권출 롤러(11)로부터 인출된 필름(F)을 보유지지 기구(100)로 안내하는 것이다. 가이드 롤러(12)는 원기둥형으로 형성되고 축선을 수평(도 1의 지면에 수직인 방향)으로 향하게 하여 배치된다. 가이드 롤러(12)는 3개 설치된다. 권출 롤러(11)로부터 인출된 필름(F)은 3개의 가이드 롤러(12)에 순차적으로 감긴다. 필름(F)은 3개의 가이드 롤러(12)에 의해 적절한 장력이 부여됨과 아울러 적절한 방향으로 방향을 바꾸면서 안내된다.
이오나이저(13)는 필름(F)의 정전기를 제거하는 것이다. 이오나이저(13)는 필름(F)의 정전기를 이온으로 중화할 수 있다. 이오나이저(13)는 가이드 롤러(12)에 의해 안내되는 필름(F)의 통과 경로의 중도부에 배치된다.
<권취 기구(20)>
권취 기구(20)는, 레이저 기구(50)에 의한 가공이 종료된 필름(F)을 감는 것이다. 권취 기구(20)는 주로 권취 롤러(21), 가이드 롤러(22), 이송 롤러(23), 점착 롤러(24) 및 이오나이저(25)를 구비한다.
권취 롤러(21)는 필름(F)을 롤모양으로 권취하는 것이다. 권취 롤러(21)는 원기둥형으로 형성되고 축선을 수평(도 1의 지면에 수직인 방향)으로 향하게 하여 배치된다. 권취 롤러(21)에는, 가공이 종료된 필름(F)이 감긴다. 권취 롤러(21)에는 미도시된 구동원(모터 등)이 설치된다. 상기 구동원에 의해 권취 롤러(21)에 적절한 회전력을 부여함으로써 권취 롤러(21)에 감기는 필름(F)에 대해 적절한 장력을 부여할 수 있다.
가이드 롤러(22)는, 레이저 기구(50)에 의한 가공이 종료된(보유지지 기구(100)을 통과한) 필름(F)을 권취 롤러(21)에 안내하는 것이다. 가이드 롤러(22)는 원기둥형으로 형성되고 축선을 수평(도 1의 지면에 수직인 방향)으로 향하게 하여 배치된다. 가이드 롤러(22)는 3개 설치된다. 레이저 기구(50)에 의한 가공이 종료된 필름(F)은 3개의 가이드 롤러(22) 및 후술하는 이송 롤러(23)에 순차적으로 감긴다. 필름(F)은 3개의 가이드 롤러(22) 및 후술하는 이송 롤러(23)에 의해 적절한 장력이 부여됨과 아울러, 적절한 방향으로 방향을 바꾸면서 권취 롤러(21)로 안내된다.
이송 롤러(23)는, 필름(F)을 권출 롤러(11)로부터 권취 롤러(21)로 향하도록 보내는 것이다. 이송 롤러(23)는 원기둥형으로 형성되고 축선을 수평(도 1의 지면에 수직인 방향)으로 향하게 하여 배치된다. 이송 롤러(23)에는, 감긴 필름(F)이 이송 롤러(23)에 대해 미끄러지지 않도록, 이송 롤러(23)와의 사이에 필름(F)이 끼워 넣어지는 미끄럼 방지 롤러(23a)가 설치된다. 미끄럼 방지 롤러(23a)는, 예를 들면 고무 등의 탄성을 가지는 소재에 의해 형성된다. 이송 롤러(23)에는 미도시된 구동원(모터 등)이 설치된다. 상기 구동원에 의해 이송 롤러(23)를 회전시킴으로써 필름(F)을 권출 롤러(11)에서 권취 롤러(21)를 향해 보낼 수 있다.
점착 롤러(24)는, 가공이 종료된 필름(F)에 부착된 먼지나 가공 찌꺼기(오물)를 제거하는 것이다. 점착 롤러(24)는 원기둥형으로 형성되고 축선을 수평(도 1의 지면에 수직인 방향)으로 향하게 하여 배치된다. 점착 롤러(24)는 2개 설치된다. 점착 롤러(24)는, 가이드 롤러(22) 및 이송 롤러(23)와의 사이에 필름(F)이 끼워넣어지도록 각각 배치된다.
이오나이저(25)는 필름(F)의 정전기를 제거하는 것이다. 이오나이저(25)는 필름(F)의 정전기를 이온으로 중화할 수 있다. 이오나이저(25)는, 가이드 롤러(22) 및 이송 롤러(23)에 의해 안내되는 필름(F)의 통과 경로의 중도부에 배치된다.
필름(F)의 정전기를 제거하기 위한 기기는, 상술한 이오나이저(13) 및 이오나이저(25)에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 필름(F)의 표면에 접촉시킴으로써 정전기를 제거할 수 있는 제전 브러시 등을 이용하는 것도 가능하다.
<보유지지 기구(100)>
보유지지 기구(100)는, 필름(F)을 가공할 때에 필름(F)을 클램핑하여 보유지지하는 것이다. 보유지지 기구(100)는, 하측 보유지지부(120)와 상측 보유지지부(130)에 의해 필름(F)을 상하방향으로 클램핑함으로써 필름(F)을 보유지지할 수 있다. 보유지지 기구(100)의 구체적인 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
<상측 집진 기구(30)>
상측 집진 기구(30)는, 필름(F)을 가공할 때에 발생하는 퓸(fume)이나 입자형 물질 등을 회수하는 것이다. 상측 집진 기구(30)는, 주로 상측 케이스(31) 및 상측 덕트(32)를 구비한다.
상측 케이스(31)는, 보유지지 기구(100)(보다 구체적으로는, 후술하는 상측 보유지지부(130)의 상면)를 위쪽에서 덮는 것이다. 상측 케이스(31)는, 중공의 상자형으로 형성된다. 상측 케이스(31)는, 보유지지 기구(100)의 바로 위쪽에 배치된다. 상측 케이스(31)의 하면(상측 보유지지부(130)와 대향하는 부분)은 개구되어 있다.
상측 덕트(32)는, 상측 케이스(31)의 내부와 외부를 연통시키는 것이다. 상측 덕트(32)는 통모양으로 형성된다. 상측 덕트(32)는 상측 케이스(31)의 상부에 설치된다. 상측 덕트(32)는 미도시된 팬에 접속된다. 상기 팬을 구동시킴으로써 상측 덕트(32)를 통해 상측 케이스(31)내의 공기를 배출할 수 있다.
<하측 집진 기구(40)>
하측 집진 기구(40)는, 필름(F)을 가공할 때에 발생하는 퓸이나 입자형 물질 등을 회수하는 것이다. 하측 집진 기구(40)는, 주로 하측 케이스(41) 및 하측 덕트(42)를 구비한다.
하측 케이스(41)는, 보유지지 기구(100)(보다 구체적으로는, 후술하는 하측 보유지지부(120)의 하면)를 아래쪽에서 덮는 것이다. 하측 케이스(41)는, 중공의 상자형으로 형성된다. 하측 케이스(41)는, 보유지지 기구(100)의 바로 아래쪽에 배치된다. 하측 케이스(41)의 상면(하측 보유지지부(120)와 대향하는 부분)은 개구되어 있다. 하측 케이스(41)는 하측 보유지지부(120)에 고정된다.
하측 덕트(42)는, 하측 케이스(41)의 내부와 외부를 연통시키는 것이다. 하측 덕트(42)는 통모양으로 형성된다. 하측 덕트(42)는 하측 케이스(41)의 저부에 설치된다. 하측 덕트(42)는 미도시된 팬에 접속된다. 상기 팬을 구동시킴으로써 하측 덕트(42)를 통해 하측 케이스(41) 내의 공기를 배출할 수 있다.
<레이저 기구(50)>
레이저 기구(50)는, 레이저광을 이용하여 필름(F)을 가공하는 것이다. 레이저 기구(50)는 주로 가공 헤드(51)를 구비한다.
가공 헤드(51)는, 레이저광을 조사하는 것이다. 가공 헤드(51)는, 상측 케이스(31)의 상부에 설치된다. 가공 헤드(51)는, 미도시된 발진 장치에 의해 발진된 레이저광을 아래쪽을 향해 조사할 수 있다. 가공 헤드(51)는, 레이저광의 조사 방향을 임의로 변경할 수 있다. 가공 헤드(51)로부터 조사된 레이저광은, 상측 케이스(31)의 내부를 통해 보유지지 기구(100)에 의해 보유지지된 필름(F)으로 조사된다. 이와 같이 레이저광을 필름(F)에 조사함으로써 필름(F)을 가공할 수 있다.
레이저 기구(50)에서 이용하는 레이저로서는, 예를 들면 UV 레이저, CO2 레이저 등, 여러 가지 레이저를 이용할 수 있다.
상술한 레이저 가공 장치(1)의 각 부의 동작은, CPU 등의 연산 처리부, RAM이나 ROM 등의 기억부 등을 구비하는 제어부(미도시)에 의해 제어된다.
<레이저 가공 장치(1)에 의한 가공 방법>
다음으로, 상술한 것처럼 구성된 레이저 가공 장치(1)를 이용하여 필름(F)을 가공하는 방법(구멍(F1)이 뚫린 필름(F)의 제조 방법)에 대해 설명하기로 한다.
이송 롤러(23)가 측면에서 보아(도 1 참조) 시계방향으로 회전하면, 가이드 롤러(12) 등에 의해 안내되면서 권출 롤러(11)에서 권취 롤러(21)를 향해 필름(F)이 이동한다. 구체적으로는, 권출 롤러(11)에서 인출된 필름(F)은, 보유지지 기구(100)의 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130) 사이를 오른쪽을 향해 통과하여 권취 롤러(21)에 감긴다.
이 때, 권출 롤러(11)에서 인출된 필름(F)은, 보유지지 기구(100)에 도달하기 전에 이오나이저(13)에 의해 정전기가 제거된다. 필름(F)의 가공해야 할 부위(후술하는 가공 대상 범위(P)(도 3 참조))가 보유지지 기구(100)에 도달하면, 이송 롤러(23)가 정지되어 필름(F)의 이동이 정지된다. 그 후, 보유지지 기구(100)(하측 보유지지부(120)와 상측 보유지지부(130))에 의해 필름(F)이 상하 방향에서 클램핑되어 보유지지된다. 이와 같이 필름(F)을 보유지지함으로써 진동이나 공기의 영향에 의해 필름(F)이 흔들리거나 주름이 생기는 것을 방지할 수 있다.
보유지지 기구(100)에 의해 필름(F)가 보유지지된 상태에서 상측 집진 기구(30) 및 하측 집진 기구(40)가 작동되고, 레이저 기구(50)에 의한 필름(F)의 구멍뚫기 가공이 이루어진다. 이로써, 퓸 등을 회수하면서 필름(F)에 복수의 구멍(F1)을 형성할 수 있다.
보유지지 기구(100)에 의해 보유지지된 부위의 가공이 종료되면, 하측 보유지지부(120)와 상측 보유지지부(130)가 필름(F)에서 멀어지도록 상하로 이동하여 필름(F)의 보유지지가 해제된다. 이 상태에서 다시 이송 롤러(23)가 회전하여, 필름(F)이 권취 롤러(21)를 향해 이동한다.
레이저 기구(50)에 의해 가공된 필름(F)은, 권취 롤러(21)에 도달하기 전에 이오나이저(25)에 의해 정전기가 제거됨과 아울러 점착 롤러(24)에 의해 오물이 제거된다. 그 후, 필름(F)은 권취 롤러(21)에 감긴다.
이러한 필름(F)의 일정 거리 이동과 레이저 기구(50)에 의한 가공을 반복 실시함으로써 복수의 구멍(F1)이 형성된 롤모양의 필름(F)을 제조할 수 있다.
<보유지지 기구(100)의 구체적 구성>
다음으로, 도 2 내지 도 5를 이용하여 보유지지 기구(100)의 구성에 대해 설명하기로 한다.
상술한 것처럼, 보유지지 기구(100)는, 필름(F)을 가공할 때에 필름(F)을 클램핑하여 보유지지하는 것이다. 보유지지 기구(100)는, 주로 베이스부(110), 하측 보유지지부(120), 상측 보유지지부(130), 상측 스토퍼 기구(140), 하측 스토퍼 기구(150) 및 액추에이터(160)를 구비한다.
도 2에 도시한 베이스부(110)는, 보유지지 기구(100)를 구성하는 각 부재(후술하는 상측 보유지지부(130) 등)를 지지하는 것이다. 베이스부(110)는 직육면체 형상으로 형성되어 플로어 면에 재치된다.
도 2 내지 도 4에 도시한 하측 보유지지부(120)는, 필름(F)의 하면에 접촉 가능한 부재이다. 하측 보유지지부(120)는 평면에서 보아 직사각형의 프레임 형상으로 형성된다. 구체적으로는, 하측 보유지지부(120)는, 평면에서 보아 직사각형 판형 부재의 중앙 부분에 직사각형 개구부(121)를 설치함으로써 형성된다. 개구부(121)의 전후폭은, 필름(F)의 전후폭보다 약간 작게 형성된다.
하측 보유지지부(120)의 상면에는 스펀지(122)가 설치된다. 스펀지(122)는 탄성을 가지는 부재이다. 스펀지(122)는 개구부(121)를 사방에서 둘러싸도록 배치된다. 이로써 스펀지(122)는 평면에서 보아 직사각형 프레임 형상으로 배치된다.
도 2 및 도 4에 도시한 상측 보유지지부(130)는, 필름(F)의 상면에 접촉 가능한 부재이다. 상측 보유지지부(130)는, 하측 보유지지부(120)와 대략 동일한 형상(평면에서 보아 직사각형의 프레임 형태)으로 형성된다. 즉, 상측 보유지지부(130)는, 평면에서 보아 직사각형 판형 부재의 중앙 부분에 직사각형 개구부(131)를 설치함으로써 형성된다. 개구부(131)는, 하측 보유지지부(120)의 개구부(121)보다 약간 작게 형성된다. 구체적으로는, 개구부(131)의 전후폭 및 좌우폭은, 각각 개구부(121)의 전후폭 및 좌우폭보다 약간 작게 형성된다(도 2의 확대 부분 참조).
상측 보유지지부(130)는, 하측 보유지지부(120)의 위쪽에 배치된다. 상측 보유지지부(130)는 외형이, 평면에서 보아 하측 보유지지부(120)의 외형과 일치하도록 배치된다. 이와 같이, 상측 보유지지부(130)는 하측 보유지지부(120)와 상하로 대향하도록 배치된다.
도 2 내지 도 5에 도시한 상측 스토퍼 기구(140)는, 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130)를 상하로 안내함과 아울러, 상측 보유지지부(130)의 아래쪽으로의 이동을 소정의 위치에서 규제하는 것이다. 도 5에 도시한 것처럼, 상측 스토퍼 기구(140)는 주로 하측 부시(141), 상측 부시(142), 가동축(143) 및 스토퍼(144)를 구비한다.
하측 부시(141)는, 베이스부(110)에 고정되어 후술하는 가동축(143)을 안내하는 것이다. 하측 부시(141)는 원통형으로 형성되어 축선을 수직 방향을 향하게 하여 배치된다. 하측 부시(141)의 하부는, 베이스부(110)를 상하로 관통하도록 형성된 구멍부(111)에 삽입된 상태로 고정된다.
상측 부시(142)는, 하측 보유지지부(120)에 고정되어 후술하는 가동축(143)을 안내하는 것이다. 상측 부시(142)는 원통형으로 형성되어 축선을 수직 방향을 향하게 하여 배치된다. 상측 부시(142)는, 하측 부시(141)와 동일한 축상에 배치된다. 상측 부시(142)는, 하측 보유지지부(120)를 상하로 관통하도록 형성된 구멍부(123)에 삽입된 상태로 고정된다.
가동축(143)은, 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130)를 상하로 안내하는 것이다. 가동축(143)은 원기둥형으로 형성되고 축선을 수직 방향을 향하게 하여 배치된다. 가동축(143)은 하측 부시(141) 및 상측 부시(142)에 삽입된다. 가동축(143)은 하측 부시(141) 및 상측 부시(142)의 축선 방향을 따라 이동할 수 있다. 가동축(143)의 상단부는 상측 보유지지부(130)에 고정된다.
스토퍼(144)는, 가동축(143)의 아래쪽으로의 이동을 소정의 위치에서 규제하는 것이다. 스토퍼(144)는, 상하 방향에서 하측 부시(141)와 상측 부시(142) 사이에 배치된다. 스토퍼(144)는, 가동축(143)에 외측에서 끼워맞춰짐으로써 가동축(143)에 고정된다. 이로써 스토퍼(144)는, 가동축(143)의 외주면에서 가동축(143)의 직경 방향 외측으로 돌출하도록 배치된다.
이와 같이 구성된 상측 스토퍼 기구(140)는, 도 3에 도시한 것처럼, 평면에서 보아 직사각형으로 형성된 하측 보유지지부(120)의 4개의 코너부(네 모서리)에 각각 설치된다.
도 2 내지 도 5에 도시한 하측 스토퍼 기구(150)는, 하측 보유지지부(120)의 아래쪽으로의 이동을 소정 위치에서 규제하는 것이다. 도 5에 도시한 것처럼, 하측 스토퍼 기구(150)는 주로 고정축(151) 및 스토퍼(152)를 구비한다.
고정축(151)은, 후술하는 스토퍼(152)와 접촉하는 것이다. 고정축(151)은 원기둥형으로 형성되고 축선을 수직 방향을 향하게 하여 배치된다. 고정축(151)의 하단부는 베이스부(110)의 상면에 고정된다. 고정축(151)은 베이스부(110)로부터 위쪽을 향해 돌출되도록 배치된다.
스토퍼(152)는, 하측 보유지지부(120)의 아래쪽으로의 이동을 소정의 위치에서 규제하는 것이다. 스토퍼(152)는 원기둥형으로 형성되고 축선을 수직 방향을 향하게 하여 배치된다. 스토퍼(152)는, 고정축(151)과 동축상에 배치된다. 스토퍼(152)는 하측 보유지지부(120)의 하면에 고정된다. 스토퍼(152)는 하측 보유지지부(120)로부터 아래쪽을 향해 돌출되도록 배치된다.
이와 같이 구성된 하측 스토퍼 기구(150)는, 도 3에 도시한 것처럼, 평면에서 보아 직사각형으로 형성된 하측 보유지지부(120)의 4개의 코너부(네 모서리)에 각각 설치된다.
도 2 내지 도 5에 도시한 액추에이터(160)는, 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130)를 상하로 이동시키는 것이다. 액추에이터(160)는, 에어 실린더에 의해 구성된다. 도 5에 도시한 것처럼, 액추에이터(160)는 주로 실린더 본체(161) 및 로드(162)를 구비한다.
실린더 본체(161)는, 후술하는 로드(162)를 신축 가능하게 지지하는 것이다. 실린더 본체(161)는, 하측 보유지지부(120)의 하면에 고정된다.
로드(162)는, 실린더 본체(161)에 대해 슬라이딩(신축) 가능한 것이다. 로드(162)는 원기둥형으로 형성되고 축선을 수직 방향을 향하게 하여 배치된다. 로드(162)는, 실린더 본체(161)로부터 위쪽으로 돌출하도록 배치된다. 로드(162)는, 하측 보유지지부(120)를 상하로 관통하도록 형성된 구멍부(124)에 삽입되어 하측 보유지지부(120)보다 위쪽으로 돌출하도록 배치된다. 로드(162)의 상단부는 상측 보유지지부(130)에 고정된다. 실린더 본체(161)에 에어를 적절히 공급함으로써 로드(162)를 실린더 본체(161)에 대해 상하로 슬라이딩시킬 수 있다. 로드(162)는 반드시 상측 보유지지부(130)에 고정시킬 필요는 없으며, 예를 들면 로드(162)의 상단을 상측 보유지지부(130)에 고정시키지 않고 아래쪽에서부터 접촉시킨 상태로 하는 것도 가능하다.
이와 같이 하측 보유지지부(120)에 고정되어 일방향으로 신축되는 로드(162)를 가지는 액추에이터(160)를 이용하여 상측 보유지지부(130)를 하측 보유지지부(120)에 대해 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 상대적으로 이동시킬 수 있다. 또 이 액추에이터(160)의 동작에 의해, 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130)를 각각 상하로 이동시킬 수 있다. 액추에이터(160)를 이용한 동작의 상세에 대해서는 후술하기로 한다.
이와 같이 구성된 액추에이터(160)는, 도 3에 도시한 것처럼, 평면에서 보아 직사각형으로 형성된 하측 보유지지부(120)의 1세트의 대각부(오른쪽 앞 및 왼쪽 뒤의 코너부)에 각각 설치된다.
이와 같이 하여 하측 보유지지부(120)의 1세트의 대각부(오른쪽 앞 및 왼쪽 뒤의 코너부)에는, 각각 상측 스토퍼 기구(140), 하측 스토퍼 기구(150) 및 액추에이터(160)가 배치된다. 이 대각부에 배치된 상측 스토퍼 기구(140), 하측 스토퍼 기구(150) 및 액추에이터(160)는 서로 가까워지도록 앞뒤로 나열되게 배치된다. 또 하측 보유지지부(120)의 다른쪽 1세트의 대각부(왼쪽 앞 및 오른쪽 뒤의 코너부)에는, 각각 상측 스토퍼 기구(140) 및 하측 스토퍼 기구(150)가 배치된다. 이 대각부에 배치된 상측 스토퍼 기구(140) 및 하측 스토퍼 기구(150)는 서로 가까워지도록 앞뒤로 나열되게 배치된다.
<보유지지 기구(100)의 동작>
이와 같이 구성된 보유지지 기구(100)는, 전술한 바와 같이 하측 보유지지부(120)와 상측 보유지지부(130)에 의해 필름(F)을 상하로부터 클램핑하여 보유지지할 수 있다. 이하에서는 도 2, 도 3, 도 6 및 도 7을 이용하여 보유지지 기구(100)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
우선, 보유지지 기구(100)에 의해 필름(F)을 클램핑하여 보유지지하는 경우의 동작에 대해 설명하기로 한다. 도 6 및 도 7에서는, 필름(F)을 클램핑하는 경우에 각(各)부가 움직이는 모습을 2점쇄선으로 도시한다.
도 6의 (a)에는, 보유지지 기구(100)가 필름(F)을 보유지지하지 않는 상태를 도시한다. 이 상태에서는, 액추에이터(160)의 로드(162)가 신장되어, 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130)는 필름(F)에서부터 상하로 각각 떨어져 있다.
도 6의 (a)에 도시한 상태로부터 액추에이터(160)의 로드(162)를 수축시키면, 도 6의 (b)에 도시한 것처럼, 로드(162)와 함께 상측 보유지지부(130)가 아래쪽으로 이동한다. 이로써 상측 보유지지부(130)가 필름(F)에 위쪽에서부터 가까워진다.
또, 상측 보유지지부(130)와 함께 가동축(143)도 아래쪽으로 이동한다. 가동축(143)이 소정의 위치까지 아래쪽으로 이동하면, 가동축(143)에 고정된 스토퍼(144)가 하측 부시(141)와 접촉한다. 이로써, 상측 보유지지부(130)의 아래쪽으로의 이동이 규제된다.
도 6의 (b)에 도시한 상태로부터 액추에이터(160)의 로드(162)를 더 수축시키면, 상측 보유지지부(130)의 이동이 규제되어 있기 때문에, 도 7에 도시한 것처럼, 상측 보유지지부(130)가 아닌, 실린더 본체(161)가 고정되어 있는 하측 보유지지부(120)가 위쪽으로 이동한다. 이로써 하측 보유지지부(120)가 필름(F)에 아래쪽에서부터 가까워진다.
하측 보유지지부(120)가 위쪽으로 이동함으로써 하측 보유지지부(120)(보다 상세하게는, 하측 보유지지부(120)에 설치된 스펀지(122))와 상측 보유지지부(130) 사이에 필름(F)이 끼워진다. 이 때, 스펀지(122)가 적절히 변형됨으로써 필름(F)을 보다 확실하게 보유지지할 수 있다.
이와 같이, 공통의 액추에이터(160)를 동작시킴(로드(162)를 수축시킴)으로써 상측 보유지지부(130) 및 하측 보유지지부(120)를 순차적으로 이동시켜 필름(F)을 보유지지할 수 있다. 이 상태에서는, 필름(F) 중 스펀지(122)에 따르는 직사각형 부분(S)(도 3의 해칭 부분)이 하측 보유지지부(120)(스펀지(122))와 상측 보유지지부(130)에 의해 클램핑되어 보유지지된다. 이와 같이 하여 필름(F)이 클램핑된 부분의 안쪽 범위(직사각형 범위)가, 레이저 기구(50)에 의한 가공 대상이 된다(이하, 이 범위를 가공 대상 범위(P)라고 칭한다). 보유지지 기구(100)에 의해 가공 대상 범위(P)의 주위에 걸친 부분(S)을 클램핑하여 보유지지함으로써 진동이나 공기의 영향에 의해 가공 대상 범위(P)의 필름(F)이 흔들리거나 주름이 생기는 것을 방지할 수 있다.
도 2에 도시한 것처럼, 상측 보유지지부(130)의 개구부(131)가 하측 보유지지부(120)의 개구부(121)보다 작게 형성되어 있기 때문에, 하측 보유지지부(120)에 설치된 스펀지(122)가, 상측 보유지지부(130)에 의해 위쪽에서부터 덮이도록 배치된다. 이로써, 필름(F)이 가공될 때에, 위쪽에서부터 조사되는 레이저광이 스펀지(122)에 조사되는 것을 방지할 수 있어 스펀지(122)의 손상을 방지할 수 있다.
다음으로, 보유지지 기구(100)에 의한 필름(F)의 보유지지를 해제하는 경우의 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 7에 도시한 상태로부터 액추에이터(160)의 로드(162)를 신장시키면, 실린더 본체(161)가 아래쪽으로 이동한다. 이로써, 실린더 본체(161)가 고정되어 있는 하측 보유지지부(120)도 필름(F)으로부터 떨어져 아래쪽으로 이동한다.
하측 보유지지부(120)가 소정의 위치까지 아래쪽으로 이동하면, 도 6의 (b)에 도시한 것처럼, 하측 보유지지부(120)에 고정된 스토퍼(152)가 고정축(151)과 접촉한다. 이로써, 하측 보유지지부(120)의 아래쪽으로의 이동이 규제된다.
도 6의 (b)에 도시한 상태로부터 액추에이터(160)의 로드(162)를 더 신장시키면, 하측 보유지지부(120)의 이동이 규제되어 있기 때문에, 도 6의 (a)에 도시한 것처럼, 하측 보유지지부(120)가 아닌, 로드(162)가 고정되어 있는 상측 보유지지부(130)가 위쪽으로 이동한다. 이로써, 상측 보유지지부(130)도 필름(F)으로부터 떨어져 위쪽으로 이동한다.
이와 같이, 공통의 액추에이터(160)를 동작시킴(로드(162)를 신장시킴)으로써 상측 보유지지부(130) 및 하측 보유지지부(120)를 순차적으로 이동시켜 필름(F)의 보유지지를 해제할 수 있다. 이 상태에서는, 이송 롤러(23)(도 1 참조)를 회전시킴으로써 필름(F)을 권취 롤러(21)를 향해 이동시킬 수 있다. 특히 상측 보유지지부(130) 및 하측 보유지지부(120)를 각각 상하로(필름(F)으로부터 멀어지도록) 이동시킴으로써 필름(F)이 이동할 때에 상측 보유지지부(130) 및 하측 보유지지부(120)에 스치는 것을 방지할 수 있다.
<구멍(F1)의 형상>
다음으로, 레이저 기구(50)에 의해 필름(F)에 형성되는 구멍(F1)의 형상에 대해 설명하기로 한다.
도 8의 (a)에 도시한 것처럼, 본 실시 형태에서는, 필름(F)의 가공 대상 범위(P)에 복수의 구멍(F1)을 형성한다. 도 8의 (a)는, 필름(F)이 원형의 웨이퍼에 이용되는 것을 상정하여 원형의 범위 내에 복수의 구멍(F1)을 형성한 예를 도시한다.
구멍(F1)을 형성할 경우, 레이저 기구(50)는, 도 8의 (b)에 도시한 것처럼, 일직선형의 궤적(T)을 따라 레이저광을 조사한다. 이로써, 도 8의 (c)에 도시한 것처럼, 대략 일정한 폭을 가지는 장공(長孔)형 구멍(F1)을 필름(F)에 형성할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 폭(A)이 0.2∼1.0 mm, 길이(B)가 1.0∼2.5 mm가 되도록 구멍(F1)을 형성하였다.
이와 같이 본 실시 형태에서는, 구멍(F1)을 뚫도록 환상(環狀)(예를 들면 원형)으로 레이저광을 조사하는 것이 아니라, 일직선형으로 레이저광을 조사함으로써 가공한 필름(F)의 찌꺼기가 필름(F)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
구멍(F1)의 형상은 상술한 것에 한정되지 않으며, 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들면, 상기 구멍(F1)의 치수는 일례이며, 임의로 변경할 수 있다. 또, 일직선형이 아닌, 예를 들면 원형과 같은 굴곡진 선형(곡선형)의 궤적(T)을 따라 레이저광을 조사하여 구멍(F1)을 형성하는 것도 가능하다. 상술한 바와 같이 필름(F) 찌꺼기의 부착을 억제하는 관점에서, 단부끼리 접속되어 있지 않은 선형의 궤적(T)을 따라 레이저광을 조사하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않으며, 특허 청구 범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 적절한 변경이 가능하다.
예를 들면 본 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 것처럼, 필름(F)을 확실하게 클램핑하기 위해 하측 보유지지부(120)에 스펀지(122)를 마련한 예를 나타냈으나, 하측 보유지지부(120)에 마련하는 것은 스펀지(122)에 한정되지 않으며, 탄성을 가지는 부재(예를 들면 고무 등)이면 된다.
또 본 실시 형태에서는, 하측 보유지지부(120)에 스펀지(122)를 마련한 예를 나타냈으나, 하측 보유지지부(120)가 아닌 상측 보유지지부(130)에 마련하거나, 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130) 모두에 마련하는 것도 가능하다. 또 반드시 스펀지(122)를 마련할 필요는 없으며 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130)에 의해 직접 필름(F)을 클램핑하도록 구성하는 것도 가능하다.
또 본 실시 형태에서는, 도 3 및 도 9의 (a)에 도시한 것처럼, 보유지지 기구(100)에 의해, 필름(F)의 가공 대상 범위(P) 주위에 걸친 부분(S)을 클램핑하여 보유지지하는 예를 나타냈으나, 필름(F)을 클램핑하는 부분은 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면 도 9의 (b)에 도시한 것처럼, 필름(F)의 가공 대상 범위(P)의 측방 부분(S)을 클램핑하여 보유지지하는 것도 가능하다. 특히 도 9의 (b)에는, 필름(F)의 가공 대상 범위(P)의 양측(필름(F)의 반송 방향에 대한 폭방향(전후방향)의 양단부)을 클램핑하여 보유지지하는 예를 도시한다. 도 9의 (b)의 예에 한정되지 않으며, 필름(F)의 가공 대상 범위(P)의 한쪽(일측방(一側方))만을 클램핑하여 보유지지하도록 구성하는 것도 가능하다.
또 도 9의 (c)에 도시한 것처럼, 필름(F)의 복수의 부분(S)을 클램핑하여 보유지지하는 것도 가능하다. 이와 같이, 적어도 필름(F)의 반송 방향(반송 기구에 의해 장력이 가해지는 방향)에 대한 폭방향의 양단부를 클램핑하여 보유지지함으로써 진동이나 공기의 영향에 의해 가공 대상 범위(P)의 필름(F)이 흔들리거나 주름이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 도 5에 도시한 것처럼, 액추에이터(160)(실린더 본체(161))는 하측 보유지지부(120)에 고정되는 것으로 하였으나, 액추에이터(160)의 배치는 이에 한정되지는 않으며, 예를 들면 상측 보유지지부(130)에 실린더 본체(161)를 고정시킴과 아울러, 로드(162)를 하측 보유지지부(120)에 연결하는 것도 가능하다.
또 본 실시 형태에서는, 액추에이터(160)로서 에어 실린더를 이용하는 예를 나타냈으나, 액추에이터(160)로서는 기타 여러 가지 방식(예를 들면, 전동 실린더, 유압 실린더 등)을 이용할 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 도 3에 도시한 것처럼, 상측 스토퍼 기구(140) 및 하측 스토퍼 기구(150)는 하측 보유지지부(120)의 코너부에 각각 설치되고, 액추에이터(160)는 하측 보유지지부(120)의 1세트의 대각부에 각각 설치되는 것으로 하였으나, 상측 스토퍼 기구(140) 등의 배치는 이에 한정되지는 않으며, 보유지지 기구(100)의 각부의 크기, 형상 등에 따라 임의의 위치에 배치할 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 보유지지 기구(100)에 의해 보유지지한 필름(F)을 레이저 기구(50)에 의해 가공하는 예를 나타냈으나, 가공 방법은 이에 한정되지는 않으며, 여러 가지 가공 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 보유지지 기구(100)에 의해 보유지지한 필름(F)을, 절삭 공구를 이용하여 가공하거나 수압(워터 젯)에 의해 가공하거나 플라즈마를 이용하여 가공하는(즉, 대기압/진공 플라즈마 처리 장치에 적용하는) 것도 가능하다.
또 본 실시 형태에서는, 레이저 가공 장치(1)의 가공 대상물(워크)로서 필름(F)을 예시하였으나, 필름(F)에 한정되지 않고 기타 여러 가지 가공 대상물을 이용할 수 있다. 예를 들면, 금속, 고무, 종이, 천 등 각종 가공 대상물에 대해 가공을 할 수 있다.
또 레이저 가공 장치(1)에, 본 실시 형태에 예시한 기구 이외의 다른 기구를 마련하는 것도 가능하다. 예를 들면 가공시에 유독 가스가 발생하는 경우(불소계 필름(F)을 가공하는 경우 등)에는, 배기가스 처리 장치를 별도로 마련하는 것도 가능하다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)는,
필름(F)을 반송하는 반송 기구(권출 기구(10) 및 권취 기구(20))와,
상기 필름(F)의 가공 대상 범위(P) 중 적어도 측방을 클램핑하여 보유지지할 수 있는 1쌍의 보유지지부(하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130))를 가지는 보유지지 기구(100)와,
상기 보유지지 기구(100)에 의해 보유지지된 상기 필름(F)의 상기 가공 대상 범위(P)를 가공하는 레이저 기구(50)를 구비하는 것이다.
이와 같이 구성함으로써 필름(F)을 안정적으로 가공할 수 있다. 즉, 필름(F)의 양측방을 클램핑하여 보유지지함으로써 진동이나 공기의 영향에 의해 필름(F)이 흔들리거나 주름이 생기는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 권출 기구(10) 및 권취 기구(20)는, 본 발명에 관한 반송 기구의 실시의 일 형태이다. 또, 본 실시 형태에 관한 하측 보유지지부(120) 및 상측 보유지지부(130)는, 본 발명에 관한 1쌍의 보유지지부의 실시의 일 형태이다.
또 상기 1쌍의 보유지지부는, 상기 필름(F)의 상기 가공 대상 범위(P)의 주위에 걸친 부분(S)을 클램핑할 수 있는 프레임 형상으로 형성되는 것이다.
이와 같이 구성함으로써 필름(F)을 보다 안정적으로 가공할 수 있다. 즉, 가공 대상 범위(P)의 주위를 클램핑하여 보유지지함으로써 진동이나 공기의 영향에 의해 필름(F)이 흔들리거나 주름이 생기는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또, 상기 1쌍의 보유지지부는 상기 필름(F)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는 것이다.
이와 같이 구성함으로써 필름(F)을 보다 안정적으로 가공할 수 있다. 즉, 상하로 대향하도록 배치된 1쌍의 보유지지부에 의해 필름(F)을 보다 확실하게 클램핑할 수 있다.
또 상기 보유지지 기구(100)는, 상기 1쌍의 보유지지부를 상기 필름(F)에 대해 가까워지는 방향 및 멀어지는 방향으로 이동시키는 공통의 액추에이터(160)를 구비하는 것이다.
이와 같이 구성함으로써 1쌍의 보유지지부를 공통의 액추에이터(160)로 이동시킬 수 있어 레이저 가공 장치(1)의 구조의 간소화를 꾀할 수 있다.
또 상기 레이저 기구(50)는 상기 필름(F)에 복수의 구멍(F1)을 형성하도록 가공하는 것이다.
이와 같이 구성함으로써 필름(F)을 통한 공기의 유통성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 이형 필름으로서 필름(F)을 이용한 경우에, 필름(F)을 사이에 두고 웨이퍼 등을 안정적으로 흡착할 수 있다.
또 상기 레이저 기구(50)는, 상기 구멍(F1)을 장공형으로 형성하는 것이다.
이와 같이 구성함으로써 가공한 필름(F)의 찌꺼기가 필름(F)에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 특히 본 실시 형태와 같이 선형의 궤적(T)에 따라 레이저광을 조사함으로써 찌꺼기가 필름(F)에 부착되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또 상기 반송 기구는, 롤모양으로 감긴 상기 필름(F)을 인출하여 상기 보유지지 기구(100)로 반송함과 아울러, 상기 레이저 기구(50)에 의해 가공된 상기 필름(F)을 롤모양으로 권취하는 것이다.
이와 같이 구성함으로써 롤모양의 필름(F)을 안정적으로 가공할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 관한 가공품(구멍(F1)이 형성된 필름(F))의 제조 방법은, 상기 레이저 가공 장치(1)를 이용하여 상기 필름(F)을 가공하는 것이다.
이와 같이 구성함으로써 필름(F)을 안정적으로 가공할 수 있다. 즉, 필름(F)의 양측방을 클램핑하여 보유지지함으로써 진동이나 공기의 영향에 의해 필름(F)이 흔들리거나 주름이 생기는 것을 방지할 수 있다.
1 레이저 가공 장치
10 권출 기구
20 권취 기구
30 상측 집진 기구
40 하측 집진 기구
50 레이저 기구
100 보유지지 기구
120 하측 보유지지부
130 상측 보유지지부
140 상측 스토퍼 기구
150 하측 스토퍼 기구
160 액추에이터

Claims (8)

  1. 필름을 반송하는 반송 기구와,
    상기 필름의 가공 대상 범위의 적어도 측방(側方)을 클램핑하여 보유지지할 수 있는 1쌍의 보유지지부를 가지는 보유지지 기구와,
    상기 보유지지 기구에 의해 보유지지된 상기 필름의 상기 가공 대상 범위를 가공하는 레이저 기구,
    를 구비하는 레이저 가공 장치
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1쌍의 보유지지부는, 상기 필름의 상기 가공 대상 범위의 주위에 걸친 부분을 클램핑할 수 있는 프레임 형상으로 형성되는, 레이저 가공 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 1쌍의 보유지지부는, 상기 필름을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치되는, 레이저 가공 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보유지지 기구는, 상기 1쌍의 보유지지부를 상기 필름에 대해 가까워지는 방향 및 멀어지는 방향으로 이동시키는 공통의 액추에이터를 구비하는, 레이저 가공 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 기구는, 상기 필름에 복수의 구멍을 형성하도록 가공하는, 레이저 가공 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 레이저 기구는, 상기 구멍을 장공(長孔)형으로 형성하는, 레이저 가공 장치
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반송 기구는, 롤모양으로 감긴 상기 필름을 인출하여 상기 보유지지 기구로 반송함과 아울러, 상기 레이저 기구에 의해 가공된 상기 필름(F)을 롤모양으로 권취하는, 레이저 가공 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 레이저 가공 장치를 이용하여 상기 필름을 가공하는, 가공품의 제조 방법.
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