WO2024010320A1 - 원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈 - Google Patents

원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈 Download PDF

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WO2024010320A1
WO2024010320A1 PCT/KR2023/009377 KR2023009377W WO2024010320A1 WO 2024010320 A1 WO2024010320 A1 WO 2024010320A1 KR 2023009377 W KR2023009377 W KR 2023009377W WO 2024010320 A1 WO2024010320 A1 WO 2024010320A1
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WO
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housing
slot
protective window
laser beam
head module
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Application number
PCT/KR2023/009377
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Inventor
김남성
성기석
이주석
Original Assignee
김남성
주식회사 파이버로
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06704—Housings; Packages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042—Automatically aligning the laser beam
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    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof

Definitions

  • the present invention relates to a flat-top laser beam head module, and more specifically, by improving the protective window of the flat-top laser beam head module so that it can be easily attached and detached at once using a one-touch method, assembling or disassembling an optical connector.
  • Dust or foreign substances such as metal that can flow into the housing attach to the surface of the collimation lens, etc., and the laser beam is absorbed and overheated by the dust attached to the surface of the lens, causing expensive collimation lenses and connectors to be damaged.
  • damage to precision parts such as thermal damage or surface damage such as cracks, it prevents failure of laser soldering equipment that requires high precision in advance, thereby preventing a decrease in yield and process efficiency of the laser soldering process. It is about the top laser beam head module.
  • a laser beam head module is used in a laser soldering process that solders electronic chips at once by irradiating a laser beam with a certain area on a plurality of solder balls or solder paste.
  • the laser beam head module usually uses a Gaussian beam profile, which is a unique characteristic of the laser beam.
  • the Gaussian beam has relatively strong laser beam energy in the center of the circular laser beam, so it is spatially distributed on the surface of the electronic chip and the substrate. Since the laser energy cannot be transmitted uniformly, if the process is optimized for the outer part of the lower area of the electronic chip, the central part, where relatively much laser energy is applied, may suffer damage to the board or soldering defects due to overheating. There was a problem that if the process was optimized in the center of the lower surface, soldering defects could occur due to underheating in the outer part where relatively little laser energy was applied. In addition, when irradiating a Gaussian beam, the center and outer parts to be optimized are not clearly distinguished, so overall process optimization is very difficult and mass production may become impossible in many cases.
  • an optical collimator has been used to propagate the laser light with a constant or nearly constant beam diameter with a beam divergence angle of zero (0) or close to zero.
  • the parallel beam is again converted to a flat top, which is a beam mode in which the beam intensity profile in the transverse direction perpendicular to the beam direction has a constant beam intensity.
  • a laser beam head module that converts into a beam has been developed and is being distributed to the field.
  • the laser beam head module of the conventional flat-top laser beam conversion method disclosed in the prior literature is for laser processing such as laser surface treatment.
  • the configuration is as follows with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the laser beam head module includes an optical fiber unit 20, a connector 30, a collimator 40, a focusing lens unit 50, a beam conversion device 60, and a space. It consists of a filter 70 and a beam expansion device 80.
  • the optical fiber unit 20 serves to transmit a laser beam into the laser beam head module, and the connector 30 serves to connect the laser beam head module and the optical fiber unit 20 to each other.
  • the connector 30 guides the laser beam transmitted from the optical fiber unit 20 into the laser beam head module, and for this purpose, one side of the connector 30 is connected to the optical fiber unit 20, and the other side is connected to the laser beam. It is provided in a form that is built into the head module.
  • the connector 30 is located close to the collimator 40, and the collimator 40 transforms the laser beam from the laser into a parallel beam and transmits it in a parallel state, and the focusing lens unit 50 moves the beam forward. In terms of direction, it is placed on the outermost side of the laser beam head module and functions to focus the laser beam.
  • the beam conversion device 60 is a component that converts the energy distribution of the parallel beam received from the collimator 40, and converts the laser in the form of a Gaussian beam (Gaussian beam profile) in the transverse beam mode perpendicular to the direction of laser beam travel.
  • the beam is converted into a flat-top beam with uniform energy distribution.
  • the spatial filter 70 changes the shape of the beam
  • the beam expansion device 80 functions to convert the size of the laser beam emitted from the laser beam.
  • Figure 2 is a diagram showing a model of a conventional Gaussian beam and a flat top beam. Since the energy of the Gaussian beam is generated in a form that increases toward the center, the energy distribution may not be uniform. However, the flat top beam distributes energy uniformly, enabling laser processing with uniform quality in the area irradiated by the beam.
  • the flat-top beam is a circular flat-top beam with uniform energy distribution, a flat-top square beam, a flat-top line beam, etc. It can be transformed into any shape.
  • dust may not cause a major problem in the field of machining using laser beams mentioned in the prior art, but as in the present invention, which will be described later, a process that requires very precise control of the energy density and intensity of the laser beam, such as the laser soldering process
  • dust or foreign matter such as metal brought in from the outside or generated by scratches during assembly or disassembly attaches to the collimation lens inside the laser beam head module, the following serious problems occurred.
  • the yield of precision processes such as laser soldering has been greatly reduced due to an increase in soldering defects due to minor surface damage such as cracks and cracks periodically occurring on the surfaces of precision optical components such as collimators and connectors.
  • a protective window made of glass was installed inside the housing of the laser beam head module to prevent damage from entering from the outside or from scratches during assembly or disassembly work.
  • Technology is being applied to prevent generated dust or foreign substances such as metal from attaching to the collimation lens inside the laser beam head module.
  • such a conventional laser beam head module is usually manufactured by first inserting the protective window deeply into the housing and fixing it at a specific position inside the housing, and then combining the collimation lens.
  • the assembly process was difficult to perform at the production site, so it had to be sent to the original optical module manufacturing line for repair.
  • the conventional laser beam head module of the above-described configuration unscrews the focusing lens unit 50 of one end of the housing to open the hollow inside the housing to clean dust or foreign substances caught in the protective window during use, and then uses the collimation lens.
  • the main high-precision parts, etc. had to be taken out, and then the protective window had to be taken out and wiped in the longitudinal direction through the hollow inside the opened housing. After cleaning the protective window, the protective window had to be reassembled in the reverse order of disassembly described above. did.
  • the collimation lens is eventually recontaminated and overheated by dust or foreign matter reintroduced during the maintenance process, causing serious thermal damage to internal components such as the collimation lens or connector, and the thermal Problems such as damage to the expensive collimation lens or surface damage such as cracks on the lens surface were still unresolved.
  • the present invention was invented to solve the above problems, by improving the protective window of the flat top laser beam head module so that it can be easily attached and detached at once with a one-touch method, so that when assembling or disassembling the optical connector, the protective window flows into the housing. Dust or foreign substances such as metal attach to the surface of the collimation lens, etc., and the laser beam is absorbed and overheated by the dust attached to the surface of the lens, causing thermal damage to precision parts such as expensive collimation lenses and connectors.
  • the purpose is to provide a flat top laser beam head module that can prevent surface damage such as breakage or cracks, thereby preventing a decrease in yield and process efficiency of a laser soldering process that requires high precision.
  • the present invention for achieving the above object includes: an optical cable having an optical fiber core having a circular or polygonal cross-section inserted into the sheath; Housing of cylindrical, square or polygonal shape; An optical connector connecting the optical cable and the housing; A collimation lens provided inside the housing to convert laser light of a divergent Gaussian beam or similar spatial beam profile incident from the optical connector into a parallel beam; Flat-top beam conversion means provided inside the housing to convert the beam mode of the laser light converted into a parallel beam by a collimation lens into a laser light in the form of a flat-top beam profile for use in a laser soldering process; And a protective window provided on one side of the collimation lens inside the housing to block various dust and foreign substances flowing in from outside the housing or generated inside the housing from flowing into the collimation lens.
  • the flat top laser beam head module comprising a. , a removable slot formed at a position adjacent to the collimation lens and open at a certain angle along the circumferential direction of the housing to allow the hollow inside the housing to communicate with the outside; And it is formed in a curved plate shape corresponding to the detachable slot, and a protective window is mounted on the inner surface of the plate shape, and can be selectively inserted into the detachable slot to be connected or separated. When inserted and connected to the detachable slot, the protective window is in the housing.
  • a slot cover arranged to have a concentric axis with the hollow of; and a magnetic fixing member provided on at least one side of the detachable slot or the slot cover to fix the slot cover inserted into the detachable slot using magnetic force to prevent the slot cover from coming out.
  • one of the detachable slot or slot cover is provided with a spring pogo pin and a pin insertion groove.
  • the attachment/detachment slot may include: a first attachment/detachment slot formed in the first housing; and a second attachment/detachment slot formed in the second housing; It is composed of, and in a state where the first housing is inserted into the hollow of the second housing, the first attachment and detachment slot overlaps and communicates with the second attachment and detachment slot.
  • the slot cover includes: a leaf spring portion having a C-shaped side surface corresponding to the detachable slot to block and close the detachable slot while connected to the detachable slot; and a flange portion formed on the inner surface of the leaf spring portion and to which the protective window is replaceably coupled.
  • fixing holder portions are formed to extend integrally from both ends of the leaf spring portion.
  • the leaf spring part and the fixed holder part are formed of spring steel, and the arc angle of the leaf spring part including the fixed holder part and the detachable slot connected to the leaf spring part is 180 degrees. It is within the range of 270 degrees.
  • gaskets made of heat-resistant metal, graphite, Teflon, or asbestos are further provided on both sides of the flange portion to be suitable for an optical module for a high-power laser.
  • an uneven portion is further formed on the outer surface of the slot cover to prevent a hand or tool holding the slot cover from slipping.
  • the flat top beam conversion means includes a light pipe, a stacked plate-type cylindrical lens array, a micro lens array, and a diffractive optical element. One or two or more of the optic elements are connected.
  • the protective window is connected to one or more of a highly heat-resistant transparent glass substrate including borosilicate glass, fused silica glass, or quartz glass. .
  • an anti-reflection coating layer is further formed on at least one of both sides of the protective window.
  • the wavelength range of the laser light applied to the laser soldering process is within 620 to 690 nm, 800 to 850 nm, 900 to 990 nm, or 1020 to 1100 mm.
  • the optical connector is a Quartz Block Head (QBH) connector, a Sub-Miniature A (SMA) connector, or a similar customized connector (QBH-equivalent or SMA equivalent customized connector).
  • QBH Quartz Block Head
  • SMA Sub-Miniature A
  • similar customized connector QBH-equivalent or SMA equivalent customized connector
  • the present invention as described above has the following effects.
  • the present invention improves the protective window of the flat-top laser beam head module so that it can be easily attached and detached at once with a one-touch method, making frequent maintenance of various dusts and foreign substances, including metal particles attached to the protective window, very easy. . Accordingly, the attachment of various dust and foreign substances to the collimation lens, etc. is prevented, preventing damage to the lens, such as damage or cracks, due to overheating of the collimation lens when laser light is irradiated to the dust and foreign matter attached to the collimation lens. It can be prevented at the source.
  • the present invention improves the protective window of the flat top laser beam head module so that it can be easily attached and detached at once using a one-touch method, so that even if damage occurs to the protective window, the protective window can be simply removed and replaced, so that collimation lenses, etc. can be used as lenses. Prevents distortion of optical-axis alignment due to damage.
  • the present invention improves the protective window of the flat top laser beam head module so that it can be easily attached and detached at once with a one-touch method, so that when contamination occurs on the protective glass plate, the protective window can be removed without the need to disassemble the entire laser beam head module as in the past. Since the surface of the protective window can be easily cleaned by removing the only part, breakage or damage to the collimation lens can be prevented in advance.
  • the present invention improves the protective window of the flat top laser beam head module so that it can be easily attached and detached at once using a one-touch method, thereby replacing it with a protective window with various thicknesses and refractive indices suitable for various laser bonding or soldering process recipes. Since it is convenient, the degree of freedom in design is greatly improved, such as miniaturization, cost reduction, and length reduction, when designing and manufacturing the high-precision laser head module of the present invention that generates a flat top beam.
  • Figure 1 is an exemplary diagram showing the configuration of a laser beam head module for conventional laser machining.
  • Figure 2 is an example diagram showing the flat top laser beam conversion process of a conventional laser beam head module.
  • Figure 3 is a perspective view showing the entire flat top laser beam head module having a protective window that is detachable by one-touch method according to the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of Figure 3.
  • Figure 5 is a longitudinal vertical cross-sectional view of Figure 3.
  • Figure 6 is a vertical cross-sectional view taken along the transverse line A-A of Figure 3.
  • Figure 7 is an enlarged perspective view of a protective window according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is an exemplary diagram showing a state in which an optical connector is connected according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8a shows a state in which a QBH connector is connected
  • Figure 8b shows a state in which an SMA connector is connected.
  • Figure 3 is an overall perspective view of the flat top laser beam head module having a protective window that is detachable by one-touch method according to the present invention
  • Figure 4 is an exploded perspective view of Figure 3
  • Figure 5 is a longitudinal vertical cross-sectional view of Figure 3
  • Figure 6 is a vertical cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view of a protective window according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an exemplary view showing a state in which an optical connector is connected according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8a shows the QBH connector connected
  • Figure 8b shows the SMA connector connected.
  • an optical cable 100 and an optical connector 200 are connected to one end of the flat top laser beam head module having a protective window that is detachable by the one-touch method of the present invention.
  • the optical cable 100 has a structure in which an optical fiber core (not shown) having a laser beam shape required for various laser soldering processes of flat substrates, such as a circular or polygonal cross section, is inserted into an insulating coating made of synthetic resin or the like.
  • the optical cable 100 is connected to a housing 300 having a cylindrical, square, or polygonal shape.
  • the optical cable 100 is usually connected to the housing 300 by an optical connector 200.
  • the optical connector 200 may be a QBH connector 200A.
  • the QBH (Quartz Block Head) connector is a representative fiber output component of a fiber laser that expands the fiber laser beam output to reduce the power and density of the fiber laser and is widely used in the metal cutting and welding industries.
  • the optical connector 200 may be, for example, an SMA connector 200B.
  • SMA Subscribe-Miniature A
  • the SMA (Sub-Miniature A) connector is the first standardized thread-type plug and socket used in optical fiber.
  • a collimation lens 400 is provided inside the housing 300 to convert laser light of a divergent Gaussian beam or similar spatial beam profile incident from the optical connector 200 into a parallel beam.
  • a flat-top beam profile shape is used.
  • a flat top beam conversion means 500 is provided to convert the beam mode into laser light.
  • the flat top beam conversion means 500 includes a light pipe, a stacked plate-type cylindrical lens array, a micro lens array, and diffraction optics. Any one or two or more of the diffractive optic elements may be connected and applied.
  • a protective window 600 is provided to prevent various dusts and foreign substances generated by scratches in the liver from flowing into the collimation lens 400.
  • the protective window 600 is made of borosilicate glass, fused silica glass, or quartz, which have very low absorption rate when used as a substrate for high-power laser beam transmission, so there is no problem.
  • a highly heat-resistant transparent glass substrate 601 containing glass may be used.
  • the borosilicate glass is a glass with high resistance to thermal shock or rapid temperature changes, can be used at high temperatures, has excellent chemical durability, is colorless and transparent without bubbles and impurities, and uses high-purity materials. Therefore, the optical quality is excellent.
  • the borosilicate glass may be ‘BK 7’ glass, a special glass made by Schott, Germany.
  • the fused silica glass is a single oxide glass and is made of amorphous, non-crystalline silica. Fused silica glass can be used for a long time at high temperatures of up to 900°C and has high resistance to thermal shock.
  • quartz glass is a high-strength, ultra-high-purity silica glass composed of silicon in the form of an amorphous solid. It refers to glass made of a network of pure silicon and oxygen only. It has a softening point of over 1,500°C, chemical resistance, and a temperature of about 1,000°C. It has the property of not breaking even when rapidly heated or cooled due to temperature differences.
  • the protective window 600 of the present invention can be easily attached and detached from the housing 300 of the laser beam head module in a one-touch manner due to the characteristic configuration below.
  • the detachment slot 301 includes a first detachment slot 311 formed in the first housing 310 and a second detachment slot 321 formed in the second housing 320. It is composed. According to the above configuration, when the first housing 310 is inserted into the hollow of the second housing 320, the first attachment/detachment slot 311 overlaps the second attachment/detachment slot 321 and communicates with the outside.
  • the detachable slot 301 is provided with a slot cover 700 that the user can selectively attach or detach from the detachable slot 301.
  • the slot cover has a curved plate shape corresponding to the detachable slot 301, and is selectively inserted into the detachable slot to be connected or separated with a protective window mounted on the inner side of the plate shape, and is protected when inserted and connected to the detachable slot.
  • the window has a concentric axis with the hollow part of the housing and is arranged so that the protective window surface is perpendicular to the direction of laser beam travel.
  • the slot cover 700 has a C-shaped shape corresponding to the detachable slot 301 to block and close the detachable slot 301 when coupled to the detachable slot 301.
  • a leaf spring portion 710 having a; and a flange portion 720 formed on the inner surface of the leaf spring portion 710 to which the circular protective window 600 is replaceably connected.
  • the leaf spring portion 710 and the flange portion 720 can be permanently joined by a metal welding method, assembled with bolts, or assembled by a fitting method.
  • the leaf spring part 710 may be made of spring steel, which has good elasticity.
  • the spring steel is a type of carbon steel used as a spring material and is characterized by a high elastic limit and fatigue strength. It is usually made of carbon steel, magnesium (Mn) steel, and silicon-magnesium (Si-Mn) containing about 0.45 to 0.65% of carbon. Refers to steel, chromium (Cr) steel, chromium-vanadium (Cr-V) steel, chromium-magnesium (Cr-Mn) steel, etc.
  • fixing holders (711) whose thickness is thinner than the leaf spring portion (710), are integrally formed at both ends of the leaf spring portion (710) due to a step difference. As shown in Figures 4 and 6, the fixed holder portion 711 is formed to be thinner than the average thickness of the leaf spring portion 710, so the rest of the leaf spring portion 710 excluding the fixed holder portion 711 Elasticity can be increased more than that of the part.
  • the arc angle of the rest of the leaf spring part 710 excluding the fixed holder part 711 is formed at approximately 180 degrees, and the fixed holder part 711 is formed from both ends of the leaf spring part 710. It is formed to extend further by a certain length.
  • the overall arc angle (A) of the leaf spring part 710 including the fixed holder part 711 and the attachment/detachment slot 301 connected to the leaf spring part 710 is 180 degrees to 270 degrees. It can be formed within a range.
  • the slot cover 700 when the slot cover 700 is inserted into the detachable slot 301, the slot cover 700 is elastically inserted into the detachable slot 301 by the fixed holder part 711. At this time, the fixed holder part 711 is inserted into the slot cover 700. (711) surrounds the detachment slot 301 of the housing 300 by more than 180 degrees and is elastically assembled and fixed, so that the slot cover 700 does not detach itself from the detachment slot 301 unless an external force is applied. do.
  • the fixing holder portion 711 functions as a first fixing means to prevent the slot cover 700 inserted into the removable slot 301 from coming off on its own due to vibration or its own weight.
  • heat-resistant metal, graphite, Teflon, or asbestos is placed to be suitable for an optical module for high-power lasers in order to maintain high airtightness inside the housing 300 while maintaining heat resistance.
  • a gasket (800, gasket, see FIG. 4) of material is further provided.
  • the gasket 300 may be made of a copper alloy material with a certain level of ductility to maintain airtightness and prevent tearing.
  • the detachable slot 301 or the slot cover 700 is provided with a magnetic fixing member 730, so that the slot cover 700 inserted into the detachable slot 301 is fixed so that it does not come off on its own due to vibration or its own weight.
  • the magnetic fixing member 730 functions as a second fixing means to prevent the slot cover 700 inserted into the removable slot 301 from coming off on its own due to vibration or its own weight.
  • the detachable slot 301 or the slot cover 700 may be provided with a second fixing means for fixing the slot cover 700 inserted into the detachable slot 301.
  • the second fixing means is a spring pogo pin (740) and a pin pogo pin insertion groove (Pogo) provided in at least one of the detachable slot 301 or the slot cover 700. It may be a pin insert hole, not shown).
  • the detachable slot 301 or the slot cover 700 is further provided with a spring pogo pin 740 and a pogo pin insertion groove (not shown), so that the slot cover 700 inserted into the detachable slot 301 is prevented from vibration or It is fixed so that it does not come off on its own due to its own weight.
  • the spring pogo pin 740 and the pogo pin insertion groove function as a third fixing means to prevent the slot cover 700 inserted into the detachment slot 301 from coming off on its own due to vibration or its own weight. .
  • an uneven portion 715 is further formed on the outer surface of the slot cover 700 to prevent a hand or tool holding the slot cover 710 from slipping.
  • the uneven portion 715 of the slot cover 700 is not touched by hand or a tool. After holding it, it can be easily inserted into the attachment/detachment slot (301) without slipping. Conversely, when removing the slot cover 700 from the attachment/detachment slot 301, the slot cover 700 may be removed from the attachment/detachment slot 301 after grasping the uneven portion 715 using a hand or a tool.
  • dust or foreign substances, etc. may be attached to the surface of the protective window 600 that is easily separated from the attachment/detachment slot 301 as described above, so the worker may frequently clean the protective window 600.
  • the excellent optical characteristics of the laser beam head module of the present invention can be maintained, and a decrease in yield or productivity can be prevented in the high-precision laser bonding process.
  • a laser beam having a wavelength within 620 to 690 nm, 800 to 850 nm, 900 to 990 nm, or 1020 to 1100 nm can be used.
  • the protective window 600 can be applied by selecting a material suitable for the process conditions of the laser soldering from among the various high heat resistance materials described above that can withstand the laser beam energy in this wavelength range.
  • high heat-resistant transparent glass is used to ensure glass rigidity that has sufficient resistance to thermal destruction for laser beam energy in various wavelength ranges ranging from 620 nm to 1100 nm, and to minimize the possibility of damage during replacement and handling.
  • the thickness of the material needs to be at least 0.5 mm.
  • the refractive index e.g., borosilicate glass ⁇ 1.5, fused silica glass ⁇ 1.46
  • the diameter or size of the laser beam emitted through the light pipe is typically 2 to 2. It could be 5mm. When used at slightly larger scales, the diameter or size of the laser beam may typically be 1 to 100 mm.
  • the diameter of the laser beam passing through the highly heat-resistant translucent glass substrate 601 is 2.9 mm (about 7.2%, if the glass substrate is 20 mm, the diameter of the laser beam is 2.9 mm (about 7.2%),
  • the diameter of the laser beam emitted from the light pipe-type flat top beam conversion means 500 can be adjusted.
  • the flat top beam conversion means 500 a micro lens array (MLA; Micro Lens Array) or a stacked plate-type cylindrical lens array (SPCLA) is used instead of the light pipe.
  • MLA micro lens array
  • SPCLA stacked plate-type cylindrical lens array
  • the final diameter of the emitted laser beam is within 22mm (if the collimation lens focal length is 50mm) to 45mm (if the collimation lens focal length is 100mm), so considering the diameter of the emitted laser beam, the optical
  • the thickness of the highly heat-resistant transparent glass substrate 601 by design can be set to a maximum of 20 mm.
  • an anti-reflection coating layer 602 may be further formed on both surfaces or at least one of both surfaces of the high heat-resistant transparent glass substrate 601 of the protective window 600. there is.
  • the anti-reflection coating layer 602 may be a thin film coating layer of an inorganic material such as a dielectric or metal having optical properties such as the refractive index of the highly heat-resistant transparent glass substrate 601 and a minimum reflectance of usually 2% or less in a specific wavelength range of the laser beam. there is.
  • a single layer of magnesium fluoride (MgF2) or a multi-layer thin anti-reflective coating layer made of another composite material can be formed on the surface of a substrate such as silica glass by depositing a thin film using vacuum deposition equipment.
  • MgF2 magnesium fluoride
  • a multi-layer thin anti-reflective coating layer made of another composite material can be formed on the surface of a substrate such as silica glass by depositing a thin film using vacuum deposition equipment.
  • optical cable 200 optical connector
  • first housing 311 first attachment/detachment slot
  • AR layer Anti-reflective coating layer
  • Leaf spring part 711 Fixed holder part
  • A Angle of arc (of leaf spring part and fixed holder part)

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Abstract

본 발명은, 피복 내에 원형 또는 다각형 단면을 갖는 광섬유 코어가 삽입된 광케이블; 원통 형상의 하우징; 상기 광케이블과 하우징을 연결하는 광커넥터; 상기 하우징 내부에 구비되어 광커넥터로부터 입사되는 발산형 가우시안 빔 또는 유사한 형태의 공간적 빔 프로파일의 레이저광을 평행빔으로 변환하는 콜리메이션 렌즈; 상기 하우징 내부에 구비되어 콜리메이션 렌즈에 의해 평행빔으로 전환된 레이저광을 레이저 솔더링 공정에 이용하기 위해 플랫탑 빔(flat-top beam) 프로파일 형태의 레이저광으로 빔 모드를 변환하는 플랫탑 빔 변환수단; 및 상기 하우징 내부의 콜리메이션 렌즈 일측에 구비되어 하우징 외부에서 유입되거나 하우징 내부에서 발생된 각종 분진 및 이물질이 콜리메이션 렌즈쪽으로 유입되지 못하도록 차단하는 보호윈도우;를 포함하는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈에 관한 것이다.

Description

원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈
본 발명은 플랫탑(Flat-top) 레이저빔 헤드 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈의 보호윈도우를 원터치 방식으로 한번에 용이하게 착탈할 수 있도록 개선함으로써 광커넥터의 조립 또는 분해 시 하우징 내부로 유입될 수 있는 금속 등의 분진이나 이물질이 콜리메이션 렌즈 등의 표면에 부착되고, 이후 상기 렌즈의 표면에 부착된 분진에 레이저빔이 흡수 및 과열됨에 따라 고가의 콜리메이션 렌즈, 커넥터 등의 정밀 부품이 열적 손상에 의해 파손되거나 크랙 등의 표면손상이 방지되어 고정밀을 요하는 레이저 솔더링 장비의 고장을 사전에 방지해 줌으로써 레이저 솔더링 공정의 수율 및 공정효율 저하를 원천 방지할 수 있는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 다수의 솔더볼 또는 솔더페이스트 상에 일정 면적을 갖는 레이저빔을 조사함으로써 전자칩들을 한번에 솔더링하는 레이저 솔더링 공정에는 레이저빔 헤드 모듈이 이용된다.
상기 레이저빔 헤드 모듈은 통상 레이저빔의 고유한 특성인 가우시안 빔(Gaussian Beam Profile)을 이용하게 되는데, 상기 가우시안 빔은 원형의 레이저빔중앙부에서 레이저빔 에너지가 상대적으로 강해 전자칩과 기판 표면에 공간적으로 균일하게 레이저 에너지를 전달할 수 없어 전자칩 하부면적의 외곽부에 공정최적화를 하면 레이저 에너지가 상대적으로 많이 가해진 중앙부는 오버히팅(over heating)에 의해 기판 손상 또는 솔더링 불량이 발생할 수 있으며, 전자칩 하부면의 중심부에 공정최적화를 하면 레이저 에너지가 상대적으로 적게 가해준 외곽부는 언더히팅(under heating)에 의해 솔더링 불량이 발생될 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, 가우시안 빔을 조사할 때 최적화할 중심부와 외곽부가 명확하게 구분되는 것도 아니므로 전체적으로 공정최적화가 매우 어려우며 많은 경우에 양산이 불가능해질 수 있다.
이러한 이유로 최근에는 기판 상에 균일한 레이저 에너지를 전달하기 위해 광콜리메이터(optical collimator)를 이용하여 레이저광을 빔 발산각이 영(zero, 0) 또는 거의 영에 가까운 일정한 또는 거의 일정한 빔 직경으로 전파되는 평행광 또는 평행빔(collimated beam)으로 변환한 뒤, 상기 평행빔을 다시 빔 진행방향에 수직인 횡방향(transverse direction)에서의 빔 강도 프로파일이 일정한 빔 강도를 가지는 빔 모드인 플랫탑(flat-top) 빔으로 변환하는 방식의 레이저빔 헤드 모듈이 개발되어 현장에 보급되고 있는 상황이다.
이러한 플랫탑 레이저빔 변환 방식의 레이저 헤드 모듈의 한가지 예가 국내등록특허(발명의 명칭: ‘레이저 광학 장치 및 헤드’, 특허등록 제1857544호, 2018.05.08. 등록, 이하, ‘선행문헌’이라 함)에 상세히 개시되어 있다.
선행문헌에 개시된 종래 플랫탑 레이저빔 변환 방식의 레이저빔 헤드 모듈은 레이저 표면처리 등의 레이저 가공을 위한 것으로, 도 1 및 도 2를 참조하여 구성을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래 레이저빔 헤드 모듈을 나타낸 도면으로, 상기 레이저빔 헤드 모듈은 광섬유부(20), 커넥터(30), 콜리메이터(40), 집속 렌즈부(50), 빔 변환장치(60), 공간필터(70) 및 빔 확대장치(80)로 구성된다.
광섬유부(20)는 레이저빔 헤드 모듈 내부로 레이저빔을 전송해주는 역할을 하며, 커넥터(30)는 레이저빔 헤드 모듈과 광섬유부(20)를 서로 연결시켜주는 역할을 한다.
또한, 상기 커넥터(30)는 광섬유부(20)에서 전달된 레이저빔을 레이저빔 헤드 모듈 내부로 유도하며, 이를 위해 커넥터(30)의 일측은 광섬유부(20)와 연결되고, 타측은 레이저빔 헤드 모듈에 내입되는 형태로 구비된다.
또한, 상기 커넥터(30)는 콜리메이터(40)와 가까이에 위치하며, 콜리메이터(40)는 레이저에서 나온 레이저빔을 평행빔으로 변형시켜서 평행한 상태로 전달하며, 집속 렌즈부(50)는 빔 진행방향에 있어서 레이저빔 헤드 모듈의 가장 바깥쪽 일측에 배치되어 레이저빔을 집속하는 기능을 한다.
또한, 빔 변환장치(60)는 콜리메이터(40)에서 전달받은 평행빔의 에너지 분포를 변환하는 부품으로서, 레이저빔 진행방향에 수직인 횡방향 빔모드에 있어서 가우시안 빔(Gaussian Beam Profile) 형태의 레이저빔을 에너지 분포가 균일한 플랫탑 빔(Flat-top Beam) 형태로 변환하게 된다.
또한, 공간필터(70)는 빔의 형태를 변형하며, 빔 확대장치(80)는 레이저빔에서 조사된 레이저빔의 크기를 변환하는 기능을 한다.
도 2는 종래 가우시안 빔과 플랫탑 빔의 모형을 나타낸 도면으로서, 가우시안 빔의 에너지가 중심으로 갈수록 높아지는 형태로 생성되어 에너지 분포가 균일하지 않을 수 있다. 그러나, 플랫탑 빔은 에너지를 균일하게 분포시켜서 빔이 조사된 면적에서 균일한 품질을 갖는 레이저 가공을 가능하게 한다.
이 때, 플랫탑 빔은 균일한 에너지 분포를 갖는 원형 플랫탑 빔(Flat-top Circle Beam), 사각 플랫탑 빔(Flat-top Square Beam), 라인 플랫탑 빔(Flat-top Line Beam) 등의 형태로 변형될 수 있다.
그러나, 상술한 구성의 종래 레이저빔 헤드 모듈은 레이저빔이 입사되는 커넥터를 조립 또는 분해하는 과정에서 외부로부터 다량의 분진이 레이저빔 헤드 모듈 내부로 유입되거나 또는 커넥터를 조립 또는 분해할 때 나사 연결부에서 스크래치에 의해 다량의 금속 분진이 발생됨이 불가피하였다.
이에 따라 종래 기술에서 언급한 레이저빔을 이용한 기계 가공 분야에서는 분진이 큰 문제를 야기하지 않을 수 있으나, 후술할 본 발명에서처럼 레이저 솔더링 공정과 같이 레이저빔의 에너지 밀도 및 세기를 매우 정교하게 제어해야 하는 공정에서는 외부로부터 유입되거나 조립 또는 분해 시 스크래치에 의해 발생된 금속 등의 분진이나 이물질이 레이저빔 헤드 모듈 내부의 콜리메이션 렌즈에 부착되는 경우 아래와 같이 심각한 문제점이 야기되었다.
먼저, 상기 콜리메이션 렌즈 등에 부착된 분진이나 이물질이 레이저빔의 에너지를 흡수하는 경우 금속 분진 등에 의해 렌즈가 과열됨으로써 콜리메이션 렌즈 또는 커넥터 등의 내부 부품에 심각한 열적 손상을 야기하였으며, 상기 열적 손상으로 인해 결국 고가의 콜리메이션 렌즈가 물리적으로 파손되거나 렌즈 표면에 크랙 등의 표면손상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 주기적으로 콜리메이터나 커넥터 등 정밀 광학 부품의 표면에 깨짐과 크랙이 발생하는 등 미세한 표면손상에 의해서도 레이저 솔더링 등의 정밀 공정에는 솔더링 불량의 증가로 인해 수율이 크게 저하되기도 하였다.
또한, 내부 부품을 교체하기 위해 공정을 수시로 중단해야 할 뿐만 아니라, 콜리메이션 렌즈 등의 정밀 부품을 교체한 후에는 다시 정교한 광축정렬 작업을 실시함은 물론, 광축정렬이 정확히 이루어졌는지 다시 테스트를 거쳐야 했으므로 공정효율 또한 대폭 저하되는 문제점이 있었으며, 생산인력 외에도 다수의 고장수리 지원 엔지니어를 24시간 배치해야 하는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 방지하기 위해 종래에는 특히, 본 발명이 속한 정밀산업 분야의 경우 레이저빔 헤드 모듈의 하우징 내부에 유리 재질의 보호윈도우를 설치하여 외부로부터 유입되거나 조립 또는 분해 작업을 수행할 때 스크래치에 의해 발생된 금속 등의 분진이나 이물질이 레이저빔 헤드 모듈 내부의 콜리메이션 렌즈 등에 부착되지 못하도록 차단하는 기술이 적용되고 있다.
이러한 종래의 레이저빔 헤드 모듈은 제조 시 콜리메이션 렌즈의 보호를 위해 통상 보호윈도우를 먼저 하우징 내부로 깊이 삽입 및 하우징 내부의 특정 위치에 고정한 후, 이어서 콜리메이션 렌즈를 결합하는 순으로 제조되는데 통상 이러한 조립 공정은 생산현장에서 수행하기 어려워 원래의 광학모듈 제조라인으로 보내서 수리해야만 하였다.
따라서, 상술한 구성의 종래 레이저빔 헤드 모듈은 사용 중에 보호윈도우에 끼인 분진이나 이물질을 클리닝(cleaning)하기 위해 하우징 일단의 집속 렌즈부(50)를 풀어 하우징 내부의 중공을 개방한 후 콜리메이션 렌즈 등의 주요 고정밀 부품 등을 꺼내고, 이어서 상기 개방된 하우징 내부의 중공을 통해 종축 방향으로 보호윈도우를 꺼내 닦아내야만 했고, 보호윈도우의 세정이 끝나면 다시 상기 보호윈도우를 상술한 분해의 역순으로 다시 조립해야만 했다.
그러나, 상술한 보호윈도우의 세정 및 유지보수 과정에서 집속 렌즈부(50)의 나사를 풀어 하우징 내부를 개방함에 따라 고정밀 레이저빔 헤드 모듈 내부로 외부에서 또는 나사분해 및 나사잠금 과정에서 발생된 금속 등의 분진이나 이물질이 다시 하우징 내부로 재유입 될 수 있으므로 콜리메이션 렌즈나 보호윈도우가 재오염될 수 있는 문제점이 여전히 남아있었다.
따라서, 시간이 경과함에 따라 유지보수 과정에서 재유입된 분진이나 이물질에 의해 결국에는 상기 콜리메이션 렌즈가 재오염 및 과열됨으로써 콜리메이션 렌즈 또는 커넥터 등의 내부 부품에 심각한 열적 손상이 야기되고, 상기 열적 손상으로 인해 고가의 콜리메이션 렌즈가 파손되거나 렌즈 표면에 크랙 등의 표면손상이 여전히 해소되지 못하는 문제점이 남아있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈의 보호윈도우를 원터치 방식으로 한번에 용이하게 착탈할 수 있도록 개선함으로써 광커넥터의 조립 또는 분해 시 하우징 내부로 유입된 금속 등의 분진이나 이물질이 콜리메이션 렌즈 등의 표면에 부착되고, 이후 상기 렌즈의 표면에 부착된 분진에 레이저빔이 흡수 및 과열됨에 따라 고가의 콜리메이션 렌즈, 커넥터 등의 정밀 부품이 열적 손상에 의해 파손 또는 크랙 등의 표면손상이 방지되어 고정밀을 요하는 레이저 솔더링 공정의 수율 및 공정효율 저하를 원천 방지할 수 있는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일 실시예에 따라, 피복 내에 원형 또는 다각형 단면을 갖는 광섬유 코어가 삽입된 광케이블; 원통 또는 사각형 또는 다각형 형상의 하우징; 상기 광케이블과 하우징을 연결하는 광커넥터; 상기 하우징 내부에 구비되어 광커넥터로부터 입사되는 발산형 가우시안 빔 또는 유사한 형태의 공간적 빔 프로파일의 레이저광을 평행빔으로 변환하는 콜리메이션 렌즈; 상기 하우징 내부에 구비되어 콜리메이션 렌즈에 의해 평행빔으로 변환된 레이저광을 레이저 솔더링 공정에 이용하기 위해 플랫탑빔(flat-top beam) 프로파일 형태의 레이저광으로 빔모드를 변환하는 플랫탑빔 변환수단; 및 상기 하우징 내부의 콜리메이션 렌즈 일측에 구비되어 하우징 외부에서 유입되거나 하우징 내부에서 발생된 각종 분진 및 이물질이 콜리메이션 렌즈쪽으로 유입되지 못하도록 차단하는 보호윈도우;를 포함하는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈에 있어서, 상기 콜리메이션 렌즈와 인접된 위치에 하우징의 둘레방향을 따라 일정 각도만큼 개방 형성됨으로써 상기 하우징 내부의 중공이 외부와 연통되도록 하는 착탈 슬롯; 및 상기 착탈 슬롯에 대응되는 휘어진 판상으로 형성됨과 함께 판상의 내측면에는 보호윈도우가 장착된 상태로 착탈 슬롯에 선택적으로 끼워져 연결 또는 분리가 가능하고, 상기 착탈 슬롯에 끼워져 연결된 상태에서는 보호윈도우가 하우징의 중공과 동심축을 갖도록 배치되는 슬롯 커버; 및 상기 착탈 슬롯 또는 슬롯 커버 중 적어도 일측에 구비되어 착탈 슬롯에 끼워진 슬롯 커버가 빠져나오지 않도록 자기력을 이용하여 고정하는 마그네틱 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 착탈 슬롯 또는 슬롯 커버 중 하나에는 스프링 포고핀 및 핀 삽입홈이 구비된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 착탈 슬롯은, 제1 하우징에 형성되는 제1 착탈 슬롯; 및 제2 하우징에 형성되는 제2 착탈 슬롯; 으로 구성되고, 상기 제1 하우징이 제2 하우징의 중공에 끼워진 상태에서 제1 착탈 슬롯이 제2 착탈 슬롯에 겹쳐져 연통된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 슬롯 커버는, 착탈 슬롯에 연결된 상태에서 상기 착탈 슬롯을 막아 폐쇄하도록 측면이 착탈 슬롯에 대응되는 C자 형상을 갖는 판스프링부; 및 상기 판스프링부의 내측면에 형성되어 보호윈도우가 교체가능하게 결합되는 플랜지부;를 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 판스프링부의 양 단부에는 고정 홀더부가 일체로 연장 형성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 판스프링부 및 고정 홀더부는 스프링 강(Spring steel)으로 형성되고, 상기 고정 홀더부를 포함하는 판스프링부 및 상기 판스프링부와 연결되는 착탈 슬롯의 호의 각도는 180도 내지 270도의 범위 이내이다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 플랜지부의 양 측면에는 고출력 레이저용 광학 모듈에 적합하도록 열에 강한 금속 또는 그라파이트 또는 테플론 또는 석면 소재의 개스킷이 더 구비된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 슬롯 커버의 외측면에는 슬롯 커버를 파지하는 손이나 공구가 미끌리지 않도록 요철부가 더 형성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 플랫탑빔 변환수단은, 라이트 파이프(Light pipe), 적층형 판형 원통 렌즈어레이(Stacked Plate-type Cylindrical lens array), 마이크로 렌즈어레이(Micro lens array), 회절광학소자(Diffractive optic element) 중 하나 또는 둘 이상이 연결된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 보호윈도우는, 붕규산 유리(Borosilicate glass), 용융 실리카 유리(Fused silica glass) 또는 석영유리(Quartz glass)를 포함하는 고내열성 투광 유리 기재 중 하나 또는 둘 이상이 연결된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 보호윈도우의 양측면 중 적어도 일면에는 무반사 코팅층(Anti-reflection coating layer)이 더 형성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 레이저 솔더링 공정에 적용되는 레이저광의 파장 범위는 620 내지 690nm, 800 내지 850nm, 900 내지 990nm, 또는 1020 내지 1100mm 이내이다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 광커넥터는 QBH(Quartz Block Head) 커넥터 또는 SMA(Sub-Miniature A) 커넥터 또는 유사한 형태의 맞춤형 커넥터(QBH-equivalent or SMA equivalent customized connector)이다.
상술한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈의 보호윈도우가 원터치 방식으로 한번에 용이하게 착탈될 수 있도록 개선함으로써 보호윈도우에 부착된 금속입자를 포함하는 각종 분진 및 이물질의 수시 유지보수가 매우 용이하게 된다. 이에 따라 콜리메이션 렌즈 등에 각종 분진 및 이물질의 부착이 방지되어 상기 콜리메이션 렌즈 등에 부착된 분진 및 이물질에 레이저광이 조사됨에 의해 콜리메이션 렌즈가 과열됨으로 인해 파손되거나 크랙이 발생되는 등의 렌즈 손상을 원천적으로 방지할 수 있다.
둘째, 본 발명은 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈의 보호윈도우가 원터치 방식으로 한번에 용이하게 착탈될 수 있도록 개선함으로써 상기 보호윈도우에 손상이 발생하더라도 상기 보호윈도우만 간단히 빼서 교체하면 되므로 콜리메이션 렌즈 등이 렌즈 손상에 의해 광축정렬(Optical-axis alignment)의 틀어짐이 방지된다.
셋째, 본 발명은 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈의 보호윈도우가 원터치 방식으로 한번에 용이하게 착탈될 수 있도록 개선함으로써 보호유리판에 오염이 발생된 경우에는 종래처럼 레이저빔 헤드 모듈을 모두 분해할 필요없이 보호윈도우만을 빼서 상기 보호윈도우의 표면을 용이하게 클리닝(cleaning)할 수 있으므로 콜리메이션 렌즈의 파손이나 손상을 사전에 예방할 수 있다.
넷째, 본 발명은 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈의 보호윈도우가 원터치 방식으로 한번에 용이하게 착탈될 수 있도록 개선함으로써 다양한 레이저 본딩(bonding) 또는 솔더링 공정의 레시피에 알맞은 다양한 두께와 굴절률을 갖는 보호윈도우로 교체가 편리하므로 플랫탑 빔을 생성하는 본 발명 고정밀 레이저 헤드 모듈의 설계 및 제작 시 소형화, 원가절감 및 길이 축소 등 설계의 자유도가 대폭 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 레이저 기계 가공을 위한 레이저빔 헤드 모듈의 구성을 보인 예시도.
도 2는 종래 레이저빔 헤드 모듈의 플랫탑 레이저빔 변환 과정을 보인 예시도.
도 3은 본 발명 원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈을 전체적으로 보인 사시도.
도 4는 도 3의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 길이방향 수직 단면도.
도 6은 도 3의 횡단면 A-A선 수직 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호윈도우의 확대 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 광커넥터가 연결된 상태를 보인 예시도로서, 도 8a는 QBH 커넥터가 연결된 상태, 도 8b는 SMA 커넥터가 연결된 상태.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈을 전체적으로 보인 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이며, 도 5는 도 3의 길이방향 수직 단면도이고, 도 6은 도 3의 횡단면 A-A선 수직 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호윈도우의 확대 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 광커넥터가 연결된 상태를 보인 예시도로서, 도 8a는 QBH 커넥터가 연결된 상태, 도 8b는 SMA 커넥터가 연결된 상태이다.
먼저, 본 발명 원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈의 일단에는 광케이블(100) 및 광커넥터(200)가 연결된다. 상기 광케이블(100)은 통상 합성수지 등의 절연 피복 내에 원형 또는 다각형 단면 등 평면 기판의 다양한 레이저 솔더링 공정에 필요한 레이저빔의 형상을 갖는 광섬유 코어(미도시)가 삽입된 구조를 갖는다. 또한, 상기 광케이블(100)은 원통 또는 사각형 또는 다각형 형상의 하우징(300)에 연결되는데, 상기 광케이블(100)은 통상 광커넥터(200)에 의해 하우징(300)에 연결된다.
보다 구체적으로, 도 8a를 참조하면 예컨대 상기 광커넥터(200)는 QBH 커넥터(200A)일 수 있다. 참조로 상기 QBH(Quartz Block Head) 커넥터는 광섬유 레이저 빔 출력을 확장하여 광섬유 레이저의 전력 및 밀도를 줄이고 금속 절단 및 용접 산업에서 널리 사용되는 섬유 레이저의 대표적인 섬유 출력 구성요소이다.
한편, 도 8b를 참조하면 상기 광커넥터(200)는 예컨대 SMA 커넥터(200B)일 수 있다. 참조로 상기 SMA(Sub-Miniature A) 커넥터는 광섬유에 사용되는 최초로 표준화된 나사산 타입의 플러그 및 소켓이다.
또한, 상기 하우징(300) 내부에는 광커넥터(200)로부터 입사되는 발산형 가우시안 빔 또는 유사한 형태의 공간적 빔 프로파일의 레이저광을 평행빔으로 변환하기 위한 콜리메이션 렌즈(400)가 구비된다.
또한, 상기 하우징(300) 내부에 구비되어 콜리메이션 렌즈(400, 도 5 참조)에 의해 평행빔으로 전환된 레이저광을 레이저 솔더링 공정에 이용하기 위해 플랫탑 빔(flat-top beam) 프로파일 형태의 레이저광으로 빔 모드를 변환하는 플랫탑 빔 변환수단(500)이 구비된다.
일 실시예에 따라, 상기 플랫탑 빔 변환수단(500)은, 라이트 파이프(Light pipe), 적층형 판형 원통 렌즈어레이(Stacked Plate-type Cylindrical lens array), 마이크로 렌즈어레이(Micro lens array), 회절광학소자(Diffractive optic element) 중 어느 하나이거나 또는 둘 이상이 연결되어 적용될 수 있다.
또한, 상기 하우징(300) 내부의 콜리메이션 렌즈(400) 일측에는 광커넥터(200)를 하우징(300)에 조립 또는 분리하는 과정에서 하우징 외부에서 유입되거나, 하우징(300)과 광커넥터(200) 간의 스크래치에 의해 발생된 각종 분진 및 이물질이 콜리메이션 렌즈(400)쪽으로 유입되지 못하도록 차단하는 보호윈도우(600)가 구비된다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따라, 상기 보호윈도우(600)는 기재로서 고출력 레이저빔 투과 사용시 흡수율이 매우 적어서 문제가 없는 붕규산 유리(Borosilicate glass), 용융 실리카 유리(Fused silica glass) 또는 쿼츠 유리(Quartz glass)를 포함하는 고내열성 투광 유리 기재(601)가 이용될 수 있다.
이 때, 상기 붕규산 유리(Borosilicate glass)는 열충격이나 급격한 온도 변화에 높은 저항성을 가진 유리로서, 높은 온도에서 작업이 가능하고 화학적 내구성이 우수하며, 기포와 불순물이 없어 무색투명하고, 고순도 재료를 이용하므로 광학 품질이 우수하다. 일례로, 상기 붕규산 유리는 독일 Schott사의 특수 유리인 ‘BK 7’ 글라스가 이용될 수 있다.
또한, 상기 용융 실리카 유리(Fused silica glass)는 단일 산화물 유리로서, 무정형, 비결정의 실리카로 이루어진다. 용융 실리카 유리는 최고 900℃의 고온에서 장시간 사용이 가능하며, 열충격에 높은 저항성을 갖는 특성이 있다.
또한, 석영유리(Quartz glass)는 비정질 고체 형태의 규소로 구성된 고강도 초고순도 실리카 유리로서, 순수한 규소와 산소만의 그물코로 된 유리를 지칭하며, 연화점이 1,500℃ 이상으로 내화학성 및 1,000℃ 정도의 온도차에 의한 급열 또는 급랭에서도 깨지지 않는 특성을 갖는다.
한편, 본 발명의 보호윈도우(600)는 아래의 특징적인 구성으로 인해 레이저빔 헤드 모듈의 하우징(300)에 원터치 방식으로 용이하게 착탈될 수 있다.
먼저, 상기 콜리메이션 렌즈(400, 도 5 참조)와 인접된 위치에 하우징(300)의 둘레방향을 따라 일정 각도만큼 개방 형성됨으로써 상기 하우징(300) 내부의 중공(300a)이 외부와 연통되도록 하는 착탈 슬롯(301, 도 4 참조)이 구비된다.
도 4를 참조하면, 보다 구체적으로 상기 착탈 슬롯(301)은 제1 하우징(310)에 형성되는 제1 착탈 슬롯(311) 및 제2 하우징(320)에 형성되는 제2 착탈 슬롯(321)으로 구성된다. 상기한 구성에 따라 상기 제1 하우징(310)이 제2 하우징(320)의 중공에 끼워진 상태에서는 제1 착탈 슬롯(311)이 제2 착탈 슬롯(321)에 겹쳐져 외부와 연통된다.
또한, 상기 착탈 슬롯(301)에는 사용자가 선택적으로 착탈 슬롯(301)에 끼우거나 빼서 착탈할 수 있는 슬롯 커버(700)가 구비된다. 상기 슬롯 커버는 착탈 슬롯(301)에 대응되는 휘어진 판상을 갖고, 상기 판상의 내측면에는 보호윈도우가 장착된 상태로 착탈 슬롯에 선택적으로 끼워져 연결 또는 분리되며, 상기 착탈 슬롯에 끼워져 연결된 상태에서는 보호윈도우가 하우징의 중공과 동심축을 가지면서 보호윈도우 면(protective winodw surface)이 레이저빔 진행방향에 수직이 되도록 배치된다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 보다 구체적으로, 상기 슬롯 커버(700)는 착탈 슬롯(301)에 결합한 상태에서 상기 착탈 슬롯(301)을 막아 폐쇄하도록 착탈 슬롯(301)에 대응되는 C자 형상을 갖는 판스프링부(710); 및 상기 판스프링부(710)의 내측면에 형성되어 원형의 보호윈도우(600)가 교체가능하게 연결되는 플랜지부(720);로 구성된다. 이때 판스프링부(710)와 플랜지부(720)는 금속용접 방법으로 영구적으로 접합을 하거나 볼트로 조립하거나 끼움 방법으로 조립할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 판스프링부(710)는 통상적으로 탄성이 좋은 스프링 강(Spring steel) 재질로 형성될 수 있다. 상기 스프링 강은 스프링재로서 사용되는 탄소강의 일종으로 탄성 한도 및 피로강도가 큰 것이 특징이며, 통상 탄소를 0.45 내지 0.65% 정도 함유하는 탄소강, 마그네슘(Mn)강, 실리콘-마그네슘(Si-Mn)강, 크롬(Cr)강, 크롬-바나듐(Cr-V)강, 크롬-마그네슘(Cr-Mn)강 등을 지칭한다.
또한, 상기 판스프링부(710)의 양 단부에는 단차에 의해 두께가 판스프링부(710)보다 얇게 형성된 고정 홀더부(711, fixing holder)가 일체로 연장 형성된다. 도 4 및 6에 도시된 바와 같이, 상기 고정 홀더부(711)는 판스프링부(710)의 평균적인 두께보다 얇게 형성되기 때문에 상기 고정 홀더부(711)를 제외한 나머지 판스프링부(710)의 부분보다 탄성이 더욱 증대될 수 있다.
여기서, 도 6을 참조하면 상기 고정 홀더부(711)를 제외한 나머지 판스프링부(710) 부분의 호의 각도는 대략 180도로 형성되고, 고정 홀더부(711)는 판스프링부(710)의 양단부로부터 일정 길이만큼 더 연장 형성된다. 일 실시예에 따라, 상기 고정 홀더부(711)를 포함한 판스프링부(710)와 상기 판스프링부(710)와 연결되는 착탈 슬롯(301)의 전체 호의 각도(A)는 180도 내지 270도의 범위 이내로 형성될 수 있다.
이에 따라 상기 슬롯 커버(700)를 착탈 슬롯(301)에 끼워넣을 때는 상기 고정 홀더부(711)에 의해 슬롯 커버(700)가 착탈 슬롯(301)에 탄력적으로 끼워지게 되는데, 이때 상기 고정 홀더부(711)는 하우징(300)의 착탈 슬롯(301)을 180도 이상 감싸 탄력적으로 조립되어 고정된 상태가 되므로 외력이 가해지지 않는다면 상기 슬롯 커버(700)는 착탈 슬롯(301)에서 스스로 이탈되지 않게 된다.
즉, 상기 고정 홀더부(711)는 착탈 슬롯(301)에 끼워진 슬롯 커버(700)가 진동이나 자중에 의해 스스로 빠져나오지 않도록 고정하는 제1 고정수단으로서 기능한다.
또한, 상기 슬롯 커버(700)의 플랜지부(720) 양 측면에는 내열성을 가지면서 하우징(300) 내부의 높은 기밀성을 유지하기 위해 고출력 레이저용 광학 모듈에 적합하도록 열에 강한 금속 또는 그라파이트 또는 테플론 또는 석면 소재의 개스킷(800, gasket, 도 4 참조)이 더 구비된다. 일례로, 상기 개스킷(300)은 기밀성 유지와 찢어짐에 대응하기 위해 일정 수준 이상의 연성을 갖는 구리합금 소재가 적용될 수 있다.
또한, 상기 착탈 슬롯(301) 또는 슬롯 커버(700)에는 마그네틱 고정부재(730)가 구비됨에 따라 착탈 슬롯(301)에 끼워진 슬롯 커버(700)가 진동이나 자중에 의해 스스로 빠져나오지 않도록 고정된다.
즉, 상기 마그네틱 고정부재(730)는 착탈 슬롯(301)에 끼워진 슬롯 커버(700)가 진동이나 자중에 의해 스스로 빠져나오지 않도록 고정하는 제2 고정수단으로서 기능한다.
이에 더해, 상기 착탈 슬롯(301) 또는 슬롯 커버(700)에는 착탈 슬롯(301)에 끼워진 슬롯 커버(700)를 고정하기 위한 제2 고정수단이 구비될 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 제2 고정수단은 상기 착탈 슬롯(301) 또는 슬롯 커버(700) 중 적어도 어느 하나에 각각 구비된 스프링 포고핀(Spring Pogo pin, 740) 및 핀 포고핀 삽입홈(Pogo pin insert hole, 미도시)일 수 있다.
또한, 상기 착탈 슬롯(301) 또는 슬롯 커버(700)에는 스프링 포고핀(740) 및 포고핀 삽입홈(미도시)이 더 구비됨에 따라 착탈 슬롯(301)에 끼워진 슬롯 커버(700)가 진동이나 자중에 의해 스스로 빠져나오지 않도록 고정된다.
즉, 상기 스프링 포고핀(740) 및 포고핀 삽입홈(미도시)은 착탈 슬롯(301)에 끼워진 슬롯 커버(700)가 진동이나 자중에 의해 스스로 빠져나오지 않도록 고정하는 제3 고정수단으로서 기능한다.
또한, 도 6을 참조하면 상기 슬롯 커버(700)의 외측면에는 슬롯 커버(710)를 파지하는 손이나 공구가 미끌리지 않도록 요철부(715)가 더 형성된다.
따라서, 본 발명에 따라 보호윈도우(600)가 장착된 슬롯 커버(700)를 하우징(300)의 착탈 슬롯(301)에 끼워 넣을 때에는 상기 슬롯 커버(700)의 요철부(715)를 손이나 공구로 파지한 후 미끄러짐없이 용이하게 착탈 슬롯(301)에 끼워 넣을 수 있다. 반대로, 상기 슬롯 커버(700)를 착탈 슬롯(301)에서 빼낼 때에도 상기 요철부(715)를 손이나 공구를 이용하여 파지한 후 착탈 슬롯(301)으로부터 슬롯 커버(700)를 빼낼 수 있다.
한편, 도 7을 참조하면 상기와 같이 착탈 슬롯(301)으로부터 용이하게 분리된 보호윈도우(600)의 표면에는 분진이나 이물질 등이 표면에 부착되어 있을 수 있으므로 작업자가 수시로 상기 보호윈도우(600)의 표면을 세정함으로써 본 발명 레이저빔 헤드 모듈의 우수한 광학 특성을 유지할 수 있으며, 상기 고정밀 레이저 본딩 공정에서 수율저하 또는 생산성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈이 적용되는 레이저 솔더링 공정에서는 620 내지 690nm, 800 내지 850nm, 900 내지 990nm, 또는 1020 내지 1100nm 이내의 파장값을 갖는 레이저빔이 이용될 수 있다.
이에 따라 상기 보호윈도우(600)는 이러한 파장대의 레이저빔 에너지에 견딜 수 있는 상술한 여러 고내열성 재료 중에서 해당 레이저 솔더링의 공정 조건에 맞는 재료를 선택하여 적용할 수 있다.
보다 구체적으로, 먼저 상기한 바와 같이 620nmm에서 1100nm에 이르는 다양한 파장대의 레이저빔 에너지에 대해 열적 파괴에 대해 충분한 저항력을 가지는 유리 강성을 확보하고, 교체 취급 시의 파손 가능성을 최소화하기 위한 고내열성 투광 유리 재료의 두께는 최소 0.5mm 이상으로 형성될 필요가 있다.
한편, 빔 경로 상에 배치되는 상기 고내열성 투광 유리 기재(601)별 굴절율(예, 붕규산 유리≒1.5, 용융 실리카 유리≒1.46)에 의한 레이저빔의 자유공간 전파에 비교한 상대적인 직경 또는 크기의 축소와 레이저 솔더링 공정에 이용되는 파장대역별로 최종 출사되는 레이저빔의 직경 또는 크기를 감안하면 상기 고내열성 투광 유리 기재(601)의 최대 두께는 20mm까지 사용하는 것이 실용적이다.
또한, 본 발명의 플랫탑 빔 변환수단(500, 도 5 참조)으로서, 일례로 라이트 파이프(Light pipe)를 적용하는 경우에 라이트파이프를 투과하여 출사되는 레이저빔의 직경 또는 크기가 통상적으로 2 내지 5mm일 수 있다. 약간 더 확대하여 사용하는 경우에 레이저빔의 직경 또는 크기는 통상적으로 1 내지 100mm일 수 있다.
이때, 광학의 굴절법칙인 스넬의 법칙(Snell's law)을 사용하여 계산하면 고내열성 투광 유리 기재(601)를 투과하는 레이저빔의 직경을 2.9mm(약 7.2%, 유리 기재가 20mm인 경우, 유리 기재에 입사하는 빔 직경이 40mm인 경우) 정도 축소함에 의해 최종적으로 라이트파이프 계열의 플랫탑 빔 변환수단(500)으로부터 출사되는 레이저빔의 직경을 조절할 수 있다.
한편, 상기 플랫탑 빔 변환수단(500)으로서 상기 라이트 파이프(Light pipe) 대신에, 마이크로 렌즈어레이(MLA; Micro Lens Array)나 적층형 판형 원통 렌즈어레이(SPCLA; Stacked Plate-Type Cylindrical Lens Array)를 적용하는 경우 최종 출사되는 레이저빔의 직경은 22mm(콜리메이션 렌즈 초점거리가 50mm인 경우) 내지 45mm(콜리메이션 렌즈 초점거리가 100mm인 경우) 이내이므로 역시 상기 출사되는 레이저빔의 직경을 감안하면 광학 설계에 의한 고내열성 투광 유리 기재(601)의 두께는 최대 20mm까지 설정될 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면 상기 보호윈도우(600)의 고내열성 투광 유리 기재(601)의 양쪽 표면 모두 또는 양쪽 중 적어도 어느 한쪽 표면에는 무반사 코팅층(Anti-reflection coating layer, 602)이 더 형성될 수 있다.
여기서, 상기 무반사 코팅층(602)은 고내열성 투광 유리 기재(601)의 굴절률 등 광학 특성과 해당 레이저빔의 특정 파장대에서 통상 2% 이하인 최소 반사율을 갖는 유전체 또는 금속 등의 무기 재료의 박막 코팅층일 수 있다.
일례로, 실리카 유리 등의 기재 표면에 불화 마그네슘(MgF2) 싱글 레이어 또는 타 복합재료에 의한 다층 박막 무반사 코팅층을 진공증착장비를 사용하여 박막 증착하여 형성할 수 있다.
아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.
부호의 설명:
100 : 광케이블 200 : 광커넥터
300 : 하우징 301 : 착탈 슬롯
310 : 제1 하우징 311 : 제1 착탈 슬롯
320 : 제2 하우징 321 : 제2 착탈 슬롯
400 : 콜리메이션 렌즈 500 : 플랫탑 빔 변환수단
600 : 보호윈도우 601 : 고내열성 투광 유리 기재
602 : 무반사 코팅층(AR layer) 700 : 슬롯 커버
710 : 판스프링부 711 : 고정 홀더부
720 : 플랜지부 730 : 마그네틱 고정부재
740 : 스프링 포고핀 800 : 개스킷
A : (판스프링부 및 고정 홀더부의) 호의 각도

Claims (13)

  1. 피복 내에 원형 또는 다각형 단면을 갖는 광섬유 코어가 삽입된 광케이블; 원통 또는 사각형 또는 다각형 형상의 하우징; 상기 광케이블과 하우징을 연결하는 광커넥터; 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 광커넥터로부터 입사되는 발산형 가우시안 빔 또는 유사한 형태의 공간적 빔 프로파일의 레이저광을 평행빔으로 변환하는 콜리메이션 렌즈; 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 콜리메이션 렌즈에 의해 평행빔으로 전환된 레이저광을 레이저 솔더링 공정에 이용하기 위해 플랫탑빔(flat-top beam) 프로파일 형태의 레이저광으로 빔모드를 변환하는 플랫탑빔 변환수단; 및 상기 하우징 내부의 상기 콜리메이션 렌즈 일측에 구비되어 상기 하우징 외부에서 유입되거나 상기 하우징 내부에서 발생된 각종 분진 및 이물질이 콜리메이션 렌즈쪽으로 유입되지 못하도록 차단하는 보호윈도우;를 포함하는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈에 있어서,
    상기 콜리메이션 렌즈와 인접된 위치에 상기 하우징의 둘레방향을 따라 일정 각도만큼 개방 형성됨으로써 상기 하우징 내부의 중공이 외부와 연통되도록 하는 착탈 슬롯;
    상기 착탈 슬롯에 대응되는 휘어진 판상으로 형성됨과 함께 판상의 내측면에는 상기 보호윈도우가 장착된 상태로 착탈 슬롯에 선택적으로 끼워져 연결 또는 분리가 가능하고, 상기 착탈 슬롯에 끼워져 연결된 상태에서는 상기 보호윈도우가 상기 하우징의 중공과 동심축을 갖도록 배치되는 슬롯 커버; 및
    상기 착탈 슬롯 또는 상기 슬롯 커버 중 적어도 일측에 구비되어 상기 착탈 슬롯에 끼워진 상기 슬롯 커버가 빠져나오지 않도록 자기력을 이용하여 고정하는 마그네틱 고정부재;를 포함하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 착탈 슬롯 또는 상기 슬롯 커버 중 적어도 하나에는 스프링 포고핀 및 포고핀 삽입홈이 구비되는 것을 특징으로 하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 착탈 슬롯은,
    제1 하우징에 형성되는 제1 착탈 슬롯; 및 제2 하우징에 형성되는 제2 착탈 슬롯;으로 구성되고, 상기 제1 하우징이 상기 제2 하우징의 중공에 끼워진 상태에서 상기 제1 착탈 슬롯이 상기 제2 착탈 슬롯에 겹쳐져 연통되는 것을 특징으로 하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬롯 커버는,
    상기 착탈 슬롯에 결합된 상태에서 상기 착탈 슬롯을 막아 폐쇄하도록 측면이 상기 착탈 슬롯에 대응되는 C자 형상을 갖는 판스프링부; 및 상기 판스프링부의 내측면에 형성되어 상기 보호윈도우가 교체가능하게 연결되는 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 판스프링부의 양 단부에는 고정 홀더부가 일체로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 판스프링부 및 상기 고정 홀더부는 스프링강(Spring steel)으로 형성되고, 상기 고정 홀더부를 포함하는 상기 판스프링부 및 상기 판스프링부와 연결되는 상기 착탈 슬롯의 호의 각도는 180도 내지 270도의 범위 이내인 것을 특징으로 하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 플랜지부의 양 측면에는 고출력 레이저용 광학모듈에 적합하도록 열에 강한 금속 또는 그라파이트 또는 테플론 또는 석면 소재의 개스킷이 더 구비되는 것을 특징으로 하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬롯 커버의 외측면에는 상기 슬롯 커버를 파지하는 손이나 공구가 미끌리지 않도록 요철부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랫탑빔 변환수단은,
    라이트 파이프(Light pipe), 적층형 판형 원통 렌즈어레이(Stacked Plate-type Cylindrical lens array), 마이크로 렌즈어레이(Micro lens array), 회절광학소자(Diffractive optic element) 중 하나 또는 둘 이상이 결합된 것인,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호윈도우는,
    붕규산 유리(Borosilicate glass), 용융 실리카 유리(Fused silica glass) 또는 석영유리(Quartz glass)를 포함하는 고내열성 투광 유리 기재 중 하나 또는 둘 이상이 결합된 것인,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호윈도우의 양측면 중 적어도 일면에는 무반사 코팅층(Anti-reflection coating layer)이 더 형성되는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 솔더링 공정에 적용되는 레이저광의 파장 범위는 620 내지 690nm, 800 내지 850nm, 900 내지 990nm, 또는 1020 내지 1100mm 이내인,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광커넥터는 QBH(Quartz Block Head) 커넥터 또는 SMA(Sub-Miniature A) 커넥터 또는 이와 유사한 형태의 맞춤형 커넥터(QBH-equivalent or SMA-equivalent customized connector)인 것을 특징으로 하는,
    원터치 방식으로 착탈되는 보호윈도우를 갖는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080002653U (ko) * 2007-01-12 2008-07-16 주식회사 유토테크 충격방지보호부와 미끄럼방지용 손잡이가 구비된 수륙겸용탐조등
KR20110066306A (ko) * 2009-12-11 2011-06-17 주성민 광케이블 커넥터
KR20170115222A (ko) * 2016-04-06 2017-10-17 삼성디스플레이 주식회사 광 조사 장치의 렌즈 어셈블리
KR101793380B1 (ko) * 2016-06-28 2017-11-02 동국대학교 산학협력단 안저 검사 효율을 향상시키는 렌즈 필터 어댑터
KR20220060205A (ko) * 2020-11-04 2022-05-11 주식회사 알씨엔 어구의 유실을 감지하는 스마트부이
KR20220094904A (ko) * 2020-12-29 2022-07-06 레이저쎌 주식회사 분진 차폐 기능이 있는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101857544B1 (ko) 2016-01-13 2018-05-15 최병찬 레이저 광학 장치 및 헤드

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080002653U (ko) * 2007-01-12 2008-07-16 주식회사 유토테크 충격방지보호부와 미끄럼방지용 손잡이가 구비된 수륙겸용탐조등
KR20110066306A (ko) * 2009-12-11 2011-06-17 주성민 광케이블 커넥터
KR20170115222A (ko) * 2016-04-06 2017-10-17 삼성디스플레이 주식회사 광 조사 장치의 렌즈 어셈블리
KR101793380B1 (ko) * 2016-06-28 2017-11-02 동국대학교 산학협력단 안저 검사 효율을 향상시키는 렌즈 필터 어댑터
KR20220060205A (ko) * 2020-11-04 2022-05-11 주식회사 알씨엔 어구의 유실을 감지하는 스마트부이
KR20220094904A (ko) * 2020-12-29 2022-07-06 레이저쎌 주식회사 분진 차폐 기능이 있는 플랫탑 레이저빔 헤드 모듈

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