[인더스트리뉴스 최종윤 기자] PCB의 레이저 드릴링 또는 레이저 마킹과 같은 넓은 영역에서 고밀도 구조물을 가공하려면 높은 정밀도와 처리량이 필수적이다. 여기서는 다축포지셔닝 시스템과 갈바노미터 스캐너의 조합으로 문제를 해결할 수 있다.

XL SCAN(사진왼쪽)과 41% 향상된 처리량(빨간색으로 표시) [사진=PI]

특히 syncAXIS의 PI XY 스테이지와 XL SCAN 방식의 excelliSCAN 갈바노미터 스캔 시스템은 동시 제어로 넓은 영역에서 지속적으로 작동시켜 유휴 시간을 방지하고 스티칭 에러를 제거할 수 있다. 스테이지의 이동 범위에 따라 시야를 확장할 수 있는 기능도 정확도, 스폿 크기 및 성능 측면에서 광학을 고정하고 유지하게 한다는 장점이 있다.

먼저 XY갈바노미터 스캐너를 갖춘 SCANLAB의 excelliSCAN 스캔 시스템이 레이저 빔을 제어한다. 높은 기하학적 특성과 빠른 속도의 XY리니어 모터 스테이지는 작업물을 포지셔닝하며, 정밀도와 안정성을 위한 석정반 옵션을 선택할 수 있다. EtherCAT 기반의 ACS Motion Control 솔루션으로 제어할 수 있고 프로세스 레벨에서 모션, 스캐너 및 레이저 제어를 통합하는 소프트웨어를 지원한다.

XL SCAN을 사용하면 작업물 모션 시스템, 스캐너 및 레이저 변조를 동시에 조정해 제어할 수 있다.[자료=PI]

XL SCAN을 사용하면 작업물 모션 시스템, 스캐너 및 레이저 변조를 동시에 조정해 제어할 수 있다. XL SCAN의 제어 소프트웨어는 자동으로 원하는 패턴 궤적을 스캐너를 위한 경로, XY 스테이지를 위한 경로 및 레이저 스폿을 위한 제어로 분할한다. 스캐너는 짧은 거리에 대한 고주파 동작 신호를 수신한다. 이동 범위가 긴 포지셔닝 스테이지는 낮은 주파수를 얻고 작업 영역을 넓힌다. 두 모션은 동시에 수행된다.

XL SCAN, 프로세스 영역 확장 및 처리량 증가

기존의 큰 필드 처리 방법은 가공 영역을 개별 섹션으로 나누는 ‘step and scan’ 방식을 사용한다. 피스별 처리는 속도가 느리고 바운더리에서 스티칭 에러가 발생한다. XL SCAN은 PI 모션 시스템의 긴 이동 범위로 확장된 작업 영역을 제공하며, 스티칭 에러없이 확장된 필드를 빠르게 연속적으로 이동할 수 있다.

(사진 왼쪽)Step and scan 바운더리에 스티칭 에러가 발생한 모습과 (오른쪽)XL SCAN가 스티칭 에러를 제거한 모습 [자료=PI]

여기에 XL SCAN은 excelliSCAN 스캔 헤드의 트래킹 에러가 없다는 이점을 이용한다. XL SCAN의 궤적 플랜, 저크가 제한된 모션 제어와 함께 역동성, 진직도, 평탄도, 정밀도를 갖춘 PI 모션 시스템과 결합해 높은 프로세스 정확도를 달성할 수 있다는 뜻이다. 스캔 헤드의 프로세스 정확도는 스캔 필드의 중심에서 처리 지점까지의 거리에 비례한다. XL SCAN을 사용하면 스캔 헤드가 FOV의 중심에 가장 가깝게 작동할 수 있으며, 이는 정확도와 직접적인 관련이 있다.

(사진 왼쪽) SDS 없음 : 레이저 펄스가 코너에서 축적, (오른쪽)SDS 있음 : 경로를 따라 균일한 펄싱 [자료=PI]

스폿 거리와 펄스 에너지의 동시 제어

XL SCAN은 또 펄스 에너지와 스폿 거리를 동시에 제어할 수 있다. 스폿 거리 제어(SDC)는 단일 펄스 또는 일련의 펄스 중 하나를 레이저로 출력한다. SDC를 사용하면 유닛 길이당 일정한 에너지 증착이 가능하다. 레이저 펄스의 트리거링은 이동 거리를 기준으로 하며 이동 속도 및 레이저 경로의 패턴과 무관하다. 곡선 단면과 직선 단면은 정확도와 최대 처리량을 유지하면서 각각의 최대 속도로 처리할 수 있다.

레이저 출력의 램핑 및 편향각에 따른 제어

특정 처리 작업의 경우 경로를 따라 특정 레이저 출력을 정의해야 할 수 있다. XL SCAN을 사용하면 경로의 여러 부분에 대한 전력 레벨을 정의할 수 있다. 또한 레이저 스폿 크기는 스캔 헤드의 편향각에 따라 달라진다. XL SCAN의 편향각 의존 레이저 제어는 에너지 밀도를 일정하게 유지하고 레이저 경로를 따라 스폿 크기 변화를 최소화한다.

[최종윤 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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