JP3455903B2 - レーザによるセラミック材料の加工方法 - Google Patents
レーザによるセラミック材料の加工方法Info
- Publication number
- JP3455903B2 JP3455903B2 JP34197999A JP34197999A JP3455903B2 JP 3455903 B2 JP3455903 B2 JP 3455903B2 JP 34197999 A JP34197999 A JP 34197999A JP 34197999 A JP34197999 A JP 34197999A JP 3455903 B2 JP3455903 B2 JP 3455903B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- processing
- laser
- pulsed laser
- laser light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を使用し
てセラミック板に歪みを与えるための加工方法に関す
る。
てセラミック板に歪みを与えるための加工方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】セラミック材料、特に一辺が数ｍｍ以下
のサイズを持つセラミック薄板に制御された歪みを発生
させるような加工が要求されている。具体的な一例をあ
げれば、セラミック薄板を凸形状に歪ませるような加工
である。そして、このような加工方法の１つとしてレー
ザ照射加工が提案されている。レーザ照射加工にも２種
類あり、第１の方法では、セラミック薄板の面積に比べ
て十分小さく集光させたレーザビームによりセラミック
薄板の表面の一部を除去し（削り）、圧縮応力を発生さ
せることで歪みを発生させる。第２の方法では、セラミ
ック薄板の面積と同程度の断面積を持つレーザビームを
照射し、セラミック薄板の表面に焼けを発生させること
により引っ張り応力を発生させて歪みを生ずるようにし
ている。
のサイズを持つセラミック薄板に制御された歪みを発生
させるような加工が要求されている。具体的な一例をあ
げれば、セラミック薄板を凸形状に歪ませるような加工
である。そして、このような加工方法の１つとしてレー
ザ照射加工が提案されている。レーザ照射加工にも２種
類あり、第１の方法では、セラミック薄板の面積に比べ
て十分小さく集光させたレーザビームによりセラミック
薄板の表面の一部を除去し（削り）、圧縮応力を発生さ
せることで歪みを発生させる。第２の方法では、セラミ
ック薄板の面積と同程度の断面積を持つレーザビームを
照射し、セラミック薄板の表面に焼けを発生させること
により引っ張り応力を発生させて歪みを生ずるようにし
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の第１の
方法では表面除去のため粉塵が発生するという問題があ
る。一方、上記の第２の方法では、大面積照射のためセ
ラミック薄板の内部に欠陥部分が存在すると、その欠陥
部分に応力が加わる確率が高くなり、割れが発生すると
いう欠点がある。これは、セラミック薄板が脆性材料で
あるために脆く、しかもある確率でその内部に欠陥部分
が持つことが避けられないという事情による。従って、
上記の第２の方法では、上記のある確率で決まる確率で
割れが発生し、歩留まりに制約を生ずることが避けられ
ない。
方法では表面除去のため粉塵が発生するという問題があ
る。一方、上記の第２の方法では、大面積照射のためセ
ラミック薄板の内部に欠陥部分が存在すると、その欠陥
部分に応力が加わる確率が高くなり、割れが発生すると
いう欠点がある。これは、セラミック薄板が脆性材料で
あるために脆く、しかもある確率でその内部に欠陥部分
が持つことが避けられないという事情による。従って、
上記の第２の方法では、上記のある確率で決まる確率で
割れが発生し、歩留まりに制約を生ずることが避けられ
ない。
【０００４】そこで、本発明の課題は、内部に欠陥部分
が存在していたような場合でも、割れを発生すること無
く歪みを与えることのできるセラミック材料の加工方法
を提供することにある。
が存在していたような場合でも、割れを発生すること無
く歪みを与えることのできるセラミック材料の加工方法
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振器
からのパルス状レーザ光をガルバノスキャナにより振ら
せてステージ上のセラミック板に照射して歪みを与える
加工方法において、前記ガルバノスキャナと前記ステー
ジとの間に、前記パルス状レーザ光の照射パターンを規
定するためのマスクと、該マスクで規定されたパターン
を持つパルス状レーザ光を前記セラミック板上に結像さ
せるための少なくとも１つの結像レンズとが配置され、
前記パルス状レーザ光のパルス幅を１ｎｓｅｃ〜０．４
ｍｓｅｃとすることにより、前記セラミック板の割れを
防止することを特徴とする。
からのパルス状レーザ光をガルバノスキャナにより振ら
せてステージ上のセラミック板に照射して歪みを与える
加工方法において、前記ガルバノスキャナと前記ステー
ジとの間に、前記パルス状レーザ光の照射パターンを規
定するためのマスクと、該マスクで規定されたパターン
を持つパルス状レーザ光を前記セラミック板上に結像さ
せるための少なくとも１つの結像レンズとが配置され、
前記パルス状レーザ光のパルス幅を１ｎｓｅｃ〜０．４
ｍｓｅｃとすることにより、前記セラミック板の割れを
防止することを特徴とする。
【０００６】本加工方法においては、前記パルス状レー
ザ光は、前記セラミック板において歪みを発生させるべ
き領域に１つの領域につき少なくとも１発照射される。
ザ光は、前記セラミック板において歪みを発生させるべ
き領域に１つの領域につき少なくとも１発照射される。
【０００７】本加工方法においてはまた、前記セラミッ
ク板は、少なくとも一軸方向に可動のステージ上に複数
個配列されており、前記レーザ発振器からの前記パルス
状レーザ光をガルバノスキャナにより振らせて前記複数
個のセラミック板のそれぞれに照射する。
ク板は、少なくとも一軸方向に可動のステージ上に複数
個配列されており、前記レーザ発振器からの前記パルス
状レーザ光をガルバノスキャナにより振らせて前記複数
個のセラミック板のそれぞれに照射する。
【０００８】
【０００９】本加工方法においては更に、前記ガルバノ
スキャナと前記マスクとの間に、コリメーションレンズ
が配置される。
スキャナと前記マスクとの間に、コリメーションレンズ
が配置される。
【００１０】本加工方法においては更に、前記レーザ発
振器と前記ガルバノスキャナとの間に、前記パルス状レ
ーザ光の断面積におけるエネルギー強度を均一にするた
めの均一光学系が配置される。
振器と前記ガルバノスキャナとの間に、前記パルス状レ
ーザ光の断面積におけるエネルギー強度を均一にするた
めの均一光学系が配置される。
【００１１】
【発明の実施の形態】はじめに、本発明がなされるに至
った経過について説明する。図２を参照して、レーザ光
の照射時間（以下、これをパルス幅と呼ぶ）とセラミッ
ク材料によるサンプルの内部に発生する応力についてシ
ミュレーション解析を行い、歪みが大きくかつ割れが発
生しない条件を見つけた。その条件は、パルス幅を短く
することで歪みが発生し、かつ内部に発生する応力が小
さくなり大面積照射においても割れが発生しなくなると
いうものである。これは、パルス幅を短くすることでサ
ンプルの昇温速度が上がり、それにより引っ張り応力が
発生してサンプルが歪み、しかも応力は破断応力以下で
あるので割れないという理由に基づく。
った経過について説明する。図２を参照して、レーザ光
の照射時間（以下、これをパルス幅と呼ぶ）とセラミッ
ク材料によるサンプルの内部に発生する応力についてシ
ミュレーション解析を行い、歪みが大きくかつ割れが発
生しない条件を見つけた。その条件は、パルス幅を短く
することで歪みが発生し、かつ内部に発生する応力が小
さくなり大面積照射においても割れが発生しなくなると
いうものである。これは、パルス幅を短くすることでサ
ンプルの昇温速度が上がり、それにより引っ張り応力が
発生してサンプルが歪み、しかも応力は破断応力以下で
あるので割れないという理由に基づく。
【００１２】図２中、実線は割れに作用する相対昇温速
度を示し、１以下が好ましい。一方、破線は歪みを発生
させる相対応力指標を示し、１以上が好ましい。このこ
とから、割れを発生することなく歪みを発生させること
ができるのは、図２中に斜線を入れた領域であり、パル
ス幅で言えば約０．６ｍｓｅｃ以下である。
度を示し、１以下が好ましい。一方、破線は歪みを発生
させる相対応力指標を示し、１以上が好ましい。このこ
とから、割れを発生することなく歪みを発生させること
ができるのは、図２中に斜線を入れた領域であり、パル
ス幅で言えば約０．６ｍｓｅｃ以下である。
【００１３】図３は、セラミック薄板のほぼ全面にレー
ザ光を照射する大面積照射の場合のパルス幅に対する実
際の加工結果を示す。図３において、レーザ光照射部分
の焼けと歪み量とは比例関係にあり、焼けが濃いほど歪
み量は大きくなる。そして、パルス幅０．４ｍｓｅｃ以
下では歪みを起こす領域が大きく、しかも大きなエネル
ギーを投入しても割れにくくなっていることがわかる。
ザ光を照射する大面積照射の場合のパルス幅に対する実
際の加工結果を示す。図３において、レーザ光照射部分
の焼けと歪み量とは比例関係にあり、焼けが濃いほど歪
み量は大きくなる。そして、パルス幅０．４ｍｓｅｃ以
下では歪みを起こす領域が大きく、しかも大きなエネル
ギーを投入しても割れにくくなっていることがわかる。
【００１４】なお、パルス幅の下限値は、レーザ発振器
により異なるが、例えばＹＡＧレーザ発振器では約０．
１ｍｓｅｃ程度、Ｑスイッチレーザを使用した場合に
は、１ｎｓｅｃ程度のパルス幅を実現できる。
により異なるが、例えばＹＡＧレーザ発振器では約０．
１ｍｓｅｃ程度、Ｑスイッチレーザを使用した場合に
は、１ｎｓｅｃ程度のパルス幅を実現できる。
【００１５】次に、図１を参照して、本発明が適用され
るレーザ加工装置の一形態について説明する。本形態に
よるレーザ加工装置は、ＹＡＧパルスレーザ発振器１０
からのパルス状レーザ光をセラミック板１１に照射して
歪みを与える加工装置であり、パルス状レーザ光を、セ
ラミック板１１において歪みを発生させるべき領域、こ
こではそのほぼ全面に少なくとも１発照射することで歪
みを与えるようにしている。特に、ＹＡＧパルスレーザ
発振器１０で発生するパルス状レーザ光のパルス幅を上
述の理由により、０．４ｍｓｅｃ以下としている。
るレーザ加工装置の一形態について説明する。本形態に
よるレーザ加工装置は、ＹＡＧパルスレーザ発振器１０
からのパルス状レーザ光をセラミック板１１に照射して
歪みを与える加工装置であり、パルス状レーザ光を、セ
ラミック板１１において歪みを発生させるべき領域、こ
こではそのほぼ全面に少なくとも１発照射することで歪
みを与えるようにしている。特に、ＹＡＧパルスレーザ
発振器１０で発生するパルス状レーザ光のパルス幅を上
述の理由により、０．４ｍｓｅｃ以下としている。
【００１６】セラミック板１１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向に可動のステージ１２上に一列当たり複数個でかつ複
数列が配列されている。このため、ＹＡＧパルスレーザ
発振器１０からのパルス状レーザ光をガルバノスキャナ
１３により振らせて一列当たりの複数個のセラミック板
１１のそれぞれに照射できるようにしている。ガルバノ
スキャナ１３は、モータによる回転駆動軸に反射鏡を取
り付けて成る、いわゆるガルバノミラーと呼ばれるもの
で、ここではパルス状レーザ光をステージ１２上で一軸
方向に振らせるようにしている。
向に可動のステージ１２上に一列当たり複数個でかつ複
数列が配列されている。このため、ＹＡＧパルスレーザ
発振器１０からのパルス状レーザ光をガルバノスキャナ
１３により振らせて一列当たりの複数個のセラミック板
１１のそれぞれに照射できるようにしている。ガルバノ
スキャナ１３は、モータによる回転駆動軸に反射鏡を取
り付けて成る、いわゆるガルバノミラーと呼ばれるもの
で、ここではパルス状レーザ光をステージ１２上で一軸
方向に振らせるようにしている。
【００１７】ガルバノスキャナ１３とステージ１２との
間には、パルス状レーザ光の照射パターンを規定するた
めのマスク１４と、このマスク１４で規定されたパター
ンを持つパルス状レーザ光をセラミック板１１上に焦点
を結ぶように結像させるための結像レンズ１５、１６と
が配置されている。結像レンズ１５、１６は、それらの
焦点距離を選択することで、マスク１４で規定されたパ
ターンのセラミック板１１上での縮小比を任意に選択す
ることができる。
間には、パルス状レーザ光の照射パターンを規定するた
めのマスク１４と、このマスク１４で規定されたパター
ンを持つパルス状レーザ光をセラミック板１１上に焦点
を結ぶように結像させるための結像レンズ１５、１６と
が配置されている。結像レンズ１５、１６は、それらの
焦点距離を選択することで、マスク１４で規定されたパ
ターンのセラミック板１１上での縮小比を任意に選択す
ることができる。
【００１８】ガルバノスキャナ１３とマスク１４との間
には、コリメーションレンズ１７が配置されている。コ
リメーションレンズ１７は、ガルバノスキャナ１３から
斜めに入射するパルス状レーザ光をコリメーションレン
ズ１７の光軸に平行にするためのものである。これは、
ガルバノスキャナ１３によりパルス状レーザ光は一軸方
向に振られるので、コリメーションレンズ１７の光軸か
ら離れたパルス状レーザ光ほど光軸から離れていってし
まうからである。このため、コリメーションレンズ１７
は、ガルバノスキャナ１３のスキャン範囲をカバーし得
る大きさの径を持つ。
には、コリメーションレンズ１７が配置されている。コ
リメーションレンズ１７は、ガルバノスキャナ１３から
斜めに入射するパルス状レーザ光をコリメーションレン
ズ１７の光軸に平行にするためのものである。これは、
ガルバノスキャナ１３によりパルス状レーザ光は一軸方
向に振られるので、コリメーションレンズ１７の光軸か
ら離れたパルス状レーザ光ほど光軸から離れていってし
まうからである。このため、コリメーションレンズ１７
は、ガルバノスキャナ１３のスキャン範囲をカバーし得
る大きさの径を持つ。
【００１９】一方、マスク１４は、ガルバノスキャナ１
３のスキャン動作により変化するパルス状レーザ光の通
過域をカバーし得るスリットを持ち、このスリットを通
過するパルス状レーザ光の断面形状を同じにする。図１
では、ガルバノスキャナ１３のスキャン動作によりパル
ス状レーザ光は上下方向に位置が変化するので、スリッ
トが上下方向に延びている。なお、ガルバノスキャナ１
３のスキャン動作により変化するパルス状レーザ光の通
過域は一義的に決めることができるので、それぞれの通
過域に照射パターンを規定する穴を持つマスクを使用し
ても良い。
３のスキャン動作により変化するパルス状レーザ光の通
過域をカバーし得るスリットを持ち、このスリットを通
過するパルス状レーザ光の断面形状を同じにする。図１
では、ガルバノスキャナ１３のスキャン動作によりパル
ス状レーザ光は上下方向に位置が変化するので、スリッ
トが上下方向に延びている。なお、ガルバノスキャナ１
３のスキャン動作により変化するパルス状レーザ光の通
過域は一義的に決めることができるので、それぞれの通
過域に照射パターンを規定する穴を持つマスクを使用し
ても良い。
【００２０】本形態においてはまた、ＹＡＧパルスレー
ザ発振器１０とガルバノスキャナ１３との間に、パルス
状レーザ光の断面積におけるエネルギー強度を均一にす
るための均一光学系１８を配置している。均一光学系１
８は、ＹＡＧパルスレーザ発振器１０を使用する場合に
は、光ファイバで実現することができる。すなわち、Ｙ
ＡＧレーザ光は光ファイバで伝送することができ、光フ
ァイバはそこを伝送するレーザ光の強度分布を均一にす
る作用があるからである。この他、均一光学系１８は、
他の周知の光学系、例えばカライドスコープと呼ばれる
もので実現することもできる。
ザ発振器１０とガルバノスキャナ１３との間に、パルス
状レーザ光の断面積におけるエネルギー強度を均一にす
るための均一光学系１８を配置している。均一光学系１
８は、ＹＡＧパルスレーザ発振器１０を使用する場合に
は、光ファイバで実現することができる。すなわち、Ｙ
ＡＧレーザ光は光ファイバで伝送することができ、光フ
ァイバはそこを伝送するレーザ光の強度分布を均一にす
る作用があるからである。この他、均一光学系１８は、
他の周知の光学系、例えばカライドスコープと呼ばれる
もので実現することもできる。
【００２１】上記の各要素の間に、反射ミラー２１、２
２、２３、２４を介在させることでＹＡＧパルスレーザ
発振器１０からステージ１２までの光路が形成されてい
る。なお、図１では、マスク１４を通過したパルス状レ
ーザ光が反射ミラー２２から外れるように描かれている
が、マスク１４を拡大して描いているためである。実際
には、ガルバノスキャナ１３によるスキャン範囲は数ｃ
ｍ程度のエリアであり、反射ミラー２２はこれによるパ
ルス状レーザ光の入射位置変化に十分に対応できる。
２、２３、２４を介在させることでＹＡＧパルスレーザ
発振器１０からステージ１２までの光路が形成されてい
る。なお、図１では、マスク１４を通過したパルス状レ
ーザ光が反射ミラー２２から外れるように描かれている
が、マスク１４を拡大して描いているためである。実際
には、ガルバノスキャナ１３によるスキャン範囲は数ｃ
ｍ程度のエリアであり、反射ミラー２２はこれによるパ
ルス状レーザ光の入射位置変化に十分に対応できる。
【００２２】本形態においては更に、コリメーションレ
ンズ１７から外れた位置に、ダンパ２５が配置されてい
る。ダンパ２５は、ステージ１２側へのパルス状レーザ
光照射が行われない間のパルス状レーザ光を照射するた
めのものであり、パルス状レーザ光照射による発熱を防
ぐために水冷等による冷却手段が設けられている。この
ようなダンパ２５を使用する理由については後述する。
ンズ１７から外れた位置に、ダンパ２５が配置されてい
る。ダンパ２５は、ステージ１２側へのパルス状レーザ
光照射が行われない間のパルス状レーザ光を照射するた
めのものであり、パルス状レーザ光照射による発熱を防
ぐために水冷等による冷却手段が設けられている。この
ようなダンパ２５を使用する理由については後述する。
【００２３】更に、反射ミラー２４として、可視光を透
過するものを用い、その上方に反射ミラー２６を介して
観察光学系２７を配置している。観察光学系２７には通
常、ＣＣＤカメラが使用され、加工中のセラミック板１
１を観察したり、ステージ１２の位置決め動作に利用さ
れる。また、反射ミラー２４はパルス状レーザ光を一部
透過するものを使用し、その透過側にエネルギーモニタ
２８を配置している。エネルギーモニタ２８は、そこに
入射する１発毎のパルス状レーザ光のエネルギー値を監
視する。この監視結果は、例えば本加工装置の制御装置
（図示せず）に送ることにより、エネルギー値が低すぎ
るというような異常があった場合には、再度同じセラミ
ック板１１にパルス状レーザ光の照射を行わせるという
ような制御を行うことができる。あるいは、上記のよう
な異常があっても上記のような制御を行わない場合に
は、エネルギー値の低いパルス状レーザ光の照射が行わ
れたセラミック板１１に加工不良発生の可能性があるこ
とを知らせることができる。
過するものを用い、その上方に反射ミラー２６を介して
観察光学系２７を配置している。観察光学系２７には通
常、ＣＣＤカメラが使用され、加工中のセラミック板１
１を観察したり、ステージ１２の位置決め動作に利用さ
れる。また、反射ミラー２４はパルス状レーザ光を一部
透過するものを使用し、その透過側にエネルギーモニタ
２８を配置している。エネルギーモニタ２８は、そこに
入射する１発毎のパルス状レーザ光のエネルギー値を監
視する。この監視結果は、例えば本加工装置の制御装置
（図示せず）に送ることにより、エネルギー値が低すぎ
るというような異常があった場合には、再度同じセラミ
ック板１１にパルス状レーザ光の照射を行わせるという
ような制御を行うことができる。あるいは、上記のよう
な異常があっても上記のような制御を行わない場合に
は、エネルギー値の低いパルス状レーザ光の照射が行わ
れたセラミック板１１に加工不良発生の可能性があるこ
とを知らせることができる。
【００２４】以上のような構成による加工装置の加工動
作について説明する。連続発振しているＹＡＧパルスレ
ーザ発振器１０からのパルス状レーザ光は、反射ミラー
２１を経由して均一光学系１８によりその断面積に関し
て均一なエネルギー強度を持つようにされる。均一光学
系１８を出たパルス状レーザ光は、ガルバノスキャナ１
３で振られ、更にコリメーションレンズ１７でその光軸
に平行なレーザ光にされる。このレーザ光は、マスク１
４で特定の照射パターンを持つように整形され、反射ミ
ラー２２、２３を経由して結像レンズ１５に入射する。
結像レンズ１５を通過したパルス状レーザ光は反射ミラ
ー２４を経由し、結像レンズ１６を通して所定の縮小比
でセラミック板１１に照射される。
作について説明する。連続発振しているＹＡＧパルスレ
ーザ発振器１０からのパルス状レーザ光は、反射ミラー
２１を経由して均一光学系１８によりその断面積に関し
て均一なエネルギー強度を持つようにされる。均一光学
系１８を出たパルス状レーザ光は、ガルバノスキャナ１
３で振られ、更にコリメーションレンズ１７でその光軸
に平行なレーザ光にされる。このレーザ光は、マスク１
４で特定の照射パターンを持つように整形され、反射ミ
ラー２２、２３を経由して結像レンズ１５に入射する。
結像レンズ１５を通過したパルス状レーザ光は反射ミラ
ー２４を経由し、結像レンズ１６を通して所定の縮小比
でセラミック板１１に照射される。
【００２５】特に、ガルバノスキャナ１３によるスキャ
ン動作により、ステージ１２上において一列に配置され
ている複数個のセラミック板１１には順にパルス状レー
ザ光が照射される。この間、ステージ１２は移動しな
い。そして、一列分の複数個のセラミック板１１に対す
るパルス状レーザ光の照射が終了すると、ステージ１２
が移動して次の列の複数個のセラミック板１１がパルス
状レーザ光の照射域にくるようにされる。
ン動作により、ステージ１２上において一列に配置され
ている複数個のセラミック板１１には順にパルス状レー
ザ光が照射される。この間、ステージ１２は移動しな
い。そして、一列分の複数個のセラミック板１１に対す
るパルス状レーザ光の照射が終了すると、ステージ１２
が移動して次の列の複数個のセラミック板１１がパルス
状レーザ光の照射域にくるようにされる。
【００２６】ガルバノスキャナ１３は、ステージ１２の
移動の間は、ダンパ２５の方へパルス状レーザ光を入射
させるようにしている。一方、加工中、ＹＡＧパルスレ
ーザ発振器１０は発振させ続けるようにしている。ＹＡ
Ｇパルスレーザ発振器１０を発振させ続けるのは、パル
ス状レーザ光のエネルギー安定性確保のためである。す
なわち、ステージ１２の移動の間、ＹＡＧパルスレーザ
発振器１０の発振を停止させるようにすると、パルス状
レーザ光のエネルギーが変動してしまう。例えば、１〜
３Ｈｚで発振周期が変動する場合には±１５％、３Ｈｚ
の発振では±７％、２０Ｈｚの発振では±３％、１００
Ｈｚの発振では、±２％というように、単位面積当たり
の照射エネルギーが変動してしまうので、ＹＡＧパルス
レーザ発振器１０は連続発振させておく方が好ましい。
これが、ダンパ２５を使用する理由である。
移動の間は、ダンパ２５の方へパルス状レーザ光を入射
させるようにしている。一方、加工中、ＹＡＧパルスレ
ーザ発振器１０は発振させ続けるようにしている。ＹＡ
Ｇパルスレーザ発振器１０を発振させ続けるのは、パル
ス状レーザ光のエネルギー安定性確保のためである。す
なわち、ステージ１２の移動の間、ＹＡＧパルスレーザ
発振器１０の発振を停止させるようにすると、パルス状
レーザ光のエネルギーが変動してしまう。例えば、１〜
３Ｈｚで発振周期が変動する場合には±１５％、３Ｈｚ
の発振では±７％、２０Ｈｚの発振では±３％、１００
Ｈｚの発振では、±２％というように、単位面積当たり
の照射エネルギーが変動してしまうので、ＹＡＧパルス
レーザ発振器１０は連続発振させておく方が好ましい。
これが、ダンパ２５を使用する理由である。
【００２７】なお、上記の加工装置では、ガルバノスキ
ャナを使用することで複数個のセラミック板に連続して
パルス状レーザ光の照射を行うようにしているが、ガル
バノスキャナを使用せずに、ステージの移動のみでセラ
ミック板に順にパルス状レーザ光の照射を行うようにし
ても良い。また、ガルバノスキャナ１３として一軸方向
のみのスキャン機能を持つものを使用しているが、２つ
のガルバノミラーを組合わせることでパルス状レーザ光
をＸ軸方向とこれに直角なＹ軸方向に振らせることので
きる２軸タイプのガルバノスキャナを用いることもでき
る。この場合、ステージ１２上に配列されたセラミック
板１１のある列から次の列への移動をガルバノスキャナ
で実現することができる。更に、歪みを与えるというの
は、セラミック板が凸あるいは凹となるように加工する
ということだけでなく、セラミック板に製造工程におい
て生じている凸あるいは凹の変形を修正するように加工
することをも意味する。
ャナを使用することで複数個のセラミック板に連続して
パルス状レーザ光の照射を行うようにしているが、ガル
バノスキャナを使用せずに、ステージの移動のみでセラ
ミック板に順にパルス状レーザ光の照射を行うようにし
ても良い。また、ガルバノスキャナ１３として一軸方向
のみのスキャン機能を持つものを使用しているが、２つ
のガルバノミラーを組合わせることでパルス状レーザ光
をＸ軸方向とこれに直角なＹ軸方向に振らせることので
きる２軸タイプのガルバノスキャナを用いることもでき
る。この場合、ステージ１２上に配列されたセラミック
板１１のある列から次の列への移動をガルバノスキャナ
で実現することができる。更に、歪みを与えるというの
は、セラミック板が凸あるいは凹となるように加工する
ということだけでなく、セラミック板に製造工程におい
て生じている凸あるいは凹の変形を修正するように加工
することをも意味する。
【００２８】また、レーザ発振器は、ＹＡＧパルスレー
ザ発振器に限らず、ＹＬＦパルスレーザ発振器の他、前
に述べたＱスイッチレーザ等を使用することもできる。
更に、マスクは、均一光学系１８とガルバノスキャナ１
３との間に配置しても良く、この場合のマスクは１つの
通過穴を持つもので良い。
ザ発振器に限らず、ＹＬＦパルスレーザ発振器の他、前
に述べたＱスイッチレーザ等を使用することもできる。
更に、マスクは、均一光学系１８とガルバノスキャナ１
３との間に配置しても良く、この場合のマスクは１つの
通過穴を持つもので良い。
【００２９】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、セラミック板に照射するパルス状レーザ光のパルス
幅を１ｎｓｅｃ〜０．４ｍｓｅｃとすることにより、内
部に欠陥部分が存在しているようなセラミック板の場合
でも、割れを発生すること無く歪みを与えることができ
る。したがって、本発明によれば歩留まりの高いセラミ
ック材料の加工方法を提供することができる。
ば、セラミック板に照射するパルス状レーザ光のパルス
幅を１ｎｓｅｃ〜０．４ｍｓｅｃとすることにより、内
部に欠陥部分が存在しているようなセラミック板の場合
でも、割れを発生すること無く歪みを与えることができ
る。したがって、本発明によれば歩留まりの高いセラミ
ック材料の加工方法を提供することができる。
【図１】本発明が適用されるセラミック材料の加工装置
の構成を示した図である。
の構成を示した図である。
【図２】パルス状レーザ光のパルス幅とセラミック材料
によるサンプルの内部に発生する応力についてシミュレ
ーション解析を行った結果を示した図である。
によるサンプルの内部に発生する応力についてシミュレ
ーション解析を行った結果を示した図である。
【図３】セラミック薄板のほぼ全面にレーザ光を照射す
る場合のパルス幅に対する実際の加工結果を示した図で
ある。
る場合のパルス幅に対する実際の加工結果を示した図で
ある。
１０ ＹＡＧパルスレーザ発振器
１１ セラミック板
１２ ステージ
１３ ガルバノスキャナ
１４ マスク
１５、１６ 結像レンズ
１７ コリメーションレンズ
１８ 均一光学系
２１〜２４、２６ 反射ミラー
２５ ダンパ
２７ 観察光学系
２８ エネルギーモニタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 26/00 - 26/42
C04B 41/80
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのパルス状レーザ光を
ガルバノスキャナにより振らせてステージ上のセラミッ
ク板に照射して歪みを与える加工方法において、 前記ガルバノスキャナと前記ステージとの間に、前記パ
ルス状レーザ光の照射パターンを規定するためのマスク
と、該マスクで規定されたパターンを持つパルス状レー
ザ光を前記セラミック板上に結像させるための少なくと
も１つの結像レンズとが配置され、 前 記パルス状レーザ光のパルス幅を１ｎｓｅｃ〜０．４
ｍｓｅｃとすることにより、前記セラミック板の割れを
防止することを特徴とするレーザによるセラミック材料
の加工方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のセラミック材料の加工方
法において、前記パルス状レーザ光は、前記セラミック
板において歪みを発生させるべき領域に１つの領域につ
き少なくとも１発照射されることを特徴とするレーザに
よるセラミック材料の加工方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のセラミック材料
の加工方法において、前記セラミック板は、少なくとも
一軸方向に可動の前記ステージ上に複数個配列されてお
り、前記レーザ発振器からの前記パルス状レーザ光をガ
ルバノスキャナにより振らせて前記複数個のセラミック
板のそれぞれに照射することを特徴とするレーザによる
セラミック材料の加工方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のセラミ
ック材料の加工方法において、前記ガルバノスキャナと
前記マスクとの間に、コリメーションレンズが配置され
ていることを特徴とするレーザによるセラミック材料の
加工方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のセラミ
ック材料の加工方法において、前記レーザ発振器と前記
ガルバノスキャナとの間に、前記パルス状レーザ光の断
面積におけるエネルギー強度を均一にするための均一光
学系が配置されていることを特徴とするレーザによるセ
ラミック材料の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34197999A JP3455903B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | レーザによるセラミック材料の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34197999A JP3455903B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | レーザによるセラミック材料の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001150158A JP2001150158A (ja) | 2001-06-05 |
| JP3455903B2 true JP3455903B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=18350251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34197999A Expired - Fee Related JP3455903B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | レーザによるセラミック材料の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3455903B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4925101B2 (ja) * | 2006-10-25 | 2012-04-25 | 住友重機械工業株式会社 | ビーム照射方法、及び、ビーム照射装置 |
-
1999
- 1999-12-01 JP JP34197999A patent/JP3455903B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001150158A (ja) | 2001-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3683580B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP3626442B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP5138800B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP4322881B2 (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 | |
| JP4964376B2 (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP4804911B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2004188422A (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP4664140B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP4659301B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP2004337903A (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP3867107B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP3751970B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP4128204B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP3990710B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JP2006140356A (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 | |
| JP3867103B2 (ja) | 半導体材料基板の切断方法 | |
| JP3867108B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP3867101B2 (ja) | 半導体材料基板の切断方法 | |
| JP3867102B2 (ja) | 半導体材料基板の切断方法 | |
| JP3455903B2 (ja) | レーザによるセラミック材料の加工方法 | |
| JP3455902B2 (ja) | レーザによるセラミック材料の加工方法及び加工装置 | |
| JP2005167281A (ja) | 半導体チップの製造方法 | |
| JP3867003B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| KR101308484B1 (ko) | 고속의 정밀한 레이저 트리밍을 위한 장치와 방법, 그에 사용하는 스캔 렌즈 및 그에 의해 제조된 전기 장치 | |
| JP4395110B2 (ja) | 透明材料へのマーキング方法およびこれを用いた装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030129 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030702 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080801 Year of fee payment: 5 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080801 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080801 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090801 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090801 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100801 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120801 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |