JP4181324B2

JP4181324B2 - Beam processing method and beam processing apparatus

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Publication number: JP4181324B2
Application number: JP2002007832A
Authority: JP
Inventors: 和徳宮本
Original assignee: リコーマイクロエレクトロニクス株式会社
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP2003211279A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービーム等のエネルギービームを用いて、加工対象物を加工するビーム加工方法及びビーム加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のビーム加工装置としては、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザ装置から出射されるパルス状のレーザービーム（エネルギービーム）を、例えば絶縁性基体上に透明導電膜が形成された加工対象物に照射し、その透明導電膜を絶縁性基体上から除去して、絶縁性基体上に所定の電極パターンを形成するものが知られている。このようにして加工される加工対象物としては、ガラス板や絶縁性フィルムなどの絶縁性基体上に、ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）等の透明導電膜を蒸着させたものがある。このような加工対象物を加工する場合、各加工対象物は、その絶縁性基体の違いにより、レーザービームによる加工を適正に行うために必要なエネルギーが異なるため、それぞれ別個のビーム加工装置を使用していた。
【０００３】
具体的に説明すると、絶縁性基体と透明導電膜との間の付着強度が強いほど、レーザービームの照射により透明導電膜を絶縁性基体上から完全に除去するのに高いエネルギーが必要となる。一般に、ガラス板と透明導電膜との間の付着強度は、絶縁性フィルムと透明導電膜との間の付着強度よりも強いので、絶縁性フィルムに透明導電膜を蒸着させた加工対象物に適した比較的出力の小さいビーム源を備えたビーム加工装置では、ガラス板から透明導電膜を完全に除去することができない。一方、ガラス板に透明導電膜を蒸着させた加工対象物に適した比較的出力の大きいビーム源を備えたビーム加工装置を用いた場合、絶縁性フィルムから透明導電膜を完全に除去することはできるが、絶縁性フィルムへのダメージが発生する。よって、従来では、レーザービームによる加工を適正に行うためには、その絶縁性基体の違いに応じて、各加工対象物を適切に加工できる出力のレーザービームを出射するビーム源を備えたビーム加工装置を個別に使用して加工を行う必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、このように絶縁性基体の違いに応じてそれぞれ別個のビーム加工装置を使用していたので、コストが高くなり、複数台分の設置スペースを要するという不具合が生じていた。このため、絶縁性フィルム上に透明導電膜が形成された加工対象物に対する加工と、ガラス板上に透明導電膜が形成された加工対象物の加工とを、１つの装置で行うことができるビーム加工装置が望まれている。この要望に応える方法として、１つのビーム加工装置に各加工対象物に適したビーム源を設置し、各ビーム源からのレーザービームを共通の又は別個の出射光学系に案内して加工対象物を加工することも考えられる。しかし、この方法では、複数のビーム源を必要とするため部品等のコストが高く、あまり望ましくない。よって、実用的には、１つのビーム源からのレーザービームを用いて各加工対象物を好適に加工できるビーム加工装置が望まれる。
尚、このような要望は、絶縁性基体の種類が互いに異なる複数の加工対象物を加工する場合に限らず、エネルギービームによる加工を適正に行うのに必要な単位面積当たりのエネルギー量（以下、適宜「エネルギー密度」という。）が互いに異なる複数の加工対象物を加工する場合にも同様に生じ得るものである。
【０００５】
そこで、本発明者は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる絶縁性フィルム上にＩＴＯ膜が形成された加工対象物（以下、「ＩＴＯコートフィルム」という。）と、ガラス板上にＩＴＯ膜が形成された加工対象物（以下、「ＩＴＯコートガラス」という。）に対して、定格出力（最大出力）が１００Ｗのレーザ装置（以下、「低出力器」という。）、３００Ｗのレーザ装置（以下、「中出力器」という。）及び６００Ｗのレーザ装置（以下、「高出力器」という。）を用いて、ＩＴＯ膜を格子状に除去する加工処理の実験を行った。この実験では、各レーザ装置に供給する電流を１Ａ単位で変化させて各加工対象物に照射されるレーザービームの出力値（以下、「レーザ出力値」という。）を変化させたときの加工品質の評価を行った。具体的には、レーザービームで除去しないＩＴＯ膜部分間の絶縁状態をテスタにより測定して完全に絶縁されているかを確認する評価と、レーザービームによる加工部分の外観評価を行った。尚、本実験で使用した各レーザ装置は、パルス状のレーザービームを出射するものであり、そのスペックは下記の表１に示すとおりである。
【０００６】
【表１】

【０００７】
図６及び図７は、３つのレーザ装置から照射されるレーザービームの電流値に対する１パルス当たりのレーザ出力値を示すグラフである。
図６には、ＩＴＯコートフィルムを適切に加工できた加工可能領域及び適切に加工できなかった加工不可領域と、外観評価において絶縁性基体に焼け現象が生じた焼け現象発生領域とが示されている。図示のように、ＩＴＯコートフィルムに対しては、レーザ出力値が７ｍＪ以上であれば完全な絶縁状態となる絶縁加工を施すことができるが、レーザ出力値が３０ｍＪを超えると、レーザービームによりＩＴＯ膜が除去された加工ライン及びその加工ラインの交点に絶縁性フィルムの焼けが観測された。この焼け現象は、絶縁性フィルムに過剰なエネルギーが供給されたことが原因であると考えられる。また、本実験では、高出力器から出射されるレーザービームのパルス幅は、低出力器及び中出力器よりも１００ｎｍ程度長いため、パルス幅が長い分だけ高出力器からのレーザービームの絶縁性フィルムへの入熱時間も長い。よって、単にレーザ出力値が大きいだけでなくパルス幅も長い分、高出力器を用いた加工時に焼け現象が生じたものと考えられる。
【０００８】
また、図７には、ＩＴＯコートガラスを適切に加工できた加工可能領域と適切に加工できなかった加工不可領域とが示されている。図示のように、ＩＴＯコートガラスに対しては、レーザ出力値が３０ｍＪ以上であれば完全な絶縁状態になる絶縁加工を施すことができるが、レーザ出力値が３０ｍＪよりも低いと、完全な絶縁状態にできなかった。
【０００９】
以上の実験結果から、１つのビーム源からのレーザービームを用いて各加工対象物を好適に加工する方法を検討する。
共通のビーム源として高出力器を用いる場合、ＩＴＯコートガラスに対する加工には問題ないが、ＩＴＯコートフィルムに対する加工時には焼け現象が生じる問題があるので、この問題を解決する方策が必要となる。その方策としては、第１に、ＩＴＯコートフィルムに対する加工時にレーザ出力減衰器等を用いてレーザ出力値を落とす方策が考えらる。しかし、この場合には、加工対象物に供給されるエネルギー量を減少できても、そのパルス幅は低出力器や中出力器よりも長いままなので、焼け現象を完全に回避することができないおそれがある。また、レーザービームのパルス幅は、高出力器自体がもつ固有パラメータであるので変更するのは困難である。更に、図６や図７に示すように、高出力器では、低出力器や中出力器よりも、電流値に対するレーザ出力値の変化率が大きい。このため、共通のビーム源として高出力器を用いる場合、加工可能領域が狭い加工対象物を加工するときには、加工条件の設定がシビアになり、低出力器や中出力器よりも条件の最適化が難しい。
【００１０】
このような考察から、本発明者は、共通のビーム源として、ＩＴＯコートフィルムの加工に適している低出力器又は中出力器を用いるのが好ましいと考えられる。しかし、共通のビーム源として低出力器又は中出力器を用いる場合、ＩＴＯコートフィルムに対する加工には問題ないが、ＩＴＯコートガラスに対する加工時には完全な絶縁加工ができない問題があるので、この問題を解決する方策が必要となる。
【００１１】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、エネルギービームによる加工を適正に行うのに必要なエネルギー密度が互いに異なる複数の加工対象物を、１つのビーム源からのレーザービームで適切に加工することが可能なビーム加工方法及びビーム加工装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ビーム源から出射されたパルスレーザービームを加工対象物に照射することで、該加工対象物を加工するビーム加工方法において、同じ加工処理を施すときに必要となる単位面積当たりのエネルギー量が互いに異なる複数種の加工対象物に、同一のビーム源から出射されたレーザービームをそれぞれ照射するときの各スポット径を、その加工対象物の種類に応じて変更するための変更処理を行うものであって、同一のビーム源から出射されたレーザービームに対して直交する方向に移動可能なミラー載置台を移動させることにより、該ミラー載置台に固定された２つの反射ミラーのいずれか一方を該レーザービームの光路上に移動させ、あるいは、該光路上から該２つの反射ミラーを退避させることで、該レーザービームの光路を切り換え、該レーザービームを各スポット径にそれぞれ対応した複数のビーム照射手段のうちのいずれかに案内することによって、上記変更処理を行うことを特徴とするものである。
このビーム加工方法においては、同じ加工処理を施すときに必要となる単位面積当たりのエネルギー量（エネルギー密度）が互いに異なる複数種の加工対象物に、同一のビーム源から出射されたレーザービームをそれぞれ照射するときの各スポット径を、その加工対象物の種類に応じて変更する。レーザービームにより加工対象物に供給される単位面積当たりのエネルギー量は、加工対象物に照射されるレーザービームのスポット径の２乗に反比例するので、例えば、スポット径を１／２にすると、エネルギー密度は４倍になる。よって、本ビーム加工方法によれば、例えば、複数の加工対象物のうち必要なエネルギー密度が低い方に適したビーム源を共通のビーム源として用いる場合、必要なエネルギー密度が高い加工対象物を加工するときに、レーザービームのスポット径を小さくすれば、必要なエネルギー密度が高い加工対象物に対しても、加工処理を施すことができるようになる。逆に、例えば、複数の加工対象物のうち必要なエネルギー密度が高い方に適したビーム源を共通のビーム源として用いてもよく、この場合、必要なエネルギー密度が低い加工対象物を加工するときに、レーザービームのスポット径を大きくすれば、必要なエネルギー密度が低い加工対象物に対しても、焼け現象等の不具合を発生させずに加工処理を施すことができるようになる。レーザービームのスポット径を変更する方法としては、ビーム源から出射されたレーザービームの出射光学系における結像倍率を変化させたり、レーザービームのビーム出射部に用いられる光ファイバのコア径を変化させたりするなど、種々の方法を利用することができる。
尚、共通のビーム源としては、複数の加工対象物のうち必要なエネルギー密度が低い方に適したビーム源を用いる方が好ましい。その理由は、出力の小さいビーム源を用いることができるので、出力が大きいビーム源よりも部品等のコストを抑えることができる点にある。また、必要なエネルギー密度が高い方に適したビーム源を用いると、必要なエネルギー密度が低い加工対象物を加工するときにスポット径を大きくする必要があるため、加工面積が広くなり、微細な加工処理を施すことが困難となる。しかし、必要なエネルギー密度が低い方に適したビーム源を用いれば、必要なエネルギー密度が高い加工対象物を加工するときのスポット径が小さくなるので、加工面積が狭くなり、微細な加工処理を施すことができる。このとき、必要なエネルギー密度が高い加工対象物を広い加工面積で加工したい場合には、レーザービームによる照射を繰り返せばよい。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１のビーム加工方法において、上記複数種の加工対象物は、絶縁性基体上に導電膜が形成されたものであって、該絶縁性基体と導電膜との間の付着強度が互いに異なるものであり、上記複数種の加工対象物について、上記レーザービームの照射により絶縁性基体上の導電膜を除去する加工処理を行うことを特徴とするものである。
このビーム加工方法においては、絶縁性基体上に導電膜が形成され、その絶縁性基体と導電膜との間の付着強度が互いに異なる複数種の加工対象物に、ビーム源からのレーザービームを照射して、絶縁性基体上の導電膜を除去する加工処理を行う。このような加工対象物に対する加工では、導電膜の加工状態だけでなく絶縁性基体への影響も考慮する必要があるので、共通のビーム源を用いた加工処理が困難であった。よって、共通のビーム源を用いて、加工対象物の種類に応じたエネルギー密度で加工処理を行うことができるという本発明の効果による利益は大きいものとなる。
【００１４】
また、請求項３の発明は、パルスレーザービームを出射するビーム源を備え、上記ビーム源から出射されたレーザービームを加工対象物に照射することで、該加工対象物を加工するビーム加工装置において、同一のビーム源から出射されたレーザービームを、互いに異なるスポット径で加工対象物に対して照射するための複数のビーム照射手段と、同一のビーム源から出射されたレーザービームが、上記複数のビーム照射手段のうちのいずれかに案内されるように、該レーザービームの光路を切り換える光路切換手段とを有し、上記光路切換手段は、同一のビーム源から出射されたレーザービームに対して直交する方向に移動可能なミラー載置台と、該レーザービームを互いに異なる方向へそれぞれ案内するための該ミラー載置台に固定された２つの反射ミラーと、該ミラー載置台を移動させるための載置台駆動部とを有し、該載置台駆動部で該ミラー載置台を移動させることにより、該レーザービームの光路上に該２つの反射ミラーのいずれか一方を移動させ、あるいは、該光路上から該２つの反射ミラーを退避させることで、該レーザービームの光路を３方向に切り換えるものであることを特徴とするものである。
このビーム加工装置においては、光路切換手段により同一のビーム源から出射されたレーザービームの光路を切り換えることで、複数のビーム照射手段により、そのレーザービームを互いに異なるスポット径で加工対象物に対して照射することができる。よって、例えば、加工が予定されている複数の加工対象物の加工に最適なエネルギー密度を得ることができるスポット径でそれぞれ照射できる複数のビーム照射手段を用意しておけば、請求項１のビーム加工方法と同様に、加工される加工対象物の種類に応じて適切なエネルギー密度での加工が可能となる。尚、光路切換手段としては、固定されたビーム源からのレーザービームを各ビーム照射手段が設置されている方向にそれぞれ反射させてに案内する反射ミラーや、ビーム源の出射方向を各ビーム照射手段が設置されている方向に切り換えるビーム源移動手段などを用いることができる。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３のビーム加工装置において、上記複数のビーム照射手段は、同一のビーム源から出射されたレーザービームを、互いに異なるスポット径にそれぞれ対応する光伝送路を通じて伝送するビーム伝送部と、上記ビーム伝送部により伝送されたレーザービームを加工対象物に照射するビーム照射部とを有していることを特徴とするものである。
このビーム加工装置においては、ビーム源からのレーザービームを、上記光路切換手段により、互いに異なるスポット径にそれぞれ対応する光伝送路を通じて伝送する複数のビーム伝送部のいずれかに案内し、そのビーム伝送部により伝送されたレーザービームをビーム照射部から加工対象物に照射する。ビーム伝送部の構成としては、例えば、互いに異なるスポット径をそれぞれ得るためにレーザービームを結像する１又は２以上の結像レンズが設置された光伝送路を有するものや、互いに異なるスポット径に対応するコア径をもつ光ファイバで形成される光伝送路を有するものなどが挙げられる。また、ビーム照射部は、ビーム伝送部ごとにそれぞれ設けられるものでも、複数のビーム伝送部で共通に使用されるものでもよい。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項４のビーム加工装置において、上記ビーム伝送部は、上記スポット径に対応するコア径をもつ光ファイバを有することを特徴とするものである。
互いに異なるスポット径を得る方法としては、結像レンズにより結像倍率を変化させる方法が考えられるが、この方法では、結像レンズが比較的高価であるとともに、所望のスポット径を得るのが困難であるという不具合がある。そこで、本ビーム加工装置においては、結像レンズよりも比較的安価な光ファイバを有するビーム伝送部を用い、そのコア径により所望のスポット径に対応したレーザービームを得ている。よって、結像レンズを用いる場合に比べて安価かつ容易に所望のスポット径を得ることが可能となる。尚、光ファイバのコア径が最終的なスポット径と同じである必要はない。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項３乃至５のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、上記ビーム源から出射されたレーザービームの出力を測定するビーム出力測定手段を備えており、上記光路切換手段は、レーザービームの出力を測定するとき、上記ビーム源から出射されたレーザービームが、上記ビーム出力測定手段に案内されるように、該レーザービームの光路を切り換えることを特徴とするものである。
このビーム加工装置は、ビーム源から出射されたレーザービームの出力を測定するビーム出力測定手段を備えているので、その測定結果に応じてビーム源の出力値を適宜調節したり、ビーム源等のメンテナンス時期を把握したりすることが可能となる。ここで、本ビーム加工装置では、上記光路切換手段により、ビーム源から出射されたレーザービームを、ビーム照射手段だけでなく、ビーム出力測定手段にも案内することができる。よって、レーザービームの出力を測定するときには、ビーム源からのレーザービームを光路切換手段によりビーム出力測定手段に案内すれば、ビーム源の出力を測定することができる。このような構成により、オペレータが手作業でビーム源の出力部にパワーメータ等の測定器を置き、ビーム源の出力を測定するような煩雑な作業を行う必要がなくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ハイブリッド型のタッチパネルの絶縁性基体である絶縁性透明基板上に形成された電極膜である透明電極膜の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成する透明電極膜のビーム加工装置に適用した実施形態について説明する。
【００１９】
図２は、本実施形態に係るビーム加工装置の概略構成図である。本ビーム加工装置は、パルス状のエネルギービームとしてのパルスレーザ光を繰り返し出射するビーム源としてのＹＡＧレーザ装置１と、ＹＡＧレーザ装置１から出射されたパルスレーザ光を加工対象物に案内して照射する複数のビーム照射手段２ａ，２ｂと、ＹＡＧレーザ装置１から出射されたパルスレーザ光を、加工対象物の種類に応じて適したビーム照射手段に案内するために、そのパルスレーザ光の光路を切り換える光路切換手段としての光路切換器７と、加工対象物と加工対象物に対するエネルギービームの照射ポイントとを相対移動させる相対移動手段としてのＸＹテーブル５と、加工制御データに基づいてＹＡＧレーザ装置１、ＸＹテーブル５及び光路切換器７を制御する制御手段しての制御システム６とを備えている。本ビーム加工装置では、光路切換器７と複数のビーム照射手段２ａ，２ｂにより、スポット径変更手段が構成されている。
【００２０】
上記ＹＡＧレーザ装置１は、ＹＡＧロッド１０１ａ、Ｑスイッチ１０１ｂ、励起光源としてのランプ１０１ｃ、ミラー１０１ｄ，１０１ｅ等を内蔵したレーザヘッド１０１と、Ｑスイッチ１０１ｂを駆動するＱスイッチ駆動部１０２と、レーザヘッド１０１のランプ１０１ｃに電流（以下「ランプ電流」という。）を供給するレーザ電源１０３とを有している。上記Ｑスイッチ駆動部１０２は、制御システム６から送られてきたレーザ制御信号に基づいて、レーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０１ｂを駆動する。Ｑスイッチ１０１ｂをオンすると、レーザヘッド１０１から近赤外光（波長λ＝１０６４ｎｍ）からなるパルスレーザ光が出射される。上記Ｑスイッチ駆動部１０２に入力するパルス状のレーザ制御信号の繰り返し周波数は２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ（周期＝５０ｍｓｅｃ〜０．０５ｍｓｅｃ）の範囲で変化させることができ、また、上記レーザ制御信号のパルス幅は８０〜５００ｎｓｅｃの範囲で変化させることができる。このＱスイッチ駆動部１０２でレーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０１ｂを駆動することにより、上記繰り返し周波数が１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの範囲内で、レーザヘッド１０１からパルスレーザ光を出射することができる。
【００２１】
上記レーザヘッド１０１内のＹＡＧロッド１０１ａは、希土類元素のＮｄ（ネオジウム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）結晶であり、励起光源としてのランプ１０１ｃで励起される。励起光源としては、ランプのほか半導体レーザなどを使用することもできる。ＹＡＧロッド１０１ａは、希土類元素のＮｄ（ネオジウム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）結晶であり、ランプ１０１ｃはレーザ電源１０３からランプ電流Ｉdが供給されることにより点灯する。このレーザ電源１０３からランプ１０１ｃに供給されるランプ電流Ｉdは、制御システム６からレーザ電源１０３に送られてくる制御指令に基づいて変更することができ、これにより、ＹＡＧレーザ装置１から出射されるパルスレーザ光の出力を変更することができる。
【００２２】
上記ビーム照射手段２は、パルスレーザ光をガイドするビーム伝送部としてのステップインデックス型の光ファイバ２０１と、光ファイバ２０１でガイドされてきたパルスレーザ光を結像して加工対象物に照射するビーム照射部としてのレーザ照射ヘッド２０２とを用いて構成されている。
【００２３】
ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）からなる透明電極膜４が表面に形成された透明ガラスや透明フィルム（例えばＰＥＴ、ポリカーボネート）からなる絶縁性透明基板３は、ＸＹテーブル５のリニアモータ５０２（例えば、サーボモータやステッピングモータ）で駆動される載置台５０１上に、図示しない吸引及び機械的なクランプ機構等によって固定される。この透明絶縁性基板３が固定された載置台５０１を駆動するリニアモータ５０２を制御システム６で制御することにより、上記透明電極膜４が形成された透明絶縁性基板３を、上記パルスレーザ光の照射方向に垂直な仮想面内で互いに直交するＸ方向及びＹ方向（図中の紙面に垂直な方向）に２次元的に移動させることができる。
【００２４】
また、加工速度、ＸＹテーブルの加速度、加工精度をより向上させるために、ＸＹテーブル５については、発泡チタン合金、マグネジウム合金、酸化アルミナ系セラミック、アルミニウム合金などの高強度軽量素材で形成することが好ましい。
【００２５】
また、載置台５０１の内部に貫通孔を形成して軽量化を図ってもよい。この貫通孔は、絶縁性透明基板３と透明電極膜４との一体物がシート状のものである場合の真空チャック用の気流経路を兼ねることもできる。
載置台５０１については、絶縁性透明基板３の少なくともパルスレーザ光が照射される部分の下側に凹部を形成し、絶縁性透明基板３の下面と載置台５０１の上面との間の距離をできるだけ長くするように構成することが好ましい。かかる構成により、絶縁性透明基板３を通過して載置台５０１の表面で反射した反射レーザーが透明電極膜４にあたることによってその加工に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、上記ＸＹテーブル５に、移動距離検出パルス信号生成手段としてのリニアスケール５０３が取り付けられている。このリニアスケール５０３は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれについて設けられ、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１のＸ方向及びＹ方向の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成する。この移動距離検出パルス信号をカウントすることにより、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動距離がわかる。本実施形態では、この移動距離検出パルス信号に基づいて、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動距離に同期させて各パルスレーザ光の照射タイミングを制御している。
【００２７】
本実施形態では、上記リニアスケール５０３としては、目盛格子が互いに形成されたスケールと走査板とを非接触対向させて組み合わせることにより０．５μｍ〜１．０μｍ程度の分解能が得られるものを用いている。ここで、例えばリニアスケール５０３の分解能が１μｍのときは１μｍごとに１パルス出力されるので、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の移動速度が１ｍ／ｓｅｃの場合は、１ＭＨｚの周波数（周期＝１μｓｅｃ）で移動距離検出パルス信号が出力される。
なお、上記リニアスケール５０３は、加工精度や加工速度等の条件に応じて最適なものを適宜選択して用いられる。また、上記移動距離検出パルス信号生成手段は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれについて上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成するものであればよく、上記特定のリニアスケールに限定されるものではない。
【００２８】
上記制御システム６は、ビーム加工装置全体を監視するとともに加工制御データに含まれるＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）データ及び加工対象物の種類データに基づいて各部に制御指令を出す上位コンピュータ装置６０１と、テーブル駆動制御装置（シーケンサ）６０２と、同期連動型運転用の制御回路基板６０３とを用いて構成されている。
【００２９】
上記ＣＡＭデータは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータに基づいてビーム加工装置の装置パラメータを考慮して生成されたものであり、装置パラメータのデータ、レーザ発射座標データとピッチデータとが組み合わされた照射条件データ、及びテーブル移動座標データを含んでいる。上記装置パラメータのデータは、例えばＸＹテーブル５の加速度及び減速度、加速減速域の加工の有無、自動ピッチ計算の有無、ＸＹテーブル５の加速減速マージン、加工最低周波数、加工時の最高速度、移動時の最高速度、照射パワー、ビーム径、並びに加工対象物の厚み及びＸ，Ｙ方向の大きさのデータである。また、上記照射条件データは、例えば各加工要素に対する始点Ｘ座標、始点Ｙ座標、終点Ｘ座標、終点Ｙ座標およびピッチのデータである。また、上記テーブル移動座標データは、例えば各加工要素に対する移動Ｘ座標及び移動Ｙ座標のデータである。
【００３０】
ここで、上記ＣＡＭデータは、外部のコンピュータ装置で生成したものをビーム加工装置に入力するようにしてもいいし、ビーム加工装置を構成する上位コンピュータ装置６０１内で生成するようにしてもよい。後者の場合は、上位コンピュータ装置６０１が、各加工要素について上記ピッチ制御データを生成するピッチ制御データ生成手段としても機能する。
【００３１】
上記テーブル駆動制御装置６０２は、上位コンピュータ装置６０１から送られてきた制御指令に基づいて、リニアモータ５０２の駆動を制御するものである。このテーブル駆動制御部６０２は、例えばリニアモータ５０２がサーボモータのときはサーボコントローラを用いて構成され、またリニアモータ５０２がパルスモータのときはパルスコントローラを用いて構成される。
【００３２】
以上の構成をもつビーム加工装置を用いて、加工対象物の加工処理を行う場合、ＸＹテーブル５の載置台５０１に固定された透明絶縁性基板３の移動距離に同期するように制御されたパルスレーザ光が、透明絶縁性基板３上の透明電極膜４に照射されることにより、図３に示すように、透明電極膜４に照射されるパルスレーザ光の照射スポットＬｐ(X)が一定のピッチで並ぶ。これにより、透明電極膜４が均一な加工幅でスリット状に除去される。
【００３３】
次に、本発明の特徴部分である光路切換器７の構成及び動作並びにビーム照射手段２の構成について説明する。
図１は、本実施形態における光路切換器７の構成を示す概略構成図である。この光路切換器７は、図中上下に移動可能なミラー載置台７０１と、このミラー載置台７０１上に固定された２つの反射ミラー７０２ｂ，７０２ｃと、レンズ７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃと、ミラー載置台７０１を図中上下に移動させるための載置台駆動部７０４とを備えている。また、この光路切換器７には、ＹＡＧレーザ装置１の出力値を測定するビーム出力測定手段としてのパワーメータ８が設けられている。
【００３４】
ミラー載置台７０１は、制御システム６の制御回路基板から送られてくる制御信号に応じて、載置台駆動部７０４により図中上下方向に移動することができる。２つの反射ミラー７０２ｂ，７０２ｃは、ＹＡＧレーザ装置１からのパルスレーザ光の波長（１０６４ｎｍ）の光を全反射させるものである。レンズ７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃは、それぞれ適した結像倍率でＹＡＧレーザ装置１からのパルスレーザ光を結像するものである。上記光路切換器７には、３つのビーム出射口７０５ａ，７０５ｂ，７０５ｃが設けられており、各ビーム出射口７０５ａ，７０５ｂ，７０５ｃには、それぞれレンズ７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃが設置されている。
【００３５】
第１ビーム出射口７０５ａには、コア径Φが４００μｍである第１光ファイバ２０１ａが取り付けられており、第２ビーム出射口７０５ｂには、コア径Φが８００μｍである第２光ファイバ２０１ｂが取り付けられている。また、パワーメータ８は、第３ビーム出射口７０５ｃに近接して配置されている。このパワーメータ８は、制御システム６の制御回路基板６０３に接続されており、そのパワーメータ８で測定された測定結果を示す測定結果データは、制御回路基板６０３に送られる。
【００３６】
以下、本実施形態における加工工程の流れに沿って説明する。
図４は、本実施形態における加工工程の流れを示すフローチャートである。本実施形態で用いるＩＴＯコートガラスの透明電極膜を好適に除去するのに必要な単位体積（ｍｍ²）当たりのエネルギ量（エネルギー密度）は、２５０ｍＪ／ｍｍ²以上であるのに対して、本実施形態で用いるＩＴＯコートフィルムの透明電極膜を好適に除去するのに必要なエネルギー密度は、３０〜７０ｍＪ／ｍｍ²である。よって、ＹＡＧレーザ装置１から出射されるパルスレーザ光をこれらの加工対象物にそのまま照射して加工処理を行うと、少なくとも一方の加工対象物に対して好適に透明電極膜を除去することができない。そこで、まず、オペレータは、これから加工する加工対象物の種類が、透明ガラスからなる絶縁性透明基板３をもつもの（ＩＴＯコートガラス）か、透明フィルムからなる絶縁性透明基板３をもつもの（ＩＴＯコートフィルム）かを決定して、その種類を制御システム６に入力する（Ｓ１）。オペレータが加工対象物の種類を入力すると、制御システム６の制御回路基板６０３は、その入力内容に基づいて、加工対象物がＩＴＯコートガラスか否かを判断する（Ｓ２）。
【００３７】
ここで、加工対象物がＩＴＯコートガラスであると判断された場合（Ｓ２）、制御システム６の制御回路基板６０３は、光路切換器７に設けられる載置台駆動部７０４に、ミラー載置台７０１を図１（ａ）に示す第１位置に移動させる旨の制御信号を送信する。この制御信号を受けた載置台駆動部７０４は、ミラー載置台７０１を移動させて図１（ａ）に示す第１位置にセットする（Ｓ３）。
一方、加工対象物がＩＴＯコートフィルムであると判断された場合（Ｓ２）、制御システム６の制御回路基板６０３は、光路切換器７に設けられる載置台駆動部７０４に、ミラー載置台７０１を図１（ｂ）に示す第２位置に移動させる旨の制御信号を送信する。この制御信号を受けた載置台駆動部７０４は、ミラー載置台７０１を移動させて図１（ｂ）に示す第２位置にセットする（Ｓ４）。
このようにして、光路切換器７におけるミラー載置台７０１の移動が完了したら、加工処理が開始される（Ｓ５）。
【００３８】
加工対象物がＩＴＯコートガラスである場合の加工処理では、ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光は、光路切換器７の入射口７０６から光路切換器７の内部に入り込む。このパルスレーザ光は、光路切換器７の内部を直進し、第１出射口７０５ａに到達する。そして、パルスレーザ光は、第１出射口７０５ａに設置されたレンズ７０３ａにより、コア径４００μｍの第１光ファイバ２０１ａのコア内に案内される。第１光ファイバ２０１ａ内に入射されたパルスレーザ光は、そのコア内部を通ってレーザ照射ヘッド２０２内に送られる。その後、レーザ照射ヘッド２０２内に配置された図示しない結像レンズによりビーム径が１／２となって、載置台５０１上のＩＴＯコートガラスに照射される。
【００３９】
このとき、ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光によるＩＴＯコートガラスのスポット径Φは、２００μｍとなる。ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光の１パルス当たりのレーザ出力値は、３０ｍＪであり、ＩＴＯコートガラスに照射されるパルスレーザ光のエネルギー密度は、２６０ｍＪ／ｍｍ²となる。上述したように、ＩＴＯコートガラスを好適に加工できるエネルギー密度は、２５０ｍＪ／ｍｍ²以上であるので、ＩＴＯコートガラスの絶縁性透明基板３上から透明電極膜４を好適に除去することができる。
【００４０】
一方、加工対象物がＩＴＯコートフィルムである場合の加工処理では、ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光は、光路切換器７の内部に入り込むと、第２位置に位置するミラー載置台７０１上の反射ミラー７０２ｂにより、図中下方に向きが変えられる。そして、反射ミラー７０２ｂで反射したパルスレーザ光は、第２出射口７０５ｂに到達する。そして、パルスレーザ光は、第２出射口７０５ｂに設置されたレンズ７０３ｂにより、コア径８００μｍの第２光ファイバ２０１ｂのコア内に案内される。第２光ファイバ２０１ａ内に入射されたパルスレーザ光は、そのコア内部を通ってレーザ照射ヘッド２０２内に送られる。その後、レーザ照射ヘッド２０２内に配置された図示しない結像レンズによりビーム径が１／２となって、載置台５０１上のＩＴＯコートフィルムに照射される。
【００４１】
このとき、ＹＡＧレーザ装置１から出力されたパルスレーザ光によるＩＴＯコートガラスのスポット径Φは、４００μｍであるので、ＩＴＯコートフィルムに照射されるパルスレーザ光のエネルギー密度は、６０ｍＪ／ｍｍ²となる。上述したように、ＩＴＯコートフィルムを好適に加工できるエネルギー密度は、３０〜７０ｍＪ／ｍｍ²であるので、ＩＴＯコートフィルムの絶縁性透明基板３上から透明電極膜４を好適に除去することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、ＹＡＧレーザ装置１のメンテナンスや出力調節などのために、ＹＡＧレーザ装置１のレーザ出力値を測定する場合、オペレータは、その旨を制御システム６に入力する。これにより、制御システム６の制御回路基板６０３は、パワーチェックモードに移行し、光路切換器７に設けられる載置台駆動部７０４に、ミラー載置台７０１を図１（ｃ）に示す第３位置に移動させる旨の制御信号を送信する。この制御信号を受けた載置台駆動部７０４は、ミラー載置台７０１を移動させて図１（ｃ）に示す第３位置にセットする。このようにして、光路切換器７におけるミラー載置台７０１の移動が完了したら、制御回路基板６０３は、所定のパワーチェックプログラムに従って、パワーチェックを行う。このパワーチェックでは、ＹＡＧレーザ装置１のレーザ電源１０３により供給する電流値や、Ｑスイッチ駆動部１０２に入力するパルス信号の繰り返し周波数を変化させ、レーザ出力値をパワーメータ８で測定する。パワーメータ８での測定結果は、制御システム６の制御回路基板６０３に送られ、図示しないＲＡＭに保存される。このようにして保存された測定結果データは、本ビーム加工装置の消耗品の交換時期等を警告するときなどに利用される。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、好適に加工できるエネルギー密度が互いに異なるＩＴＯコートフィルムとＩＴＯコートガラスを、共通のＹＡＧレーザ装置１からのパルスレーザ光により、好適に加工することができる。
尚、本実施形態においては、透明絶縁性基板３上の透明電極膜４の一部を除去する加工を行なう場合について説明したが、本発明は、このような加工に限定されることなく適用することができるものである。例えば、図５に示すように、透明絶縁性基板３上の透明電極膜４の表面に形成された導電性ペースト（例えば銀ペースト）からなる配線パターン１３の周囲に配線間絶縁用のスリット１４を形成する場合にも用いることができ、同様な効果が得られるものである。また、本発明は、樹脂板にハーフエッチング加工や穴開け加工を行う場合にも適用できるものである。さらに、本発明は、上記スリット形成加工、ハーフエッチング加工、穴開け加工だけでなく、樹脂、セラミック、金属、フォトリソ用の感光層などの加工対象物に表面処理加工、フォトレジストへの露光を行う場合にも適用できるものである。
【００４４】
また、本実施形態のビーム加工装置を使用して、実際にＩＴＯコートガラスの加工を行う場合、最初に、１枚のＩＴＯコートガラスをサンプルとして加工条件を最適化する。この最適化処理においては、まず、オペレータは、その旨を制御システム６に入力する。これにより、制御システム６の制御回路基板６０３は、加工条件最適化モードに移行し、所定の最適化モードプログラムに従って、光路切換器７に設けられる載置台駆動部７０４を制御し、パワーチェックをしながら、ＩＴＯコートガラスに格子状のパターン加工を行う。そして、この最適化処理により格子状のパターンが形成されたＩＴＯコートガラスを所定の測定機器による評価や、オペレータの目視による外観評価又は画像認識を利用した外観評価などを行って、加工条件が最適である電流値を得る。そして、オペレータがその電流値を制御システム６に入力すると、その電流値が以降の加工工程においてＹＡＧレーザ装置１のレーザ電源１０３により供給する電流値となる。尚、この最適化処理は、自動化することも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、透明電極膜を好適に除去するのに必要なエネルギー密度がＩＴＯコートフィルムよりもＩＴＯコートガラスの方が高い場合について説明したが、そのエネルギー密度がＩＴＯコートフィルムよりもＩＴＯコートガラスの方が低い場合もある。このような場合であっても、本実施形態のビーム加工装置を適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、必要なエネルギー密度が互いに異なる複数種の加工対象物に対し、１つのビーム源からのレーザービームでそれぞれ適した加工処理を施すことができるという優れた効果がある。
特に、請求項２の発明によれば、本発明の効果を最大限に発揮して有効利用することができるという優れた効果がある。
請求項３乃至６の発明によれば、必要なエネルギー密度が互いに異なる複数種の加工対象物に対し、１つのビーム源からのレーザービームでそれぞれ適した加工処理を施すことが可能となるという優れた効果がある。
特に、請求項４の発明によれば、ビーム源からのレーザービームが光伝送路を通過することで、所望のスポット径に対応するビーム径を得ることができるので、比較的簡易な構成で、加工対象物の種類に応じて適切なスポット径に変更することが可能であるという優れた効果がある。
また、請求項５の発明によれば、ビーム伝送部として比較的安価な光ファイバを用いるので、低コスト化を図ることができるという優れた効果がある。
また、請求項６の発明によれば、オペレータに作業負担をかけずに、ビーム源の出力値を適宜調節したり、ビーム源等のメンテナンス時期を把握したりすることが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るビーム加工装置の光路切換器の構成を示す概略構成図。
【図２】同ビーム加工装置の概略構成図。
【図３】同ビーム加工装置によるパルスレーザ光の照射によって形成された透明電極膜のスリットの説明図。
【図４】同ビーム加工装置を使用した加工工程の流れを示すフローチャート。
【図５】タッチパネルの周端部の配線パターン及びその周囲のスリットの説明図。
【図６】ＩＴＯコートフィルムの加工可能領域が示された、３つのレーザ装置から照射されるレーザービームの電流値に対する１パルス当たりのレーザ出力値を示すグラフ。
【図７】ＩＴＯコートガラスの加工可能領域が示された、３つのレーザ装置から照射されるレーザービームの電流値に対する１パルス当たりのレーザ出力値を示すグラフ。
【符号の説明】
１ＹＡＧレーザ装置
２ビーム照射手段
３透明絶縁性基板
４透明電極膜
５ＸＹテーブル
６制御システム
７光路切換器
１０１レーザヘッド
１０２Ｑスイッチ駆動部
１０３レーザ電源
２０１ａ，２０１ｂ光ファイバ
２０２レーザ照射ヘッド
５０１載置台
７０１ミラー載置台
７０２ｂ，７０２ｃ反射ミラー
７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃレンズ
７０４載置台駆動部
７０５ａ，７０５ｂ，７０５ｃ出射口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a beam processing method and a beam processing apparatus for processing an object to be processed using an energy beam such as a laser beam.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of beam processing apparatus, a pulsed laser beam (energy beam) emitted from a YAG laser apparatus having a Q switch is applied to a processing object in which a transparent conductive film is formed on an insulating substrate, for example. Irradiation is performed to remove the transparent conductive film from the insulating substrate to form a predetermined electrode pattern on the insulating substrate. As a processing object processed in this way, there is one obtained by depositing a transparent conductive film such as ITO (indium tin oxide) on an insulating substrate such as a glass plate or an insulating film. When processing such workpieces, each workpiece has different energy required for proper processing with a laser beam due to the difference in its insulating substrate. Was.
[0003]
More specifically, the stronger the adhesion strength between the insulating substrate and the transparent conductive film, the higher the energy required to completely remove the transparent conductive film from the insulating substrate by laser beam irradiation. In general, the adhesion strength between the glass plate and the transparent conductive film is stronger than the adhesion strength between the insulating film and the transparent conductive film, so it is suitable for processing objects with a transparent conductive film deposited on the insulating film. Further, in a beam processing apparatus provided with a beam source having a relatively small output, the transparent conductive film cannot be completely removed from the glass plate. On the other hand, when using a beam processing apparatus equipped with a beam source having a relatively large output suitable for a workpiece in which a transparent conductive film is deposited on a glass plate, it is possible to completely remove the transparent conductive film from the insulating film. Yes, but damage to the insulating film occurs. Therefore, conventionally, in order to properly perform processing with a laser beam, beam processing including a beam source that emits an output laser beam that can appropriately process each object to be processed according to the difference in the insulating substrate. It was necessary to process using the equipment individually.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, since separate beam processing apparatuses have been used according to the difference in the insulating bases as described above, there has been a problem that the cost is increased and a plurality of installation spaces are required. For this reason, the beam which can process with respect to the process target object in which the transparent conductive film was formed on the insulating film, and the process target object in which the transparent conductive film was formed on the glass plate with one apparatus. A processing device is desired. As a method to meet this demand, a beam source suitable for each object to be processed is installed in one beam processing apparatus, and the laser beam from each beam source is guided to a common or separate emission optical system so that the object to be processed is Processing is also conceivable. However, since this method requires a plurality of beam sources, the cost of parts and the like is high, which is not desirable. Therefore, practically, a beam processing apparatus that can suitably process each object to be processed using a laser beam from one beam source is desired.
In addition, such a request is not limited to the case of processing a plurality of workpieces having different types of insulating bases, but the amount of energy per unit area (hereinafter referred to as “the amount of energy required for properly processing with an energy beam”). This may occur in the same way when processing a plurality of workpieces having different energy densities as appropriate.
[0005]
In view of this, the present inventor formed an object to be processed (hereinafter referred to as “ITO coat film”) having an ITO film formed on an insulating film made of PET (polyethylene terephthalate) and an ITO film formed on a glass plate. In addition, for a workpiece to be processed (hereinafter referred to as “ITO coated glass”), a laser device (hereinafter referred to as “low output device”) having a rated output (maximum output) of 100 W, a laser device (hereinafter referred to as “low output device”). Using a 600 W laser device (hereinafter referred to as “high output device”), an experiment of a processing process for removing the ITO film in a lattice shape was performed. In this experiment, the processing quality when the output value (hereinafter referred to as “laser output value”) of the laser beam irradiated to each workpiece is changed by changing the current supplied to each laser device in units of 1A. Was evaluated. Specifically, the evaluation of the insulation state between the ITO film portions not removed by the laser beam was measured by a tester to confirm whether it was completely insulated, and the appearance of the processed portion by the laser beam was evaluated. Each laser device used in this experiment emits a pulsed laser beam, and its specifications are as shown in Table 1 below.
[0006]
[Table 1]

[0007]
6 and 7 are graphs showing laser output values per pulse with respect to current values of laser beams emitted from three laser apparatuses.
FIG. 6 shows a processable area where the ITO coat film can be properly processed, a non-processable area where the ITO coat film could not be processed properly, and a burn phenomenon occurrence area where the burn phenomenon occurred in the insulating substrate in the appearance evaluation. Yes. As shown in the figure, the ITO coated film can be subjected to an insulation process that achieves a complete insulation state if the laser output value is 7 mJ or more. However, if the laser output value exceeds 30 mJ, the ITO beam is irradiated by the laser beam. Burning of the insulating film was observed at the processing line where the film was removed and at the intersection of the processing lines. This burning phenomenon is considered to be caused by excessive energy supplied to the insulating film. In this experiment, since the pulse width of the laser beam emitted from the high output device is about 100 nm longer than the low output device and the medium output device, the insulation of the laser beam from the high output device is increased by the longer pulse width. The heat input time to the film is also long. Therefore, it is considered that the burning phenomenon occurred during the processing using the high output device because not only the laser output value is large but also the pulse width is long.
[0008]
FIG. 7 shows a processable area where the ITO-coated glass can be processed appropriately and an unprocessable area where the ITO coated glass cannot be processed appropriately. As shown in the figure, the ITO coated glass can be subjected to an insulation process that achieves a complete insulation state if the laser output value is 30 mJ or more. However, if the laser output value is lower than 30 mJ, complete insulation is achieved. Could not be in a state.
[0009]
From the above experimental results, a method for suitably processing each object to be processed using a laser beam from one beam source will be examined.
When a high-power device is used as a common beam source, there is no problem in processing the ITO-coated glass, but there is a problem that a burning phenomenon occurs when processing the ITO-coated film. Therefore, a measure to solve this problem is required. As a measure therefor, firstly, a measure to lower the laser output value by using a laser output attenuator or the like at the time of processing the ITO coated film is considered. However, in this case, even if the amount of energy supplied to the workpiece can be reduced, the pulse width remains longer than that of the low output device or the medium output device, so that the burning phenomenon may not be completely avoided. There is. In addition, the pulse width of the laser beam is a characteristic parameter of the high output device itself, so it is difficult to change. Furthermore, as shown in FIGS. 6 and 7, the high output device has a larger rate of change of the laser output value with respect to the current value than the low output device and the medium output device. For this reason, when using a high-output device as a common beam source, when processing a workpiece with a narrow processable area, the processing conditions are set more severely, and the conditions are optimized than those for low-power and medium-output devices. Is difficult.
[0010]
From such considerations, it is considered that the present inventor preferably uses a low power output device or a medium power output device suitable for processing of the ITO coated film as a common beam source. However, when a low-power or medium-power output device is used as a common beam source, there is no problem in processing the ITO coated film, but there is a problem that complete insulation processing cannot be performed when processing the ITO coated glass. It is necessary to take measures.
[0011]
The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a plurality of processing objects having different energy densities necessary for appropriately performing processing by an energy beam as one beam source. The present invention provides a beam processing method and a beam processing apparatus that can be appropriately processed with a laser beam from a laser beam.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is emitted from a beam source.Pulse laserIn a beam processing method for processing a workpiece by irradiating the workpiece with a beam, a plurality of types of workpieces having different energy amounts per unit area required when performing the same processing, Emitted from the same beam sourcelaserTo change each spot diameter when irradiating each beam according to the type of workpieceChangeProcessOne of two reflecting mirrors fixed to the mirror mounting table by moving the mirror mounting table that is movable in a direction orthogonal to the laser beam emitted from the same beam source Is moved on the optical path of the laser beam, or the two reflecting mirrors are retracted from the optical path to switch the optical path of the laser beam, and the plurality of beams corresponding to the respective spot diameters are switched. The above change process is performed by guiding to any of the irradiation means.It is characterized by this.
  In this beam processing method, the same amount of energy (energy density) per unit area required for performing the same processing is emitted from the same beam source to a plurality of types of processing objects different from each other.laserEach spot diameter when irradiating each beam is changed according to the type of the object to be processed.laserThe amount of energy per unit area supplied to the workpiece by the beam is applied to the workpiece.laserSince it is inversely proportional to the square of the spot diameter of the beam, for example, when the spot diameter is halved, the energy density is quadrupled. Therefore, according to the present beam processing method, for example, when a beam source suitable for a lower required energy density among a plurality of processing objects is used as a common beam source, a processing object having a higher required energy density is used. When processinglaserIf the spot diameter of the beam is reduced, it is possible to perform processing even on a processing target having a high energy density. On the contrary, for example, a beam source suitable for a higher required energy density among a plurality of processed objects may be used as a common beam source. In this case, a processed object having a lower required energy density is processed. sometimes,laserIf the spot diameter of the beam is increased, it is possible to perform processing on a processing target having a low required energy density without causing defects such as a burning phenomenon.laserAs a method of changing the spot diameter of the beam, it is emitted from the beam source.laserChange the imaging magnification in the beam output optics,laserVarious methods such as changing the core diameter of the optical fiber used for the beam emitting portion of the beam can be used.
  As a common beam source, it is preferable to use a beam source suitable for a lower required energy density among a plurality of workpieces. The reason is that since a beam source with a small output can be used, the cost of components and the like can be suppressed as compared with a beam source with a large output. In addition, if a beam source suitable for the one having a higher energy density is used, the spot diameter needs to be increased when processing an object having a lower energy density, so that the processing area becomes larger and finer. It becomes difficult to perform processing. However, if a beam source suitable for one having a lower energy density is used, the spot diameter when processing a workpiece having a higher energy density is reduced, so that the processing area is reduced and fine processing is performed. Can be applied. At this time, if you want to process a workpiece with a high required energy density in a wide processing area,laserWhat is necessary is just to repeat irradiation with a beam.
[0013]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided the beam processing method according to the first aspect, wherein the plurality of types of workpieces are formed by forming a conductive film on an insulating substrate, and the insulating substrate and the conductive film Are different from each other, and for the plurality of types of workpieces,laserThe present invention is characterized in that processing for removing the conductive film on the insulating substrate is performed by beam irradiation.
  In this beam processing method, a conductive film is formed on an insulating substrate, and a plurality of types of processing objects having different adhesion strengths between the insulating substrate and the conductive film are applied from a beam source.laserA processing for removing the conductive film on the insulating substrate is performed by irradiation with a beam. In such processing on a processing object, it is necessary to consider not only the processing state of the conductive film but also the influence on the insulating substrate, so that processing using a common beam source is difficult. Therefore, the advantage by the effect of this invention that a processing can be performed with the energy density according to the kind of process target object using a common beam source becomes a big thing.
[0014]
  The invention of claim 3Pulse laserA beam source that emits a beam is emitted from the beam source.laserBy irradiating the workpiece with the beam, the beam processing apparatus for processing the workpiece is emitted from the same beam source.laserA plurality of beam irradiation means for irradiating the workpiece with a spot diameter different from each other and the same beam sourcelaserThe beam is guided to any one of the plurality of beam irradiation means.laserAnd optical path switching means for switching the optical path of the beam.The optical path switching means includes a mirror mounting table that is movable in a direction orthogonal to the laser beams emitted from the same beam source, and the mirror mounting table for guiding the laser beams in different directions. Two reflection mirrors fixed to the surface, and a mounting table driving unit for moving the mirror mounting table, and the mirror mounting table is moved by the mounting table driving unit so that an optical path of the laser beam is moved. The optical path of the laser beam is switched in three directions by moving either one of the two reflecting mirrors or by retracting the two reflecting mirrors from the optical path.It is characterized by this.
  In this beam processing apparatus, the beam is emitted from the same beam source by the optical path switching means.laserBy switching the optical path of the beam, it is possible tolaserIt is possible to irradiate the workpiece with different spot diameters. Therefore, for example, if a plurality of beam irradiation means capable of irradiating each with a spot diameter capable of obtaining an optimum energy density for processing a plurality of workpieces scheduled to be processed are prepared, the beam according to claim 1 is prepared. Similar to the processing method, processing at an appropriate energy density is possible according to the type of processing object to be processed. As the optical path switching means, a fixed beam source is used.laserUse a reflecting mirror that guides the beam by reflecting it in the direction in which each beam irradiation means is installed, or a beam source moving means for switching the emission direction of the beam source to the direction in which each beam irradiation means is installed. Can do.
[0015]
  According to a fourth aspect of the present invention, in the beam processing apparatus according to the third aspect, the plurality of beam irradiation means are emitted from the same beam source.laserA beam transmission unit that transmits the beam through optical transmission paths corresponding to different spot diameters, and the beam transmission unit transmits the beam.laserIt has a beam irradiation part which irradiates a beam to a processing object.
  In this beam processing device, from the beam sourcelaserThe beam is guided to one of a plurality of beam transmission units that transmit through the optical transmission paths respectively corresponding to different spot diameters by the optical path switching means, and is transmitted by the beam transmission unit.laserA beam is irradiated onto the object to be processed from the beam irradiation unit. As a configuration of the beam transmission unit, for example, in order to obtain different spot diameters, respectively.laserOne having an optical transmission path in which one or more imaging lenses for imaging a beam are installed, and one having an optical transmission path formed of optical fibers having core diameters corresponding to different spot diameters, etc. Can be mentioned. The beam irradiation unit may be provided for each beam transmission unit, or may be used in common by a plurality of beam transmission units.
[0016]
  According to a fifth aspect of the present invention, in the beam processing apparatus according to the fourth aspect, the beam transmission section includes an optical fiber having a core diameter corresponding to the spot diameter.
  As a method of obtaining spot diameters different from each other, a method of changing the imaging magnification with an imaging lens is conceivable, but with this method, the imaging lens is relatively expensive and it is difficult to obtain a desired spot diameter. There is a problem of being. Therefore, in this beam processing apparatus, a beam transmission unit having an optical fiber that is relatively cheaper than the imaging lens is used, and the core diameter corresponds to a desired spot diameter.laserGetting a beam. Therefore, it is possible to obtain a desired spot diameter cheaply and easily as compared with the case where an imaging lens is used. The core diameter of the optical fiber need not be the same as the final spot diameter.
[0017]
  Further, the invention of claim 6 is the invention of claim 3.Thru5Described in any one ofThe beam processing apparatus comprises a beam output measuring means for measuring the output of the laser beam emitted from the beam source, and the optical path switching means is emitted from the beam source when measuring the output of the laser beam. The optical path of the laser beam is switched so that the laser beam is guided to the beam output measuring means.
  Since this beam processing apparatus is provided with a beam output measuring means for measuring the output of the laser beam emitted from the beam source, the output value of the beam source is appropriately adjusted according to the measurement result, It is possible to grasp the maintenance time. Here, in this beam processing apparatus, the optical path switching means can guide the laser beam emitted from the beam source not only to the beam irradiation means but also to the beam output measurement means. Therefore, when measuring the output of the laser beam, the output of the beam source can be measured by guiding the laser beam from the beam source to the beam output measuring means by the optical path switching means. With such a configuration, it is not necessary for the operator to manually place a measuring instrument such as a power meter at the output portion of the beam source and perform a complicated operation of measuring the output of the beam source.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention is a transparent electrode in which a part of a transparent electrode film, which is an electrode film formed on an insulating transparent substrate that is an insulating substrate of a hybrid touch panel, is removed in a slit shape to form a transparent electrode An embodiment applied to a film beam processing apparatus will be described.
[0019]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the beam processing apparatus according to the present embodiment. This beam processing apparatus guides and irradiates a workpiece with a YAG laser apparatus 1 as a beam source that repeatedly emits a pulsed laser beam as a pulsed energy beam and a pulsed laser light emitted from the YAG laser apparatus 1. In order to guide the pulse laser light emitted from the plurality of beam irradiation means 2a and 2b and the YAG laser apparatus 1 to the beam irradiation means suitable for the type of the workpiece, the optical path of the pulse laser light is changed. An optical path switch 7 as an optical path switching means for switching, an XY table 5 as a relative movement means for relatively moving the processing object and the irradiation point of the energy beam to the processing object, and the YAG laser apparatus 1 based on the processing control data And a control system 6 as a control means for controlling the XY table 5 and the optical path switch 7. In this beam processing apparatus, the spot diameter changing means is constituted by the optical path switch 7 and the plurality of beam irradiation means 2a and 2b.
[0020]
The YAG laser device 1 includes a YAG rod 101a, a Q switch 101b, a lamp 101c serving as an excitation light source, mirrors 101d, 101e, and the like, a Q switch driving unit 102 for driving the Q switch 101b, and a laser head. And a laser power source 103 that supplies a current (hereinafter referred to as “lamp current”) to the lamp 101c. The Q switch driving unit 102 drives the Q switch 101 b in the laser head 101 based on the laser control signal sent from the control system 6. When the Q switch 101b is turned on, a pulse laser beam composed of near infrared light (wavelength λ = 1064 nm) is emitted from the laser head 101. The repetition frequency of the pulsed laser control signal input to the Q switch driving unit 102 can be changed in the range of 20 Hz to 20 kHz (cycle = 50 msec to 0.05 msec), and the pulse width of the laser control signal is It can be changed in the range of 80 to 500 nsec. By driving the Q switch 101b in the laser head 101 by the Q switch driving unit 102, pulse laser light can be emitted from the laser head 101 within the range of the repetition frequency of 1 kHz to 10 kHz.
[0021]
The YAG rod 101a in the laser head 101 is a YAG (yttrium, aluminum, garnet) crystal doped with rare earth element Nd (neodymium), and is excited by a lamp 101c as an excitation light source. As the excitation light source, a semiconductor laser or the like can be used in addition to the lamp. The YAG rod 101 a is a YAG (yttrium, aluminum, garnet) crystal doped with rare earth element Nd (neodymium), and the lamp 101 c is turned on when a lamp current Id is supplied from the laser power source 103. The lamp current Id supplied from the laser power source 103 to the lamp 101c can be changed based on a control command sent from the control system 6 to the laser power source 103, and is thereby emitted from the YAG laser device 1. The output of the pulse laser beam can be changed.
[0022]
The beam irradiating means 2 includes a step index type optical fiber 201 as a beam transmission unit for guiding pulse laser light, and a beam for irradiating a processing object by forming an image of the pulse laser light guided by the optical fiber 201. The laser irradiation head 202 is used as an irradiation unit.
[0023]
An insulating transparent substrate 3 made of transparent glass or transparent film (for example, PET, polycarbonate) on which a transparent electrode film 4 made of ITO (indium tin oxide) is formed is a linear motor 502 (for example, a servomotor) of the XY table 5. Or a stepping motor) is fixed on a mounting table 501 by a suction and mechanical clamping mechanism (not shown). The control system 6 controls the linear motor 502 that drives the mounting table 501 on which the transparent insulating substrate 3 is fixed, so that the transparent insulating substrate 3 on which the transparent electrode film 4 is formed is allowed to pass the pulse laser beam. It can be moved two-dimensionally in an X direction and a Y direction (direction perpendicular to the paper surface in the drawing) orthogonal to each other in a virtual plane perpendicular to the irradiation direction.
[0024]
In order to further improve the processing speed, the acceleration of the XY table, and the processing accuracy, the XY table 5 may be formed of a high-strength lightweight material such as a foamed titanium alloy, a magnesium alloy, an alumina oxide ceramic, and an aluminum alloy. preferable.
[0025]
Further, a weight reduction may be achieved by forming a through hole inside the mounting table 501. This through-hole can also serve as an air flow path for a vacuum chuck when the integral body of the insulating transparent substrate 3 and the transparent electrode film 4 is a sheet.
With respect to the mounting table 501, a recess is formed at least below the portion of the insulating transparent substrate 3 that is irradiated with the pulsed laser beam, and the distance between the lower surface of the insulating transparent substrate 3 and the upper surface of the mounting table 501 is as much as possible. It is preferable to make it long. With such a configuration, it is possible to suppress adverse effects on the processing due to the reflected laser beam that has passed through the insulating transparent substrate 3 and reflected on the surface of the mounting table 501 hitting the transparent electrode film 4.
[0026]
In the present embodiment, a linear scale 503 is attached to the XY table 5 as a moving distance detection pulse signal generation unit. The linear scale 503 is provided in each of the two directions of the X direction and the Y direction, and the moving distance is detected every time the mounting table 501 on which the transparent insulating substrate 3 is mounted moves by a certain distance in the X direction and the Y direction. Generate a pulse signal. By counting the movement distance detection pulse signal, the movement distance of the mounting table 501 on which the transparent insulating substrate 3 is mounted can be known. In the present embodiment, the irradiation timing of each pulse laser beam is controlled in synchronization with the moving distance of the mounting table 501 on which the transparent insulating substrate 3 is mounted based on the moving distance detection pulse signal.
[0027]
In the present embodiment, the linear scale 503 is a linear scale 503 that can obtain a resolution of about 0.5 μm to 1.0 μm by combining a scale on which scale grids are formed with each other and a scanning plate facing each other in a non-contact manner. Yes. Here, for example, when the resolution of the linear scale 503 is 1 μm, one pulse is output every 1 μm. Therefore, when the moving speed of the mounting table 501 on which the transparent insulating substrate 3 is mounted is 1 m / sec, 1 MHz. The movement distance detection pulse signal is output at a frequency (cycle = 1 μsec).
The linear scale 503 is appropriately selected and used in accordance with conditions such as processing accuracy and processing speed. Further, the moving distance detection pulse signal generating means generates a moving distance detection pulse signal for each movement of the mounting table 501 on which the transparent insulating substrate 3 is mounted in each of the two directions of the X direction and the Y direction. What is necessary is just to produce | generate, and it is not limited to the said specific linear scale.
[0028]
The control system 6 includes a host computer device 601 that monitors the entire beam processing apparatus and issues a control command to each unit based on CAM (Computer Aided Manufacturing) data and processing object type data included in the processing control data, and a table It is configured by using a drive control device (sequencer) 602 and a control circuit board 603 for synchronous interlocking operation.
[0029]
The CAM data is generated based on CAD (Computer Aided Design) data in consideration of the apparatus parameters of the beam processing apparatus. The apparatus parameter data, laser emission coordinate data, and pitch data are combined. Irradiation condition data and table movement coordinate data are included. The device parameter data includes, for example, acceleration and deceleration of the XY table 5, presence / absence of processing in the acceleration / deceleration area, presence / absence of automatic pitch calculation, acceleration / deceleration margin of the XY table 5, minimum processing frequency, maximum speed during processing, movement This is data on the maximum speed, irradiation power, beam diameter, thickness of the workpiece and sizes in the X and Y directions. The irradiation condition data is, for example, start point X coordinate, start point Y coordinate, end point X coordinate, end point Y coordinate, and pitch data for each processing element. The table movement coordinate data is, for example, data of the movement X coordinate and the movement Y coordinate for each processing element.
[0030]
Here, the CAM data generated by an external computer device may be input to the beam processing device, or may be generated in the host computer device 601 constituting the beam processing device. In the latter case, the host computer device 601 also functions as pitch control data generating means for generating the pitch control data for each machining element.
[0031]
The table drive control device 602 controls the drive of the linear motor 502 based on a control command sent from the host computer device 601. The table drive control unit 602 is configured using a servo controller when the linear motor 502 is a servo motor, for example, and is configured using a pulse controller when the linear motor 502 is a pulse motor.
[0032]
When processing a workpiece using the beam processing apparatus having the above configuration, the pulse is controlled so as to be synchronized with the moving distance of the transparent insulating substrate 3 fixed to the mounting table 501 of the XY table 5. By irradiating the transparent electrode film 4 on the transparent insulating substrate 3 with the laser light, the irradiation spot Lp (X) of the pulsed laser light irradiated on the transparent electrode film 4 is constant as shown in FIG. Line up on the pitch. Thereby, the transparent electrode film 4 is removed in a slit shape with a uniform processing width.
[0033]
Next, the configuration and operation of the optical path switch 7 and the configuration of the beam irradiation means 2 which are characteristic portions of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the optical path switch 7 in the present embodiment. The optical path switch 7 includes a mirror mounting table 701 that can move up and down in the figure, two reflecting mirrors 702b and 702c fixed on the mirror mounting table 701,

lenses

703a, 703b, and 703c, and a mirror mounting table. And a mounting table driving unit 704 for moving 701 up and down in the drawing. The optical path switch 7 is provided with a power meter 8 as beam output measuring means for measuring the output value of the YAG laser device 1.
[0034]
The mirror mounting table 701 can be moved in the vertical direction in the figure by the mounting table driving unit 704 in accordance with a control signal sent from the control circuit board of the control system 6. The two reflection mirrors 702b and 702c totally reflect light having a wavelength (1064 nm) of the pulsed laser light from the YAG laser device 1. The

lenses

703a, 703b, and 703c form an image of the pulse laser beam from the YAG laser device 1 at an appropriate imaging magnification. The optical path switch 7 is provided with three

beam exits

705a, 705b, and 705c, and

lenses

703a, 703b, and 703c are installed in the beam exits 705a, 705b, and 705c, respectively.
[0035]
A first optical fiber 201a having a core diameter Φ of 400 μm is attached to the first beam exit port 705a, and a second optical fiber 201b having a core diameter Φ of 800 μm is attached to the second beam exit port 705b. It has been. Further, the power meter 8 is disposed in the vicinity of the third beam emission port 705c. The power meter 8 is connected to the control circuit board 603 of the control system 6, and measurement result data indicating the measurement result measured by the power meter 8 is sent to the control circuit board 603.
[0036]
Hereinafter, it demonstrates along the flow of the process in this embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of processing steps in the present embodiment. Unit volume (mm) necessary for suitably removing the transparent electrode film of ITO-coated glass used in this embodiment²) Energy amount (energy density) per 250 mJ / mm²In contrast to the above, the energy density required for suitably removing the transparent electrode film of the ITO coat film used in this embodiment is 30 to 70 mJ / mm.²It is. Therefore, when the pulse laser beam emitted from the YAG laser apparatus 1 is directly irradiated to these workpieces and the machining process is performed, the transparent electrode film cannot be suitably removed from at least one of the workpieces. . Therefore, the operator first determines whether the workpiece to be processed has an insulating transparent substrate 3 made of transparent glass (ITO coated glass) or an insulating transparent substrate 3 made of a transparent film (ITO). Coating film) and its type is input to the control system 6 (S1). When the operator inputs the type of object to be processed, the control circuit board 603 of the control system 6 determines whether the object to be processed is ITO-coated glass based on the input content (S2).
[0037]
Here, when it is determined that the object to be processed is ITO coated glass (S2), the control circuit board 603 of the control system 6 adds the mirror mounting table 701 to the mounting table driving unit 704 provided in the optical path switching unit 7. A control signal for moving to the first position shown in FIG. Upon receiving this control signal, the mounting table driving unit 704 moves the mirror mounting table 701 and sets it to the first position shown in FIG. 1A (S3).
On the other hand, when it is determined that the object to be processed is an ITO coat film (S2), the control circuit board 603 of the control system 6 displays the mirror mounting table 701 in the mounting table driving unit 704 provided in the optical path switching unit 7. A control signal for moving to the second position shown in 1 (b) is transmitted. Upon receiving this control signal, the mounting table driving unit 704 moves the mirror mounting table 701 and sets it to the second position shown in FIG. 1B (S4).
In this way, when the movement of the mirror mounting table 701 in the optical path switching unit 7 is completed, the processing is started (S5).
[0038]
In the processing when the object to be processed is ITO-coated glass, the pulsed laser light output from the YAG laser device 1 enters the optical path switch 7 from the entrance 706 of the optical path switch 7. The pulsed laser light travels straight inside the optical path switch 7 and reaches the first emission port 705a. The pulsed laser light is guided into the core of the first optical fiber 201a having a core diameter of 400 μm by the lens 703a installed at the first emission port 705a. The pulsed laser light incident on the first optical fiber 201a is sent into the laser irradiation head 202 through the core. Thereafter, the beam diameter is halved by an imaging lens (not shown) disposed in the laser irradiation head 202, and the ITO coated glass on the mounting table 501 is irradiated.
[0039]
At this time, the spot diameter Φ of the ITO coated glass by the pulse laser beam output from the YAG laser device 1 is 200 μm. The laser output value per pulse of the pulse laser beam output from the YAG laser apparatus 1 is 30 mJ, and the energy density of the pulse laser beam irradiated to the ITO-coated glass is 260 mJ / mm.²It becomes. As described above, the energy density at which ITO coated glass can be suitably processed is 250 mJ / mm.²As described above, the transparent electrode film 4 can be suitably removed from the ITO-coated glass insulating transparent substrate 3.
[0040]
On the other hand, in the processing when the object to be processed is an ITO coat film, the pulse laser beam output from the YAG laser device 1 enters the inside of the optical path switch 7, and the mirror mounting table 701 located at the second position. The upper reflecting mirror 702b changes the direction downward in the figure. Then, the pulsed laser light reflected by the reflection mirror 702b reaches the second emission port 705b. The pulsed laser light is guided into the core of the second optical fiber 201b having a core diameter of 800 μm by the lens 703b installed at the second emission port 705b. The pulsed laser light incident on the second optical fiber 201a is sent into the laser irradiation head 202 through the core. Thereafter, the beam diameter is halved by an imaging lens (not shown) disposed in the laser irradiation head 202, and the ITO coating film on the mounting table 501 is irradiated.
[0041]
At this time, since the spot diameter Φ of the ITO coated glass by the pulse laser beam output from the YAG laser apparatus 1 is 400 μm, the energy density of the pulse laser beam irradiated to the ITO coated film is 60 mJ / mm.²It becomes. As described above, the energy density capable of suitably processing the ITO coat film is 30 to 70 mJ / mm.²Therefore, the transparent electrode film 4 can be suitably removed from the insulating transparent substrate 3 of the ITO coat film.
[0042]
In this embodiment, when measuring the laser output value of the YAG laser apparatus 1 for maintenance of the YAG laser apparatus 1 or output adjustment, the operator inputs the fact to the control system 6. As a result, the control circuit board 603 of the control system 6 shifts to the power check mode, and the mirror mounting table 701 is moved to the third position shown in FIG. 1C in the mounting table driving unit 704 provided in the optical path switch 7. A control signal to move is transmitted. Upon receiving this control signal, the mounting table driving unit 704 moves the mirror mounting table 701 and sets it at the third position shown in FIG. In this way, when the movement of the mirror mounting table 701 in the optical path switcher 7 is completed, the control circuit board 603 performs a power check according to a predetermined power check program. In this power check, the current value supplied by the laser power source 103 of the YAG laser device 1 and the repetition frequency of the pulse signal input to the Q switch driving unit 102 are changed, and the laser output value is measured by the power meter 8. The measurement result of the power meter 8 is sent to the control circuit board 603 of the control system 6 and stored in a RAM (not shown). The measurement result data stored in this way is used when a warning is given, for example, regarding the replacement time of consumables of the beam processing apparatus.
[0043]
As described above, according to the present embodiment, the ITO coat film and the ITO coat glass having different energy densities that can be suitably processed can be suitably processed by the pulse laser beam from the common YAG laser device 1.
In the present embodiment, the case of performing a process for removing a part of the transparent electrode film 4 on the transparent insulating substrate 3 has been described. However, the present invention is not limited to such a process. It is something that can be done. For example, as shown in FIG. 5, slits 14 for inter-wiring insulation are formed around a wiring pattern 13 made of conductive paste (for example, silver paste) formed on the surface of the transparent electrode film 4 on the transparent insulating substrate 3. It can also be used when forming, and the same effect can be obtained. The present invention can also be applied to a case where half-etching or drilling is performed on a resin plate. Furthermore, the present invention performs not only the slit forming process, half-etching process, and punching process, but also a surface treatment process and exposure to a photoresist on a processing object such as a photosensitive layer for resin, ceramic, metal, and photolithography. It can also be applied to cases.
[0044]
Moreover, when actually processing an ITO coat glass using the beam processing apparatus of this embodiment, a process condition is optimized first by using one ITO coat glass as a sample. In this optimization process, the operator first inputs that fact to the control system 6. As a result, the control circuit board 603 of the control system 6 shifts to the machining condition optimization mode, controls the mounting table drive unit 704 provided in the optical path switching unit 7 according to a predetermined optimization mode program, and performs a power check. However, a lattice pattern processing is performed on the ITO-coated glass. The ITO coating glass on which the lattice pattern is formed by this optimization processing is evaluated by a predetermined measuring device, the appearance evaluation by visual observation of the operator or the appearance evaluation using image recognition, etc. A current value is obtained. When the operator inputs the current value to the control system 6, the current value becomes a current value supplied by the laser power source 103 of the YAG laser apparatus 1 in the subsequent processing steps. This optimization process can also be automated.
[0045]
Further, in the present embodiment, the case where the ITO coated glass is higher in energy density than the ITO coated film is necessary for suitably removing the transparent electrode film, but the energy density is higher than that in the ITO coated film. The coated glass may be lower. Even in such a case, the beam processing apparatus of the present embodiment can be applied.
[0046]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the present invention, it is possible to perform a suitable processing for each of a plurality of types of workpieces having different required energy densities with a laser beam from one beam source. There is.
In particular, according to the invention of claim 2, there is an excellent effect that the effect of the present invention can be maximized and effectively used.
According to the third to sixth aspects of the present invention, it is possible to perform appropriate processing with a laser beam from one beam source on a plurality of types of workpieces having different energy densities. There is an effect.
In particular, according to the invention of claim 4, since the laser beam from the beam source passes through the optical transmission path, the beam diameter corresponding to the desired spot diameter can be obtained, so that with a relatively simple configuration, There is an excellent effect that the spot diameter can be changed to an appropriate spot diameter according to the type of the workpiece.
According to the invention of claim 5, since a relatively inexpensive optical fiber is used as the beam transmission section, there is an excellent effect that the cost can be reduced.
According to the invention of claim 6, it is possible to appropriately adjust the output value of the beam source and grasp the maintenance timing of the beam source and the like without imposing a work burden on the operator. effective.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are schematic configuration diagrams showing a configuration of an optical path switching unit of a beam processing apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the beam processing apparatus.
FIG. 3 is an explanatory view of a slit of a transparent electrode film formed by irradiation with pulse laser light by the beam processing apparatus.
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing steps using the beam processing apparatus.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a wiring pattern at a peripheral end portion of a touch panel and slits around the wiring pattern.
FIG. 6 is a graph showing laser output values per pulse with respect to current values of laser beams emitted from three laser apparatuses, showing a processable region of an ITO coat film.
FIG. 7 is a graph showing laser output values per pulse with respect to current values of laser beams emitted from three laser apparatuses, showing a workable region of ITO-coated glass.
[Explanation of symbols]
1 YAG laser equipment
2 Beam irradiation means
3 Transparent insulating substrate
4 Transparent electrode film
5 XY table
6 Control system
7 Optical path switch
101 Laser head
102 Q switch drive unit
103 Laser power supply
201a, 201b optical fiber
202 Laser irradiation head
501 mounting table
701 mirror mounting table
702b, 702c Reflection mirror
703a, 703b, 703c lens
704 Mounting table drive unit
705a, 705b, 705c Outlet

Claims

ビーム源から出射されたパルスレーザービームを加工対象物に照射することで、該加工対象物を加工するビーム加工方法において、
同じ加工処理を施すときに必要となる単位面積当たりのエネルギー量が互いに異なる複数種の加工対象物に、同一のビーム源から出射されたレーザービームをそれぞれ照射するときの各スポット径を、その加工対象物の種類に応じて変更するための変更処理を行うものであって、
同一のビーム源から出射されたレーザービームに対して直交する方向に移動可能なミラー載置台を移動させることにより、該ミラー載置台に固定された２つの反射ミラーのいずれか一方を該レーザービームの光路上に移動させ、あるいは、該光路上から該２つの反射ミラーを退避させることで、該レーザービームの光路を切り換え、該レーザービームを各スポット径にそれぞれ対応した複数のビーム照射手段のうちのいずれかに案内することによって、上記変更処理を行うことを特徴とするビーム加工方法。In a beam processing method for processing a processing object by irradiating the processing object with a pulse laser beam emitted from a beam source,
Each spot diameter when irradiating laser beams emitted from the same beam source to multiple types of workpieces with different amounts of energy per unit area required for the same machining treatment Change processing to change according to the type of object,
By moving a mirror mounting table movable in a direction orthogonal to the laser beam emitted from the same beam source, one of the two reflecting mirrors fixed to the mirror mounting table is moved to the laser beam. The optical path of the laser beam is switched by moving on the optical path or by retracting the two reflecting mirrors from the optical path, and the laser beam is selected from a plurality of beam irradiation means corresponding to each spot diameter. A beam processing method, wherein the change process is performed by guiding to any of the above.

請求項１のビーム加工方法において、
上記複数種の加工対象物は、絶縁性基体上に導電膜が形成されたものであって、該絶縁性基体と導電膜との間の付着強度が互いに異なるものであり、
上記複数種の加工対象物について、上記レーザービームの照射により絶縁性基体上の導電膜を除去する加工処理を行うことを特徴とするビーム加工方法。In the beam processing method of Claim 1,
The plurality of types of workpieces are those in which a conductive film is formed on an insulating substrate, and the adhesion strength between the insulating substrate and the conductive film is different from each other,
A beam processing method comprising performing a processing process on the plurality of types of processing objects to remove the conductive film on the insulating substrate by irradiation with the laser beam.

パルスレーザービームを出射するビーム源を備え、
上記ビーム源から出射されたレーザービームを加工対象物に照射することで、該加工対象物を加工するビーム加工装置において、
同一のビーム源から出射されたレーザービームを、互いに異なるスポット径で加工対象物に対して照射するための複数のビーム照射手段と、
同一のビーム源から出射されたレーザービームが、上記複数のビーム照射手段のうちのいずれかに案内されるように、該レーザービームの光路を切り換える光路切換手段とを有し、
上記光路切換手段は、同一のビーム源から出射されたレーザービームに対して直交する方向に移動可能なミラー載置台と、該レーザービームを互いに異なる方向へそれぞれ案内するための該ミラー載置台に固定された２つの反射ミラーと、該ミラー載置台を移動させるための載置台駆動部とを有し、該載置台駆動部で該ミラー載置台を移動させることにより、該レーザービームの光路上に該２つの反射ミラーのいずれか一方を移動させ、あるいは、該光路上から該２つの反射ミラーを退避させることで、該レーザービームの光路を３方向に切り換えるものであることを特徴とするビーム加工装置。A beam source that emits a pulsed laser beam
In a beam processing apparatus for processing a processing object by irradiating the processing object with a laser beam emitted from the beam source,
A plurality of beam irradiation means for irradiating a workpiece with laser beams emitted from the same beam source with different spot diameters;
An optical path switching unit that switches an optical path of the laser beam so that laser beams emitted from the same beam source are guided to any of the plurality of beam irradiation units,
The optical path switching means is fixed to a mirror mounting table that can move in a direction orthogonal to a laser beam emitted from the same beam source, and the mirror mounting table for guiding the laser beam in different directions. The two reflecting mirrors and a mounting table driving unit for moving the mirror mounting table, and by moving the mirror mounting table by the mounting table driving unit, the mirror mounting table is moved along the optical path of the laser beam. A beam processing apparatus characterized in that the optical path of the laser beam is switched in three directions by moving either one of the two reflecting mirrors or by retracting the two reflecting mirrors from the optical path. .

請求項３のビーム加工装置において、
上記複数のビーム照射手段は、
同一のビーム源から出射されたレーザービームを、互いに異なるスポット径にそれぞれ対応する光伝送路を通じて伝送するビーム伝送部と、
上記ビーム伝送部により伝送されたレーザービームを加工対象物に照射するビーム照射部とを有していることを特徴とするビーム加工装置。In the beam processing apparatus of Claim 3,
The plurality of beam irradiation means includes:
A beam transmission unit configured to transmit laser beams emitted from the same beam source through optical transmission paths respectively corresponding to different spot diameters;
A beam processing apparatus comprising: a beam irradiation unit configured to irradiate a workpiece with the laser beam transmitted by the beam transmission unit.

請求項４のビーム加工装置において、
上記ビーム伝送部は、上記スポット径に対応するコア径をもつ光ファイバを有することを特徴とするビーム加工装置。The beam processing apparatus according to claim 4.
The beam processing apparatus, wherein the beam transmission unit includes an optical fiber having a core diameter corresponding to the spot diameter.

請求項３乃至５のいずれか１項に記載のビーム加工装置において、
上記ビーム源から出射されたレーザービームの出力を測定するビーム出力測定手段を備えており、
上記光路切換手段は、レーザービームの出力を測定するとき、上記ビーム源から出射されたレーザービームが、上記ビーム出力測定手段に案内されるように、該レーザービームの光路を切り換えることを特徴とするビーム加工装置。In beam processing apparatus according to any one of claims 3 to 5,
Comprising beam output measuring means for measuring the output of the laser beam emitted from the beam source,
The optical path switching means switches the optical path of the laser beam so that the laser beam emitted from the beam source is guided to the beam output measuring means when measuring the output of the laser beam. Beam processing equipment.