JPH0220685A - レーザ加工材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ光を用いて加工するレーザ加工材および
その製造方法に係り、特にレーザ光を走査させマーキン
グする方法において、鮮明かつ微細な図記号を表記する
のに好適なレーザ加工材およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のレーザ光による加工材は、特開昭５９−１４９９
３号公報に記載のように、シート状部材の上に複数の色
層が形成され、表面と各色層間には光吸収性のよい黒色
薄層が形成されている。しかし、色層及び黒色薄層のレ
ーザ照射による加工後の面形状については充分な配慮が
されていなかった・ 〔発明が解決しようとする課題〕 例えば、ある色層を露呈させる場合、レーザ光束により
黒色薄層及び色層の一部を焼損（飛散）させるが、レー
ザ光束の強度が異なると露呈した部分の表面に凹凸がで
きる。レーザ光束を用いてマーキングする方式として、
レーザ光路にマーキングする文字をくり抜いたマスクを
挿入し、１回のレーザ光照射にてマーキングを行なうマ
スク方式と、レーザ光束をマーキングする形状に沿って
高速移動してマーキングするスキャニング方式とがある
。前者の方式ではレーザ光の照射強度が−様な為、従来
技術でもマーキング面の形状は均一になるが、マスクを
用いている為、マーキングされた文字、図記号は第２図
（ａ）のごとく構成線分の切れ目が生じる。第２図（ａ
）の文字は、第２図（ｂ）に比べ不明瞭であり１機械に
よる文字認識が難しく、認識装置が複雑になる。又、人
間の目による認識においても誤って読取る可能性があり
、標記文字として好しくない。第２図（ｂ）のごとく構
成線分をつなげるには、後者のスキャニング方式によっ
てマーキングすれば可能となるが、第３図のととくレー
ザ光束を矢印方向に走査させた場合、６ａ、６ｂは他よ
りレーザ光の照射エネルギー量が少なく又、６Ｃは逆に
多くなリレーザ光の照射エネルギー量は線分始終端、重
なり部、その他の部分毎に異なる為、従来技術では第４
図のようにマーキング部に凹凸が生じる。機械にてこの
ような文字を判読しようとした時に、凹凸によって生じ
る明暗により誤読する場合があり。

又目視の場合にも不鮮明な為判読しにくい。本発明の目
的は被加工面が受けるレーザ光の照射強度が変化しても
加工面が均一で美麗かつ微細な加工が可能なレーザ加工
材およびその製造方法を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、加工母材表面にレーザ防御層とレーザ吸
収層とを設けたレーザ加工材において、前記レーザ防御
層がレーザ照射による除去効果を生ずるレーザ照射エネ
ルギー量のしきい値をもち、このしきい値が、前記レー
ザ吸収層を除去するのに必要な照射エネルギー量を超え
る値であるレーザ加工材によって達成される。

また、レーザ防御層のレーザ照射による除去効果を生ず
るレーザ照射エネルギー量のしきい値が。

レーザ吸収層を除去するのに必要な照射エネルギー量の
２倍を超える値である請求項１に記載のレーザ加工材と
すれば、さらに好適である。

加工母材の表面に母材を保護する保護層がもうけられ、
該保護層の表面にレーザ照射をうける加工層が設けられ
ているレーザ加工材としてもよい。

保護層が９８％を超えるレーザ反射率を有する材料を含
んでいるレーザ加工材や保護層が２Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）を
超える熱伝導率を有する材料を含んでいる請求項３に記
載のレーザ加工材とすれば好適である。

保護層としては、母材表面に蒸着されたＡｌ。

ＣｕおよびＡｕのなかの何れかの層、母材表面に貼り付
けられたＡ　ｌ　ｐ　ＣｕおよびＡｕのなかの何れかの
箔、母材表面にコーティングされたＡＩ。

ＣｕおよびＡｕのなかの何れか一つ以上をふくむ樹脂と
すれば好適である。また、上記の課題は、母材表面に、
Ａｌ、ＣｕおよびＡｕのなかのいずれか一つ以上を含む
暦を設ける手順と、その上に炭素を含む材料の層を設け
る手順とを備えているレーザ加工材の製造方法によって
も達成される。

さらに、請求項１に記載のレーザ加工材をマーキング部
に備えている集積回路や請求項１に記載のレーザ加工材
をマーキング部に備えている熱可塑性樹脂や請求項１に
記載のレーザ加工材を備えている面付塔載部品としても
よい。

〔作用〕

レーザ光の照射によってレーザ吸収層が除去されると、
レーザ防御層が露呈されるが、レーザ防御層の除去が行
われるには、レーザ照射エネルギー値が、そのしきい値
より大きいことが必要であり、レーザ照射エネルギーを
レーザ吸収層の除去に必要な値より大きく、前記しきい
値より小さくすることにより、レーザ吸収層のみが除去
されその下のレーザ防御層は除去されない。

請求項２に記載のレーザ加工材においては、レーザ防御
層のレーザ照射による除去効果を生ずるレーザ照射エネ
ルギー量のしきい値が、レーザ吸収層を除去するのに必
要なレーザ照射エネルギー量の２倍をこえる値であるの
で、レーザ出力の変動や、レーザ光の走査時の照射の重
複等による照射エネルギー量の増加があっても、レーザ
防御層の除去が行われることがない。

請求項３に記載のレーザ加工材がレーザ照射を受けると
、加工層がレーザにより加工されるが、この加工層と加
工母材の間に設けられている保護層が、レーザ照射によ
り加工母材が損傷するのを防ぐ。

請求項４に記載のレーザ加工材によれば、保護層が照射
されたレーザ光を反射するので、加工母材がレーザによ
り損傷することがない。

請求項５に記載のレーザ加工材によれば、保護層の熱伝
導率が２　Ｗ　／　（ｃｍ−Ｋ　）を超える値であるの
で、レーザ照射により保護層の被照射部位に生ずる熱が
急速に周囲に伝達され、該被照射部位が熱によって蒸発
あるいは爆発的に除去されることがない。

請求項６に記載のレーザ加工材によれば、保護層が母材
表面に蒸着されたＡＱ、ＣｕおよびＣｕの中のいずれか
の層を含んでいるので、レーザ光がこの層で反射され、
かつレーザ光によって発生する熱が周囲に急速に拡散す
る。

請求項７に記載のレーザ加工材によれば、保護層が母材
表面に貼り付けられたＡＱ、ＣｕおよびＡｕの中のいず
れかの箔を備えているので、レーザ光がこの箔で反射さ
れ、かつレーザ光によって発生する熱が周囲に急速に拡
散する。

請求項８に記載のレーザ加工材によれば、保護層が、母
材表面にコーティングされたＡ　Ｑ　ｒ　ＣｕおよびＡ
ｕのなかのいずれか一つ以上の粉末を含む樹脂を備えて
いるので、レーザ光が該粒末の微小曲面の反射で拡散す
るとともにレーザ光照射によって生ずる熱が照射部位の
周囲に速やかに伝達され、照射部位が高温にならない。

請求項９に記載の製造方法によれば、母材表面に、ＡＩ
２．ＣｕおよびＡｕのなかのいずれか一つ以上を含む層
を設け、その上に炭素を含む材料の層が設けられるので
、請求項３に記載のレーザ加工材が形成される。

請求項１０に記載の集積回路によれば、請求項１に記載
のレーザ加工材を備えるので、レーザ光による回路のマ
ーキング後の回路面の凹凸が少なく乱反射が少なくなる
。

請求項１１に記載の熱可塑性樹脂によれば、加工母材を
損傷することなく、加工層にマーキング加工が行われる
。

請求項１２に記載の面付塔載部品によれば、マスクを用
いることなく走査方式でマーキング加工でき、かつ、加
工後に露呈された面の凹凸が少ない。

〔実施例〕

パルス状のレーザ光を例えば第３図のごとくＴ型に走査
させる場合、始点６ａおよび終点６ｂのレーザ吸収層が
完全に除去できる出力のレーザ光が照射される。この場
合６ｃには、レーザ光が重なり合うため、２倍のエネル
ギー量が照射され、線分の交差部６ｄには３倍のエネル
ギー量が照射される。６ｃ、６ｄのレーザ吸収層は、最
初に照射されるレーザ光により除去されるが、この除去
により露呈されたレーザ防御層に対しては、レーザ吸収
層を除去できる強さの２倍のエネルギーのレーザ光が照
射されることになる。この２倍のエネルギーのレーザ光
で損傷されない防御層であればよい。

以下、第１ａ図、第１ｂ図および第５図により、本発明
の一実施例を説明する。本実施例は、加工母材１の表面
に膜厚１０μｍのレーザ防御層２が設けられ、この防御
層２の上にレーザ光を吸収する膜厚１０μｍのレーザ吸
収層３が設けられている。レーザ吸収層３の材質は、炭
素を含有するアルキド、メラミン、エポキシの合成樹脂
（この他例えばニトロセルロース系樹脂である硝石綿等
でもよい。）、レーザ防御層２の材質は酸化チタン、酸
化バリウムの微粒子を含有したアクリル、メラミン、エ
ポキシの合成樹脂である。レーザ防御層２に照射される
レーザ光は、防御層２に含まれる酸化チタン、酸化バリ
ウムの粒子により拡散（微小面における反射・屈折）さ
れる。レーザ吸収層３とレーザ防御層２に光束径２００
ｐｍのレーザ光を照射したとき、レーザ光によって除去
される膜厚と、そのときのレーザ光の照射エネルギーの
関係を調べた結果を第５図に示す。レーザ吸収層３の厚
さ１０μｍの膜層を直径Ｑ、２＋ｎ＋＋＋の円形に除去
するには第５図のＰｌで示される照射エネルギーが加え
られればよいが、同じ膜厚、面積の前記レーザ防御層を
除去するには、Ｐ工の約８倍の照射エネルギーＰ、が必
要である。

また、レーザ吸収層３は、レーザ照射を受けた場合、照
射エネルギーの値が小さくても、はぼそれに比例した値
の膜厚が除去されるのに対し、レーザ防御層２は、受け
たレーザ光の照射エネルギーがしきい値Ｐ２より小さい
場合は、レーザ光による除去効果が生じない。

これは、レーザ吸収Ｎ３がレーザ照射を受けた場合、被
照射面により徐々に燃焼して除去されるため、小量のレ
ーザ光照射エネルギーに対しても小量の燃焼除去が行わ
れるのに対し、レーザ防御Ｎ２は、層が燃焼するのでは
なく、内部に蓄積された熱エネルギーにより材料が膨張
し、破壊、飛散することにより除去がなされる為、照射
エネルギーがある限界値より小さいと破壊、飛散に至ら
ないからである。

本実施例のレーザ加工材にスポット径Ｑ、２ｍｍのレー
ザ光で５Ｘ１０”−’Ｊのエネルギーを照射すると、表
面のレーザ吸収層３は除去されたが、レーザ吸収層が除
去されて露呈されたレーザ防御層２の面に同じ照射エネ
ルギーのレーザ光が照射されてもレーザ防御層２が受け
るレーザ光は除去に至るまでのエネルギー量に達してい
ない為、何ら影響を受けなかった。従ってレーザ光を走
査するやり方で照射してもレーザ吸収層３のみ除去され
。

レーザ防御Ｍ２の露呈面は凹凸の少ない均一な形状とな
る。本実施例においては、レーザ防御層に加わるレーザ
照射エネルギーが第５図に示されるように吸収層を除去
するのに必要なエネルギーの２倍をこえてから防御層の
除去が始まった。

レーザ防御層（レーザ保護層）として、上記の材質の他
に、レーザ光を反射しやすい金属を使用してもよい。好
ましくは、反射率が９８％を超えるＡｎ、Ｃｕ、Ａｕ等
の金属を使用するとよい。

これらの金属の熱伝導率は２Ｗ／　（ａｍ／・Ｋ）以上
であり、熱拡散による効果もある。例えば、これら金属
の箔を加工母材に貼り付ける方法や、無電解めっき、真
空蒸着等により加工母材表面に金属層（金属膜）を形成
させる方法、もしくはこれらの金属の粉末を含んだ耐熱
樹脂を加工母材表面にコーティングする方法で保護層を
形成することができる。上記金属箔や金属膜に照射され
たレーザ光のエネルギーは、反射や熱拡散のため、被照
射部に蓄積される量が少なくなり、レーザ光による材料
の除去がおこりにくい。また、上記金属粉を含む耐熱樹
脂で形成された保護層に照射されたレーザ光のエネルギ
ーは、金属粉の微少曲面による反射で拡散されるととも
に熱拡散の形でも拡散され材料の除去がおこりにくい。

またこれらレーザ保護層の上に形成されるレーザ吸収層
（加工層）としては、カーボンの層もしくはカーボンを
含んだ材料の層、例えばカーボンを含むニトロセルロー
ス樹脂、硝石綿等が適当であり、これら材料を有機溶剤
により液状としてスプレー塗布したり、カーテンフロ一
方式により塗布すればよい。

一般的にはレーザ吸収層３は有機化合物を主成分とする
ものを、レーザ防御層２は無機物を主成分とするものを
用いるのがよい。

上記の材質のレーザ防御層およびレーザ吸収層を備えた
レーザ加工材は、第１ｂ図のように、上部のレーザ吸収
層３はレーザ光５により容易に除去され、レーザ防御層
２ではレーザ光が反射、散乱、もしくは拡散されるため
、この層２は除去されず、レーザ光の強度が変動しても
、その照射エネルギーの値が、レーザ防御層２の除去に
必要なしまい値を超えない限り、レーザ防御層２の除去
は開始されず、レーザ防御層の表面は凹凸のない均一な
形状となる。

本実施例によれば、レーザ光を走査させながらマーキン
グ加工を行なっても、マーキング加工面が凹凸のない均
一な面となり、微細で鮮明な文字、図記号の表記が可能
となった。また、レーザ光がレーザ防御層２で反射・散
乱もしくは拡散されるため、加工母材１に到着するレー
ザ光は大幅に減衰し、加工母材がレーザ光によってその
表面を除去される等の損傷を受けることがない。特にＣ
ｕ。

ＡＲ，Ａｕの金属箔を使用した場合は熱拡散効果により
、レーザ光照射点の急激な温度」二昇が生ぜず、熱によ
る被加工母材の損傷が防止される。

レーザ防御層とレーザ吸収層を備えたレーザ加工材で集
積回路を形成すると、マスクを用いないで微細な描画を
行なうことができる。また集積回路その他の電気回路基
板面に搭載される小型の部品（面付搭載部品）に、本発
明のレーザ加工材を用いると、例えば部品名等をマスク
を用いることなく走査方式でマーキングできるので、第
２図（ｂ）に示すように、切れ目のない字体で書くこと
ができ、目視による判読も容易になって誤読が減少する
。

〔発明の効果〕

請求項１に記載のレーザ加工材によれば、レーザ光を走
査させながらマーキング加工を行なっても加工後の面が
凹凸の少ない面となるので、機械での文字読み取りの際
の誤りが少なくなる効果がある。

請求項２に記載のレーザ加工材によれば、レーザ防御層
のレーザ光による除去が開始されるのに必要な照射エネ
ルギー量が、レーザ吸収層を除去するのに必要な照射エ
ネルギー量の少なくとも２倍であるので、レーザ光しこ
よる加工後しこ露呈される面の凹凸が少なく、加工後の
面を画像として入力処理する場合に、乱反射による誤読
が少なくなる働果がある。

請求項３〜８に記載のレーザ加工材によっても。

請求項１に記載のレーザ加工材と同等の効果が得られる
。

請求項９に記載のレーザ加工材の製造方法によれば、レ
ーザ光を走査するように照射しても、微細なマーキング
加工が可能なレーザ加工材が得られる。

請求項１０に記載の集積回路によれば、マスクを用いる
ことなく、レーザ加工後の面の凹凸が少なくなるので、
レーザ光を走査させて連続した微細な線のマーキングを
行なうことを可能とする効果がある。

請求項１１に記載の熱可塑性樹脂によれば、レーザに対
する保護層を備えたので、本体損傷の恐れなく、レーザ
光による加工が可能となった。

請求項１２に記載の面付搭載部品によれば、マスクを用
いることなく、レーザ加工面の凹凸を少なくして乱反射
を減少することができるので、レーザ光の走査によって
マーキングした文字の目視による読み取りが容易になり
、部品の管理を容易にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明の一実施例を示す断面図、第１ｂ図
は、第１ａ図に示す実施例にレーザ光による加工を行な
った状態を示す断面向、第２図は。 レーザ光によりマーキングされた文字の列を示す平面図
、第３図は、レーザ光を走査させる場合のレーザ照射量
の比較を示す概念図、第４図は、従来技術の例を示す断
面図、第５図は、本発明の一実施例にレーザ照射を行な
って得られた、照射エネルギーと除去膜厚の関係を示す
グラフである。 １・・・加工母材、２・・・レーザ防御層。 ３・・・レーザ吸収層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加工母材表面にレーザ防御層とレーザ吸収層とを設
   けたレーザ加工材において、前記レーザ防御層がレーザ
   照射による除去効果を生ずるレーザ照射エネルギー量の
   しきい値をもち、このしきい値が、前記レーザ吸収層を
   除去するのに必要な照射エネルギー量を超える値である
   ことを特徴とするレーザ加工材。 ２、レーザ防御層のレーザ照射による除去効果を生ずる
   レーザ照射エネルギー量のしきい値が、レーザ吸収層を
   除去するのに必要な照射エネルギー量の２倍を超える値
   であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工材
   。 ３、加工母材の表面に母材を保護する保護層がもうけら
   れ、該保護層の表面にレーザ照射をうける加工層が設け
   られていることを特徴とするレーザ加工材。 ４、保護層が９８％を超えるレーザ反射率を有する材料
   を含んでいることを特徴とする請求項３に記載のレーザ
   加工材。 ５、保護層が２Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）を超える熱伝導率を有
   する材料を含んでいることを特徴とする請求項３に記載
   のレーザ加工材。 ６、保護層が母材表面に蒸着されたＡｌ、ＣｕおよびＡ
   ｕのなかの何れかの層を含んでいることを特徴とする請
   求項３に記載のレーザ加工材。 ７、保護層が母材表面に貼り付けられたＡｌ、Ｃｕおよ
   びＡｕのなかの何れかの箔を備えていることを特徴とす
   る請求項３に記載のレーザ加工材。 ８、保護層が母材表面にコーティングされたＡｌ、Ｃｕ
   およびＡｕのなかの何れか一つ以上をふくむ樹脂を備え
   ていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工材
   。 ９、母材表面に、Ａｌ、ＣｕおよびＡｕのなかのいずれ
   か一つ以上を含む層を設ける手順と、その上に炭素を含
   む材料の層を設ける手順とを備えていることを特徴とす
   るレーザ加工材の製造方法。 １０、請求項１に記載のレーザ加工材をマーキング部に
   備えていることを特徴とする集積回路。 １１、請求項１に記載のレーザ加工材をマーキング部に
   備えていることを特徴とする熱可塑性樹脂。 １２、請求項１に記載のレーザ加工材を備えていること
   を特徴とする面付塔載部品。