JPS6054151B2 - レ−ザ切断方法 - Google Patents
レ−ザ切断方法Info
- Publication number
- JPS6054151B2 JPS6054151B2 JP57184644A JP18464482A JPS6054151B2 JP S6054151 B2 JPS6054151 B2 JP S6054151B2 JP 57184644 A JP57184644 A JP 57184644A JP 18464482 A JP18464482 A JP 18464482A JP S6054151 B2 JPS6054151 B2 JP S6054151B2
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- JP
- Japan
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- groove
- diamond
- laser
- workpiece
- width
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- 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
- B28D1/22—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising
- B28D1/221—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising by thermic methods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/30—Organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はダイヤモンドまたはダイヤモンドに近接する硬
さをもつ材料を対象としたレーザ切断方法に関する。
さをもつ材料を対象としたレーザ切断方法に関する。
レーザ光は各種の材料の切断加工に適用されているが、
近年ダイヤモンドに対しても適用が試みられている。
近年ダイヤモンドに対しても適用が試みられている。
第１図はダイヤモンドに対する一般的なレーザ切断の例
を示すもので、ダイヤモンド１に集光レンズ２で集束さ
れた波長が１μｍ近くのレーザ光３を照射すると、深さ
ｄ（７）溝４が形成されたところで加工の進行が停止し
てしまう。これは透明体の被加工物では集光パワー密度
を高めるため、開口数の大きな集光束とする必要があり
、この条件ではレーザ光３の焦点深度が浅くなることに
よるものである。上記では、レーザ光３の照射を続行し
ても、ダイヤモンド１を加熱するだけで、切断するまで
に至らない。この場合、レーザ光３のエネルギを高めて
行うことが考えられるが、熱衝撃によりダイヤモンド１
自体を粉砕してることがあり、むやみにエネルギを高め
て照射することはできない。したがつて、実用的にはＯ
、５ｗｒｍ以上の厚さをもつダイヤモンドの切断は困難
であつた。〔発明の目的〕 ダイヤモンドおよびダイヤモンドに近接する硬さをもち
、かつ比較的厚い材料を確実に切断する方法を提供する
ことにある。
を示すもので、ダイヤモンド１に集光レンズ２で集束さ
れた波長が１μｍ近くのレーザ光３を照射すると、深さ
ｄ（７）溝４が形成されたところで加工の進行が停止し
てしまう。これは透明体の被加工物では集光パワー密度
を高めるため、開口数の大きな集光束とする必要があり
、この条件ではレーザ光３の焦点深度が浅くなることに
よるものである。上記では、レーザ光３の照射を続行し
ても、ダイヤモンド１を加熱するだけで、切断するまで
に至らない。この場合、レーザ光３のエネルギを高めて
行うことが考えられるが、熱衝撃によりダイヤモンド１
自体を粉砕してることがあり、むやみにエネルギを高め
て照射することはできない。したがつて、実用的にはＯ
、５ｗｒｍ以上の厚さをもつダイヤモンドの切断は困難
であつた。〔発明の目的〕 ダイヤモンドおよびダイヤモンドに近接する硬さをもち
、かつ比較的厚い材料を確実に切断する方法を提供する
ことにある。
切断走査を多段にし、しかも後段の切断走査幅を前段よ
りも狭くして行うことにより、切断溝を深めてゆくこと
により、切断するようにしたものである。
りも狭くして行うことにより、切断溝を深めてゆくこと
により、切断するようにしたものである。
本発明の一実施例を図に基いて説明する。
第２図は本発明を実施するため装置の構成を示すもので
ある。この図において、被加工物であるダイヤモンド１
は架台１０上で環状の固定具１１およびこの固定具１１
を挿通し架台１０に螺合するねじ１２・・・により固定
されている。上記固定具１１はダイヤモンド１の上面の
一部に接し、両側部における空間部には熱伝導ペースト
などからなるバッキング材１３が充填されている。なお
、架台１０に長溝状の貫通孔１４が形成されていて、ダ
イヤモンド１はその切断部を貫通孔１４の位置に対峙さ
せて固定されている。架台１０は支持部材１５を介して
Ｚテーブル装置１６に支持されている。Ｚテーブル１６
は基台１７に設けられているＹテーブル装置１８に載架
されているｘテーブル装置１９に支持されている。上記
Ｘ，ＹおよびＺテーブルの各装置１９，１８，１６は制
御装置２０によりそれぞれ移動制御されるようになつて
いる。一方、２１はモードセレクタ（図示せず）をもつ
ＹＡＧ等のＱスイッチ固体レーザ発振器で、この発振器
から放出されたレーザ光Ｌは凹レンズ２２、凸レンズ２
３からなるビーム拡大器２４で拡大され、さらにダイク
ロイックミラー２５および第１の集光レンズ２６を経て
ダイヤモンド１の切断部に集束照射するように導かれる
。２７は第２の集光レンズで照射加工中におけるダイヤ
モンド１の加工部から反射し、ダイクロイックミラー２
５を透過してくる反射光Ｌ″を光電検出器２８からの出
力信号は制御信号発生器２９に入力し、この発生器にお
いて設定信号と比較され設定信号より低レベルになつた
場合に制御装置２０に位置制御信号を入力するようにな
つている。
ある。この図において、被加工物であるダイヤモンド１
は架台１０上で環状の固定具１１およびこの固定具１１
を挿通し架台１０に螺合するねじ１２・・・により固定
されている。上記固定具１１はダイヤモンド１の上面の
一部に接し、両側部における空間部には熱伝導ペースト
などからなるバッキング材１３が充填されている。なお
、架台１０に長溝状の貫通孔１４が形成されていて、ダ
イヤモンド１はその切断部を貫通孔１４の位置に対峙さ
せて固定されている。架台１０は支持部材１５を介して
Ｚテーブル装置１６に支持されている。Ｚテーブル１６
は基台１７に設けられているＹテーブル装置１８に載架
されているｘテーブル装置１９に支持されている。上記
Ｘ，ＹおよびＺテーブルの各装置１９，１８，１６は制
御装置２０によりそれぞれ移動制御されるようになつて
いる。一方、２１はモードセレクタ（図示せず）をもつ
ＹＡＧ等のＱスイッチ固体レーザ発振器で、この発振器
から放出されたレーザ光Ｌは凹レンズ２２、凸レンズ２
３からなるビーム拡大器２４で拡大され、さらにダイク
ロイックミラー２５および第１の集光レンズ２６を経て
ダイヤモンド１の切断部に集束照射するように導かれる
。２７は第２の集光レンズで照射加工中におけるダイヤ
モンド１の加工部から反射し、ダイクロイックミラー２
５を透過してくる反射光Ｌ″を光電検出器２８からの出
力信号は制御信号発生器２９に入力し、この発生器にお
いて設定信号と比較され設定信号より低レベルになつた
場合に制御装置２０に位置制御信号を入力するようにな
つている。
次に上記の装置によりダイヤモンドの切断について説明
する。
する。
第３図ａ乃至ｅは加工タイミングチャート図．で、先ず
、加工の開始時点ちではＸ，ＹおよびＺテーブル装置１
９，１８，１６によりレーザ光Ｌの集光点位置は第４図
および第５図に示すように切断中心から距離をおいた個
所、すなわちイあるいは平面的にＡ点に合わせられる。
、加工の開始時点ちではＸ，ＹおよびＺテーブル装置１
９，１８，１６によりレーザ光Ｌの集光点位置は第４図
および第５図に示すように切断中心から距離をおいた個
所、すなわちイあるいは平面的にＡ点に合わせられる。
この点から時！刻ｔ１〜ちの間にｘテーブル装置１９の
反対側のＢ点にまで走査され、さらに時刻Ｔ２〜Ｔ３の
間にＹテーブル装置１８で直角にＣ点まで走査される。
このようにして時刻Ｔ６までの間にＸおよびＹテーブル
装置１９，１８の移動制御でＢ点と対称になる・Ｆ点ま
でその間のＤおよびＥ点を縫うようにして移動走査され
る。以上の走査の繰り返しによつて、幅Ｗ１の範囲にわ
たり全面照射されるので、レーザスポット径で形成する
よりも幅広の溝が深さΔｆ１で形成される。
反対側のＢ点にまで走査され、さらに時刻Ｔ２〜Ｔ３の
間にＹテーブル装置１８で直角にＣ点まで走査される。
このようにして時刻Ｔ６までの間にＸおよびＹテーブル
装置１９，１８の移動制御でＢ点と対称になる・Ｆ点ま
でその間のＤおよびＥ点を縫うようにして移動走査され
る。以上の走査の繰り返しによつて、幅Ｗ１の範囲にわ
たり全面照射されるので、レーザスポット径で形成する
よりも幅広の溝が深さΔｆ１で形成される。
この場合、レーザスポットの直径は約３０ｐｍ〜０．１
ｗｔと十分小さく集光できるので加工時に切断部以外の
周囲に衝撃を与えて割れを発生するようなことはおこさ
ないですむ。上記の溝の形成加工中、光電検出器２８に
は十分な光量の反射光が検出されるが、加工が進行し加
工部分がレーザ集光点から遠ざかるにつれて加工量が減
少し加工部における発光も弱くなり光電検出器２８にお
ける）検出信号のレベルは低下する。検出信号のレベル
が一定値以下に低下した時点で制御信号発生器２９より
制御装置２０に所定の信号が発せられ、時刻Ｔ６〜Ｔ７
においてレーザ集光点位置が変化される。すなわち、上
記所定の信号により、Ｙテープ・ル装置１８側とともに
Ｚテーブル１６が第１の集光レンズ２６側に向けて一定
量移動する。この移動はレーザ集光点位置が上記幅Ｗ１
の溝の深さΔｆ１の底部にくるように行われる。以上の
制御動作の終了後、上記Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆで囲われる幅、
″Ｗ１より狭い幅、すなわち第６図に示すＧ，Ｈ，ｌ，
Ｊで囲われる幅Ｗ２を形成すべく時刻Ｔ８〜Ｔｌｌの間
で走査されレーザ照射加工が行われる。この照射で深さ
はΔＦ２まで進行し、最終的に第７図のＫ，Ｌで示すレ
ーザスポットの直径に相当する幅での走査により幅Ｗ３
の溝を時刻Ｔｌ２〜Ｔｌ６の間で繰り返して形成しダイ
ヤモンド１の切断が完了する。なお、上記実施例ては溝
を広く加工するのに平行な直線走査を複数本位置をずら
して行つたが、直線でなく溝幅相当の円径でスパイラル
状に走査しレーザスポット径より広い幅の溝加工を行い
、引き続きレーザ集光点を内部に送り小径の円て加工を
行うようにしてもよい。
ｗｔと十分小さく集光できるので加工時に切断部以外の
周囲に衝撃を与えて割れを発生するようなことはおこさ
ないですむ。上記の溝の形成加工中、光電検出器２８に
は十分な光量の反射光が検出されるが、加工が進行し加
工部分がレーザ集光点から遠ざかるにつれて加工量が減
少し加工部における発光も弱くなり光電検出器２８にお
ける）検出信号のレベルは低下する。検出信号のレベル
が一定値以下に低下した時点で制御信号発生器２９より
制御装置２０に所定の信号が発せられ、時刻Ｔ６〜Ｔ７
においてレーザ集光点位置が変化される。すなわち、上
記所定の信号により、Ｙテープ・ル装置１８側とともに
Ｚテーブル１６が第１の集光レンズ２６側に向けて一定
量移動する。この移動はレーザ集光点位置が上記幅Ｗ１
の溝の深さΔｆ１の底部にくるように行われる。以上の
制御動作の終了後、上記Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｆで囲われる幅、
″Ｗ１より狭い幅、すなわち第６図に示すＧ，Ｈ，ｌ，
Ｊで囲われる幅Ｗ２を形成すべく時刻Ｔ８〜Ｔｌｌの間
で走査されレーザ照射加工が行われる。この照射で深さ
はΔＦ２まで進行し、最終的に第７図のＫ，Ｌで示すレ
ーザスポットの直径に相当する幅での走査により幅Ｗ３
の溝を時刻Ｔｌ２〜Ｔｌ６の間で繰り返して形成しダイ
ヤモンド１の切断が完了する。なお、上記実施例ては溝
を広く加工するのに平行な直線走査を複数本位置をずら
して行つたが、直線でなく溝幅相当の円径でスパイラル
状に走査しレーザスポット径より広い幅の溝加工を行い
、引き続きレーザ集光点を内部に送り小径の円て加工を
行うようにしてもよい。
溝幅方向に振幅させて行うようにしても加工できる。さ
らに切断形状が直線以外に円弧、曲線の切断に適用でき
ることはいうまでもない。〔発明の効果〕 このようにダイヤモンドの内部に表面は広い溝幅を形成
し、そのあとで溝幅を徐々に狭くし、集光点を内部に設
定しながら加工を進行させるようにしたので、レーザ集
光ビームは無駄なく加工境界面に照射する条件が保たれ
る。
らに切断形状が直線以外に円弧、曲線の切断に適用でき
ることはいうまでもない。〔発明の効果〕 このようにダイヤモンドの内部に表面は広い溝幅を形成
し、そのあとで溝幅を徐々に狭くし、集光点を内部に設
定しながら加工を進行させるようにしたので、レーザ集
光ビームは無駄なく加工境界面に照射する条件が保たれ
る。
このことは加工が絶えずとどこおりなしに進行すること
になる。すなわち、レーザ光のエネルギはダイヤモンド
の加工に消費され、加工物の蒸発とともに周囲に消散さ
れるから加工物の温度上昇が低く抑えられるため熱影響
を小さくできる。なお、溝形成は■形に断面を形成した
が、溝の開き角度は集光ビームの形状に応じて必要最小
限に設定するのがよい。すなわち開き角が大きすぎると
ダイヤモンド素材の損失が大きく、小さすぎると能率的
に加工を進行させることのできる溝深さが浅くなり、厚
いダイヤモンドの切断ができなくなる。この場合、ダイ
ヤモンドの位置を上下反転して両面から切断溝を形成す
れば切断可能な溝深さの２倍までの厚味をもつたダイヤ
モンドの切断ができる。
になる。すなわち、レーザ光のエネルギはダイヤモンド
の加工に消費され、加工物の蒸発とともに周囲に消散さ
れるから加工物の温度上昇が低く抑えられるため熱影響
を小さくできる。なお、溝形成は■形に断面を形成した
が、溝の開き角度は集光ビームの形状に応じて必要最小
限に設定するのがよい。すなわち開き角が大きすぎると
ダイヤモンド素材の損失が大きく、小さすぎると能率的
に加工を進行させることのできる溝深さが浅くなり、厚
いダイヤモンドの切断ができなくなる。この場合、ダイ
ヤモンドの位置を上下反転して両面から切断溝を形成す
れば切断可能な溝深さの２倍までの厚味をもつたダイヤ
モンドの切断ができる。
第１図は従来の方法を示す慨略図、第２図は本発明を実
施するための装置の一例を示す構造図、第３図ａ乃至ｅ
は本発明の工程を示すタイムチャート図、第４図乃至第
７図は本発明の切断工程を説明するための図である。
施するための装置の一例を示す構造図、第３図ａ乃至ｅ
は本発明の工程を示すタイムチャート図、第４図乃至第
７図は本発明の切断工程を説明するための図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被加工物の一方の面に向かつて集光光学系で集光さ
れたレーザ光を特間隔間において幅方向に若干ずらした
往復走査を幅方向に進めることによつて上記一方の面に
投影されるレーザスポット径より広幅になる第１の溝を
形成する第１の工程と、上記一方の集光光学系との離間
距離を相対的に縮めてレーザ光の集光点を被加工物内部
に設定するとともに上記第１の溝幅より狭幅の第２の溝
を形成する第２の工程と、上記第１と第２の工程の関係
に相当する第３以降の溝を形成する工程とを備えること
を特徴とするレーザ切断方法。 ２ 第２の工程以降の工程は第１の工程の工程における
被加工物からの発光量の減少を検出したのちに開始され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ
切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57184644A JPS6054151B2 (ja) | 1982-10-22 | 1982-10-22 | レ−ザ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57184644A JPS6054151B2 (ja) | 1982-10-22 | 1982-10-22 | レ−ザ切断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5976687A JPS5976687A (ja) | 1984-05-01 |
| JPS6054151B2 true JPS6054151B2 (ja) | 1985-11-28 |
Family
ID=16156834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57184644A Expired JPS6054151B2 (ja) | 1982-10-22 | 1982-10-22 | レ−ザ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054151B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0635072B2 (ja) * | 1986-03-26 | 1994-05-11 | 新技術事業団 | 人工ダイヤモンド膜の切断加工方法 |
| JP3159593B2 (ja) * | 1994-02-28 | 2001-04-23 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工方法及びその装置 |
| JP4659300B2 (ja) | 2000-09-13 | 2011-03-30 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ加工方法及び半導体チップの製造方法 |
| EP1476289A1 (en) * | 2002-02-21 | 2004-11-17 | Arvindbhai Lavjibhai Patel | A novel laser diamond sawing machine |
| CN100485902C (zh) | 2002-03-12 | 2009-05-06 | 浜松光子学株式会社 | 基板的分割方法 |
| TWI520269B (zh) | 2002-12-03 | 2016-02-01 | Hamamatsu Photonics Kk | Cutting method of semiconductor substrate |
| JP6180240B2 (ja) * | 2013-08-29 | 2017-08-16 | 日本特殊陶業株式会社 | レーザ切断方法 |
| JP2020192542A (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 株式会社フジクラ | 加工方法および加工装置 |
| JP2020192543A (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 株式会社フジクラ | 加工方法および加工装置 |
| CN114959246A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-08-30 | 沈阳工业大学 | 一种提高航空用轴承钢材料关键构件力学性能的激光冲击强化方法 |
-
1982
- 1982-10-22 JP JP57184644A patent/JPS6054151B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5976687A (ja) | 1984-05-01 |
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