TWI586470B - 雷射加工方法 - Google Patents

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Description

雷射加工方法
本發明係關於將雷射(laser)照射至被加工物而對被加工物進行加工之雷射加工方法及雷射加工裝置。
近年來，隨著電氣、電子機器的小型化等，構件也不斷朝微細化、複雜化發展。因此，在各種材料的開孔加工及切斷加工方面也要求要高精度化。利用鑽頭(drill)、模具等進行之機械加工，由於有刀具摩耗等因素所以越來越難以滿足高精度化之要求。
雷射加工可對被加工物進行非接觸且微細之加工。但是，因為雷射加工時產生之被加工物的熔融物及飛散物會附著在被加工物的表面，所以必須將該等熔融物及飛散物去除掉。因而，必須在雷射加工之後的步驟中進行如除污(desmear)之類的蝕刻(etching)處理，造成步驟數之增加及成本之上升。
因此，過去曾開發出一種在被加工物的表面貼附有保護材之狀態下，對於保護材連同被加工物照射 雷射而對被加工物進行加工之雷射加工方法(參照例如專利文獻1)，來作為防止在對被加工物進行雷射加工時產生的熔融物及飛散物的附著之雷射加工方法。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開昭59-76688號公報
然而，在要提高雷射的能量密度(energy density)之情況，為了充分確保保護材的耐熱性，必須增大保護材的厚度，而有因為加大了保護材的厚度，使得貼附了保護材之被加工物產生很大的翹曲、或在將保護材從被加工物剝離之際於被加工物產生很大的應力之問題。
本發明提供一種可使發生於被加工物之翹曲減低而且可使在將保護材從被加工物剝離之際產生於被加工物之應力減低之雷射加工方法及雷射加工裝置。
本發明之雷射加工方法係包括：以在玻璃(glass)的兩面疊加上保護材之形態將保護材形成至玻璃之保護材形成步驟；在保護材形成步驟之後，對於玻璃連同保護材照射雷射而對玻璃進行加工之雷射加工步驟；以及在雷射加工步驟之後，將保護材從玻璃剝離之保護材剝離步驟。
根據本發明之雷射加工方法，由於在玻璃的兩面形成有保護材之狀態下連同保護材對於玻璃照射雷射，然後將保護材從玻璃剝離，所以即使是為了提高雷射的能量密度而加大保護材的厚度時，也可在玻璃形成有保護材時使產生於玻璃之翹曲減低以及可在將保護材從玻璃剝離之情況使產生於玻璃之應力減低。
1‧‧‧貼有保護材之玻璃
2‧‧‧玻璃
21‧‧‧加工孔
21A‧‧‧貫通孔
21B‧‧‧盲孔
22‧‧‧裂紋
23‧‧‧背面
24‧‧‧表面
3‧‧‧保護材
31、32、35‧‧‧基材
33、34‧‧‧接著劑
4‧‧‧熔融物
5‧‧‧飛散物
6‧‧‧氣泡
7‧‧‧雜物
8‧‧‧固定膠帶
9‧‧‧固定治具
100‧‧‧雷射加工裝置
101‧‧‧雷射
102‧‧‧雷射振盪器
103‧‧‧射束調整光學系統
104‧‧‧導光鏡
105‧‧‧遮罩
106‧‧‧聚焦透鏡
107‧‧‧載台
108‧‧‧雷射照射裝置
117‧‧‧中空部分
127‧‧‧吸氣孔
201‧‧‧片帶
202、203、204‧‧‧輥
第1圖係顯示本發明實施形態1中之貼有保護材的玻璃之側面圖。
第2圖係顯示將厚保護材從玻璃剝離的情況之側面圖。
第3圖係顯示第2圖之保護材剝離後的玻璃之平面圖。
第4圖係顯示將厚保護材黏接在玻璃上的情況之側面圖。
第5圖係顯示採用本發明實施形態1之雷射加工方法在玻璃形成為加工孔之盲孔的情況之圖。
第6圖係顯示採用本發明實施形態1之雷射加工方法在玻璃形成為加工孔之貫通孔的情況之圖。
第7圖係顯示在保護材與玻璃之間混入有氣泡及異物的狀態下在玻璃形成為加工孔之盲孔的情況之圖。
第8圖係顯示於第7圖中形成加工孔後的玻璃之平面圖。
第9圖係顯示本發明實施形態1之雷射加工方法所使用的雷射加工裝置之透視圖。
第10圖係顯示在有翹曲的狀態下接受雷射照射後之貼有保護材的玻璃之剖面圖。
第11圖係顯示從第10圖之貼有保護材的玻璃將保護材去除掉之後的玻璃之平面圖。
第12圖係顯示第11圖之玻璃之剖面圖。
第13圖係用來說明將貼有保護材之玻璃平穩地固定在第9圖中的載台(stage)上之方法之圖。
第14圖係用來說明將貼有保護材之玻璃平穩地固定在第9圖中的載台上之方法之圖。
第15圖係用來說明將貼有保護材之玻璃平穩地固定在第9圖中的載台上之方法之圖。
第16圖係用來說明將貼有保護材之玻璃平穩地固定在第9圖中的載台上之方法之圖。
第17圖係用來說明將貼有保護材之玻璃平穩地固定在第9圖中的載台上之方法之圖。
第18圖係顯示本發明實施形態4中之貼有保護材的玻璃之側面圖。
第19圖係顯示將塗佈有接著劑之基材貼附至第18圖之玻璃的情況之平面圖。
第20圖係顯示將塗佈有接著劑之基材貼附至第19圖之基材的情況之平面圖。
第21圖係顯示使用輥而將一對保護材同時貼附至玻 璃的表面及背面的情況之側面圖。
實施形態1.
對形成為薄板形狀的玻璃進行微細孔開孔加工之用途，舉例來說係要利用加工出的微細孔來形成用來使半導體晶片(chip)與封裝基板(package substrate)相導通連接所需的中間基板用薄板貫通電極。隨著電子機器的高性能化、高機能化，印刷電路基板也朝向高密度化發展。基板的主要材料為樹脂，但作為樹脂的替代材料，熱膨脹率低且絕緣性高之玻璃備受期待。
第1圖係顯示本發明實施形態1中之貼有保護材的玻璃之側面圖。貼有保護材之玻璃(貼有保護材之被加工物)1係具備有：形成為薄板形狀之玻璃(被加工物)2、以及形成於玻璃2的表面之保護材3。保護材3係用來防止對玻璃2照射雷射之際從玻璃2產生的熔融物及飛散物附著於玻璃2。
保護材3具備有兩個基材31,32以及兩層接著劑33,34。接著劑33係塗佈於玻璃2的表面。基材31透過接著劑33而貼附於玻璃2的表面。接著劑34係塗佈於基材31之與玻璃2側相反側的面。基材32透過接著劑34而貼附於基材31。換言之，保護材3係以將重疊的兩個基材31,32疊加至玻璃2之形態形成於玻璃2上。在本例中，雖針對具備有兩個基材31,32之保護材3的構成進行說明，但亦可為具備有三個以上的基材之保護材3之構 成。在此情況，也是以將重疊的三個以上的基材疊加至玻璃2之形態形成於玻璃2上。
玻璃2的厚度係在300μm以下。對於在高能量密度之條件下對玻璃2照射雷射之雷射加工方法而言，藉由在玻璃2上形成具備有兩個基材31,32之保護材3，不僅可保有耐熱性，而且可抑制貼有保護材之玻璃1之翹曲。此外，將貼有保護材之玻璃1放置在平坦的載台上，並將貼有保護材之玻璃1固定在載台上，也可抑制貼有保護材之玻璃1之翹曲。另外，在將保護材3從玻璃2剝離之際，可藉由一片一片地將兩個基材31,32剝離，緩和作用於玻璃2之應力，減低玻璃2上裂紋(crack)之產生。結果，可進行熔融物及飛散物不會附著於玻璃2，而且加工形狀均一之玻璃2的雷射加工。
保護材3的厚度係在500μm以下。中間基板的厚度係在約50μm至300μm左右。
保護材3之選擇，係取決於玻璃2的材料及雷射加工條件。保護材3必須對於雷射的照射有充足的耐熱性。所謂充足的耐熱性，係指對於保護材3進行雷射加工時，幾乎不會產生基材31,32之變形、不會有保護材3耐不住雷射的熱而燒焦之情形、以及不會有保護材3因為雷射的熱而燒掉導致玻璃2的表面露出。
若無法充分確保保護材3的耐熱性，就難以利用保護材3將玻璃2的熔融物及飛散物去除，而且，會在玻璃2形成熱影響層、或在玻璃2形成裂紋。
在雷射加工條件方面，若雷射的能量密度為低能量密度，則即使厚度小的保護材3，也可得到充足的耐熱性，可防止熔融物及飛散物附著至玻璃2。
但是，若在雷射加工條件方面，雷射的能量密度為高能量密度，則必須將保護材3的材質變更為具有充足的耐熱性之材質、或將保護材3的厚度加大到使得保護材3具有充足的耐熱性。此係因為若保護材3耐不住雷射的熱，保護材3就會劣化而無法防止熔融物及飛散物附著至玻璃2的緣故。
第2圖係顯示將厚保護材3從玻璃2剝離的情況之側面圖，第3圖係顯示第2圖之保護材3剝離後的玻璃2之平面圖。在對於使用於中間基板中之厚度300μm以下，且對由硬脆性材料所構成之玻璃2進行雷射加工時，保護材3的厚度尺寸若過大，在將保護材3從玻璃2剝離之際，就會有對於玻璃2施加應力，在形成於玻璃2之加工孔21或玻璃2中的加工孔21的周圍的部分產生裂紋22之情形。
第4圖係顯示將厚保護材3黏接在玻璃2上的情況之側面圖。在保護材3的厚度大時，將保護材3黏接至玻璃2之際，有時會使得玻璃2產生翹曲。此可想成是因為將保護材3黏接至玻璃2之際加諸於玻璃2的拉伸應力以及將保護材3貼附至玻璃2之際加諸於玻璃2的應力所致。尤其，在作業員以手動方式將保護材3貼附至玻璃2時，保護材3會在貼附方向收縮而產生翹曲。貼有 保護材之玻璃1的翹曲方向及翹曲量，係依玻璃2的材質、玻璃2的厚度、保護材3的材質、保護材3的厚度、玻璃2與保護材3之間的接著力而異。
即使是高等級的雷射加工條件，也會有因為保護材3所造成之翹曲或裂紋22之產生，而導致加工品質降低之問題。
要使保護材3具有充足的耐熱性、抑制將保護材3黏接至玻璃2時之貼有保護材的玻璃1之翹曲、以及抑制將保護材3從玻璃2剝離時之裂紋22的產生這三點同時達成係相當困難之課題。
本發明中，保護材3具備有兩個基材31,32以及兩層接著劑33,34，由於有兩個基材31,32，所以保護材3具有在耐熱性上很充分之厚度。另外，與如第2圖及第4圖所示之具備有一個厚度較大的基材35之保護材3所使玻璃2產生之翹曲量相比較，如第1圖所示之具備有兩個基材31,32但整體的厚度相同之保護材3可使產生於玻璃2之翹曲量減低。
基材31,32的厚度可小於等於玻璃2的厚度。基材31,32較佳為在與玻璃2的表面垂直之方向重疊。
在從上方看保護材3及玻璃2之情況，保護材3的面積較佳為比玻璃2的面積大。但是，在貼有保護材之玻璃1的面積遠大於載台之情況，保護材3之超出載台的部分會因為自身重量而產生翹曲。為了防止此情形，保護材3的大小較佳為限制在最大只到比用來將玻璃2固 定在其上之載台略大之程度。
基材31,32的材質，舉例來說有例如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)等之高分子薄膜(film)等。
基材31,32兩者的大小並不必須彼此相同。但是，必須為在基材31,32兩者相重疊之狀態下基材31,32都必定會覆蓋住玻璃2的雷射加工部分之大小。
基材31,32的厚度，以當雷射照射至保護材3之際可對底下的玻璃2進行雷射加工為前提條件。
接著劑33,34的材質，舉例來說有例如橡膠(rubber)系接著劑、矽膠(silicon)系接著劑、丙烯酸(acrylic)系接著劑等。接著劑33,34的材質係可暫時接著或可剝離者。
塗在玻璃2上之接著劑33的接著範圍必須比玻璃2之要接受雷射加工的部分大。
接著劑33,34的厚度雖係依所使用的材質的黏著力而定，但較佳為在20μm以下。接著劑33,34的黏著力只要是使玻璃2與基材31、基材31與基材32的密著性到達某一程度之力即可。接著劑33,34的黏著力較佳為在0.05至1.0N/20mm之範圍內。
基材31,32兩者的材質及厚度不必須彼此相同。接著劑33,34兩者的材質及厚度也不必須彼此相同。尤其是基材31,32的組合，基材31,32的厚度可互不相同。基材31,32及接著劑33,34其整體的厚度較佳為為 均勻一致。
接著，針對在玻璃2形成微細孔之雷射加工方法進行說明。第5圖係顯示採用本發明實施形態1之雷射加工方法在玻璃2形成盲孔作為加工孔21的情況之圖，第6圖係顯示採用本發明實施形態1之雷射加工方法在玻璃2形成貫通孔作為加工孔21的情況之圖。首先，針對將保護材3黏接至玻璃2之方法進行說明。將保護材3黏接至玻璃2的一個面或兩個面(保護材形成步驟)。在對於玻璃2進行盲孔加工或劃線(scribe)加工之情況，係只將保護材3黏接於玻璃2的一個面，在對於玻璃2進行貫通孔加工或切斷加工時，則在玻璃2的表面及背面都貼附保護材3。此係因為在對於玻璃2進行貫通孔加工或切斷加工時，熔融物4及飛散物5不僅會附著在表面也會附著在背面，剝離會變困難之緣故。
黏接在玻璃2的背面之保護材3的厚度，可設成小於等於黏接在玻璃2的表面之保護材3的厚度。
將保護材3黏接至玻璃2之方法，舉例來說有：以手動、輥對輥(Roll to Roll)等方式將預先使接著劑33,34附著於基材31,32而成的保護材3貼附至玻璃2之方法、在從上而下依序重疊基材32、接著劑34、基材31、接著劑33、玻璃2之狀態下利用真空層合機(laminater)將各層黏接起來之方法等。在此情況，可使用接著片(sheet)來作為接著劑33,34。
將保護材3黏接至玻璃2時之要注意的點， 舉例來說有：不要讓玻璃2與保護材3之間混入有氣泡、塵埃等之雜物(異物)。第7圖係顯示在保護材3與玻璃2之間混入有氣泡6及雜物7的狀態下在玻璃2形成盲孔作為加工孔21的情況之圖，第8圖係顯示第7圖之加工孔21形成後的玻璃2之平面圖。當氣泡6或雜物7混入玻璃2與保護材3之間，雷射加工時之玻璃2的熔融物4及飛散物5就會進入玻璃2與保護材3之間隙，該熔融物4及飛散物5就會熔著於玻璃2的表面。在此情況，保護材3就不能充分發揮防止熔融物4及飛散物5附著於玻璃2之機能。因此，在使用已將接著劑33,34附著於基材31,32之保護材3時，係使用將接著劑33,34塗佈於基材31,32的全面之保護材3。
為了抑制將保護材3黏接至玻璃2時之玻璃2的翹曲，在保護材3的厚度比玻璃2的厚度厚之情況，係使基材一個一個地黏接至玻璃2。
接著，針對將雷射照射至保護材3及玻璃2之雷射加工方法進行說明。第9圖係顯示本發明實施形態1之雷射加工方法所使用的雷射加工裝置100之透視圖。雷射加工裝置100具備有：輸出雷射101之雷射振盪器102、調整從雷射振盪器102輸出的雷射101之射束(beam)調整光學系統103、使經射束調整光學系統103予以調整過之雷射101反射之導光鏡(mirror)104、使經導光鏡104予以反射後的雷射101的輪廓(profile)成形之遮罩(mask)105、使經過遮罩105而成形後的雷射101聚焦之聚焦透鏡 (lens)106、支持將接受經聚焦透鏡106予以聚焦後的雷射101的照射之貼有保護材的玻璃1之載台107、以及搬送載台107之搬送裝置(未圖示)。雷射振盪器102、射束調整光學系統103、導光鏡104、遮罩105及聚焦透鏡106係構成雷射照射裝置108。
射束調整光學系統103，係進行雷射101的射束直徑的大小之調整及雷射101的射束形狀之成形。射束調整光學系統103係由凹透鏡及凸透鏡的組合所構成。在進行橢圓射束等之射束成形之光學系統中，可使用柱面透鏡(cylindrical lens)、稜鏡(prism)、繞射光學元件等。
遮罩105係由銅等的材料所構成。遮罩105的中心，形成有比照射至遮罩105之雷射101的射束直徑小之圓或橢圓等的形狀之貫通孔，雷射101藉由通過遮罩105形成貫通孔的形狀。另外，雷射照射裝置108亦可不具備遮罩105。
利用聚焦透鏡106使經過遮罩105而成形之雷射101聚焦在貼有保護材之玻璃1的雷射入射面，並使之在載台107上掃描，而在玻璃2形成微細的加工孔21(雷射加工步驟)。第9圖中顯示的雖然是形成盲孔作為加工孔21之盲孔加工的情況，但亦可適用於貫通孔加工及切斷加工。
關於使照射於玻璃2之雷射101相對於玻璃2移動之相對的掃描，將載台107固定，然後藉由電流計式反射鏡(galvanometer mirror)、多邊形鏡(polygon mirror) 等雷射掃描也可得到同樣的效果。此情況，在聚焦透鏡方面可使用f θ透鏡來進行照射。
雷射101的聚焦位置，可在保護材3的表面、保護材3的內部、玻璃2的表面、玻璃2的內部之任一位置，可依據所要形成的加工孔的大小及深度來調整。
在雷射加工中，可使用輔助氣體(assist gas)。所謂的輔助氣體，係指除了用於雷射加工時的熔融物4的剝離及樣本(sample)的冷卻之外，也用防止熔融物4附著至聚焦透鏡106之保護氣體。作為輔助氣體的，舉例來說有空氣、氮氣、氬氣(argon gas)等。輔助氣體的流通方法，舉例來說有：讓輔助氣體在聚焦透鏡106與玻璃2之間流通之方法、利用噴嘴(nozzle)使輔助氣體與雷射101於同軸上流動之方法等。
用於玻璃2的微細孔加工之雷射，可採用具有在玻璃2的吸收域中的波長之雷射101，尤其是脈衝CO2雷射。CO2雷射與固體雷射相比較，其運轉成本(running cost)較便宜，且從可靠性的觀點來看也有其優點。此外，脈衝雷射(pulse laser)與連續振盪(CW：Continuous Wave)之雷射相比較，可集中時間照射能量。因此，可局部地進行更深的加工。尤其，適合形成微細孔。
雷射振盪器102可採用利用增益開關(gain switch)而產生脈衝(pulse)之三軸正交型CO2雷射振盪器。就三軸正交型而言，氣體流路的截面積變大，即使低氣體壓力-低氣體流速也可得到高輸出。另外，利用增益開關而 使脈衝產生之方式，係斷續地使激發放電產生，且在單脈衝振盪後利用新的雷射氣體(laser gas)來補充放電電極間前次放電殘存的消耗氣體，然後利用下一次激發放電使下一個脈衝產生，以此方式進行脈衝振盪，峰值(peak)輸出會變高。用於玻璃的微細孔加工之雷射，適合採用運轉成本較便宜，且藉由增益開關使脈衝產生之高峰值-低脈衝的三軸正交型CO2雷射。
作為加工對象之玻璃2係為脆性材料，有硼矽酸玻璃(borosilicate glass)、鈉玻璃(soda glass)、鹼玻璃(alkali glass)、無鹼玻璃(non-alkali glass)或合成石英等種類。在本發明之玻璃2的雷射微細孔加工中，加工對象之玻璃2的材質若在雷射波長的波長域中不具有光吸收域就無法進行加工。因此，作為玻璃2者，尤以相對於所使用的CO2雷射的波長可吸收雷射101之玻璃2最適合。
雷射101之照射，在貫通孔加工或切斷加工時，可從玻璃2的表面及背面之任一方或從玻璃的表面及背面兩方面進行照射。而且，在貫通孔加工或切斷加工時，係在不使與受照射的一側相反側之背面部分與載台107接觸之狀態下進行加工。此係因為在貫通孔加工或切斷加工之際，玻璃2的熔融物4會從從玻璃2的表面側朝向背面側而通過加工孔21，但若玻璃2的背面與載台107相接觸，就成為玻璃2的熔融物4難以通過加工孔21之狀態，有時熔融物4不僅會附著於保護材3，也會附著於玻璃2的背面的加工孔21的周圍的緣故。以及，因為會有熱難以排 出，而在玻璃2形成熱影響層、或產生裂紋22之情形的緣故。
第10圖係顯示在有翹曲的狀態下接受雷射101照射後之貼有保護材的玻璃1之剖面圖，第11圖係顯示從第10圖之貼有保護材的玻璃1將保護材3去除掉之後的玻璃2之平面圖，第12圖係顯示第11圖之玻璃2之剖面圖。第10至12圖顯示的是形成貫通孔作為加工孔21之情況。在貼有保護材之玻璃1有翹曲時，相對於玻璃2的表面之雷射101的焦點位置會依加工位置而異，所以會在加工孔21的大小上產生大小不一的情形，以及加工孔21的形狀會產生並非圓而是橢圓之部分。再者，也會產生所謂加工孔21相對於玻璃2的表面而傾斜的加工偏差之問題。因此，會形成相對於玻璃2的表面傾斜之貫通孔21A。此外，還會產生加工孔21的深度參差不齊，一部分的加工孔21相對於玻璃2的表面而傾斜形成，且有時會不形成貫通孔，反倒形成相對於玻璃2的表面傾斜之盲孔21B之問題。尤其，在玻璃2的雷射加工之在閾值附近的能量密度之情況更容易產生。
如第9圖所示，載台107以平面度很高之水平的平台較適合。即使在保護材3係由兩個以上之複數個基材31,32所構成時，貼有保護材之玻璃1也會有略微翹曲之情形。尤其是75μm以下的薄板形狀的玻璃2，會有因為保護材3的厚度而翹曲之情形。但是，在此情況，將保護材3從玻璃2剝離，玻璃2並不會破裂而會在保護材 3剝離後變平。將貼有保護材之玻璃1以減低翹曲的狀態固定在載台107上，可解決此問題。
將貼有保護材之玻璃1固定成水平之方法，舉例來說有：如第13圖所示，將大塊的保護材3不僅黏接於玻璃2也黏接於載台107之方法；如第14圖所示，利用固定膠帶8固定住貼有保護材之玻璃1的整個周圍或周圍的一半以上之方法；以及如第15圖所示，在載台107之上利用螺絲而設置固定治具9，利用固定治具9朝向載台107壓住玻璃2之加工預定範圍以外的部分而加以固定之方法等。此外，亦可為利用第15圖所示的方法以外之方法，以固定治具壓住玻璃2之加工部分以外的部分的數個地方之方法。舉例來說有例如：如第16圖所示，藉由從形成於載台107之吸氣孔127吸引空氣，而將加工部分以外之周圍部分以真空吸附來固定至載台107之方法；以及如第17圖所示，藉由從形成於載台107之吸氣孔127吸引空氣，且僅吸引不與加工部分接觸之載台107的中空部分117來將玻璃2予以固定之方法等。第13至17圖顯示的都是進行貫通孔加工之情況之載台107。
雷射加工時，為了將玻璃2的熔融物4及飛散物5從玻璃2的內部排出到外部，必須要加工保護材3。保護材3可與玻璃2同時接受加工，或是先加工保護材3之後，才接著加工玻璃2。因此，在雷射加工中，若加工對象的材質並不在雷射波長的波長域中具有光吸收域就無法進行加工。保護材3特別適合採用相對於CO2雷射的波 長會吸收雷射光之材質。使用的CO2雷射的波長較佳為在9.0μm至11.0μm之範圍內。
接著，針對從玻璃2將保護材3剝離之方法進行說明。在雷射加工後從玻璃2將保護材3剝離(保護材剝離步驟)，可將加工時產生之玻璃2的熔融物4及飛散物5去除掉。雷射加工後之從玻璃2將保護材3剝離之方法，舉例來說有：作業員用手將保護材3剝離之方法、利用輥等治具使保護材3的端部剝離之方法等。
本發明中，為了防止保護材3對於玻璃2施加過度的應力，並不是一次將所有的保護材3剝離，而是將複數個基材31,32逐一剝離。採用此方法，可減低剝離保護材3時之玻璃2上裂紋之產生。
如以上所說明的，根據本發明實施形態1之雷射加工方法，在對於厚度300μm以下之薄玻璃2的雷射加工中，係採用具有兩個以上之複數個基材31,32之保護材3，而可抑制翹曲之影響，同時可維持必要的厚度使保護材3有耐熱性，且即使在高能量密度條件下也可防止熔融物4及飛散物5附著至玻璃2。另外，將貼有保護材之玻璃1平穩地固定在載台107上，可更進一步減低玻璃1之翹曲，可得到均一的加工形狀。以及，將基材31,32逐一剝離，可減低剝離保護材3時之於玻璃2產生裂紋22。
實施形態2.
本實施形態中，高能量密度的條件為200J/cm2以上。在低能量密度條件下，會在加工孔21的周圍形成熱影響 層。為了使熱影響層減低，必須使用高能量密度的雷射101。
另外，在開孔加工中，能量密度較高者，加工孔21的錐度(taper)較陡。因此，在玻璃2的雷射加工中，以利用高能量密度之雷射101來進行加工較佳。
針對利用脈衝CO2雷射在厚度100μm之硼矽酸玻璃加工出直徑約70μm的微細孔之例進行說明。雷射101的照射條件係能量密度為500J/cm2。基材31,32係由聚對苯二甲酸乙二酯所構成。
基材31,32的厚度，係以在對保護材3照射雷射之際可對玻璃2進行加工為前提條件，較佳為將基材31,32的厚度設成低於100μm。
防止貼有保護材之玻璃1翹曲之對策，係利用真空吸力將玻璃2的加工部分以外的部分吸附在載台107上而加以固定。其他的構成都與實施形態1一樣。
如以往一般，使用由厚度100μm之一個基材所構成之保護材3，將保護材3黏接在玻璃2上後形成貫通孔作為加工孔21時，可防止熔融物4及飛散物5附著至玻璃2。但是，在將保護材3從玻璃2剝離之際，卻會在加工孔21的周圍及在玻璃2產生裂紋22。
相對於此，分別使基材31,32的厚度為50μm，而使用由兩個基材31,32所構成之厚度100μm的保護材3，將保護材3用於厚度100μm之玻璃2時，與以往一樣，可防止熔融物4及飛散物5附著至玻璃2。而且， 因為係將基材31,32一個一個剝離，所以不會在玻璃2產生裂紋22。
如以上所說明的，根據本發明實施形態2之雷射加工方法，在200J/cm2以上之高能量密度加工條件下，可抑制保護材3剝離時之裂紋之產生，而且可防止熔融物4及飛散物5附著至玻璃2。
在上述實施形態2中，雖針對具有厚度相同的各別基材31,32之保護材3的構成進行說明，但亦可為具有厚度不相同的各別基材31,32之保護材3的構成。例如，亦可為具有厚度40μm的基材31及厚度60μm的基材32之保護材3。
又，在上述實施形態2中，雖針對具有各別基材31,32的厚度的總和為100μm之保護材3的構成進行說明，但各別基材31,32的厚度的總和亦可為100μm以外之值。例如，亦可為具有厚度50μm的基材31及厚度75μm的基材32之保護材3的構成。此情況也一樣，可抑制將保護材3剝離時在玻璃2產生裂紋之情形，且可防止熔融物4及飛散物5附著至玻璃2，使玻璃2之均一的加工成為可能。
另外，在上述實施形態2中，雖針對具有兩個基材31,32之保護材3的構成進行說明，但亦可為具有三片以上的基材之保護材3的構成。例如，亦可為具有三片厚度30μm的基材之保護材3的構成。
實施形態3.
本發明之實施形態3，係在接著劑33,34為水溶性之點與實施形態1中記載之發明不同。其他的構成都與實施形態1一樣。
附著至玻璃2之接著劑33，必須要充分接著玻璃2及基材31。即使接著劑33為水溶性，只要具有不會讓氣泡6及玻璃2的熔融物4進入到玻璃2與基材31之間之密著性即可。
由於接著劑33,34為水溶性，所以基材31,32可藉由水洗而使之從玻璃2剝離。因此，在將基材31,32與玻璃2剝離之際，可抑制玻璃2上之裂紋22之產生。貼有保護材之玻璃1只要可進行雷射加工即可，包含基材31,32及接著劑33,34在內之保護材3的厚度並沒有特別的限制。因為接著劑33,34為水溶性，所以可為基材的片數只有一片之保護材3之構成。在此時，基材的形狀可為板狀。
水溶性的接著劑33,34，可舉：聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)或甲基纖維素(methyl cellulose)等。
不僅只接著劑33,34，亦可保護材3全體都為水溶性的。即使保護材3為水溶性的，在藉由水洗而將保護材3從玻璃2去除掉之際，也一樣可抑制玻璃2上之裂紋22之產生。此時將保護材形成至玻璃2之方法，舉例來說有旋塗法(spin coat)等。預先在要加工的玻璃2的面形成保護材3之膜，然後在加工後清洗貼有保護材之玻璃1，就可使保護材3之膜連同熔融物4從玻璃2剝離。使保護材3為水溶性的，在成膜的簡易性及環境面方面都較佳。
此外，亦可不是所有接著劑33,34都為水溶性的。例如，可只有接著劑33(第1圖)是水溶性的。即使是此種情況，也可藉由清洗貼有保護材之玻璃1，而使基材31及基材32都從玻璃2剝離。以及，例如，可只有接著劑34(第1圖)是水溶性的。在此時，係先清洗貼有保護材之玻璃1，使基材32從基材31剝離，然後將基材31從玻璃2剝離。
如以上所說明的，根據本發明實施形態3之雷射加工方法，由於接著劑33,34都為水溶性，所以可藉由水洗使保護材3從玻璃2剝離。如此一來，就可在將保護材3從玻璃2剝離之際，減低施加於玻璃2之應力，防止在雷射加工時及剝離保護材3時在玻璃2產生裂紋22。
實施形態4.
本發明之實施形態4，係針對將具有複數個基材之保護材3形成至玻璃2之方法，尤其是以各基材之形成至玻璃2之形成方向不同之點為特徵之將保護材3形成至玻璃2之方法進行說明。
在以雷射加工方式形成在厚度方向貫通玻璃2之貫通孔之貫通孔形成步驟中，因為熔融物4及飛散物5不只會在玻璃2的表面也會在背面產生，所以必須在玻璃2的兩面都貼附保護材3。保護材3也具有減低雷射加工時產生的熱影響層及裂紋22之效果。
第18圖係顯示本發明實施形態4中之貼有 保護材的玻璃之側面圖。雖然如第6圖所示可在玻璃2的兩面各別形成具有兩個基材之保護材3，但如第18圖所示，本實施形態4中，形成於玻璃2的背面(第二面)23之保護材3係只具有一個基材31。
在本實施形態4中，因為並不會直接從玻璃2的背面23側照射雷射而對玻璃2的背面進行加工，所以形成於玻璃2的背面23之保護材3，並不要求要有形成於玻璃2的表面(第一面)24之保護材3那樣的耐熱性。因此，可構成為形成於玻璃2的背面23之保護材3只具有一個基材31之構成。
在玻璃2的兩面形成保護材3，可防止髒污附著玻璃2或防止玻璃2產生傷痕，所以也具有不使玻璃2的強度減損之效果。
玻璃2的楊氏係數(Young’s modulus)與同為脆性材料之矽的相比為一半以下之值。因此，在保護材3的膜厚較大時，將保護材形成至玻璃2時玻璃2容易受到保護材3之拉伸而翹曲。因此，在如第1、5、6、18圖所示形成由複數個基材所構成的保護材3之際，較佳為一片一片地貼附基材。
例如，若針對相同厚度的保護材3而進行由一片基材所構成之保護材3與由複數片基材所構成之保護材3之比較，則將複數片基材一片一片貼附而在玻璃2形成保護材3之作法，較可緩和介於相鄰的基材與基材之間之接著劑層中的應力。因此，可抑制形成有保護材3之玻 璃2的翹曲。
第19圖係顯示將塗佈有接著劑之基材31貼附至第18之玻璃2的情況之平面圖，第20圖係顯示將塗佈有接著劑之基材32貼附至第19之基材31的情況之平面圖。在以上的說明中，記載的雖然是將由厚度較大的一個基材所構成之保護材3置換為由複數個基材所構成之保護材3，藉此而緩和保護材3施加於玻璃2的應力之方法，但除了保護材3的構成之外，其他的將保護材3形成至玻璃2的方法也可緩和施加於玻璃2之應力。
在將由兩片基材31,32所構成之保護材3形成至玻璃2之情況，係以讓形成至玻璃2之第一片基材31的形成方向A、與接著形成之基材32的形成方向B不同之方式將保護材3貼附至玻璃2。在本例中，所謂的基材的形成方向，係指基材的貼附方向。
較佳為以讓第一片基材31的形成方向與第二片基材32的形成方向儘可能地相互正交之方式貼附基材。
在將基材31形成至玻璃2之情況，為了不使玻璃2與基材31之間產生氣泡，係在將接著劑33塗佈至基材31或玻璃2之狀態下將基材31壓貼至玻璃2。尤其在以手動方式將基材31形成至玻璃2之情況，有時可能將基材31拉得太緊而形成，而產生施加於玻璃2之應力。為了緩和此應力，而以讓第一片基材31的形成方向與第二片基材32的形成方向儘可能地正交之方式貼附基材。
接著劑33,34及基材31,32較佳為都採用其厚度方向的尺寸在整個面都很均勻者。接著劑34係塗佈於基材32之基材31側的面或基材31之基材32側的面。接著劑34只要具有在加工時基材32不會從基材31剝離之程度的黏著力即可，且為了緩和應力，黏著力亦可不那麼強。但是，為了避免產生同時將基材31及基材32剝離之情形，接著劑34的黏著力不能比接著劑33的黏著力強。
若接著劑33的黏著力較弱，則即使以未讓氣泡或塵埃等之異物進入基材31與玻璃2之間之形態將保護材3黏接至玻璃2，保護材3也會在雷射加工時從玻璃2剝離，使得熔融物4或飛散物5進入保護材3與玻璃2之間的空隙，所以接著劑33的黏著力較佳為在0.05至1.0N/20mm之範圍內。
接著劑33及接著劑34係由彼此不相同種類的材料所構成。
黏接於玻璃2之基材31(第一基材)的厚度方向的尺寸，較佳為比黏接於基材31之基材32(第二基材)的厚度方向的尺寸小。基材31係黏接於玻璃2，所以給予玻璃2之應力較大。為了緩和給予玻璃2之應力，較佳為使基材31的厚度方向的尺寸比基材32的厚度方向的尺寸小。另外，在進行貫通孔或切斷加工時，由於形成於玻璃2的背面23之保護材3的基材31也黏接於玻璃2，所以較佳為使其厚度方向的尺寸較小。基於同樣的理由，可使基材32的剛性比基材31的剛性弱。在保護材3由三個以上 的基材所構成之情況，係使與玻璃2最接近而形成之基材31的厚度方向的尺寸，比相較於基材31而言較遠離玻璃2而形成之基材的厚度方向的尺寸小。
基材32的材質係採用耐熱溫度比基材31的材質高者。因為雷射係照射於基材32，所以基材32會消失得比基材31多。因此，為了使保護材3保有較好的耐熱性，基材32也要採用耐熱性較高者。基材31及基材32係由互不相同種類的材料所構成。
保護材3之大小會影響基材31,32的剝離的容易度。例如，如第1圖所示在玻璃2的表面形成具有兩個基材之保護材3時，基材32的大小較佳為比基材31的大小為小。此處，所謂的保護材3之大小，係指從上方看保護材3所見之面積。基材32若比基材31大，就有在將基材32剝離時也一併將黏接於基材32之基材31從玻璃2剝離之可能性。此若時，就與將一片厚保護材3剝離之情況一樣，所以使黏接於基材31之基材32比黏接於玻璃2之基材31小。
另外，具有複數個基材之保護材3，為了使各基材容易剝離，亦可在基材的端部設置折角、或在基材的端部設置沒有接著劑的部分。
基材及接著劑並不限定於如上述之保護材的形成方法，亦可為其他的方法。
又，在保護材形成步驟中，亦可如第21圖所示，利用輥(roll)而將要貼附於玻璃2的表面24及背面 23之一對保護材3同時貼附至玻璃。第21圖中，係具備有一對保護材貼附裝置，各保護材貼附裝置具有：安裝有保護材3之片帶(sheet)201、將片帶201捲繞起來之輥202、將片帶201送出之輥203以及導引片帶201之複數個滾輪204。將玻璃2***相向的片帶201的部分之間，且使相向的片帶201的部分的送出方向與玻璃2的移動方向C一致，而將保護材3貼附至玻璃2的表面24及背面23。
如以上所說明的，根據本發明實施形態4之雷射加工方法，可藉由改變形成至玻璃2之各基材的形成方向，緩和施加至玻璃2之應力，所以可減低玻璃2之龜裂或破裂之產生，可均一地在玻璃2形成加工孔。
2‧‧‧玻璃
21‧‧‧加工孔
3‧‧‧保護材
31、32‧‧‧基材
4‧‧‧熔融物
5‧‧‧飛散物

Claims (9)

  1. 一種雷射加工方法，包括：在玻璃的兩面形成保護材之保護材形成步驟；在前述保護材形成步驟之後，對於前述玻璃連同前述保護材照射雷射，而在前述玻璃形成加工孔之雷射加工步驟；以及在前述雷射加工步驟之後，從前述玻璃將前述保護材剝離之保護材剝離步驟；其中，在前述保護材形成步驟中，形成於屬於前述玻璃的兩面之中的一個面之第一面之前述保護材的厚度方向的尺寸，係等於或大於形成於屬於前述玻璃的兩面之中的另一個面之第二面之前述保護材的厚度方向的尺寸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射加工方法，其中，前述保護材形成步驟，係在前述第一面形成具有複數個基材之前述保護材，在前述第二面形成具有一片以上的基材之前述保護材，前述雷射加工步驟，係對於前述玻璃的前述第一面照射雷射。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之雷射加工方法，其中，前述雷射係脈衝CO2雷射。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之雷射加工方法，其中，在前述保護材形成步驟中，複數個前述基材之中 之相鄰的一對前述基材，其貼附方向係互不相同。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之雷射加工方法，其中，在前述保護材形成步驟中，複數個前述基材之中之最接近前述玻璃而形成之前述基材，亦即第一基材的厚度方向的尺寸，係比相較於前述第一基材而言較遠離前述玻璃而形成之前述基材的厚度方向的尺寸小。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之雷射加工方法，其中，具有複數個基材之前述保護材中的各個前述基材，係由互不相同種類的材料所構成。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之雷射加工方法，其中，設於前述玻璃與前述基材之間之接著劑與設於相鄰的前述基材之間之接著劑，係由互不相同種類的材料所構成。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之雷射加工方法，其中，在前述雷射加工步驟中形成之加工孔，係貫穿前述玻璃之貫通孔。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之雷射加工方法，其中，在前述保護材形成步驟中，貼附於前述玻璃的兩面之一對前述保護材，係利用輥而將之同時貼附至前述玻璃。
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