CN107662050B - 激光加工装置以及激光加工方法 - Google Patents

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Abstract

在通过激光加工装置对多层树脂基板进行全切割加工时,在对表面侧的层进行加工时,使内侧的树脂层不易被加工。激光加工装置(1)是用于切断从表面侧起具有第一树脂层(L1)和第二树脂层(L2)的多层树脂基板(P)的装置,具备第一激光振荡器(9A)和第二激光振荡器(9B)。第一激光振荡器(9A)是产生用于切断第一树脂层(L1)的第一激光(R1)的装置。第一激光(R1)相对于第二树脂层(L2)的吸收率比相对于第一树脂层(L1)的吸收率低。第二激光振荡器(9B)是产生用于切断第二树脂层(L2)的第二激光(R2)的装置。第二激光(R2)相对于第二树脂层(L2)的吸收率比相对于第一树脂层(L1)的吸收率高。

Description

激光加工装置以及激光加工方法
技术领域
本发明涉及一种激光加工装置以及激光加工方法,尤其涉及一种通过照射激光来切断树脂基板的装置以及方法。
背景技术
树脂基板的种类分为单层树脂基板和多层树脂基板。多层树脂基板含有不同材料的多个树脂层。另外,有时会根据产品来层叠功能性膜(无机、金属、有机)。
作为对多层树脂基板进行切断的装置,可使用激光加工装置(例如参照专利文献1)。多层树脂基板通过激光加工装置,仅切断上侧的层(半切割加工),或切断全部的层(全切割加工)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利公开2014-8511号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
在对多层树脂基板进行全切割加工时,在表面层下侧的层(例如中间层)是由相对于激光的吸收率较高的材料构成的情况下,有时中间层会先于表面层被加工。在该情况下,表面层的内侧产生的碎片的排出受到表面层的妨碍。因此,碎片会进入树脂层的边界,在内部堆积,发热并使周边部分变质。
本发明的目的在于,在通过激光加工装置对多层树脂基板进行全切割加工时,在对表面侧的层进行加工时,使内侧的树脂层不易被加工。
(二)技术方案
以下,对作为用于解决问题的手段的多个方案进行说明。这些方案根据需要可以任意组合。
本发明的一个观点的激光加工装置是用于切断从表面侧起具有第一树脂层和第二树脂层的多层树脂基板的装置,具备第一激光装置和第二激光装置。
第一激光装置是产生用于切断第一树脂层的第一激光的装置。第一激光相对于第二树脂层的吸收率比相对于第一树脂层的吸收率低。
第二激光装置是产生用于切断第二树脂层的第二激光的装置。第二激光相对于第二树脂层的吸收率比相对于第一树脂层的吸收率高。
在该装置中,在利用第一激光对第一树脂层进行切断时,选定不对第二树脂层进行加工的条件(激光功率等)。其原因在于,第一激光相对于第二树脂层的吸收率比相对于第一树脂层的吸收率低。其结果为,在对第一树脂层进行切断时,第二树脂层不易被加工。
在第一树脂层被切断之后,利用第二激光对第二树脂层进行切断。这时产生的碎片会从第一树脂层的切断部分排出至外部。因此,对第二树脂层进行加工时所产生的碎片不会停留在第一树脂层内。
第一激光相对于第二树脂层的吸收率为30%以下,优选为20%以下。
第二激光相对于第二树脂层的吸收率为70%以上,优选为80%以上。
第二树脂层可以含有PI,第一激光装置可以是CO2激光,第二激光装置可以是UV激光。
本发明的另一观点的激光加工方法是对从表面侧起具有第一树脂层和第二树脂层的多层树脂基板进行切断的方法,该方法具备下述的步骤:
第一切断步骤,通过产生相对于第二树脂层的吸收率比相对于第一树脂层的吸收率低的第一激光,来切断第一树脂层;
第二切断步骤,在第一切断步骤之后,通过产生相对于第二树脂层的吸收率比相对于第一树脂层的吸收率高的第二激光并照射在第一树脂层的切断部分上,来切断第二树脂层。
在该方法中,在利用第一激光对第一树脂层进行切断时,第二树脂层不被加工。其原因在于,第一激光相对于第二树脂层的吸收率比相对于第一树脂层的吸收率低。其结果为,在对第一树脂层进行切断时,不易发生因第二树脂层被加工而引起的问题。
在第一树脂层被切断之后,利用第二激光对第二树脂层进行切断。这时产生的碎片会从第一树脂层的切断部分排出至外部。因此,对第二树脂层进行加工时所产生的碎片不会停留在第一树脂层内。
(三)有益效果
在本发明的激光加工装置以及激光加工方法中,在对多层树脂基板进行全切割加工时,在对表面侧的树脂层进行加工时,内侧的树脂层不易被加工。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的激光加工装置的示意图。
图2是表示全切割加工的控制操作的流程图。
图3是表示树脂基板的结构的示意性的截面图。
图4是树脂基板的加工状态的示意性的截面图。
图5是表示本发明实施例的切断部分的状态的俯视图。
图6是表示比较例的切断部分的状态的俯视图。
附图标记说明
1-激光加工装置;3-激光装置;5-机械驱动系统;7-控制部;9-激光振荡器;9A-第一激光振荡器;9B-第二激光振荡器;11-传输光学系统;13-底座;15-加工台;17-移动装置;19-切断部;L1-第一树脂层;L2-第二树脂层;L3-第三树脂层;P-树脂基板。
具体实施方式
1.第一实施方式
(1)整体结构
图1表示本发明的一个实施方式的用于切断树脂基板的激光加工装置1的整体结构。图1是本发明的第一实施方式的激光加工装置的示意图。
激光加工装置1是对树脂基板P进行全切割加工的装置。树脂基板也称为树脂片材、树脂膜。
激光加工装置1具备激光装置3。激光装置3具有用于向树脂基板P照射激光的第一激光振荡器9A。第一激光振荡器9A例如是CO2激光。激光装置3具有用于向树脂基板P照射激光的第二激光振荡器9B。第二激光振荡器9B例如是UV激光。
激光装置3具有将激光传输至后述的机械驱动系统的传输光学系统11。传输光学系统11例如具有未图示的聚光透镜、多个反射镜、棱镜、扩束器等。另外,传输光学系统11例如具有X轴方向移动机构(未图示),该X轴方向移动机构用于使安装有第一激光振荡器9A、第二激光振荡器9B以及其它光学系统的激光照射头(未图示)在X轴方向上移动。
传输光学系统11可以在第一激光振荡器9A和第二激光振荡器9B中分别具有不同的光学机构,也可以切换使用共有的光学机构。
激光加工装置1具备机械驱动系统5。机械驱动系统5具有底座13、承载树脂基板P的加工台15、以及移动装置17,该移动装置17使加工台15相对于底座13在水平方向上移动。移动装置17是具有导轨、移动台、马达等的公知的机构。
激光加工装置1具备控制部7。控制部7是具有处理器(例如CPU)、存储器(例如ROM、RAM、HDD、SSD等)、以及各种接口(例如A/D转换器、D/A转换器、通信接口等)的计算机系统。控制部7通过运行存储部(与存储器的存储区域的一部分或全部对应)所保存的程序,来进行各种控制操作。
控制部7可以由单一的处理器构成,但也可以由用于各种控制而独立的多个处理器构成。
虽然没有图示,但是控制部7连接有:对树脂基板P的大小、形状以及位置进行检测的传感器;用于检测各装置的状态的传感器;以及开关;还有信息输入装置。
在该实施方式中,控制部7能够控制第一激光振荡器9A以及第二激光振荡器9B。另外,控制部7能够控制移动装置17。进一步地,控制部7能够控制传输光学系统11。
如图3所示,树脂基板P是由多层的树脂构成的多层树脂基板。图3是表示树脂基板的结构的示意性的截面图。具体地说,树脂基板P是三层结构,从表侧起具有第一树脂层L1、第二树脂层L2、以及第三树脂层L3。
作为一例,第一树脂层L1含有PET。第二树脂层L2含有PI。第三树脂层L3含有PET。
作为一例,各树脂层通过粘合层互相粘合。
作为一例,第二树脂层L2的上面形成有电路。
(2)操作
使用图2~图4来说明通过激光对树脂基板P进行加工的操作。图2是表示全切割加工的控制操作的流程图。图4是表示树脂基板的加工状态的示意性的截面图。
控制部7驱动激光振荡器9,执行对树脂基板P的切断。以下,对切断操作进行具体的说明。
在步骤S1中,切断第一树脂层L1。具体地说,控制部7通过驱动第一激光振荡器9A,使激光沿切断线C移动。如图3所示,利用第一激光R1对第一树脂层L1进行切断。激光的扫描次数可以是一次,也可以是多次。
在利用第一激光R1对第一树脂层L1进行切断时,第二树脂层L2不被加工。其原因在于,第一激光R1相对于第二树脂层L2的吸收率比相对于第一树脂层L1的吸收率低。其结果为,在对第一树脂层L1进行切断时,不易产生因第二树脂层L2被加工而引起的问题。
作为具体例,CO2激光相对于PI的吸收率在9.4μm波段的情况下为30%左右。
在步骤S2中,切断第二树脂层L2。具体地说,控制部7通过驱动第二激光振荡器9B,使激光沿切断线C移动。激光的扫描次数可以是一次,也可以是多次。如图4所示,利用第二激光R2对第二树脂层L2进行切断。这时产生的碎片会从第一树脂层L1的切断部19排出至外部。此外,第二激光R2相对于第二树脂层L2的吸收率比相对于第一树脂层L1的吸收率高,因此可有效地切断第二树脂层L2。
作为具体例,UV激光相对于PI的吸收率为90%左右。
在步骤S3中,切断第三树脂层L3。这时,使用第二激光振荡器9B即UV激光。
接着,使用图5以及图6,对实施例和比较例进行说明。图5是表示本发明实施例的切断部分的状态的俯视图。图6是表示比较例的切断部分的状态的俯视图。
实施例:第一树脂层是PET,第二树脂层是PI,激光装置是CO2激光。
比较例:第一树脂层是PET,第二树脂层是PI,激光装置是UV激光。
在任一情况下,都仅切断第一树脂层,在该状态下进行观察。
如图5所示,在实施例中,相对于切断部19,碎片扩散的区域的宽度Z很小。
如图6所示,在比较例(例如使用UV激光来切断第一层的情况)中,相对于切断部19,碎片扩散的区域的宽度Z很大。
2.其它实施方式
以上,对本发明的一个实施方式进行了说明,但本发明不限于上述实施方式,在不脱离发明主旨的范围内可以进行各种变更。
上述树脂基板的树脂层是三层,但树脂层也可以是两层,也可以是四层以上。
上述基板全部由树脂层构成,但也可以在两层树脂层之下设置其它的层(例如金属层、陶瓷层)。
激光装置、机械驱动系统的具体的结构不限于上述实施方式。
对于树脂基板的形状、切断部的形状没有特别限定。
工业实用性
本发明能够广泛适用于通过照射激光来切断树脂基板的激光加工装置以及激光加工方法。

Claims (2)

1.一种激光加工装置,用于切断从表面侧起具有第一树脂层、第二树脂层和第三树脂层的多层树脂基板,以避免切割产生的碎片在树脂层的边界内堆积,其具备:
第一激光装置,是产生用于切断所述第一树脂层的第一激光的装置,所述第一激光相对于所述第二树脂层的吸收率比相对于所述第一树脂层的吸收率低,以使得所述第二树脂层不被加工;
第二激光装置,是产生用于切断所述第二树脂层和所述第三树脂层的第二激光的装置,所述第二激光相对于所述第二树脂层的吸收率比相对于所述第一树脂层和所述第三树脂层的吸收率高,以使得所述第一树脂层和所述第三树脂层不被加工,
其中,所述第一树脂层含有PET,
所述第二树脂层含有PI,
所述第三树脂层含有PET,
所述第一激光装置是CO2激光,
所述第二激光装置是UV激光。
2.一种激光加工方法,对从表面侧起具有第一树脂层、第二树脂层和第三树脂层的多层树脂基板进行切断,以避免切割产生的碎片在树脂层的边界内堆积,
其中,所述第一树脂层含有PET,
所述第二树脂层含有PI,
所述第三树脂层含有PET,
所述激光加工方法具备:
第一切断步骤,通过产生CO2激光,来切断所述第一树脂层,以使得所述第二树脂层不被加工;
第二切断步骤,在所述第一切断步骤之后,通过产生UV激光并照射在所述第一树脂层的切断部分上,来切断所述第二树脂层,以使得所述第一树脂层和所述第三树脂层不被加工;
第三切断步骤,在所述第二切断步骤之后,通过产生UV激光并照射在所述第二树脂层的切断部分上,来切断所述第三树脂层。
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