CN117999166A - 结构体、结构体的制造方法及加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了作为加工装置的框架等的材料来说具有更好的特性的结构体、该结构体的制造方法以及使用该结构体的加工装置。结构体(CFRP结构体)(10)具备以碳纤维为主要成分的层叠体(CFRP部件)(11)和分别被加热压接在层叠体(11)的沿层叠方向相互对置的一对表面(11a、11b)上而与之一体化的、以金属为主要成分的金属箔(12a、12b)。金属箔(12a、12b)的厚度比层叠体(11)的厚度薄。
Description
技术领域
本发明涉及包含碳纤维的结构体、该结构体的制造方法以及使用该结构体的加工装置。
背景技术
以往，在曝光装置、激光加工装置等加工装置中，支承构成部件的框架由铁等金属构成。在曝光装置的情况下，框架支承光照射部、掩模台、投影透镜、工件(基板)台等构成部件。另外，在激光加工机的情况下，框架支承激光装置、工件台等构成部件。
在这样的加工装置中，若产生周边温度的变化、装置自身的发热，则金属的框架由于热膨胀而伸缩。若框架伸缩，则支承于框架的上述构成部件的位置发生变化，加工精度有可能降低。
因此，作为加工装置的框架的材料，优选使用热膨胀率尽可能低的材料。
另外，加工装置的框架也需要较高的刚性(弹性模量)。如上所述，在加工装置中，框架支承工件台。工件台例如在对基板的区域进行分割并曝光的步进重复、向基板内形成多个通孔的开孔加工中，频繁地反复进行逐次移动。因此，若利用刚性低的框架支承工件台，则框架会因为工件台的逐次移动而大幅地振动，到框架停止振动为止的时间、即到进行下一次曝光、加工为止的时间变长。其结果，工件的处理时间变长，装置的生产性降低。
而且，若框架的刚性低，则相对于来自外部的振动也较弱，容易产生摇晃。因此，也可能成为加工精度变差的原因。
另外，作为框架部件的条件，为了即使是大型装置也做到比较轻量，密度小也是很重要的。若重量变重，则必须对设置装置的工厂的地板等进行加强，装置的成本变大。
这样，希望加工装置的框架具有刚性(弹性模量)高且热膨胀系数及密度小这样的特性。作为满足这些条件的材料，有碳纤维强化塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastic：CFRP)。
例如,专利文献1(日本特开2017-061068号公报)公开了在汽车的框架等中利用CFRP这一点。该专利文献1(日本特开2017-061068号公报)公开了通过在金属部件的表面粘接CFRP制的加强件来抑制重量的增加并且加强汽车的骨架部件这一点。
现有技术文献
专利文献
专利文献2：日本特开2017-061068号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述专利文献1(日本特开2017-061068号公报)所记载的技术中，仅公开了利用CFRP作为汽车的框架的加强件这一点，没有考虑适合作为加工装置的框架的材料。
作为加工装置的框架，也可以考虑使用CFRP单体，但近年来，对加工装置要求非常高的加工精度，作为该框架的材料，要求使用具有比CFRP单体更良好的特性的结构体。但是，即使为了改良特性而例如将CFRP与金属等其他材料组合，也不明确如何组合它们才好。
另外，CFRP具有吸收使用环境的水分、膨胀而产生尺寸变形的特性。而且，由于水分向CFRP内部的渗透及扩散是缓慢进行的，因此CFRP内部的水分浓度的分布不均匀，状态也是逐渐变化的，因此可能产生表面粗糙度的恶化、扭曲变形等各种复杂的变形。
因此，本发明的目的在于提供一种作为加工装置的框架等的材料来说具有更好的特性的结构体、该结构体的制造方法以及使用该结构体的加工装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的结构体的一方式具备：以碳纤维为主要成分的层叠体；以及以金属为主要成分的金属箔，该金属箔分别被加热压接在所述层叠体的沿层叠方向相互对置的一对表面上而与之一体化；所述金属箔的厚度比所述层叠体的厚度薄。
这样，将以碳纤维为主要成分的层叠体和厚度比该层叠体薄的金属箔组合而成的结构体能够做成热膨胀系数小、耐湿性优异的结构体，能够做成与CFRP单体相比温度及湿度变化所引起的尺寸变形少的结构体。另外，能够做成与金属相比刚性高、密度小且比刚性高的结构体。即，能够做成作为加工装置的框架等的材料来说具有比CFRP单体更良好的特性的结构体。
另外，金属箔被加热压接于层叠体的表面上，不使用粘接剂而直接接合于层叠体。因此，能够适当地抑制层叠体经由粘接剂吸湿或者层叠体吸收从与粘接剂的界面渗透的水分，能够抑制耐湿性能的降低。
而且，金属箔的厚度比层叠体的厚度薄。因此，能够做成抑制重量、热膨胀系数的增加等而不损害碳纤维的优点的结构体。
另外，在上述结构体中，也可以是，所述层叠体的所述一对表面通过对向碳纤维中含浸树脂而成的预浸料进行成形而构成。
在该情况下，预浸料成为粘接部件，能够容易且适当地将层叠体与金属箔结合。由于碳纤维在预浸料中延伸，因此与一般的粘接剂不同，难以从侧面吸湿。因此，能够适当地抑制层叠体与金属箔的界面处的吸湿。
另外，在上述结构体中，也可以是，所述金属箔在所述层叠体的所述一对表面上分别遍及整个面而与所述树脂结合。在该情况下，金属箔被稳定地结合于层叠体。
此外，在上述结构体中，所述层叠体可以是碳纤维强化塑料部件。
在该情况下，具有碳纤维强化塑料的、比刚性高、密度及热膨胀系数小这一特性，能够做成耐湿性优异的结构体。
另外，在上述结构体中，也可以是，所述金属箔在减压条件下分别被加热压接在所述层叠体的所述一对表面上而与之一体化。
在该情况下，能够使层叠体与金属箔以在界面处不混入气泡的方式层叠一体化。
此外，在上述结构体中，所述金属箔可以由铜、铝、钛及不锈钢中的任一种构成。
在该情况下，可适当地获得结构体的防吸湿效果。
另外，在上述结构体中，所述金属箔的厚度可以为微米级。
在该情况下，能够抑制金属箔产生针孔等，能够适当地维持耐湿性能。
再另外，本发明的结构体的一方式具备：碳纤维强化塑料部件，该碳纤维强化塑料部件是将向碳纤维中含浸树脂而成的预浸料层叠并成形而形成的；以及以金属为主要成分的金属箔，该金属箔在所述碳纤维强化塑料部件中的沿所述预浸料的层叠方向相互对置的一对表面上分别遍及整个面而与所述树脂结合；所述金属箔的厚度比所述碳纤维强化塑料部件的厚度薄。
这样，将以碳纤维为主要成分的层叠体和厚度比该层叠体薄的金属箔组合而成的结构体能够做成热膨胀系数小、耐湿性优异的结构体，能够做成与CFRP单体相比温度及湿度变化所引起的尺寸变形少的结构体。另外，能够做成与金属相比刚性高、密度小且比刚性高的结构体。即，能够做成作为加工装置的框架等的材料来说具有比CFRP单体更良好的特性的结构体。
另外，金属箔在碳纤维强化塑料部件的表面上与构成预浸料的树脂结合。即，不使用粘接剂而直接接合于碳纤维强化塑料部件。因此，能够适当地抑制层叠体经由粘接剂吸湿或者层叠体吸收从与粘接剂的界面渗透的水分，能够抑制耐湿性能的降低。
而且，金属箔的厚度比碳纤维强化塑料部件的厚度薄。因此，能够做出抑制重量、热膨胀系数的增加等而不损害碳纤维强化塑料的优点的结构体。
另外，本发明的结构体的制造方法的一方式包含：第一工序，准备以碳纤维为主要成分的层叠体；第二工序，准备以金属为主要成分且厚度比所述层叠体薄的金属箔；以及第三工序，在所述层叠体的沿层叠方向相互对置的一对表面上分别重叠所述金属箔，一边加热一边施加压力，从而使所述层叠体与所述金属箔一体化。
由此，能够制造热膨胀系数小、耐湿性优异、与金属相比刚性高、密度小且比刚性高、与CFRP单体相比温度及湿度变化所引起的尺寸变形少的结构体。即，能够制造作为加工装置的框架等的材料来说具有比CFRP单体更良好的特性的结构体。
而且，本发明的加工装置的一方式是对工件进行加工的加工装置，对所述加工装置的构成部件进行支承的框架包含上述任一结构体。
这样，将使以碳纤维为主要成分的层叠体和厚度比该层叠体薄的金属箔组合而成的结构体用作框架的材料的加工装置能够做成温度变化、湿度变化、外在因素所引起的尺寸变形少、较为轻量的加工装置。
发明效果
根据本发明，能够实现具有如下特许结构体：作为加工装置的框架等的材料来说具有更好的特性，具体而言，抑制了刚性的降低、热膨胀、密度的增加，并且耐湿性比CFRP单体优异。
通过参照附图及权利要求书的记载，从下述具体实施方式(发明的详细说明)，本领域技术人员应该能够理解上面已经描述的本发明的目的、方式和效果以及上面未描述的本发明的目的、方式和效果。
附图说明
图1是本实施方式的结构体的剖视图。
图2是表示CFRP部件与金属箔的结合状态的示意图。
图3是表示本实施方式的结构体的另一个例子的剖视图。
图4是表示曝光装置的概略结构的图。
图5是表示激光加工装置的概略结构的图。
图6是表示本实施方式的结构体的吸湿膨胀应变的变化量的图。
图7是表示比较例的结构体的吸湿膨胀应变的变化量的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的结构体10的概略结构的剖视图。在本实施方式中，结构体10是包含碳纤维强化塑料(CFRP)的CFRP结构体。
结构体10具有第一材料11和第二材料12a、12b一体化的结构。在此，第一材料11是以碳纤维为主要成分的层叠体，第二材料12a、12b是以金属为主要成分的金属箔。在本实施方式中，层叠体11是碳纤维强化塑料部件(CFRP部件)，金属箔12a、12b是铜箔。
另外，金属箔12a、12b的材料并不限定于铜，例如也可以是铝、钛、不锈钢(SUS)、超殷钢等。
CFRP部件11将多个预浸料110层叠并加热压接而一体化。预浸料110是向碳纤维中在具有纤维的方向性的状态下浸渍树脂而成的片状的部件。构成预浸料110的树脂例如为热固性的环氧树脂。另外，作为构成预浸料110的树脂，例如也可以使用不饱和聚酯、乙烯基酯、苯酚、氰酸酯、聚酰亚胺等热固性树脂。
CFRP通过向模具中以纤维的方向不同的方式层叠所需层数(例如10层)的多个预浸料，在减压条件下加热至120℃～130℃左右，进行加压(压接)并使其固化而成形。在此，之所以使预浸料以纤维的方向不同的方式重叠，是为了使预浸料的面内方向的强度以各向同性的方式得到强化。
另外，作为预浸料的替代，可以使用能够廉价地储存的基准尺寸(标准尺寸)的标准CFRP板(例如，5mm的UD(UNI-DIRECTION)材料)。另外，UD材料是指纤维的方向仅在一个方向上延伸的材料。
这样制作的CFRP为与铁、铝等金属材料相比密度低(即轻)并且强度高的材料。CFRP部件11是将上述完成的CFRP切成所希望的大小的部件。
铜箔12a、12b在CFRP部件11的沿层叠方向(在图1中为上下方向)相互对置的一对表面11a、11b上分别同样地一体化而形成。具体而言，如图2所示，CFRP部件11的表面11a是将向碳纤维111中含浸树脂112而成的预浸料110成形而构成的，铜箔12a在CFRP部件11的表面11a上遍及整个面而与树脂112结合，由此与CFRP部件11一体化。另外，CFRP部件11的表面11b上的铜箔12b也相同。
另外，如图1所示，铜箔12a、12b的厚度D2a、D2b分别设定得比CFRP部件11的厚度D1薄。在此，“厚度”是指CFRP部件11的层叠方向即与表面11a、11b正交的方向上的部件的厚度。
以下，对本实施方式中的结构体10的制造方法的一个例子进行说明。
首先，准备多片(例如10片)厚度200μm的预浸料110。另外，分别准备厚度20μm的铜箔12a、12b。另外，铜箔12a、12b的厚度D2a、D2b也可以分别不同。
接着，在层叠了10层的预浸料110的层叠体的正反两面的整个面上分别重叠铜箔12a、12b，在减压条件下(一边抽真空一边)加压以使得在预浸料110与铜箔12a、12b的界面处不混入气泡，用1小时升温至130℃使其固化。在以该状态保持1小时后，放冷至室温。
这样，在将10层的预浸料110成形而成的CFRP部件11的正反两面遍及整个面加热压接铜箔12a、12b而使之一体化。根据需要进行边缘修剪，去除多余的铜箔12a、12b，由此制造出结构体10。
另外，也可以使铜箔12a、12b经由预浸料110层叠一体化于固化成形完毕的CFRP部件的正反两面。
例如，准备层叠了6层厚度200μm的预浸料110并通过上述方法固化成形的CFRP部件。
接着，在所准备的CFRP部件的正反两面的整个面上，分别各层叠2层例如厚度200μm的预浸料110，并进一步分别重叠铜箔12a、12b，在减压条件下(一边抽真空一边)加压以使得在预浸料110与铜箔12a、12b的界面处不混入气泡，用1小时升温至130℃使其固化。在以该状态保持1小时后，放冷至室温。
在该情况下，也能够制造出在将10层的预浸料110成形而成的CFRP部件11的正反两面遍及整个面加热压接铜箔12a、12b而使之一体化的结构体10。
此外，在任一制造方法的情况下，都是在准备了与CFRP部件11(预浸料110)相同大小的铜箔12a、12b的情况下就不需要边缘修剪。
另外，如图3所示的结构体10A那样，在铜箔12a、12b上，为了铜箔12a、12b表面的防氧化、防污染、防止磨损粉末的产生等，也可以分别层叠保护层13。
在此，作为保护层13，能够使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酰亚胺)等塑料膜。另外，作为保护层13，也可以使用镍镀层或锡镀层。
本实施方式中的结构体10例如能够用于加工装置的框架。在此，加工装置例如包含在半导体基板或印刷基板上曝光电路等图案的曝光装置、向基板照射激光来进行切割或开孔加工的激光加工装置等。另外，作为曝光装置、激光加工装置的结构的一部分使用的工作台装置等也可以包含在加工装置中。工作台装置是保持上述基板等工件并使其移动的装置。
图4是表示曝光装置的概略结构的图。
图4所示的曝光装置200是对工件进行曝光的投影曝光装置。在此，工件是硅工件、印刷基板或液晶面板用的玻璃基板等，是在表面涂布有抗蚀剂膜的工件。
曝光装置200具备光照射部21、掩模22、投影透镜23、工件台24和框架25。
光照射部21具有作为放射包含紫外线的光的曝光用光源的灯21a和反射来自灯21a的光的反射镜21b。灯21a及镜21b收容于灯罩21c。此外，虽然在此是对光照射部21的光源为灯21a的情况进行说明，但光源也可以是LED、激光器等。
在掩模22上，形成有向工件曝光(转印)的电路图案等图案。来自光照射部21的曝光用光经由掩模22和投影透镜23照射到工件台24所保持的工件，使形成于掩模22的图案被投影并曝光到工件上。
框架25支承光照射部21、掩模22、投影透镜23及工件台24这些曝光装置200的主要部件。这些主要部件被框架25维持水平状态地保持在规定的位置。
图5是表示激光加工装置的概略结构的图。
图5所示的激光加工装置300具备激光出射部31、工件台32和框架33。
激光出射部31向图中箭头所示的方向出射激光。来自激光出射部31的激光照射到工件台32所保持的工件，进行工件的切割、开孔等加工。
框架33支承激光出射部31及工件台32这些激光加工装置300的主要部件。这些主要部件被框架33维持水平状态地保持在规定的位置。
加工装置的框架对分别适当定位的主要部件进行支承。因此，若放置加工装置的场所的温度、湿度发生变化，框架因为热膨胀、吸湿膨胀而伸缩，则支承于框架的主要部件的位置发生变化，加工精度降低。而且，还考虑会产生无法在期望的位置进行曝光、无法在期望的位置进行激光加工(开孔、切割)这些不良情况。
作为针对这种不良情况的对策，在设置加工装置的工厂内，对环境进行管理以始终处于一定的温度及湿度，而且，将各个装置放入恒温的隔间中进行温度和湿度的管理。
然而，即使如上述那样进行环境的管理，只要加工装置进行动作，就无法避免装置自身发热。例如，如果工件台移动，则会从马达等驱动部产生热量，如果是激光加工装置，则会在工件的正在进行加工的部分(正在进行开孔、切割的部分)产生热量。另外，在曝光装置的情况下，在光通过投影透镜时，光会被透镜、保持透镜的镜筒吸收，从而投影透镜部分会产生热量。
若框架由容易发生热膨胀的材料构成，则框架还会由于上述那样的装置自身的发热而伸缩，导致加工精度降低。因此，作为加工装置的框架的材料，期望热膨胀系数尽可能小的材料、例如热膨胀系数相对于铁等金属为1/10以下(优选为0)的材料。
另外，即使如上述那样进行了环境的管理，在加工装置的框架的材料中所含的水分少，相对于环境中的湿气来说干燥的情况下，也无法避免框架的吸湿。
框架由容易吸湿的材料构成，若该材料中的水分少，则框架会吸收水分而膨胀，直到变为平衡状态为止，导致加工精度降低。因此，作为加工装置的框架的材料，期望吸湿膨胀应变尽可能小的材料。
另外，加工装置的框架还需要较高的刚性(弹性模量)。如上所述，在加工装置中，框架支承工件台。工件台例如在对基板的区域进行分割并曝光的步进重复、向基板内形成多个通孔的开孔加工中，频繁地反复进行逐次移动。
因此，在利用刚性低的框架支承工件台的情况下，在工件台移动并停止之后，到框架停止振动为止的时间较长，工件的处理时间较长，装置的生产性降低。另外，若框架的刚性低，则相对于来自外部的振动也较弱，容易产生摇晃，这也是加工精度变差的原因。
因此，作为加工装置的框架的材料，期望刚性尽可能高的材料、例如刚性比铁等金属高的材料。
而且，就加工装置的框架而言，为了即使是大型装置也比较轻量，密度小也是很重要的。若装置的重量变重，则必须对设置装置的工厂的地板等进行加强，装置的成本变大。
即，作为构成加工装置的框架的材料(结构体)，优选具有以下四个特性。
(1)热膨胀系数(CTE)接近0(温度变化所引起的尺寸变形少)。
(2)吸湿膨胀应变接近0(湿度变化所引起的尺寸变形少)。
(3)刚性高、即弹性模量大(难以产生弯曲、挠曲、变形，即，外在因素所引起的尺寸变形少)。
(4)密度小(即使是大型装置，也比较轻量)。
CFRP具有刚性(弹性模量)高且热膨胀系数及密度小的特性。作为加工装置的框架，也可以考虑使用CFRP单体，但CFRP在单体下存在吸湿性的问题。
例如，CFRP的基质即环氧树脂具有3％左右的吸湿率。若将CFRP的Vf(纤维体积含有率)设为60％，则CFRP整体将吸湿至约1.2％。作为吸湿对策，例如也可以考虑使用将使用了吸湿率比环氧树脂低的基质的特殊预浸料成形而成的CFRP，但这样的预浸料的价格非常昂贵，并且通常难以得到。另外，作为CFRP来说，吸湿量的降低也存在极限。
而且，即使如上所述将吸湿率比较低的CFRP用作加工装置的框架，CFRP单体也无法可靠地防止框架的吸湿。
如上所述，CFRP通过加热压接而成形。因此，固化成形后的CFRP内部的水分非常低，为百分之几(例如5％)左右。另一方面，在设置加工装置的工厂内，如上所述，对环境进行管理以始终处于一定的温度及湿度，其湿度例如为50％左右。
这样，在设置加工装置的环境和CFRP中，由于湿度的间隙大，因此在使用CFRP单体的框架中无法避免吸湿。
近年来，对加工装置要求非常高的加工精度，作为该框架的材料，要求使用具有比CFRP单体更良好的特性的结构体。
作为当作加工装置的框架时发挥更优异的性能的结构体，本发明人对将以碳纤维为主要成分的层叠体和以金属为主要成分的金属箔组合而成的结构体进行了研究。并且，本发明人发现，通过将铜、铝、钛、SUS等用作金属箔的材料，利用金属箔夹住层叠体，并在不使用粘接剂的情况下一体化，实现了具有比CFRP单体更良好的特性的结构体。
图6是表示将本实施方式中的结构体10和比较样品放置于室内的情况下的吸湿膨胀应变的变化量的图。图6的横轴是放置时间(Hr)，纵轴是吸湿膨胀应变的变化量(με)。
图中，曲线A是作为比较样本的CFRP单体的吸湿膨胀应变的变化量，曲线a～d是本实施方式中的结构体10的吸湿膨胀应变的变化量。曲线a表示使用厚度20μm的铜箔作为金属箔的结构体10的吸湿膨胀应变的变化量，曲线b表示使用厚度11μm的铝箔作为金属箔的结构体10的吸湿膨胀应变的变化量，曲线d表示使用厚度5μm的钛箔作为金属箔的结构体10的吸湿膨胀应变的变化量，曲线e表示使用厚度10μm的SUS箔作为金属箔的结构体10的吸湿膨胀应变的变化量。
在此，作为构成比较样品及结构体10的CFRP部件，使用了将预浸料以碳纤维的延伸方向在一个方向上对齐的方式层叠10层并进行固化成形的CFRP部件。另外，应变测定通过将应变仪沿与碳纤维延伸的方向正交的方向设置在CFRP部件的中央层(例如第5层)来进行。
另外，就应变数据而言，对室内环境的温度变动所引起的热膨胀量进行修正，获得了仅吸湿膨胀的变化。
如该图6的曲线A所示，可知：CFRP单体从刚放置后就迅速吸湿，吸湿膨胀应变持续增加。另一方面，如曲线a～d所示，本实施方式的结构体10未确认到吸湿膨胀应变的增加。此外，在曲线a～d中，虽然从刚放置后至500小时左右，吸湿膨胀应变出现了减少，但这是由树脂的物理老化引起的收缩，一般认为不是吸湿膨胀。
这样，能够确认如下信息：使用铜、铝、钛、SUS作为金属箔的本实施方式的结构体10具有耐湿性比CFRP单体优异的特性。
与此相对，在通过粘接剂将CFRP部件和金属箔贴合的结构体、通过蒸镀向CFRP部件的表面上形成了较薄的金属膜的结构体中，没有得到耐湿性。
图7是表示湿度95％、温度45℃时的加速试验条件下的比较样品的吸湿膨胀应变的变化量的图。图7的横轴是放置时间(Hr)，纵轴是吸湿膨胀应变的变化量(με)。
图中，曲线e表示在CFRP部件的表面上形成纳米级的蒸镀铝的结构体的吸湿膨胀应变的变化量，曲线f表示在CFRP部件的表面上形成纳米级的蒸镀铝并在其上设置保护层(PET)的结构体的吸湿膨胀应变的变化量，曲线g表示在CFRP部件的表面上粘贴铝带的结构体的吸湿膨胀应变的变化量。
如该图7所示，在任一情况下均确认到了吸湿膨胀应变的增加。
若蒸镀膜厚为纳米级，则在制造上、处理中会产生针孔，一般认为耐湿性能降低。通过设置保护层，虽然能够在某种程度上抑制耐湿性能的降低，但是无法使吸湿膨胀应变为0。另外，在使用粘接剂粘贴CFRP部件和金属箔的情况下，一般认为即使金属箔的厚度没有问题，CFRP也会吸收粘接剂从侧面吸收的水分，或者，在其与CFRP的紧贴性不完全的情况下，水分会从CFRP与粘接剂层的界面渗透，由此会吸湿膨胀。
因此，金属箔需要在不使用粘接剂的情况下与CFRP部件一体化。另外，金属箔的厚度优选微米级。
本实施方式中的结构体10具有将CFRP部件11用金属箔12a、12b夹持、进行加热压接而一体化的结构。即，CFRP部件11与金属箔12a、12b在不使用粘接剂的情况下一体化。因此，水分不会从CFRP部件11与金属箔12a、12b的界面渗透，能够做出具有耐湿性优异的特性的结构体10。另外，通过在减压条件下(例如在真空状态下)对金属箔12a、12b进行加热压接，能够使气泡不会混入CFRP部件11与金属箔12a、12b的界面，能够进一步提高耐湿性。另外，还能够提高CFRP部件11与金属箔12a、12b的紧贴性。
而且，金属箔12a、12b形成在CFRP部件11的沿层叠方向相互对置的一对表面(上下表面)上。CFRP部件11由于碳纤维的延伸而难以从侧面吸湿。另一方面，就CFRP部件11的上下表面而言，也是因为与侧面相比面积较大，容易吸湿。因此，通过在CFRP部件11的上下表面形成金属箔12a、12b，能够更适当地防止CFRP部件11的吸湿。
另外，金属箔12a、12b的厚度比CFRP部件11的厚度薄。通过采用这样薄的金属箔12a、12b，能够在维持CFRP的特性的同时，与CFRP单体相比提高耐湿性。另外，金属箔12a、12b由于具有较高的导热性，因此即使局部地施加热、光，也能够做到难以产生面内温度的不均，能够抑制局部的变形。
在此，金属箔12a、12b可以由铜、铝、钛、SUS等构成。在任一情况下，均可获得适当的防吸湿效果。
从与CFRP部件11的压接性的观点出发，作为金属箔12a、12b的材料，铜是最适合的。不过，铜由于表面容易氧化，也容易产生磨损粉末，因此优选在表面设置PET保护层等。另一方面，SUS不存在腐蚀、生锈的问题，能够稳定地使用。
如上所述，通过使以碳纤维为主要成分的层叠体即CFRP部件11和以金属为主要成分的金属箔12a、12b在不使用粘接剂的情况下一体化，能够做出热膨胀系数小、没有吸湿膨胀变形、比刚性比金属高的轻量且强韧的结构体10。另外，将多个预浸料以纤维的方向不同的方式层叠而形成的CFRP结构体10能够实现弹性模量40GPa以上的比较高的刚性。
并且，通过将这样的结构体10用作加工装置的框架的材料，能够实现温度变化、湿度变化、外在因素所引起的尺寸变形少且较为轻量的加工装置。
(变形例)
另外，在上述实施方式中，对将结构体10用作加工装置的框架的情况进行了说明，但并不限定于此。结构体10具有热膨胀系数小、刚性高、轻量且比刚性也高、耐湿性优异的特性。因此，利用这些特性，也可以将结构体10用作在可能出现温度变化、湿度变化等的环境下要求严格的尺寸稳定性的大型装置的构成部件的材料。
此外，在以上描述中说明了特定的实施方式，但该实施方式只是例示，并不意图限定本发明的范围。本说明书所记载的装置及方法能够在上述以外的方式中具体化。另外，还能够在不脱离本发明的范围的情况下对上述实施方式适当作出省略、置换及变更。这种作出省略、置换及变更的方式包含在权利要求书所记载的技术方案及其等同物的范畴，属于本发明的技术范围。
附图标记说明
10···结构体(CFRP结构体)；11···CFRP部件(层叠体)；12a、12b···金属箔；13···保护层；21···光照射部；22···掩模；23···投影透镜；24···工件台；25···框架；31···激光出射部；32···工件台；33···框架；200···曝光装置(加工装置)；300···激光加工装置
Claims (10)
1.一种结构体，其特征在于，具备：
以碳纤维为主要成分的层叠体；以及
以金属为主要成分的金属箔，该金属箔分别被加热压接在所述层叠体的沿层叠方向相互对置的一对表面上而与其一体化；
所述金属箔的厚度比所述层叠体的厚度薄。
2.根据权利要求1所述的结构体，其特征在于，
所述层叠体的所述一对表面通过对在碳纤维中含浸树脂而成的预浸料进行成形而构成。
3.根据权利要求2所述的结构体，其特征在于，
所述金属箔在所述层叠体的所述一对表面上分别遍及整个面而与所述树脂结合。
4.根据权利要求1所述的结构体，其特征在于，
所述层叠体是碳纤维强化塑料部件。
5.根据权利要求1所述的结构体，其特征在于，
所述金属箔在减压条件下分别被加热压接在所述层叠体的所述一对表面上而与其一体化。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的结构体，其特征在于，
所述金属箔由铜、铝、钛及不锈钢中的任一种构成。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的结构体，其特征在于，
所述金属箔的厚度为微米级。
8.一种结构体，其特征在于，具备：
碳纤维强化塑料部件，该碳纤维强化塑料部件是将在碳纤维中含浸树脂而成的预浸料层叠并成形而形成的；以及
以金属为主要成分的金属箔，该金属箔在所述碳纤维强化塑料部件中的沿所述预浸料的层叠方向相互对置的一对表面上分别遍及整个面而与所述树脂结合；
所述金属箔的厚度比所述碳纤维强化塑料部件的厚度薄。
9.一种结构体的制造方法，其特征在于，包含：
第一工序，准备以碳纤维为主要成分的层叠体；
第二工序，准备以金属为主要成分且厚度比所述层叠体薄的金属箔；以及
第三工序，在所述层叠体的沿层叠方向相互对置的一对表面上分别重叠所述金属箔，一边加热一边施加压力，从而使所述层叠体与所述金属箔一体化。
10.一种加工装置，对工件进行加工，其特征在于，
对所述加工装置的构成部件进行支承的框架包含权利要求1至8中任一项所述的结构体。
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