JP2002018586A - Method of laser beam machining and device for laser beam machining - Google Patents
Method of laser beam machining and device for laser beam machiningInfo
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- B23K26/18—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using absorbing layers on the workpiece, e.g. for marking or protecting purposes
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いた
レーザ加工方法及びレーザ加工装置に関し、特にレーザ
光の照射によって生じるデブリやドロスの付着防止に適
したレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus using a laser beam, and more particularly to a laser processing method and a laser processing apparatus suitable for preventing adhesion of debris and dross caused by laser light irradiation. It is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、セラミックスやポリマー等の加工
対象物（以下、ワークという）にレーザ光を照射して、
アブレーションもしくは熱溶融により加工を行う方法が
知られている。このレーザ光としてはＹＡＧレーザやエ
キシマレーザ等が用いられている。しかし、レーザ光に
よってセラミックスやポリマー等のワークを加工する
と、加工領域周辺にデブリ（debris）と呼ばれる飛散物
が付着する。また、レーザ光によってワークを急速かつ
瞬時に加熱し、その加熱部分を溶融し排除するため、加
工に伴って溶融物がドロス（dross）として加工面に付
着する。2. Description of the Related Art Conventionally, an object to be processed (hereinafter, referred to as a work) such as a ceramic or a polymer is irradiated with a laser beam.
A method of performing processing by ablation or thermal melting is known. As the laser light, a YAG laser, an excimer laser, or the like is used. However, when a workpiece such as a ceramic or a polymer is processed by a laser beam, scattered matters called debris adhere around the processing area. Further, the work is rapidly and instantaneously heated by the laser beam, and the heated portion is melted and removed, so that the melt adheres to the work surface as dross with the work.
【０００３】上記デブリの付着を防止するために、本発
明者らは、特願２０００−８６９４８号において、ワー
クの加工部位に加工予定断面積より小さい断面積の下孔
を形成した後、この下孔内部を通過する気流を発生させ
ながら加工部位にレーザ照射して加工予定断面積の貫通
孔加工を行うレーザ加工方法を提案している。このレー
ザ加工方法によれば、レーザ照射によって発生したデブ
リ粒子を下孔内部を通過する気流によって除去するの
で、デブリ粒子が加工部位内部や加工部位近傍に付着し
て堆積することを防止できる。また、特願平９−１４１
４８０号公報では、ワークのレーザ光を照射する側の面
に液体を接触させ、液体を通してレーザ光を照射しアブ
レーション加工するアブレーション加工方法が開示され
ている。このアブレーション加工方法によれば、アブレ
ーション加工により発生したデブリが液体中に浮遊し、
加工終了後液体と共にデブリを洗い流すことにより、ワ
ーク表面にデブリが付着することを防止している。In order to prevent the above-mentioned debris from adhering, the present inventors disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-86948, after forming a pilot hole having a cross-sectional area smaller than the planned cross-sectional area in a processing portion of a work, A laser processing method has been proposed in which a laser beam is irradiated to a processing portion while generating an airflow passing through the inside of the hole to process a through-hole having a planned cross-sectional area. According to this laser processing method, the debris particles generated by the laser irradiation are removed by the airflow passing through the inside of the prepared hole, so that the debris particles can be prevented from adhering and accumulating inside the processing part or near the processing part. In addition, Japanese Patent Application No. 9-141
No. 480 discloses an ablation processing method in which a liquid is brought into contact with a surface of a work to be irradiated with laser light, and laser light is irradiated through the liquid to perform ablation processing. According to this ablation processing method, debris generated by the ablation processing floats in the liquid,
After processing, debris is washed away together with the liquid to prevent the debris from adhering to the work surface.
【０００４】また、スイスＳＹＮＯＶＡ社の「ＬＡＳＥ
ＲμＪＥＴ」というレーザ加工装置では、ウオータジェ
ット水流中に該水流と同じ方向にレーザ光を照射し、レ
ーザ光をウオータジェット水流でガイドしながらワーク
を加工している。このレーザ加工装置では、ウオータジ
ェット水流でデブリやドロスを除去しながらレーザ加工
を行うことができる。[0004] In addition, "LASE" of SYNOVA, Switzerland
In a laser processing apparatus called “RμJET”, a laser beam is irradiated into a water jet stream in the same direction as the water stream, and the laser beam is guided by the water jet stream to process a work. With this laser processing apparatus, laser processing can be performed while removing debris and dross with a water jet stream.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願２０００−８６９４８号のレーザ加工方法では、下孔
内部を通過する気流を発生させるためのガス圧力や、ノ
ズル位置・ノズル径等の条件設定が難しかった。また、
上記特願平９−１４１４８０号公報で開示されたアブレ
ーション加工方法では、デブリの付着防止については言
及しているが、ドロスの付着防止については言及してい
ない。However, in the laser processing method disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-86948, the conditions for setting a gas pressure for generating an airflow passing through the inside of the pilot hole, a nozzle position, a nozzle diameter, and the like are set. was difficult. Also,
In the ablation processing method disclosed in Japanese Patent Application No. 9-148080, prevention of debris adhesion is mentioned, but prevention of dross adhesion is not mentioned.
【０００６】また、上記スイスＳＹＮＯＶＡ社の「ＬＡ
ＳＥＲμＪＥＴ」というレーザ加工装置では、ウオータ
ジェット水流中でレーザ光が減衰してしまうため、より
大きなパワーのレーザ光源が必要となる。また、ウオー
タジェット水流を発生させるための装置も必要となる。
これらのことによって、装置が大型化、複雑化すると共
に、装置の製造コストが高いものとなってしまう。[0006] The "LA" of SYNOVA
In a laser processing apparatus called “SERμJET”, a laser light is attenuated in a water jet stream, so that a laser light source with higher power is required. In addition, an apparatus for generating a water jet stream is also required.
These factors increase the size and complexity of the device and increase the manufacturing cost of the device.
【０００７】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、簡易な方法でデブリ
やドロスが加工部位の内部や近傍に付着して堆積するこ
とを防止でき、良好な加工面を得ることができるレーザ
加工方法及びレーザ加工装置を提供することである。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent debris and dross from adhering and accumulating inside or near a processing portion by a simple method, An object of the present invention is to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of obtaining a good processing surface.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、レーザ光が照射される被加工表
面を有する加工対象物を準備する工程と、該加工対象物
の被加工表面と反対側の面に液体を接触させる工程と、
該被加工表面にレーザ光を照射し、レーザ加工する工程
とを含むことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a process for preparing an object having a surface to be irradiated with a laser beam; Contacting the liquid with the surface opposite to the processing surface;
Irradiating the surface to be processed with laser light and performing laser processing.
【０００９】実験によれば、加工対象物（例えばセラミ
ックス板）の被加工表面と反対側の面に液体（例えば
水）を接触させた状態で、被加工表面側からレーザ光を
照射して貫通孔を加工したところ、デブリやドロスが貫
通孔の内部や近傍に付着することを防止できた。この理
由としては、レーザ加工により被加工表面と該被加工表
面と反対側の面とが貫通したときに、該被加工表面と反
対側の面に接触している液体がレーザ加工による熱で気
化し体積が急激に膨張する。この液体の気化による急激
な体積の膨張により、レーザ加工で発生したデブリやド
ロスが吹き飛ばされて大気中に飛散したり、液体中に浮
遊したりするため、これらのデブリやドロスが貫通孔の
内部や近傍に付着することを防止できるものと考えられ
る。また、液体によって加工部位が冷却されるため、レ
ーザ加工の発熱によるクラックや割れを防止することも
できた。このレーザ加工方法では、レーザ光が照射され
る被加工表面を有する加工対象物を準備する工程と、該
加工対象物の被加工表面と反対側の面に液体を接触させ
る工程と、該被加工表面にレーザ光を照射し、レーザ加
工する工程とを含むので、レーザ加工で発生したデブリ
やドロスが加工部位の内部や近傍に付着することを防止
できる。また、上記加工部位にクラックや割れが発生す
ることを防止できる。According to an experiment, in a state where a liquid (for example, water) is brought into contact with a surface of an object to be processed (for example, a ceramic plate) opposite to a surface to be processed, a laser beam is irradiated from the surface to be processed to penetrate. When the hole was processed, debris and dross could be prevented from adhering to the inside or near the through hole. The reason for this is that when the surface to be processed and the surface opposite to the surface to be processed penetrate by the laser processing, the liquid in contact with the surface opposite to the surface to be processed is heated by the heat of the laser processing. And the volume expands rapidly. Due to the rapid expansion of the volume due to the vaporization of the liquid, debris and dross generated by laser processing are blown off and scattered in the air, or float in the liquid, so that these debris and dross are It can be considered that it can be prevented from adhering to or near. Further, since the processed part is cooled by the liquid, cracks and cracks due to heat generated by laser processing can be prevented. In this laser processing method, a step of preparing a processing object having a processing surface to be irradiated with laser light; a step of bringing a liquid into contact with a surface of the processing object opposite to the processing surface; Since the method includes a step of irradiating the surface with a laser beam and performing laser processing, it is possible to prevent debris and dross generated by the laser processing from adhering to the inside or the vicinity of the processed part. In addition, it is possible to prevent cracks and cracks from being generated in the processed portion.
【００１０】請求項２の発明は、請求項１のレーザ加工
方法において、上記レーザ光を鉛直下向きに照射し、該
レーザ光の照射方向に対し垂直な面内で上記加工対象物
を平行移動させて、該加工対象物にレーザ加工を行うこ
とを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the laser processing method of the first aspect, the laser light is irradiated vertically downward, and the object to be processed is translated in a plane perpendicular to the irradiation direction of the laser light. Laser processing is performed on the object to be processed.
【００１１】このレーザ加工方法では、上記レーザ光の
照射方向（鉛直下向き）に対し垂直な面内で上記加工対
象物を平行移動させて該加工対象物のレーザ加工を行う
ので、該加工対象物の複数の箇所を加工したり、切断し
たりすることができる。In this laser processing method, the object to be processed is laser-transformed by moving the object in parallel in a plane perpendicular to the irradiation direction (vertically downward) of the laser light. Can be processed or cut.
【００１２】請求項３の発明は、加工対象物の被加工表
面にレーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ加工装
置において、上記レーザ光を鉛直下向きに照射するよう
に構成し、上記加工対象物の被加工表面と反対側の面に
液体を接触させる液体接触手段と、該レーザ光の照射方
向に対し垂直な面内で該加工対象物を平行移動させる移
動手段とを有することを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for performing laser processing by irradiating a surface to be processed of a processing object with a laser beam, wherein the laser beam is irradiated vertically downward, Liquid contact means for bringing the liquid into contact with the surface of the object opposite to the surface to be processed, and moving means for moving the object in parallel in a plane perpendicular to the direction of irradiation of the laser light, Is what you do.
【００１３】このレーザ加工装置では、請求項１に関し
て述べたように、上記加工対象物の被加工表面と反対側
の面に液体を接触させておくことで、レーザ加工により
発生したデブリやドロスが加工部位の内部や近傍に付着
することを防止できる。また、上記加工部位にクラック
や割れが発生することを防止できる。また、請求項２に
関して述べたように、上記レーザ光の照射方向（鉛直下
向き）に対し垂直な面内で上記加工対象物を平行移動さ
せることで、該加工対象物の複数の箇所を加工したり、
切断したりすることができる。In this laser processing apparatus, as described above, by bringing the liquid into contact with the surface of the object to be processed opposite to the surface to be processed, debris and dross generated by the laser processing are reduced. It can be prevented from adhering to the inside or near the processed part. In addition, it is possible to prevent cracks and cracks from being generated in the processed portion. Further, as described in claim 2, the plurality of portions of the processing object are processed by translating the processing object in a plane perpendicular to the irradiation direction of the laser light (vertically downward). Or
And can be cut.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明を固体レーザである
ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レ
ーザを用いたレーザ加工装置に適用した一実施形態につ
いて説明する。図１は本実施形態に係るレーザ加工装置
の概略構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a laser processing apparatus using a YAG (yttrium aluminum garnet) laser as a solid-state laser will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to the present embodiment.
【００１５】レーザ加工装置は、ＹＡＧレーザ装置１、
ワークＷを保持するとともにレーザ照射面（以下、表側
の面という）と反対側の面に液体６を接触させるための
加工処理槽２、液面調整手段３、ワークをＸ−Ｙ方向に
移動させるためのＸ−Ｙテーブル４、メインコントロー
ラ５から主に構成されている。The laser processing device is a YAG laser device 1,
The processing tank 2 for holding the work W and bringing the liquid 6 into contact with the surface opposite to the laser irradiation surface (hereinafter referred to as the front surface), the liquid level adjusting means 3, and the work are moved in the XY directions. XY table 4 and a main controller 5.
【００１６】図２は上記ＹＡＧレーザ装置１の概略構成
を説明するための図である。ＹＡＧレーザ装置１は、Ｙ
ＡＧレーザ発振器１０と加工ヘッド１１とから構成され
ている。ＹＡＧレーザ発振器１０は、適量のＮｄ（ネオ
ジウム）が添加されたＹＡＧの棒状結晶体であるレーザ
ロッド及びこれの励起用のランプを内蔵するレーザチャ
ンバ１２と、これから発せられる誘導放出光の光路に沿
って所定の距離を隔てて対向配置されたフロントミラー
１３及びリアミラー１４を備えている。FIG. 2 is a diagram for explaining a schematic configuration of the YAG laser device 1. As shown in FIG. The YAG laser device 1
It comprises an AG laser oscillator 10 and a processing head 11. The YAG laser oscillator 10 has a laser chamber 12 containing a laser rod, which is a rod-like crystal of YAG doped with an appropriate amount of Nd (neodymium) and a lamp for exciting the same, and an optical path of stimulated emission light emitted therefrom. And a front mirror 13 and a rear mirror 14 which are opposed to each other at a predetermined distance from each other.
【００１７】レーザチャンバ１２は、図中に一点鎖線に
て示す如く、誘導放出光を出射する。また、上記リアミ
ラー１４とレーザチャンバ１２との間に、シャッタ１５
とＱスイッチ１６とが取り付けてある。The laser chamber 12 emits stimulated emission light as shown by a dashed line in the figure. Further, a shutter 15 is provided between the rear mirror 14 and the laser chamber 12.
And a Q switch 16 are attached.
【００１８】上記フロントミラー１３は、一部の光の透
過が可能な反射率を有するミラーであり、レーザチャン
バ１２から発せられる誘導放出光の光路にその鏡面の中
心を正対せしめて取り付けてある。上記リアミラー１４
は、実質的な全反射が可能な鏡面を有しており、上記フ
ロントミラー１３と対向するように取り付けてある。レ
ーザチャンバ１２から発せられる誘導放出光は、フロン
トミラー１３とリアミラー１４との間での多重反射の間
に増幅される。The front mirror 13 is a mirror having a reflectivity capable of partially transmitting light, and is attached to the optical path of the stimulated emission light emitted from the laser chamber 12 with the center of the mirror surface facing directly. . The above rear mirror 14
Has a mirror surface capable of substantially total reflection, and is mounted so as to face the front mirror 13. The stimulated emission light emitted from the laser chamber 12 is amplified during multiple reflections between the front mirror 13 and the rear mirror 14.
【００１９】上記シャッタ１５は、レーザチャンバ１２
から発せられる誘導放出光の光路を遮断して、誘導放出
光の増幅を抑えるものである。上記Ｑスイッチ１６は、
フロントミラー１３とリアミラー１４との間での共振器
としてのメリット数（Ｑ値）を高め、励起原子の反転分
布を発生させ、高出力のレーザパルスを取り出す作用を
なすものである。なお、必要出力によっては、このＱス
イッチ１６を用いなくてもよい。The shutter 15 is mounted on the laser chamber 12.
The optical path of the stimulated emission light emitted from the light source is blocked to suppress the amplification of the stimulated emission light. The Q switch 16 is
The effect of increasing the merit number (Q value) as a resonator between the front mirror 13 and the rear mirror 14, generating a population inversion of excited atoms, and extracting a high-power laser pulse is obtained. Note that the Q switch 16 may not be used depending on the required output.
【００２０】なお、上記ＹＡＧレーザ発振器１０の構成
は一例であって、これに限られるものではない。他の構
成としては、例えばＬＤ励起を用いたものがある。The configuration of the YAG laser oscillator 10 is an example, and is not limited to this. As another configuration, for example, there is a configuration using LD excitation.
【００２１】前記加工ヘッド１１は、アパーチャ１７、
落射ミラー１８及び結像レンズ１９を備えている。上記
アパーチャ１７は、開口の面積を変えることができるシ
ャッタ機構を有する遮光板であり、該開口の中心を前記
ＹＡＧレーザ発振器１０から発せられるレーザ光の光路
に合わせて取り付けてある。上記落射ミラー１８はレー
ザ光の光路を９０度折り曲げるものである。上記結像レ
ンズ１９はレーザ光をワークＷ上に集光させて結像させ
るものである。The processing head 11 has an aperture 17,
An epi-illumination mirror 18 and an imaging lens 19 are provided. The aperture 17 is a light-shielding plate having a shutter mechanism that can change the area of the opening, and is attached so that the center of the opening is aligned with the optical path of the laser light emitted from the YAG laser oscillator 10. The reflecting mirror 18 bends the optical path of the laser light by 90 degrees. The imaging lens 19 focuses the laser light on the work W to form an image.
【００２２】以上のように構成されたＹＡＧレーザ装置
１において、レーザチャンバ１２から発せられる誘導放
出光は、フロントミラー１３とリアミラー１４との間を
往復する間に、Ｑスイッチ１６の作用を受け、フロント
ミラー１３を経て前記アパーチャ１７にレーザ光として
送り出される。レーザ光は、アパーチャ１７を通過した
後、落射ミラー１８で光路を９０度折り曲げられ結像レ
ンズ１９に入射する。結像レンズ１９に入射したレーザ
光は集光されてワークＷに対し鉛直下向きに照射され
る。In the YAG laser device 1 configured as described above, the stimulated emission light emitted from the laser chamber 12 receives the action of the Q switch 16 while reciprocating between the front mirror 13 and the rear mirror 14. The laser beam is sent to the aperture 17 via the front mirror 13 as laser light. After passing through the aperture 17, the laser light is bent by 90 degrees in the optical path by the reflecting mirror 18 and enters the imaging lens 19. The laser light that has entered the imaging lens 19 is condensed and irradiated vertically downward on the workpiece W.
【００２３】前記加工処理槽２は、図１に示すように内
壁２１と外壁２２とが形成された二重構造になってお
り、内壁２１の内側に液体６が満たされる。内壁２１と
外壁２２との間の溝部２３は、オーバーフローした液体
６を外部に漏らさないように収容するためのものであ
る。また、内壁２１と外壁２２とを貫通し液接触手段３
に接続する連結パイプ２４と、ワークＷの位置がずれな
いように押える一対のワーク押え２５、２６とが設けら
れている。図３は図１中の矢印Ａ方向からみた加工処理
槽２とワークＷとの上面図である。ワークＷは内壁２１
の上端面に載置され、外壁２２の図中左側の内面であっ
てワークＷの外周と略同一の曲率を持った内周面２２ｒ
と、一対のワーク押え２５、２６とで位置決め保持され
る。また、上記内壁２１の上端面部には３つの切り欠き
２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成されている。これらの切
り欠き２１ａ、２１ｂ、２１ｃは液面とワークＷの裏側
の面との間のエアーを抜いて、ワークＷの裏側の面に液
体６を確実に接触させるためのものである。また、これ
らの切り欠き２１ａ、２１ｂ、２１ｃは内壁２１の内側
の液量が過剰になったときに液体６をオーバーフローさ
せて、気泡が入ることを防止する役割も果たすものであ
る。なお、上記切り欠きの個数は３つに限られるもので
はなく、少なくとも１つ以上形成されていればよい。The processing tank 2 has a double structure in which an inner wall 21 and an outer wall 22 are formed as shown in FIG. 1, and the inside of the inner wall 21 is filled with the liquid 6. The groove 23 between the inner wall 21 and the outer wall 22 is for accommodating the overflowed liquid 6 so as not to leak outside. The liquid contact means 3 penetrates through the inner wall 21 and the outer wall 22.
And a pair of work holders 25 and 26 for holding the work W so as not to shift. FIG. 3 is a top view of the processing tank 2 and the work W viewed from the direction of arrow A in FIG. Work W is the inner wall 21
The inner peripheral surface 22r which is placed on the upper end surface of the outer wall 22 and has the same curvature as the outer periphery of the workpiece W on the left inner surface of the outer wall 22 in the drawing.
And the pair of work holders 25 and 26 are positioned and held. Further, three notches 21a, 21b, and 21c are formed in the upper end surface of the inner wall 21. These notches 21a, 21b, and 21c are for bleeding air between the liquid surface and the back surface of the work W so that the liquid 6 can reliably contact the back surface of the work W. These cutouts 21a, 21b, 21c also play a role to prevent liquid bubbles from overflowing by causing the liquid 6 to overflow when the liquid amount inside the inner wall 21 becomes excessive. Note that the number of the notches is not limited to three, and at least one notch may be formed.
【００２４】前記液面調整手段３は、図１に示すように
エアー圧力精密レギュレータ３１と、液体６を収容する
サブタンク３２と、減圧バルブ３３とから主に構成され
ている。サブタンク３２は上記連結パイプ２４により加
工処理槽２と接続されている。なお、減圧バルブ３３は
通常は閉じている。The liquid level adjusting means 3 mainly comprises an air pressure precision regulator 31, a sub-tank 32 containing the liquid 6, and a pressure reducing valve 33, as shown in FIG. The sub tank 32 is connected to the processing tank 2 by the connection pipe 24. The pressure reducing valve 33 is normally closed.
【００２５】上記加工処理槽２及び液面調整手段３に用
いることができる液体６の一例としては、水として蒸留
水、無機酸として硫酸、無機アルカリとしてアンモニア
水、有機溶剤としてメタノール、ＩＰＡ、アセトン、酢
酸などが挙げられる。Examples of the liquid 6 which can be used in the processing tank 2 and the liquid level adjusting means 3 include distilled water as water, sulfuric acid as inorganic acid, aqueous ammonia as inorganic alkali, methanol, IPA, acetone as organic solvent. Acetic acid and the like.
【００２６】前記Ｘ−Ｙテーブル４は、Ｘ−Ｙテーブル
本体４１、Ｘ−Ｙテーブル本体４１を制御するＸ−Ｙテ
ーブルコントローラ４２とから主に構成されている。Ｘ
−Ｙテーブル本体４１には、上記加工処理槽２及び液面
調整手段３のサブタンク３２等が固設されている。The XY table 4 mainly comprises an XY table main body 41 and an XY table controller 42 for controlling the XY table main body 41. X
The processing tank 2 and the sub-tank 32 of the liquid level adjusting means 3 are fixed to the -Y table main body 41.
【００２７】前記メインコントローラ５は、レーザ加工
装置全体を制御するものであり、ＹＡＧレーザ装置１、
液面調整手段３のエアー圧力精密レギュレータ３１、Ｘ
−Ｙテーブルコントローラ４２が接続されている。The main controller 5 controls the entire laser processing apparatus.
Air pressure precision regulator 31 of liquid level adjusting means 3, X
-Y table controller 42 is connected.
【００２８】次に、上記構成のレーザ加工装置によっ
て、ワークＷとして外径φ１００[ｍｍ]、厚さ０．８
[ｍｍ]の円板状のセラミックス板に、内径φ１００[μ
ｍ]の貫通孔を加工した実験について説明する。Next, by the laser processing apparatus having the above configuration, the workpiece W has an outer diameter of 100 mm and a thickness of 0.8 mm.
[mm] disk-shaped ceramic plate, inner diameter φ100 [μ
[m] is described below.
【００２９】図１において、まず加工準備として、メイ
ンコントローラ５に貫通孔の加工径、個数及び加工位置
等の加工情報を入力する。そして、ワークＷを加工処理
槽２の内壁２１の上端面に載置し、外壁２２の内周面２
２ｒで位置決めした後に、一対のワーク押え２５、２６
で押えて固定する。そして、液面調整手段３のエアー圧
力精密レギュレータ３１を作動させサブタンク３２内部
のエアー圧力を所定の圧力、例えばゲージ圧で０．１
[Ｎ／ｃｍ２]とする。上述したようにサブタンク３２は
連結パイプ２４によって加工処理槽２と連結されている
ので、加工処理槽２の液体６の液面が上昇し、ワークＷ
の裏側の面に液体６が接触する。In FIG. 1, first, as processing preparation, processing information such as the processing diameter, the number, and the processing position of the through holes is input to the main controller 5. Then, the work W is placed on the upper end surface of the inner wall 21 of the processing tank 2 and the inner peripheral surface 2 of the outer wall 22 is placed.
After positioning with 2r, a pair of work holders 25, 26
Press and fix with. Then, the air pressure precision regulator 31 of the liquid level adjusting means 3 is operated to increase the air pressure inside the sub tank 32 to a predetermined pressure, for example, 0.1 g at a gauge pressure.
[N / cm 2 ]. As described above, since the sub tank 32 is connected to the processing tank 2 by the connection pipe 24, the liquid level of the liquid 6 in the processing tank 2 rises, and the work W
The liquid 6 comes into contact with the surface on the back side of the.
【００３０】上記加工準備が完了したら、メインコント
ローラ５の図示しない加工開始スイッチを押圧すること
によって加工が開始する。すると、上記加工ヘッド１１
のアパーチャ１７（図２参照）は、レーザ光Ｌがワーク
Ｗ上にφ１００[μｍ]のスポット径を形成するように自
動的に調整される。また、Ｘ−Ｙテーブル４によって最
初の貫通孔を加工する位置にレーザ光Ｌがスポットを形
成するようにワークＷを位置決めする。そして、ＹＡＧ
レーザ装置１がワークＷにφ１００[μｍ]の孔加工を行
う。ワークＷの表側の面にはレーザ光Ｌがパルス状に断
続的に照射される。そして、徐々に深く加工されてい
き、ついにはワークＷの裏側の面まで貫通する。この貫
通した瞬間に、ワークＷの裏側の面に接触していた液体
６がレーザ加工による熱で気化し急激に体積が膨張す
る。この液体６の気化による急激な体積の膨張で、ワー
クＷを加工したときに発生したデブリやドロスが吹き飛
ばされて大気中に飛散したり、液体６中に浮遊したりす
るため、ワークＷの加工部位の内部や近傍に付着するこ
とを防止できるものと考えられる。また、液体６によっ
て加工部位が冷却されるため、レーザ加工の発熱による
クラックや割れを防止することもできる。When the preparation for processing is completed, the processing is started by pressing a processing start switch (not shown) of the main controller 5. Then, the processing head 11
The aperture 17 (see FIG. 2) is automatically adjusted so that the laser beam L forms a spot diameter of φ100 [μm] on the work W. Further, the work W is positioned so that the laser beam L forms a spot at a position where the first through hole is processed by the XY table 4. And YAG
The laser device 1 forms a hole of φ100 [μm] in the work W. Laser light L is intermittently applied to the front surface of the work W in a pulsed manner. Then, the workpiece W is gradually deepened and finally penetrates to the back surface of the work W. At the moment of the penetration, the liquid 6 in contact with the back surface of the work W is vaporized by the heat of the laser processing, and the volume expands rapidly. Since the debris and dross generated when processing the work W are blown off by the rapid expansion of the volume due to the vaporization of the liquid 6, the debris and dross are scattered in the air or float in the liquid 6, so that the processing of the work W is performed. It is considered that it can be prevented from adhering to the inside or near the site. Further, since the processing portion is cooled by the liquid 6, cracks and cracks due to heat generated by laser processing can be prevented.
【００３１】最初の貫通孔の加工が終了すると、次の加
工部位の加工を行うためにＸ−Ｙテーブル４を動作させ
てワークＷを位置決めし、上記加工工程を繰り返すこと
によって、複数の貫通孔を効率よくレーザ加工すること
ができる。When the processing of the first through-hole is completed, the XY table 4 is operated to position the work W in order to perform the processing of the next processing portion, and the above-described processing steps are repeated, whereby a plurality of through-holes are formed. Can be efficiently laser-processed.
【００３２】以上説明したように、ワークＷの裏側の面
に液体６を接触させながら貫通孔をレーザ加工するとい
う簡易な方法で、加工部位の内部や近傍にデブリやドロ
スが付着することを防止することができる。また、液体
６による冷却効果で、発熱によるクラックや割れを防止
することもできる。As described above, it is possible to prevent debris and dross from adhering to the inside and in the vicinity of the processing portion by the simple method of laser processing the through hole while contacting the liquid 6 on the back surface of the work W. can do. In addition, the cooling effect of the liquid 6 can also prevent cracks and cracks due to heat generation.
【００３３】上記実施形態では、ＹＡＧレーザを用いて
ワークを加工する装置について説明したが、これに限ら
れるものではなく、ＣＯ２レーザやエキシマレーザを用
いることもできる。また、ワークに複数箇所の加工を行
わない場合や、作業者がその都度ワークの位置決めを行
って複数箇所の加工を行う場合には、上記Ｘ−Ｙテーブ
ルを設けなくてもよい。また、ワークＷとしてセラミッ
クスを加工した実験について説明したが、これに限られ
るものではなくプラスチック材料や金属材料を加工する
ことも可能である。さらに、ワークＷの板厚（０．８
[ｍｍ]）や貫通孔の径（φ１００[μｍ]）は加工の一例
であって、これらに限られるものではない。In the above embodiment, an apparatus for processing a work using a YAG laser has been described. However, the present invention is not limited to this, and a CO 2 laser or an excimer laser can be used. The XY table does not have to be provided when the work is not processed at a plurality of places or when the operator performs the work at a plurality of places by positioning the work each time. Also, an experiment in which a ceramic was processed as the work W has been described, but the present invention is not limited to this, and a plastic material or a metal material can be processed. Further, the thickness of the work W (0.8
[mm]) and the diameter of the through hole (φ100 [μm]) are examples of processing, and are not limited thereto.
【００３４】[0034]
【発明の効果】請求項１乃至３の発明においては、上記
加工対象物の被加工表面と反対側の面に液体を接触させ
ておく簡易な方法でデブリやドロスが加工部位の内部や
近傍に付着して堆積することを防止でき、良好な加工面
を得ることができるという優れた効果がある。また、上
記加工部位を上記液体で冷却することによって、レーザ
加工の発熱によるクラックや割れを防止することができ
るという優れた効果もある。According to the first to third aspects of the present invention, debris or dross is formed inside or near the processing portion by a simple method of keeping the liquid in contact with the surface of the processing object opposite to the surface to be processed. There is an excellent effect that adhesion and deposition can be prevented and a good processed surface can be obtained. Further, by cooling the processing portion with the liquid, there is also an excellent effect that cracks and cracks due to heat generated by laser processing can be prevented.
【００３５】特に、請求項２及び３の発明においては、
上記レーザ光の照射方向（鉛直下向き）に対し垂直な面
内で上記加工対象物を平行移動させることで、該加工対
象物の複数の箇所を加工したり、切断したりすることが
できるという優れた効果がある。In particular, in the second and third aspects of the invention,
By moving the object in parallel in a plane perpendicular to the irradiation direction (vertically downward) of the laser beam, it is possible to process or cut a plurality of portions of the object. Has an effect.
【図１】実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to an embodiment.
【図２】ＹＡＧレーザ装置の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a YAG laser device.
【図３】図１中矢印Ａ方向から見た加工処理槽とワーク
との上面図。FIG. 3 is a top view of the processing tank and the work viewed from the direction of arrow A in FIG. 1;
１ ＹＡＧレーザ装置 ２ 加工処理槽 ３ 液面調整手段 ４ Ｘ−Ｙテーブル ５ メインコントローラ ６ 液体 １０ ＹＡＧレーザ発振器 Ｗ ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 YAG laser apparatus 2 Processing tank 3 Liquid level adjusting means 4 XY table 5 Main controller 6 Liquid 10 YAG laser oscillator W Work
Claims (3)
加工対象物を準備する工程と、該加工対象物の被加工表
面と反対側の面に液体を接触させる工程と、該被加工表
面にレーザ光を照射し、レーザ加工する工程とを含むこ
とを特徴とするレーザ加工方法。A step of preparing an object having a surface to be irradiated with a laser beam; a step of bringing a liquid into contact with a surface of the object opposite to the surface to be processed; Irradiating a laser beam to the substrate and performing laser processing.
レーザ光を鉛直下向きに照射し、該レーザ光の照射方向
に対し垂直な面内で上記加工対象物を平行移動させて、
該加工対象物にレーザ加工を行うことを特徴とするレー
ザ加工方法。2. The laser processing method according to claim 1, wherein the laser light is irradiated vertically downward, and the object to be processed is translated in a plane perpendicular to the irradiation direction of the laser light.
A laser processing method comprising performing laser processing on the object to be processed.
してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、上記レ
ーザ光を鉛直下向きに照射するように構成し、上記加工
対象物の被加工表面と反対側の面に液体を接触させる液
体接触手段と、該レーザ光の照射方向に対し垂直な面内
で該加工対象物を平行移動させる移動手段とを有するこ
とを特徴とするレーザ加工装置。3. A laser processing apparatus for performing laser processing by irradiating a laser beam to a surface to be processed of an object to be processed, wherein the laser beam is radiated vertically downward, and the surface to be processed of the object to be processed is provided. 1. A laser processing apparatus, comprising: liquid contact means for bringing a liquid into contact with a surface on the opposite side to the liquid; and moving means for translating the object to be processed in a plane perpendicular to the irradiation direction of the laser light.
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