JP2002273582A - ビーム加工装置及びタッチパネル基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルスレーザ光を用いて加工する場合に、ユ
ーザの希望に応じて加工速度を変更したときでも過不足
なく均一な加工が可能となるビーム加工装置及びタッチ
パネル基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 パルスレーザ光を繰り返し出射するＹＡ
Ｇレーザ装置１と、パルスレーザ光を加工対象物に案内
して照射する光ファイバ２０１等からなるビーム照射手
段と、加工対象物を移動させるＸＹテーブル５と、加工
制御データに基づいてＹＡＧレーザ装置１及びＸＹテー
ブル５を制御する制御システム６とを備えたビーム加工
装置において、ユーザが加工速度のデータを入力するた
めの加工速度入力手段と、入力された加工速度のデータ
に基づいて、加工対象物の移動の条件とパルスレーザ光
の照射条件とを設定する加工条件設定手段を設ける。上
記加工速度入力手段及び加工条件設定手段は、制御シス
テム６に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルスレーザービ
ーム等のパルス状のエネルギービームを用いて樹脂、セ
ラミック、金属等の加工対象物を加工するビーム加工装
置及び該ビーム加工装置を用いたタッチパネル基板の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のビーム加工装置として、
Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザから出射されるパルス
状のレーザービームを用い、加工対象物であるワークを
切断したり穴開けしたりする加工装置が知られている。
このビーム加工装置では、ＸＹテーブル上にワークをセ
ットし、パルス状のレーザービームの照射方向と交差す
る方向にワークを移動させながら、所定の繰り返し周波
数のパルス状のレーザビームをワークに連続的に照射す
る。このようなビーム加工装置では、ワーク上の各照射
スポットが一定のピッチで並ぶようにパルス状のレーザ
ビームが照射される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ビーム加工装置で
は、加工対象物の種類や加工内容の種類などに応じて、
ユーザが加工速度を設定変更する場合がある。この加工
速度の設定変更を行ったときは、上記ワークの移動速度
を変えるとともに、ワーク上の各照射スポットが一定の
ピッチで並ぶようにレーザビームの繰り返し周波数を変
える必要がある。ところが、本発明者らの実験により、
上記ワークの移動速度の変化に応じてレーザビームの繰
り返し周波数を変えると、ワーク上の各照射スポットの
ピッチを一定に維持することができるが、ワーク加工が
不十分になったり、逆に過剰な加工によってワークに損
傷を与えたりするおそれがあるという問題があることが
わかった。

【０００４】なお、この問題は、パルス状のエネルギー
ビームとしてレーザービームを用いるビーム加工方法及
びその装置において発生するものであるが、電子ビーム
や荷電粒子ビームなどの他のエネルギービームを用いる
ビーム加工方法及びその装置においても発生し得る。ま
た、上記問題は、パルス状のエネルギービームの照射ポ
イントを固定した状態でワークを移動させる場合だけで
なく、ワークを固定配置した状態でパルス状のエネルギ
ービームの照射ポイントを走査するように移動させる場
合や、パルス状のエネルギービームの照射ポイント及び
ワークの両者を移動させる場合にも発生し得る。

【０００５】本発明は以上の背景の下でなされたもので
あり、その目的とするところは、パルス状のエネルギー
ビームを用いて加工する場合に、ユーザの希望に応じて
加工速度を変更したときでも過不足なく均一な加工が可
能となるビーム加工装置及びタッチパネル基板の製造方
法を提供することである。

【０００６】

【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、パルス状のエネルギービームを
繰り返し出射するビーム源と、該ビーム源から出射され
たエネルギービームを加工対象物に案内して照射するビ
ーム照射手段と、該加工対象物と該加工対象物に対する
該エネルギービームの照射ポイントとを相対移動させる
相対移動手段と、加工制御データに基づいて該ビーム源
及び該相対移動手段を制御する制御手段とを備えたビー
ム加工装置において、ユーザが加工速度のデータを入力
するための加工速度入力手段と、該加工速度入力手段で
入力された加工速度のデータに基づいて、該加工対象物
と該照射ポイントとの間の相対移動の条件と該エネルギ
ービームの照射条件とを設定する加工条件設定手段を設
けたことを特徴とするものである。なお、上記「加工速
度」は、上記加工対象物を加工する際の、加工対象物と
加工対象物に対するエネルギービームの照射ポイントと
の間の相対移動速度の最大値である。また、上記「加工
対象物」には、エネルギービームが照射される面が平面
のものだけでなく、エネルギービームが照射される面が
円筒面などの曲面であるものも含まれる。

【０００７】請求項１のビーム加工装置においては、加
工速度入力手段からユーザが加工速度のデータを入力す
る。このユーザが入力した加工速度に基づいて、加工対
象物と加工対象物に対するエネルギービームの照射ポイ
ントとの間の相対移動の条件を設定するとともに、エネ
ルギービームの繰り返し周波数やピーク出力［Ｗ］等の
照射条件を、予め実験などで求めた過不足なく均一な加
工が可能な好適範囲に設定することができる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１のビーム加工
装置において、上記加工速度入力手段で入力する加工速
度に対して、上限値及び下限値の少なくとも一方を設け
たことを特徴とするものである。

【０００９】請求項２のビーム加工装置においては、上
記加工速度に対して上限値及び下限値の少なくとも一方
を設けることにより、上記相対移動の条件や上記エネル
ギービームの照射条件が予め実験などで求めた好適範囲
から外れるような加工速度の入力を回避することができ
る。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２のビー
ム加工装置において、上記加工対象物と上記照射ポイン
トとが相対移動しているときの相対移動距離を検出して
移動距離検出パルス信号を生成する移動距離検出パルス
信号生成手段と、該移動距離検出パルス信号生成手段で
生成した該移動距離検出パルス信号に基づき、該相対移
動距離に同期させて各パルス状のエネルギービームの照
射タイミングを制御するビーム制御手段とを設けたこと
を特徴とするものである。

【００１１】請求項３のビーム加工装置においては、加
工対象物と照射ポイントとの間の相対移動距離に同期さ
せて、ビーム源から繰り返し出射されるエネルギービー
ムの出射タイミングを制御することにより、加工の途中
で上記相対移動の速度が変化するときでも、パルス状の
エネルギービームの各照射スポットが一定のピッチで並
ぶように加工対象物上に照射されるようにする。

【００１２】請求項４の発明は、請求項３のビーム加工
装置において、上記相対移動手段が、上記加工対象物を
上記エネルギービームの照射方向と交差する仮想面上で
互いに直交する２方向に移動させるものであり、上記移
動距離検出パルス信号生成手段が、該２方向のそれぞれ
について該エネルギービームに対する該加工対象物の一
定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成する
ものであり、上記ビーム制御手段が、該移動距離検出パ
ルス信号生成手段で生成した該移動距離検出パルス信号
に同期させて、各パルス状のエネルギービームの照射タ
イミングを制御するものであることを特徴とするもので
ある。なお、上記移動距離検出パルス信号に同期したエ
ネルギービームの照射タイミングの制御には、移動距離
検出パルス信号が１個生成されるたびに上記パルス状の
エネルギービームを一回出射させるように制御する場合
だけでなく、移動距離検出パルス信号が複数個生成され
るたびに上記パルス状のエネルギービームを一回照射さ
せるように制御する場合も含まれる。

【００１３】請求項４のビーム加工装置においては、上
記エネルギービームの照射方向と交差する仮想面上で互
いに直交する２方向のそれぞれについて、加工対象物の
一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成す
るとともに、この移動距離検出パルス信号に基づいて、
加工対象物とエネルギービームの照射ポイントとの間の
相対移動距離に同期させてエネルギービームの出射タイ
ミングを制御する。この制御により、上記相対移動の速
度が変化するときでも、エネルギービームの各照射スポ
ットが一定のピッチで並ぶように加工対象物上に照射さ
れるようにする。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４のビーム加工
装置において、上記移動距離検出パルス信号生成手段
が、上記２方向について生成した１組の移動距離検出パ
ルス信号に基づいて、該２方向と交差する斜め方向にお
ける該加工対象物の一定距離の移動ごとに移動距離検出
パルス信号を生成するものであり、上記ビーム制御手段
が、該移動距離検出パルス信号に同期させて、各パルス
状のエネルギービームの照射タイミングを制御するもの
であることを特徴とするものである。

【００１５】請求項５のビーム加工装置においては、上
記２方向と交差する斜め方向における移動距離検出パル
ス信号に同期させて、各パルス状のエネルギービームの
照射タイミングを制御している。この制御により、加工
対象物とエネルギービームの照射ポイントとの間の相対
移動の速度が上記斜め方向で変化するときでも、エネル
ギービームの各照射スポットが一定のピッチで並ぶよう
に加工対象物上に照射されるようにする。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１、２、３、４
又は５のビーム加工装置において、上記ビーム源が、Ｑ
スイッチを有するＹＡＧレーザであることを特徴とする
ものである。

【００１７】請求項６のビーム加工装置においては、Ｑ
スイッチを介して、エネルギービームの出射タイミング
を制御するための繰り返し周波数を比較的広い範囲で変
化させた場合でも安定したエネルギービームを得ること
ができるため、上記エネルギービームの照射タイミング
の制御が容易となる。

【００１８】請求項７の発明は、請求項１、２、３、
４、５又は６のビーム加工装置において、上記加工対象
物が、絶縁性基板上に形成された透明導電膜であり、該
透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工を行うこ
とを特徴とするものである。

【００１９】請求項７のビーム加工装置においては、絶
縁性基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去する
加工の際に、絶縁性基板とエネルギービームの照射ポイ
ントとの間の相対移動の速度が変化する場合でも、上記
相対移動の方向においてエネルギービームの各照射スポ
ットが一定間隔で絶縁性基板上の透明導電膜に照射され
る。これにより、上記エネルギービームで透明導電膜が
除去されたスリットの形状が均一になる。

【００２０】請求項８の発明は、透明基板上に透明電極
が形成されたタッチパネル基板を製造するタッチパネル
基板の製造方法であって、透明基板の表面に透明導電膜
を形成し、次いで、請求項７のビーム加工装置を用い
て、該透明基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除
去することにより、該透明基板上に透明電極を形成する
ことを特徴とするものである。

【００２１】請求項８のタッチパネル基板の製造方法に
おいては、絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成し
た後、上記エネルギービームで透明導電膜の一部がスリ
ット状に除去されるので、絶縁透明基板上に形成される
透明電極間のスリットの形状が均一になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、ハイブリッド型
のタッチパネルの絶縁性透明基板上に形成された透明導
電膜の一部を、スリット状に除去して透明電極を形成す
る透明導電膜のビーム加工方法及びその装置に適用した
実施形態について説明する。

【００２３】図１は、本発明に係るビーム加工装置の概
略構成図である。本ビーム加工装置は、パルス状のエネ
ルギービームとしてのパルスレーザ光を繰り返し出射す
るビーム源としてのＹＡＧレーザ装置１と、ＹＡＧレー
ザ装置１から出射されたパルスレーザ光を加工対象物に
案内して照射するビーム照射手段２と、加工対象物と加
工対象物に対する該エネルギービームの照射ポイントと
を相対移動させる相対移動手段としてのＸＹテーブル５
と、加工制御データに基づいてＹＡＧレーザ装置１及び
ＸＹテーブル５を制御する制御手段しての制御システム
６とを備えている。

【００２４】上記ＹＡＧレーザ発信装置１は、ＹＡＧロ
ッド１０１ａ及びＱスイッチ１０１ｂを内蔵したレーザ
ヘッド１０１と、Ｑスイッチ１０１ｂを駆動するＱスイ
ッチ駆動部１０２と、レーザヘッド１０１内のＹＡＧロ
ッド１０１ａにレーザ発振用の駆動電流を供給するレー
ザ電源１０３とを有している。上記Ｑスイッチ駆動部１
０２は、制御システム６から送られてきたレーザ制御信
号に基づいて、レーザヘッド１０１内のＱスイッチ１０
１ｂを駆動する。Ｑスイッチ１０１ｂをオンすると、レ
ーザヘッド１０１から近赤外光（波長λ＝１０６４ｎ
ｍ）からなるパルスレーザ光が出射される。上記Ｑスイ
ッチ駆動部１０２に入力するパルス状のレーザ制御信号
の繰り返し周波数は２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ（周期＝５０
ｍｓｅｃ〜０．０５ｍｓｅｃ）の範囲で変化させること
ができ、また、上記レーザ制御信号のパルス幅は８０〜
５００ｎｓｅｃの範囲で変化させることができる。この
Ｑスイッチ駆動部１０２でレーザヘッド１０１内のＱス
イッチ１０１ｂを駆動することにより、上記繰り返し周
波数が５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲内で、レーザヘッド
１０１からパルスレーザ光を出射することができる。

【００２５】上記レーザヘッド１０１内のＹＡＧロッド
１０１ａは、希土類元素のＮｂ（ネオジウム）をドープ
したＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネッ
ト）結晶であり、フラッシュランプや半導体レーザ等の
図示しない励起源で励起される。このＹＡＧロッド１０
１ａは、希土類元素のＮｂ（ネオジウム）をドープした
ＹＡＧ（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）結
晶であり、フラッシュランプや半導体レーザ等の図示し
ない励起源は、レーザ電源１０３から駆動電流Ｉdが供
給されることにより駆動される。このレーザ電源１０３
からＹＡＧロッド１０１ａの励起源に供給される駆動電
流Ｉdは、制御システム６からレーザ電源１０３に送ら
れてくる制御指令に基づいて変更することができ、これ
により、ＹＡＧレーザ発信装置１から出射されるパルス
レーザ光の出力を変更することができる。

【００２６】図２は、上記ＹＡＧレーザ発信装置１から
出射されるパルスレーザ光の出力変化の一例を示すタイ
ムチャートである。ここで、上記レーザヘッド１０１の
レーザ出射端で計測されたパルスレーザ光の平均出力電
力Ｐa［Ｗ］とし、パルスレーザ光の繰り返し周波数を
Ｆr［Ｈｚ］とし、パルスレーザ光のパルス幅をτ［ｎ
ｓｅｃ］とすると、このパルスレーザ光のピーク出力Ｐ
peak［Ｗ］は次式で与えられる。

【数１】Ｐpeak＝｛Ｐa／（Ｆr×τ）｝×１０^６

【００２７】上記ビーム照射手段２は、パルスレーザ光
をガイドするステップインデックス型の光ファイバ２０
１と、光ファイバ２０１でガイドされてきたパルスレー
ザ光を集光して加工対象物に照射するレーザ照射ヘッド
２０２とを用いて構成されている。

【００２８】ＩＴＯ（インジウム酸化スズ）からなる加
工対象物としての透明導電膜４が表面に形成された透明
ガラスや透明プラスチック材（例えばＰＥＴ、ポリカー
ボネート）からなる透明絶縁性基板３は、ＸＹテーブル
５のリニアモータ５０２（例えば、サーボモータやステ
ッピングモータ）で駆動される載置台５０１上に、図示
しない吸引及び機械的なクランプ機構等によって固定さ
れる。この透明絶縁性基板３が固定された載置台５０１
を駆動するリニアモータ５０２を制御システム６で制御
することにより、上記透明導電膜４が形成された透明絶
縁性基板３を、上記パルスレーザ光の照射方向に垂直な
仮想面内で互いに直交するＸ方向及びＹ方向（図中の紙
面に垂直な方向）に２次元的に移動させることができ
る。

【００２９】また、加工速度、ＸＹテーブルの加速度、
加工精度をより向上させるために、ＸＹテーブル５につ
いては、発泡チタン、マグネジウム、酸化アルミナ系、
アルミ合金系の超軽量素材で形成することが好ましい。

【００３０】また、載置台５０１の内部に貫通孔を形成
して軽量化を図ってもよい。この貫通孔は、絶縁性透明
基板３と透明導電膜４との一体物がシート状のものであ
る場合の真空チャック用の気流経路を兼ねることもでき
る。載置台５０１については、絶縁性透明基板３の少な
くともパルスレーザ光が照射される部分の下側に凹部を
形成し、絶縁性透明基板３の下面と載置台５０１の上面
との間の距離をできるだけ長くするように構成すること
が好ましい。かかる構成により、絶縁性透明基板３を通
過して載置台５０１の表面で反射した反射レーザーが透
明導電膜４にあたることによってその加工に悪影響を及
ぼすことを抑制することができる。

【００３１】また、本実施形態では、上記ＸＹテーブル
５に、移動距離検出パルス信号生成手段としてのリニア
スケール５０３が取り付けられている。このリニアスケ
ール５０３は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向のそれぞれに
ついて設けられ、上記透明絶縁性基板３が載置された載
置台５０１のＸ方向及びＹ方向の一定距離の移動ごとに
移動距離検出パルス信号を生成する。この移動距離検出
パルス信号をカウントすることにより、上記透明絶縁性
基板３が載置された載置台５０１の移動距離がわかる。
本実施形態では、この移動距離検出パルス信号に基づい
て、上記透明絶縁性基板３が載置された載置台５０１の
移動距離に同期させて各パルスレーザ光の照射タイミン
グを制御している。

【００３２】本実施形態では、上記リニアスケール５０
３としては、目盛格子が互いに形成されたスケールと走
査板とを非接触対向させて組み合わせることにより０．
５μｍ〜１．０μｍ程度の分解能が得られるもの（例え
ば、ハイデンハイン株式会社製のオープンタイプ測長シ
ステム：商品名）を用いている。ここで、例えばリニア
スケール５０３の分解能が１μｍのときは１μｍごとに
１パルス出力されるので、上記透明絶縁性基板３が載置
された載置台５０１の移動速度が１ｍ／ｓｅｃの場合
は、１ＭＨｚの周波数（周期＝１μｓｅｃ）で移動距離
検出パルス信号が出力される。なお、上記リニアスケー
ル５０３は、加工精度や加工速度等の条件に応じて最適
なものを適宜選択して用いられる。また、上記移動距離
検出パルス信号生成手段は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向
のそれぞれについて上記透明絶縁性基板３が載置された
載置台５０１の一定距離の移動ごとに移動距離検出パル
ス信号を生成するものであればよく、上記特定のリニア
スケールに限定されるものではない。

【００３３】上記制御システム６は、ビーム加工装置全
体を監視するとともに加工制御データとしてのＣＡＭ
（Computer Aided Manufacturing）データに基づいて各
部に制御指令を出すパーソナルコンピュータ等からなる
上位コンピュータ装置６０１と、テーブル駆動制御装置
（シーケンサ）６０２と、同期連動型運転用の制御回路
基板６０３とを用いて構成されている。

【００３４】上記ＣＡＭデータは、ＣＡＤ（Computer A
ided Design）のデータに基づいてビーム加工装置の装
置パラメータを考慮して生成され、例えば線分形状の各
加工要素について照射ポイントのピッチと加工開始
点の座標と加工終了点の座標とが１組となったデータ
構造となっている。

【００３５】上位コンピュータ装置６０１は、ユーザが
加工速度Ｖoのデータを入力するための加工速度入力手
段、及びユーザが入力した加工速度Ｖoのデータに基づ
いてＸＹテーブル５の載置台５０１の駆動条件とパルス
レーザ光の照射条件とを設定する加工条件設定手段とし
ても用いられる。上位コンピュータ装置６０１に上記Ｃ
ＡＭデータが保存されたＦＤなどの記録媒体がセットさ
れＣＡＭデータが読み込まれる。このＣＡＭデータの読
み込みとともに、ユーザが希望する加工速度のデータが
上位コンピュータ装置６０１に入力される。なお、上記
載置台５０１の最大移動速度である加工速度について
は、予め実験などで求められたデータに基づいて、図３
に示すように上限値Ｖmaxが設定されており、ユーザが
入力した加工速度Ｖoの値が上限値Ｖmaxを超えている場
合は、上位コンピュータ装置６０１のディスプレイ上
に、入力値が上限値Ｖmaxを超えている旨の警告メッセ
ージと、加工速度データの再入力を促すメッセージが表
示される。

【００３６】上記上位コンピュータ装置６０１では、上
記ＣＡＭデータとユーザが入力した加工速度Ｖoとに基
づき、各加工要素ごとに、ＸＹテーブル５の載置台５
０１の移動開始点及び移動終了点の座標、載置台５０
１の加速領域における正の加速度α及び減速領域におけ
る負の加速度β（図３参照）、載置台５０１の最大移
動速度（＝加工速度）、上記パルスレーザ光の照射条
件としてのレーザ電源１０３から供給される駆動電流Ｉ
d、などのデータが算出され、所定の記憶領域に記憶さ
れる。これらのデータの算出には、予め実験などで求め
られた最適範囲を含むデータテーブルが用いられる。

【００３７】表１は、本実施形態のビーム加工装置で駆
動電流Ｉd［Ａ］と繰り返し周波数Ｆｒ［Ｈｚ］を変化
させて加工品質を調べた実験で求められた最適範囲のデ
ータテーブルの一例を示している。表１は、ＰＥＴ（ポ
リエチレンテレフタレート）からなる透明絶縁性基板３
上に形成されたＩＴＯ（インジウム酸化スズ）からなる
透明導電膜４にスリットを形成する加工を行った実験の
結果である。

【表１】

【００３８】上記表１の符号「Ａ」で示した白抜きの部
分は、良好なスリット加工ができた条件範囲を示してい
る。一方、表１の符号「Ｂ」で示した部分は、パルスレ
ーザ光の出力が不足してスリットにおける透明導電膜４
が十分に除去されず絶縁不良が発生した条件範囲を示し
ている。また、表１の符号「Ｃ」で示した部分は、パル
スレーザ光の出力が強すぎてスリットが形成されている
部分の透明絶縁性基板３や透明導電膜４にダメージが発
生した条件範囲を示している。ここで、パルスレーザ光
の繰り返し周波数Ｆrの範囲は、載置台５０１の駆動条
件によって決定され、この繰り返し周波数Ｆrの範囲に
おいて良好なスリット加工ができるように、上記表１に
基づいて符号「Ａ」で示した最適範囲に入る駆動電流Ｉ
dが設定される。

【００３９】上記テーブル駆動制御装置６０２は、上位
コンピュータ装置６０１から送られてきた制御指令に基
づいて、リニアモータ５０２の駆動を制御するものであ
る。このテーブル駆動制御部６０２は、例えばリニアモ
ータ５０２がサーボモータのときはサーボコントローラ
を用いて構成され、またリニアモータ５０２がパルスモ
ータのときはパルスコントローラを用いて構成される。

【００４０】図４は、上記制御回路基板６０３の一構成
例を示すブロック図である。この制御回路基板６０３
は、ＣＰＵ６０３ａと、Ｉ／Ｏインタフェース６０３
ｂ、パルスカウンタ６０３ｃと、比較回路６０３ｄと、
パルス幅整形回路６０３ｅと、スイッチ回路６０３ｆ
と、図示しないメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）を用いて構
成されている。

【００４１】上記Ｉ／Ｏインタフェース６０３ｂは、Ｃ
ＰＵ６０３ａと外部の上位パーソナルコンピュータ装置
６０１との間でデータ通信を行うための信号処理を行
う。

【００４２】上記パルスカウンタ６０３ｃは、リニアス
ケール５０３で生成された移動距離検出パルス信号Ｓm
のパルス数をカウントする。このパルスカウンタ６０３
ｃによるカウント値Ｎmは、比較回路６０３ｄにおいて
ＣＰＵ６０３ａから送られてきた基準値Nrefと比較さ
れ、両方の値が一致したとき比較回路６０３ｄからパル
ス信号が出力される。上記基準値Ｎrefは、加工条件に
応じて任意に設定することができる。また、上記パルス
カウンタ６０３ｃに入力される移動距離検出パルス信号
Ｓmは、上記ＸＹテーブル５の載置台５０１の移動方向
に応じて切り替えられる。例えば、載置台５０１をＸ方
向に移動させるときは、Ｘ方向用のリニアスケール５０
３から出力される

【００４３】上記パルス幅整形回路６０３ｄは、上記比
較回路６０３ｃから出力された移動距離検出パルス信号
Ｓｐのパルス幅を上記Ｑスイッチが動作可能なパルス幅
まで広げる回路である。このパルス幅整形回路６０３ｄ
を調整することにより、ＹＡＧレーザ装置１から出射さ
れるパルスレーザ光のパルス幅を変更することができ
る。

【００４４】上記スイッチ回路６０３ｅは、ＣＰＵ６０
３ａからの制御指令に基づいて、連続加工と断続加工と
を適宜切り替えて実行できるように、パルス幅整形回路
６０３ｄから上記Ｑスイッチ駆動部１０２に出力される
レーザ制御信号をオン／オフ制御する回路である。

【００４５】図５及び図６は、上記制御回路基板６０３
の各部の信号の一例を示すタイムチャートである。これ
らの図は、上記透明導電膜４上に照射されるパルスレー
ザ光の照射スポットのピッチを３３０μｍに設定し、上
記リニアスケール５０３の分解能が０．５μｍであって
０．５μｍごとに一つのパルス信号Ｓpを出力する場合
について示している。上記基準値Ｎrefは６６０（＝３
３０μｍ／０．５μｍ）に設定し、上記ＸＹテーブル５
の載置台５０１の移動速度は、２ｍ／ｓｅｃに設定して
いる。図５に示すように、上記ＸＹテーブル５の載置台
５０１の移動に伴ってリニアスケール５０３から繰り返
し周波数ｆ＝４ＭＨｚ（周期＝０．２５μｓｅｃ）で移
動距離検出パルス信号Ｓmが出力される。この移動距離
検出パルス信号Ｓmがパルスカウンタ６０３ｃでカウン
トされる。そして、６６０個の移動距離検出パルス信号
Ｓmがカウントされるたびに、すなわち上記載置台５０
１が３３０μｍ移動するたびに、比較器６０３ｄからパ
ルス状のレーザ制御信号Ｓpが出力される。そして、パ
ルス幅整形器６０３ｅにより、比較器６０３ｄから出力
されたレーザ制御信号Ｓpの幅が、上記ＹＡＧレーザ発
信装置１のＱスイッチ１０１ｂの駆動に必要な幅まで広
げられる。次に、図６に示すように、所定のパルス幅に
整形されたレーザ制御信号Ｓp'は、ＣＰＵ６０３ａで制
御されるスイッチ回路６０３ｆにより、加工制御データ
に基づいてオン／オフ制御される。このスイッチ回路６
０３ｆでオン／オフ制御されたレーザ制御信号Ｓp"が、
Ｑスイッチ駆動部１０２に入力され、これにより、透明
絶縁性基板３の移動距離に同期した所定のタイミング
で、上記ＹＡＧレーザ発信装置１からパルスレーザ光が
出射し、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に照射され
る。このようにＸＹテーブル５の載置台５０１に固定さ
れた透明絶縁性基板３の移動距離に同期するように制御
されたパルスレーザ光が、透明絶縁性基板３上の透明導
電膜４に照射されることにより、図７（ａ）に示すよう
に、透明導電膜４に照射されるパルスレーザ光の照射ス
ポットＬｐ(X)がＸ軸方向に一定のピッチで並ぶ。これ
により、図７（ｂ）に示すように透明導電膜４が均一な
加工幅でスリット状に除去される。図７の例では、照射
スポットＬｐが１０個分並んだ長さのスリット４ａ(X)
が２つ連続して形成されている。

【００４６】以上、本実施形態によれば、ユーザが入力
した加工速度に基づいて、ＸＹテーブル５の駆動条件及
びパルスレーザ光の繰り返し周波数Ｆrを設定するとと
もに、ＹＡＧレーザ装置１の駆動電流Ｉdを最適範囲に
設定しているので、過不足なく均一なスリット加工が可
能となる

【００４７】また、本実施形態によれば、ＸＹテーブル
５の載置台５０１の移動距離に同期するようにパルスレ
ーザ光の照射タイミングを制御しているので、載置台５
０１の移動速度が何らかの理由により変化した場合で
も、透明絶縁性基板３上の透明導電膜４に照射されるパ
ルスレーザ光の照射スポットのピッチが変化しないの
で、加工幅が一定の均一なスリット加工が可能となる。

【００４８】また、ＸＹテーブル５の載置台５０１の移
動距離に同期するようにパルスレーザ光の照射タイミン
グを制御しているので、載置台５０１の加速域及び減速
域においても上記均一なスリット加工が可能となる。例
えば、従来の加工装置では５００ｍｍのスリット加工の
前後において加工を行わずに載置台を１００ｍｍづつ移
動させる加速域及び減速域を必要としていたのに対し、
本実施形態では、図８に示すように加速域の途中（図中
のＸ１点）からスリット加工を開始し、減速域の途中
（図中のＸ２点）までスリット加工を続けることができ
るため、載置台５０１の全体移動量を６００ｍｍ程度ま
で短縮することができる。このことにより、上記透明導
電膜４の均一なスリット加工を達成しつつ、従来のエッ
チング加工と同等もしくはそれ以上の加工速度でスリッ
ト加工が可能となる。

【００４９】また、上記透明絶縁性基板３上の透明導電
膜４に格子状のスリットを形成する場合は、まず、上記
図７（ａ）に示すように交差点Ｐcをさけながら透明絶
縁性基板３をＸ軸方向に移動しつつパルスレーザ光を照
射することにより、所定長のＸ軸方向のスリット４ａ
(X)を複数形成する。その後、上記交差点Ｐｃを通過す
るように、透明絶縁性基板３をＹ軸方向に移動しつつパ
ルスレーザ光を照射する。これにより、図９（ａ）に示
すように、透明導電膜４に照射されるパルスレーザ光の
照射スポットＬｐ(Y)がＹ軸方向に一定のピッチで並
ぶ。その結果、図９（ｂ）に示すようにＹ軸方向におい
ても透明導電膜４が均一な加工幅でスリット状に除去さ
れ、Ｘ軸方向のスリット４ａ(X)とＹ軸方向のスリット
４ａ(Y)とが交差した格子状のスリットを形成すること
ができる。特に、図９で示した格子状のスリットの加工
例では、上記交差点Ｐｃにおいても他の照射ポイントと
同様に、パルスレーザ光が１回しか照射されないので、
上記交差点Ｐｃにおける過剰なレーザ照射による損傷の
発生などの不具合を防止することができる。なお、図９
の加工例では、Ｘ軸方向のスリット４ａ(X)のほうを上
記交差点Ｐｃを避けながら形成し、Ｙ軸方向のスリット
４ａ(Y)のほうを連続的に形成しているが、Ｘ軸方向の
スリット４ａ(X)のほうを連続的に形成するようにして
もよい。

【００５０】図１０は、本ビーム加工装置での透明導電
膜４の加工によって電極パターンが形成されるタッチパ
ネル基板を用いて構成されたタッチパネルの断面図であ
る。また、図１１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同タッ
チパネルの分解斜視図及び平面図である。図１０に示す
ように、タッチパネルは、各透明導電膜４からなる透明
電極が通常状態で接触しないように１組の上下タッチパ
ネル基板７、８を所定の高さ（例えば９〜１２μm）の
スペーサ９を介して対向させた構造になっている。そし
て、このタッチパネルを図８中の上方から押圧すると、
上タッチパネル基板７が２点鎖線で示すように変形し、
上下のタッチパネル基板７、８の透明電極同士が接触す
る。この接触による上下透明電極間の抵抗の変化から、
押圧されたか否か及び押圧された位置を知ることができ
る。また、このタッチパネルは、図１１（ａ）及び
（ｂ）に示すように上下のタッチパネル基板７、８のそ
れぞれに、互いに直交するスリット７ａ、８ａが各透明
導電膜４に形成されている。

【００５１】本実施形態のビーム加工装置は、図１１
（ａ）及び（ｂ）に示すスリット７ａ、８ａを、透明導
電膜４に形成するものである。真空蒸着、イオンプレー
ティング、スパッタリング等によって表面に透明導電膜
４（厚さ＝約５００オングストローム）が形成された絶
縁性透明基板３は、透明導電膜４側の上方に向けて載置
台５０１上にセットされる。セットされた絶縁性透明基
板３上の透明導電膜４は、所定のスポット径に絞られた
パルスレーザ光が照射されながらＸＹテーブル５によっ
て一方向に移動させられる。この移動の過程で、幅５０
０〜１０００［μm］程度のパルスレーザ光の照射部分
が蒸発して透明導電膜４から除去され、各電極領域を絶
縁するスリット７ａ、８ａが形成される。

【００５２】本実施形態のビーム加工装置では、エッチ
ング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることな
く、透明導電膜４を加工して絶縁性透明基板３上に複数
の透明電極を形成することができる。このため、フォト
レジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を
汚すことなく、上下のタッチパネル基板７、８を製造す
ることができる。また、透明電極のパターン形状を変え
る場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用
いることなくＣＡＭデータで透明導電膜４を加工してパ
ターンに応じた複数の透明電極を形成することができ
る。このため、異なった電極パターンのタッチパネル基
板７、８についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マ
スクを用意しなければならず他品種少量生産が困難にな
ったり、残留レジスト液によってワークを汚したりなど
フォトリソグラフィー法による不具合が起こらず、リー
ドタイムを短縮化してオンデマンドの要求に対しても十
分に対応することができる。

【００５３】一方、フォトリソグラフィー法を用いた電
極加工では、フォトレジストの現像液やエッチング液等
の廃液が発生して環境を汚してしまうという不具合があ
る。また、透明電極のパターンを変える場合は、フォト
リソグラフィー用の遮光マスクを新規に作成しなければ
ならないため、加工効率が悪く、他品種少量生産への対
応及び低コスト化が難しかった。特に、アナログ方式の
タッチパネルのように透明導電膜４に数本のスリットを
形成するような場合でも、数百本のスリットを形成する
デジタル方式のタッチパネルの場合と同じフォトリソグ
ラフィー工程が必要になってくるため、加工部分が少な
いにもかかわらず廃液の低減及び低コスト化を図ること
が難しかった。

【００５４】なお、上記実施形態では、ＸＹテーブル５
の載置台５０１をＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動させ
ながら加工する場合について説明したが、本発明は、Ｘ
軸方向及びＹ軸方向に交差する斜め方向に載置台５０１
を移動させながら加工する場合にも適用できるものであ
る。この斜め移動の場合は、ＣＰＵ６０３ａから比較器
６０３ｄに送る基準値として、下記の数２に示す基準値
Ｎref(X)又は数３に示す基準値Ｎref(Y)を用いる。式中
の演算子「ＩＮＴ」は、かっこ内の数値に最も近い整数
を求める演算子である。また、式の右辺の「Ｎref」は
Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向に移動する場合の基準値であ
る。また、式中の「θ」は、図１２に示すように移動方
向とＸ軸方向とのなす角度であり、加工制御データから
求められる。

【数２】Ｎref(X)＝ＩＮＴ（Ｎref×cosθ）

【数３】Ｎref(Y)＝ＩＮＴ（Ｎref×sinθ）

【００５５】ここで、例えばＸ軸方向のリニアスケール
５０３から出力された移動距離検出パルス信号Ｓm(X)を
用いる場合は、上記基準値として数１に示す基準値Ｎre
f(X)を用いる。一方、Y軸方向のリニアスケール５０３
から出力された移動距離検出パルス信号Ｓm(Y)を用いる
場合は、上記基準値として数２に示す基準値Ｎref(y)を
用いる。なお、上記載置台５０１の移動距離を精度よく
検出するという観点から、載置台５０１の移動方向がＸ
軸に近い場合は、上記Ｘ軸方向のリニアスケール５０３
からの移動距離検出パルス信号Ｓm(X)と上記基準値Ｎre
f(X)とを組み合わせて用い、載置台５０１の移動方向が
Ｙ軸に近い場合は、上記Ｙ軸方向のリニアスケール５０
３からの移動距離検出パルス信号Ｓm(Y)と上記基準値Ｎ
ref(Y)とを組み合わせて用いのが好ましい。このような
組み合わせを切り替えて用いることにより、上記パルス
レーザ光の照射スポットのピッチに対応した移動距離検
出パルス信号の数が極端に少なくなることがないので、
上記載置台５０１の斜め方向の移動距離をＸ軸方向ある
いはＹ軸方向に移動させる場合と同様に精度よく検出す
ることができる。

【００５６】また、上記実施形態においては、透明絶縁
性基板３上の透明導電膜４の一部を除去する加工を行な
う場合について説明したが、本発明は、このような加工
に限定されることなく適用することができるものであ
る。例えば、図１３に示すように透明絶縁性基板３上の
透明導電膜４の表面に形成された導電性ペースト（例え
ば銀ペースト）からなる配線パターン１３の周囲に配線
間絶縁用のスリット１４を形成する場合にも用いること
ができ、同様な効果が得られるものである。

【００５７】また、本発明は、樹脂板にハーフエッチン
グ加工や穴開け加工を行う場合にも適用できるものであ
る。この場合は、加工部の深さも均一にすることができ
る。さらに、本発明は、上記スリット形成加工、ハーフ
エッチング加工、穴開け加工だけでなく、樹脂、セラミ
ック、金属、フォトリソ用の感光層などの加工対象物に
表面処理加工、フォトレジストへの露光を行う場合にも
適用できるものである。

【００５８】また、上記実施形態では、リニアスケール
５０３から出力される移動距離検出パルス信号を用い
て、載置台５０１に載置された透明絶縁性基板３の移動
距離に同期させてパルスレーザ光の照射タイミングを制
御しているが、リニアスケールやリニアエンコーダ等の
出力を用いて透明絶縁性基板３を載置した載置台５０１
の移動速度を求め、この移動速度に同期するようにパル
スレーザ光の照射タイミングを制御してもよい。

【００５９】また、上記実施形態では、Ｑスイッチを有
するＮｂ：ＹＡＧレーザから出射されたパルス状の近赤
外レーザビーム（波長λ＝１０６４ｎｍ）を用いた場合
について説明したが、本発明は、このレーザビームに限
定されることなく適用できるものである。例えば、Ｑス
イッチを有する、Ｎｂ：ＹＬＦレーザ（波長λ＝１０４
７ｎｍ）、Ｎｂ：ＹＶＯ_４レーザ（波長λ＝１０６４ｎ
ｍ）、ＣＯ_２レーザ、銅蒸気レーザ等のパルスレーザを
用いる場合にも適用することができる。また、本発明
は、非線形光学結晶を用いて上記各種レーザの出力を波
長変換したレーザビームを用いる場合にも適用すること
ができる。例えば、Ｎｂ：ＹＡＧレーザと、ＬｉＢ_３Ｏ
_５（ＬＢＯ）、ＫＴｉＯＰＯ_４、β−ＢａＢ_２Ｏ_４（Ｂ
ＢＯ）、ＣｓＬｉＢ_６Ｏ_１０（ＣＬＢＯ）等の非線形光
学結晶とを組み合わせると、波長が３５５ｎｍ、２６６
ｎｍの紫外領域のレーザビームを得ることができる。ま
た、上記透明導電膜を主にアブレーションで除去する紫
外領域のレーザビームとしては、ＫｒＦエキシマレーザ
ー等から出射されるパルス状の紫外光レーザビームを用
いることもできる。さらに、本発明は、レーザ光以外の
パルス状の光ビーム、荷電粒子ビーム等の他のパルス状
のエネルギービームを用いた場合にも適用が可能であ
る。

【００６０】また、上記実施形態では、パルスレーザ光
の照射経路をレーザ照射ヘッド２０２で固定し、加工対
象物を互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動させる場
合について説明したが、本発明は、加工対象物を固定し
てセットし、レーザ等のエネルギービームをＸ方向及び
Ｙ方向に移動させる場合や、エネルギービーム及び加工
対象物の両方を移動させる場合にも適用できるものであ
る。

【００６１】

【発明の効果】請求項１乃至８の発明によれば、パルス
状のエネルギービームを用いて加工する場合に、ユーザ
の希望に応じて加工速度を変更したときでも、過不足な
く均一な加工が可能となるという効果がある。

【００６２】特に、請求項２の発明によれば、上記相対
移動の条件や上記エネルギービームの照射条件が予め実
験などで求めた好適範囲から外れないようにすることが
できるので、過不足のない均一な加工をより確実に行う
ことができるという効果がある。

【００６３】特に、請求項３乃至７の発明によれば、パ
ルス状のエネルギービームを用いて加工するときに、加
工対象物とエネルギービーム照射ポイントとの間の相対
移動の速度が変化する場合でも、エネルギービームの各
照射スポットが一定のピッチで加工対象物上に照射され
るようになるので、加工幅の変化が少ない均一な加工を
実現することができるという効果がある。

【００６４】特に、請求項４の発明によれば、加工対象
物の一定距離の移動ごとに生成した移動距離検出パルス
信号を用いることができるため、エネルギービームの照
射タイミングの制御が簡易になるという効果がある。

【００６５】特に、請求項５の発明によれば、エネルギ
ービームの照射方向と交差する仮想面上で互いに直交す
る２方向と交差する斜め方向に、加工対象物が移動する
ときでも、上記加工幅の変化が少ない均一な加工を実現
することができるという効果がある。

【００６６】特に、請求項６の発明によれば、上記エネ
ルギービームの照射タイミングを制御するための繰り返
し周波数を比較的広い範囲で変化させた場合でもビーム
出力が安定したＱスイッチを有するＹＡＧレーザを用い
ているので、上記エネルギービームの照射タイミングの
制御が容易となるという効果がある。

【００６７】特に、請求項７の発明によれば、導電性薄
膜が形成された透明基板とエネルギービームとの間の相
対移動の速度が変化する場合でも、エネルギービームで
導電性薄膜が除去されたスリットの形状が均一になると
いう効果がある。

【００６８】請求項８の発明によれば、絶縁透明基板上
に形成される透明電極間のスリットの形状が均一となっ
たタッチパネル基板を製造することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るビーム加工装置の概略
構成図。

【図２】各パルスレーザ光の出力の時間変化を示すグラ
フ。

【図３】透明絶縁性基板が載置された載置台の移動距離
と移動速度との関係を示すグラフ。

【図４】同ビーム加工装置に用いる制御回路基板のブロ
ック図。

【図５】リニアスケールの出力、比較器の出力及びパル
ス整形回路の出力を示すタイムチャート。

【図６】パルス整形回路の出力、スイッチ回路のオン／
オフ制御及び出力を示すタイムチャート。

【図７】（ａ）は、透明絶縁性基板上の透明導電膜に照
射されるパルスレーザ光の照射スポットの説明図。
（ｂ）は、パルスレーザ光の照射によって形成された透
明導電膜のスリットの説明図。

【図８】透明絶縁性基板が載置された載置台の移動距離
と移動速度との関係を示すグラフ。

【図９】（ａ）は、透明絶縁性基板上の透明導電膜に照
射されるＹ軸方向のパルスレーザ光の照射スポットの説
明図。（ｂ）は、パルスレーザ光の照射によって形成さ
れた透明導電膜の格子状のスリットの説明図。

【図１０】タッチパネルの拡大断面図。

【図１１】（ａ）はタッチパネルの分解斜視図。（ｂ）
は同タッチパネルの平面図。

【図１２】透明絶縁性基板が載置された載置台の移動方
向の傾き角度θの説明図。

【図１３】タッチパネルの周端部の配線パターン及びそ
の周囲のスリットの説明図。

【符号の説明】

１ ＹＡＧレーザ装置 ２ ビーム照射手段 ３ 透明絶縁性基板 ４ 透明導電膜 ５ ＸＹテーブル ６ 制御システム １０１ レーザヘッド １０１ａ ＹＡＧロッド １０１ｂ Ｑスイッチ １０２ Ｑスイッチ駆動部１０２ １０３ レーザ電源 ２０１ 光ファイバ ２０２ レーザ照射ヘッド ５０１ 載置台 ５０２ リニアモータ ５０３ リニアスケール ６０１ 上位コンピュータ装置 ６０２ テーブル駆動制御装置 ６０３ 制御回路基板

フロントページの続き (72)発明者 川上 康弘 鳥取県鳥取市北村10番地３ リコーマイク ロエレクトロニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 AD00 CA03 CB02 CC06 CE04 CE08 DA09 5B087 AA00 CC13 CC16 5F072 AB02 AB15 AB20 HH05 HH07 JJ20 MM04 SS06 YY06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス状のエネルギービームを繰り返し出
   射するビーム源と、該ビーム源から出射されたエネルギ
   ービームを加工対象物に案内して照射するビーム照射手
   段と、該加工対象物と該加工対象物に対する該エネルギ
   ービームの照射ポイントとを相対移動させる相対移動手
   段と、加工制御データに基づいて該ビーム源及び該相対
   移動手段を制御する制御手段とを備えたビーム加工装置
   において、 ユーザが加工速度のデータを入力するための加工速度入
   力手段と、 該加工速度入力手段で入力された加工速度のデータに基
   づいて、該加工対象物と該照射ポイントとの間の相対移
   動の条件と該エネルギービームの照射条件とを設定する
   加工条件設定手段を設けたことを特徴とするビーム加工
   装置。
2. 【請求項２】請求項１のビーム加工装置において、 上記加工速度入力手段で入力する加工速度に対して、上
   限値及び下限値の少なくとも一方を設けたことを特徴と
   するビーム加工装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２のビーム加工装置におい
   て、 上記加工対象物と上記照射ポイントとが相対移動してい
   るときの相対移動距離を検出して移動距離検出パルス信
   号を生成する移動距離検出パルス信号生成手段と、 該移動距離検出パルス信号生成手段で生成した該移動距
   離検出パルス信号に基づき、該相対移動距離に同期させ
   て各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを制
   御するビーム制御手段とを設けたことを特徴とするビー
   ム加工装置。
4. 【請求項４】請求項３のビーム加工装置において、 上記相対移動手段が、上記加工対象物を上記エネルギー
   ビームの照射方向と交差する仮想面上で互いに直交する
   ２方向に移動させるものであり、 上記移動距離検出パルス信号生成手段が、該２方向のそ
   れぞれについて該エネルギービームに対する該加工対象
   物の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生
   成するものであり、 上記ビーム制御手段が、該移動距離検出パルス信号生成
   手段で生成した該移動距離検出パルス信号に同期させ
   て、各パルス状のエネルギービームの照射タイミングを
   制御するものであることを特徴とするビーム加工装置。
5. 【請求項５】請求項４のビーム加工装置において、 上記移動距離検出パルス信号生成手段が、上記２方向に
   ついて生成した１組の移動距離検出パルス信号に基づい
   て、該２方向と交差する斜め方向における該加工対象物
   の一定距離の移動ごとに移動距離検出パルス信号を生成
   するものであり、 上記ビーム制御手段が、該移動距離検出パルス信号に同
   期させて、各パルス状のエネルギービームの照射タイミ
   ングを制御するものであることを特徴とするビーム加工
   装置。
6. 【請求項６】請求項１、２、３、４又は５のビーム加工
   装置において、 上記ビーム源が、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザであ
   ることを特徴とするビーム加工装置。
7. 【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６のビーム
   加工装置において、 上記加工対象物が、絶縁性基板上に形成された透明導電
   膜であり、 該透明導電膜の一部をスリット状に除去する加工を行う
   ことを特徴とするビーム加工装置。
8. 【請求項８】絶縁性透明基板上に透明電極が形成された
   タッチパネル基板を製造するタッチパネル基板の製造方
   法であって、 絶縁性透明基板の表面に透明導電膜を形成し、 次いで、請求項７のビーム加工装置を用いて、該絶縁性
   透明基板上の透明導電膜の一部をスリット状に除去する
   ことにより、該絶縁性透明基板上に透明電極を形成する
   ことを特徴とするタッチパネル基板の製造方法。