JP2014226710A

JP2014226710A - 放電補助式レーザ孔加工方法

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Publication number: JP2014226710A
Application number: JP2013109582A
Authority: JP
Inventors: 昇一小西; Shoichi Konishi
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-12-08

Abstract

【課題】従来に比べて、加工後の絶縁基板に生じる残留応力を有意に抑制することが可能な、放電補助式レーザ孔加工方法を提供する。
【解決手段】レーザ光照射によって絶縁基板に複数の貫通孔を形成し、第１および第２の電極間での放電現象により、前記貫通孔の形状を調整する、放電補助式レーザ孔加工方法であって、（１）レーザ光を照射することにより、絶縁基板の照射領域に貫通孔を形成するステップと、（２）前記レーザ光の照射を停止すると同時に、または前記レーザ光の照射を停止してから、前記絶縁基板の両側に配置された第１および第２の電極を用いて、前記貫通孔に高周波（ＨＦ）電圧を印加するステップと、（３）前記第１および第２の電極間に、直流電圧を印加することにより、前記照射領域に放電を発生させるステップと、を有することを特徴とする放電補助式レーザ孔加工方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、放電補助式レーザ孔加工方法に関する。

従来より、レーザ光源からのレーザ光を、レーザ光学系を介して絶縁基板に照射することにより、絶縁基板に貫通孔を形成する技術が知られている。

また、最近では、放電加工技術（レーザ溶融式放電除去技術）を利用して、絶縁基板に貫通孔を開ける技術が開示されている（例えば特許文献１）。この方法では、レーザ光照射と電極間放電現象とを組み合わせることにより、絶縁基板に貫通孔を形成できる。

国際公開第ＷＯ２０１１／０３８７８８号

前述のように、レーザ溶融式放電除去技術では、レーザ光照射と電極間放電現象とを組み合わせることにより、絶縁基板に貫通孔を形成できる。

ここで、従来のレーザ溶融式放電除去技術では、レーザ光照射によって、絶縁基板のレーザ光照射領域が局部的に極めて高い温度（例えば１０００℃以上）に加熱される。このため、貫通孔加工後の絶縁基板には、大きな残留応力が生じてしまう。また、このような残留応力は、貫通孔加工後の絶縁基板にクラックが発生する原因となるという問題がある。

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べて、加工後の絶縁基板に生じる残留応力を有意に抑制することが可能な、放電補助式レーザ孔加工方法を提供することを目的とする。

本発明では、レーザ光照射によって絶縁基板に複数の貫通孔を形成し、第１および第２の電極間での放電現象により、前記貫通孔の形状を調整する、放電補助式レーザ孔加工方法であって、
（１）レーザ光を照射することにより、絶縁基板の照射領域に貫通孔を形成するステップと、
（２）前記レーザ光の照射を停止すると同時に、または前記レーザ光の照射を停止してから、前記絶縁基板の両側に配置された第１および第２の電極を用いて、前記照射領域に高周波（ＨＦ）電圧を印加するステップと、
（３）前記第１および第２の電極間に、直流電圧を印加することにより、前記照射領域に放電を発生させるステップと、
を有することを特徴とする放電補助式レーザ孔加工方法が提供される。

ここで、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法において、前記（２）のステップにおける前記ＨＦ電圧の印加時間は、３０μｓｅｃ〜２００μｓｅｃの範囲であってもよい。

また、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法において、前記（２）のステップにおいて、前記レーザ光の照射を停止してから、前記照射領域にＨＦ電圧が印加されるまでの時間は、０（ゼロ）〜１００μｓｅｃの範囲であってもよい。

また、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法において、前記レーザ光の照射を停止した時点から、前記直流電圧を印加するまでの間隔は、３０μｓｅｃ〜３１０μｓｅｃの範囲であってもよい。

また、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法において、前記絶縁基板は、ガラス基板であってもよい。

本発明では、従来に比べて、加工後の絶縁基板に生じる残留応力を有意に抑制することが可能な、放電補助式レーザ孔加工方法を提供できる。

従来のレーザ溶融式放電除去装置の構成の一例を概略的に示した図である。本発明の一実施例による第１の放電補助式レーザ孔加工方法のフローを概略的に示した図である。本発明の一実施例による第１の放電補助式レーザ孔加工方法を実施するために使用され得る、放電補助式レーザ孔加工装置の一構成例を示した図である。第１の放電補助式レーザ孔加工方法における各工程のタイミングを模式的に示した図である。本発明の一実施例による第２の放電補助式レーザ孔加工方法のフローを概略的に示した図である。第２の放電補助式レーザ孔加工方法における各工程のタイミングを模式的に示した図である。例２における各工程のタイミングを模式的に示した図である。例３における各工程のタイミングを模式的に示した図である。

以下、図面を参照して、本発明について説明する。

（従来のレーザ溶融式放電除去方法について）
本発明についてより良く理解するため、まず、図１を参照して、一般的なレーザ溶融式放電除去方法について、簡単に説明する。

図１には、従来のレーザ溶融式放電除去方法に利用される、一般的なレーザ溶融式放電除去装置の構成の一例を概略的に示す。

図１に示すように、一般的なレーザ溶融式放電除去装置１００は、レーザ光源１１０と、レーザ光学系１２０と、直流高圧電源１２５と、第１の電極１４０および第２の電極１４５とを有する。

レーザ光源１１０は、レーザ光学系１２０に向かってレーザ光１１３を照射する役割を有する。レーザ光学系１２０は、例えば、図１に示すようなレンズを含んでもよい。レーザ光学系１２０は、レーザ光源１１０から照射されたレーザ光１１３を、絶縁基板１９０の照射領域１８３に収束させる役割を有する。

第１の電極１４０および第２の電極１４５は、それぞれ、導体１５０および１５５と電気的に接続されており、これらの導体１５０および１５５は、直流高圧電源１２５と接続されている。

第１の電極１４０と第２の電極１４５は、形状および配置形態が異なっている。すなわち、第１の電極１４０は、針状の形状を有し、絶縁基板１９０から離して配置されている。これに対して、第２の電極１４５は、略平板状の形状を有し、絶縁基板１９０の直下に、絶縁基板１９０と接するように配置されている。第２の電極１４５は、絶縁基板１９０を置載するステージとしての機能を兼ねることができる。

ただし、これは、単なる一例であって、第２の電極１４５は、例えば、絶縁基板１９０の直下に、絶縁基板１９０から離して配置してもよい。また、第２の電極１４５は、第１の電極１４０と同様の針状の形状を有してもよい。この場合、第１の電極１４０と、絶縁基板１９０を挟んで対向する位置にある第２の電極との間で、一組の電極対が構成される。

このようなレーザ溶融式放電除去装置１００を用いて、絶縁基板１９０に貫通孔を形成する際には、まず、絶縁基板１９０が両電極１４０、１４５の間に配置される。さらに、ステージ（第２の電極１４５であってもよい）を水平方向に移動させることにより、絶縁基板１９０が所定の位置に配置される。

次に、レーザ光源１１０からレーザ光学系１２０に向かって、レーザ光１１３が照射される。レーザ光１１３は、レーザ光学系１２０により収束され、照射レーザ光１１５となる。この照射レーザ光１１５は、絶縁基板１９０の照射領域１８３に照射される。

これにより、絶縁基板１９０の照射領域１８３の温度が局部的に上昇し、この直下に溶融部が形成される。

照射レーザ光１１５の照射後、直流高圧電源１２５を用いて、両電極１４０、１４５間に直流高電圧が印加される。これにより、電極１４０、１４５間において、放電が生じる。放電は、溶融部を介して生じる傾向にある。放電の発生により、貫通孔１８５が形成される。

次に、ステージを水平方向に移動させ、絶縁基板１９０を所定の場所に配置する。その後、同様の工程により、第２の貫通孔が形成される。

このような工程を繰り返すことにより、絶縁基板１９０に複数の貫通孔を形成できる。

ここで、このようなレーザ溶融式放電除去方法で、絶縁基板１９０に貫通孔１８５を形成した場合、絶縁基板１９０に大きな残留応力が生じるという問題がある。特に、この残留応力は、貫通孔加工後の絶縁基板１９０にクラックが発生する原因となり得る。

このような残留応力は、照射レーザ光１１５の照射によって、絶縁基板１９０の照射領域１８３が局部的に高温（例えば１０００℃以上）に加熱された後、この照射領域１８３が急激に冷却されることにより生じるものと考えられる。

これに対して、本発明では、レーザ光照射によって絶縁基板に複数の貫通孔を形成し、第１および第２の電極間での放電現象により、前記貫通孔の形状を調整する、放電補助式レーザ孔加工方法であって、
（１）レーザ光を照射することにより、絶縁基板の照射領域に貫通孔を形成するステップと、
（２）前記レーザ光の照射を停止すると同時に、または前記レーザ光の照射を停止してから、前記絶縁基板の両側に配置された第１および第２の電極を用いて、前記照射領域に高周波（ＨＦ）電圧を印加するステップと、
（３）前記第１および第２の電極間に、直流電圧を印加することにより、前記照射領域に放電を発生させるステップと、
を有することを特徴とする放電補助式レーザ孔加工方法が提供される。

ここで、本願において、「放電補助式レーザ孔加工技術」とは、以下に示すような、絶縁基板に対するレーザ光照射によって、絶縁基板のレーザ光照射領域に貫通孔を形成し、その後電極間放電現象により、前記貫通孔の形状を調整する技術の総称を意味する。なお、孔形状の調整とは、レーザ光照射によって絶縁基板に複数の貫通孔を形成した際に生じるネッキングを低減することを意味する。ここで「ネッキング」とは、レーザ加工後に貫通孔内に形成され得る突出部分を意味する。

本発明による放電補助式レーザ孔加工方法は、高周波（ＨＦ）電圧印加工程を含む。この工程では、絶縁基板の貫通孔を、ある程度加熱できる。（ただし、この工程における加熱は、照射レーザ光の照射による加熱に比べて、その程度はあまり顕著ではないことに留意する必要がある。）
従って、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法では、このＨＦ電圧印加工程により、従来のレーザ溶融式放電除去方法のような、照射レーザ光の照射を停止した後の、絶縁基板の照射領域の急激な温度低下を抑制できる。すなわち、ＨＦ電圧印加により、照射レーザ光の照射が停止された後も、照射領域をある程度加熱できるため、照射レーザ光停止後の照射領域における降温速度を、有意に小さくすることが可能になる。

その結果、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法では、貫通孔加工後の絶縁基板における残留応力の発生を、有意に抑制することが可能になる。

ところで、図１には示されていないが、一部のレーザ溶融式放電除去装置には、高周波（ＨＦ）高圧電源を有するものがある。

そのようなレーザ溶融式放電除去装置を使用して、絶縁基板１９０に貫通孔１８５を形成する場合、絶縁基板１９０の照射領域１８３への照射レーザ光１１５の照射中に、高周波（ＨＦ）高圧電源により、電極１４０、１４５間に高周波（ＨＦ）電圧が印加される。そして、照射レーザ光１１５の照射および高周波（ＨＦ）電圧の印加を停止した後、両電極１４０、１４５間に直流電圧を印加して、放電処理が行われる。

しかしながら、本願発明者らによれば、このレーザ溶融式放電除去方法は、ＨＦ電圧印加工程を含むものの、このような方法では、加工後の絶縁基板に対して、良好な残留応力低減効果が得られないことが見出されている。

すなわち、この方法では、照射レーザ光の照射中に、ＨＦ電圧印加による加熱の影響が重畳されるため、絶縁基板の最高到達温度がより高くなってしまう。そのため、照射レーザ光の停止後には、絶縁基板は、より高温から急冷されることになり、結果的に、絶縁基板に大きな残留応力が発生してしまうことになる。

これに対して、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法では、照射レーザ光の照射を停止すると同時に、または照射レーザ光の照射を停止してから、絶縁基板の照射領域に、ＨＦ電圧が印加される。

このため、本発明では、照射レーザ光の照射停止後に、ＨＦ電圧印加によって、絶縁基板の最高温度がさらに上昇することは生じ難い。すなわち、本発明では、ＨＦ電圧印加による絶縁基板の加熱を、絶縁基板が急激に冷却されるという問題を緩和するために、効果的に利用できる。従って、本発明による放電補助式レーザ孔加工方法では、貫通孔加工後の絶縁基板における残留応力の発生を、有意に抑制することが可能になる。

ここで、本願において、「照射レーザ光の照射停止」と言う用語は、厳密に、絶縁基板に対して照射レーザ光の照射がされなくなる（すなわち、絶縁基板上で照射パワーがゼロになる）タイミングを意味するのではなく、照射レーザ光の照射を停止する操作を実施したタイミング（例えば、装置系に対して照射レーザ光の照射を停止させる指令を発動したタイミング）を意味するものとする。

すなわち、通常の装置では、照射レーザ光の照射を停止する操作を実施してから、実際に照射レーザ光１８５が絶縁基板１９０上に完全に照射されなくなるまでに、例えば、６０μｓｅｃ〜７５μｓｅｃ程度のタイムラグが生じる。

しかしながら、このような極めて短い時間を正確に把握したり判断したりすることは難しく、また煩雑であるため、本願では前述のように規定する。

なお、「照射レーザ光の照射停止」のタイミングを本願のように規定しても、本発明の範囲では、実際に、照射レーザ光の照射停止操作をしてから、なお照射レーザ光が照射されている時間と、ＨＦ電圧が印加されている間のオーバーラップ時間は、極めて短いため、照射パワーが実際にゼロになるタイミングを照射停止と定義した場合に比べて、残留応力の発生の程度に、あまり差異はないと言える。

（本発明の一実施例による放電補助式レーザ孔加工方法について）
次に、図２〜図４を参照して、本発明の一実施例による放電補助式レーザ孔加工方法（第１の放電補助式レーザ孔加工方法）について説明する。

図２には、本発明による第１の放電補助式レーザ孔加工方法の概略的なフロー図を示す。また、図３には、第１の放電補助式レーザ孔加工方法を実施するために使用され得る、放電補助式レーザ孔加工装置の一構成例を示す。さらに、図４には、第１の放電補助式レーザ孔加工方法における各工程のタイミングチャートを示す。

図２に示すように、この第１の放電補助式レーザ孔加工方法は、
（１）レーザ光を照射することにより、絶縁基板の照射領域に貫通孔を形成するステップ（ステップＳ１１０）と、
（２）前記レーザ光の照射を停止すると同時に、前記絶縁基板の両側に配置された第１および第２の電極を用いて、前記照射領域に高周波（ＨＦ）電圧を印加するステップ（ステップＳ１２０）と、
（３）前記第１および第２の電極間に、直流電圧を印加することにより、前記照射領域に放電を発生させるステップ（ステップＳ１３０）と、
を有する。

また、図３に示すように、第１の放電補助式レーザ孔加工方法を実施するために使用される放電補助式レーザ孔加工装置２００は、レーザ光源２１０と、レーザ光学系２２０と、直流高圧電源２２５と、高周波高電圧電源２３０と、切り替えユニット２３５と、一組の電極２４０、２４５とを有する。

このうち、レーザ光源２１０、レーザ光学系２２０、直流高圧電源２２５、第１の電極２４０、および第２の電極２４５は、基本的に、図１に示したレーザ溶融式放電除去装置１００と同様のものであり、ここではこれ以上説明しない。

ただし、放電補助式レーザ孔加工装置２００は、切り替えユニット２３５を有する。すなわち、電極２４０および２４５は、それぞれ、導体２５０および２５５と電気的に接続されており、これらの導体２５０、２５５は、切り替えユニット２３５を介して、高周波高電圧電源２３０および直流高圧電源２２５と接続される。

切り替えユニット２３５は、導体２５０および２５５の接続先を、高周波高電圧電源２３０／直流高圧電源２２５の間で切り替える役割を有する。

以下、図２に示した各ステップについて、詳しく説明する。なお、ここでは、図３に示した放電補助式レーザ孔加工装置２００を使用して、第１の放電補助式レーザ孔加工方法を実施する場合を例に、各ステップを説明することにする。

（ステップＳ１１０）
まず、第２の電極２４５上に、絶縁基板２９０が配置される。

次に、レーザ光源２１０からレーザ光学系２２０に向かって、レーザ光２１３が照射される。レーザ光２１３は、レーザ光学系２２０により収束され、照射レーザ光２１５となる。この照射レーザ光２１５は、絶縁基板２９０の照射領域２８３に照射される。

これにより、絶縁基板２９０の照射領域２８３の絶縁材料が昇華し、ここに貫通孔２８５が形成される。

（ステップＳ１２０）
次に、照射レーザ光２１５の照射が停止される。また、これと同時に、絶縁基板２９０の照射領域２８３に高周波（ＨＦ）電圧が印加される。

ＨＦ電圧の印加は、縁基板２９０の両側に配置された第１および第２の電極２４０、２４５により実施される。すなわち、ＨＦ電圧の印加の際には、第１および第２の電極２４０、２４５は、切り換えユニット２３５を介して、高周波高電圧電源２３０に接続される。

ＨＦ電圧の印加により、電極２４０、２４５間で、高周波の放電が生じる。放電は、貫通孔２８５において生じる。

（ステップＳ１３０）
次に、切り替えユニット２３５により、導体２５０および２５５が直流高圧電源２２５に接続され、両電極２４０、２４５間に、直流高電圧が印加される。これにより、照射領域２８３に放電が生じ、貫通孔２８５の深さ方向に沿った形状が整えられる。

以上の工程により、絶縁基板２９０の照射領域２８３に、貫通孔２８５を形成できる。

図４には、照射レーザ光を照射する工程（工程Ｉ）、ＨＦ電圧を印加する工程（工程ＩＩ）、および直流高電圧を印加する工程（工程ＩＩＩ）のタイミングを模式的に示す。なお、図４では、工程Ｉの開始時点を、時間ゼロと規定している。

第１の放電補助式レーザ孔加工方法では、工程Ｉは、時間０〜時間ｔ_１まで実施される。また工程ＩＩは、時間ｔ_２から時間ｔ_３まで実施される。さらに工程ＩＩＩは、時間ｔ_Ｄ（ｔ_Ｄ＞ｔ_３）において実施される。

ここで、前述のように、第１の放電補助式レーザ孔加工方法では、工程ＩＩは、工程Ｉの完了と同時に開始される。従って、時間ｔ_１＝ｔ_２である。

このようなタイミングで各工程を実施した場合、工程Ｉの完了後にも、工程ＩＩによって、絶縁基板１９０の照射領域１８３をある程度加熱できる。このため、照射レーザ光２１５の照射を停止した後の、絶縁基板２９０の照射領域２８３の急激な温度低下を有意に抑制することが可能となる。

また、図４に示すようなタイミングで各工程を実施した場合、工程Ｉ、すなわち照射レーザ光２１５の照射中に、工程ＩＩ、すなわちＨＦ電圧の印加による加熱によって、絶縁基板２９０の最高到達温度がよりいっそう高くなり、絶縁基板２９０がより高温から急冷されるという問題も、有意に抑制される。

その結果、第１の放電補助式レーザ孔加工方法では、貫通孔加工後の絶縁基板２９０における残留応力の発生を、有意に抑制することが可能になる。

なお、工程Ｉの期間、すなわち時間ｔ_１は、絶縁基板２９０の種類および厚さによって異なる。例えば、絶縁基板２９０が厚さ０．０５ｍｍ〜０．７０ｍｍの範囲のガラス基板の場合、時間ｔ_１は、例えば、１００μｓｅｃ〜２０００μｓｅｃ程度である。

一方、工程ＩＩの期間、すなわち時間ｔ_２〜ｔ_３の幅は、特に限られないが、例えば、３０μｓｅｃ〜２００μｓｅｃの範囲である。時間ｔ_２〜ｔ_３の幅は、５０μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲であることが好ましい。

また、工程ＩＩＩの開始タイミング、すなわち時間ｔ_Ｄは、工程ＩＩの完了後（すなわち時間ｔ_３後）であれば、特に限定されない。時間ｔ_Ｄは、例えば、工程Ｉが完了してから（時間ｔ_１から）、３０μｓｅｃ〜３１０μｓｅｃ後であってもよい。また、時間ｔ_Ｄは、例えば、工程ＩＩが完了してから（時間ｔ_３から）、０μｓｅｃ〜１０μｓｅｃ後であってもよい。

（本発明の一実施例による別の放電補助式レーザ孔加工方法について）
次に、図５〜図６を参照して、本発明の一実施例による別の放電補助式レーザ孔加工方法（第２の放電補助式レーザ孔加工方法）について説明する。

なお、ここでも、第２の放電補助式レーザ孔加工方法を実施する際には、図３に示したような放電補助式レーザ孔加工装置２００が使用されるものと仮定する。

図５には、本発明による第２の放電補助式レーザ孔加工方法の概略的なフロー図を示す。また、図６には、第２の放電補助式レーザ孔加工方法における各工程のタイミングチャートを示す。

図５に示すように、この第２の放電補助式レーザ孔加工方法は、
（１'）レーザ光を照射することにより、絶縁基板の照射領域に貫通孔を形成するステップ（ステップＳ２１０）と、
（２'）前記レーザ光の照射を停止してから、前記絶縁基板の両側に配置された第１および第２の電極を用いて、前記照射領域に高周波（ＨＦ）電圧を印加するステップ（ステップＳ２２０）と、
（３'）前記第１および第２の電極間に、直流電圧を印加することにより、前記照射領域に放電を発生させるステップ（ステップＳ２３０）と、
を有する。

ここで、第２の放電補助式レーザ孔加工方法におけるステップＳ２１０およびステップＳ２３０は、それぞれ、基本的に、前述の第１の放電補助式レーザ孔加工方法におけるステップＳ１１０およびＳ１３０とほぼ同様である。そこで、ここでは、ステップＳ２２０について、詳しく説明する。

（ステップＳ２２０）
このステップでは、まず、ステップＳ２１０での照射レーザ光２１５の照射が停止される。また、その後、絶縁基板２９０の照射領域２８３に高周波（ＨＦ）電圧が印加される。

前述のように、ＨＦ電圧の印加は、縁基板２９０の両側に配置された第１および第２の電極２４０、２４５により実施される。すなわち、ＨＦ電圧の印加の際には、第１および第２の電極２４０、２４５は、切り換えユニット２３５を介して、高周波高電圧電源２３０に接続される。

ＨＦ電圧の印加により、電極２４０、２４５間で、高周波の放電が生じる。放電は、ちょうど絶縁基板２９０の照射領域２８３において生じる。これは、この位置では、絶縁基板２９０の抵抗が他の部分よりも低くなっているためである。

ＨＦ電圧印加の完了後、第１の電極２４０と第２の電極２４５の間に、直流電圧が印加され、照射領域２８３に放電が発生する（ステップＳ２３０）。

図６には、照射レーザ光を照射する工程（工程Ｉ）、ＨＦ電圧を印加する工程（工程ＩＩ）、および直流高電圧を印加する工程（工程ＩＩＩ）のタイミングを模式的に示す。なお、図６では、工程Ｉの開始時点を、時間ゼロと規定している。

第２の放電補助式レーザ孔加工方法では、工程Ｉは、時間０〜時間ｔ_１まで実施される。また工程ＩＩは、時間ｔ_２から時間ｔ_３まで実施される。さらに工程ＩＩＩは、時間ｔ_Ｄ（ｔ_Ｄ＞ｔ_３）において実施される。

ここで、前述のように、第２の放電補助式レーザ孔加工方法では、工程ＩＩは、工程Ｉの完了後に開始される。従って、時間ｔ_１＜ｔ_２である。

このようなタイミングで各工程を実施した場合も、前述の第１の放電補助式レーザ孔加工方法と同様の効果、すなわち、照射レーザ光２１５の照射を停止した後の、絶縁基板２９０の照射領域２８３の急激な温度低下を抑制できることは明らかであろう。

また、図６に示すようなタイミングで各工程を実施した場合、工程Ｉ、すなわち照射レーザ光２１５の照射工程と、工程ＩＩ、すなわちＨＦ電圧の印加による加熱工程が重畳される可能性を、より確実に回避できる。

このように、第２の放電補助式レーザ孔加工方法においても、貫通孔加工後の絶縁基板２９０における残留応力の発生を、有意に抑制することが可能になる。

ここで、工程Ｉの期間、すなわち時間ｔ_１は、絶縁基板２９０の種類および厚さによって異なる。例えば、絶縁基板２９０が厚さ０．０５ｍｍ〜０．７０ｍｍの範囲のガラス基板の場合、時間ｔ_１は、例えば、１００μｓｅｃ〜２０００μｓｅｃ程度である。

また、工程Ｉの完了から工程ＩＩの開始までの期間、すなわち、時間ｔ_１と時間ｔ_２の間の時間間隔は、０μｓｅｃ〜１００μｓｅｃの範囲であることが好ましい。この時間間隔が１００μｓｅｃよりも長くなると、絶縁基板２９０が急激に冷却されてしまい、工程ＩＩの実施効果が低下してしまう。

次に、本発明の実施例について説明する。

（例１）
前述の図３に示したような放電補助式レーザ孔加工装置を使用して、前述の図２に示した第１の放電補助式レーザ孔加工方法により、厚さ０．３ｍｍのガラス基板（無アルカリガラス）に貫通孔を形成した。また、貫通孔形成後のガラス基板の残留応力を測定した。

レーザ光源には、ＣＯ_２レーザ源を使用した。照射レーザ光の出力は、５０Ｗとした。また、照射レーザ光の照射時間は、８００μｓｅｃとした。

照射レーザ光の停止直後に、ＨＦ電圧印加工程を開始した。ＨＦ電圧は、５０００Ｖとし、ＨＦの周波数は、１０ＭＨｚとした。ＨＦ電圧印加の期間（図４におけるｔ_２〜ｔ_３の期間）は、５０μｓｅｃとした。

ＨＦ電圧印加工程の完了から１０μｓｅｃ後に、直流高電圧印加工程を実施した。従って、直流高電圧印加工程は、照射レーザ光の照射停止後、６０μｓｅｃ後に実施した。印加電圧は、５０００Ｖとした。

これにより、ガラス基板に貫通孔が形成された。形成された貫通孔の開口部の直径は、約７０μｍであった。

次に、加工後のガラス基板の残留応力を測定した。残留応力の測定には、アブリオ応力測定装置（Ｔｏｋｙｏｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．ｉｎｃ社製）を使用し、ガラス基板の貫通孔の近傍で、測定を行った。

測定の結果、ガラス基板の最大残留応力は、１４２ＭＰａ程度であった。

（例２）
前述の図１に示したようなレーザ溶融式放電除去装置を使用して、従来のレーザ溶融式放電除去方法により、厚さ０．３ｍｍのガラス基板（無アルカリガラス）に貫通孔を形成した。また、貫通孔形成後のガラス基板の残留応力を測定した。

ただし、この例２では、各工程のタイミングとして、図７に示すようなタイミングチャートを使用した。

すなわち、この例２では、照射レーザ光を照射する工程Ｉの期間を、時間０〜時間ｔ_１とし、直流高電圧を印加する工程ＩＩＩのタイミングを時間ｔ_Ｄとした。具体的には、時間ｔ_１＝８００μｓｅｃとし、時間ｔ_Ｄ＝８６０μｓｅｃとした。

なお、この例２では、ＨＦ電圧を印加する工程は、実施しなかった。

その他の条件は、例１の場合と同様である。

工程ＩＩＩ後に、ガラス基板に貫通孔が形成されていることが確認された。形成された貫通孔の開口部の直径は、約７０μｍであった。

次に、加工後のガラス基板の残留応力を測定した。測定の結果、ガラス基板の最大残留応力は、１５４ＭＰａであった。

（例３）
例１と同様の方法により、厚さ０．３ｍｍのガラス基板（無アルカリガラス）に貫通孔を形成した。また、貫通孔形成後のガラス基板の残留応力を測定した。

ただし、この例３では、各工程のタイミングとして、図８に示すようなタイミングチャートを使用した。

すなわち、この例３では、照射レーザ光を照射する工程Ｉの期間を、時間０〜時間ｔ_１とし、ＨＦ電圧を印加する工程ＩＩの期間を、時間ｔ_２〜時間ｔ_３とした（ここでｔ_２＜ｔ_１）。また、直流高電圧を印加する工程ＩＩＩのタイミングを時間ｔ_Ｄとした。

具体的には、時間ｔ_１＝８００μｓｅｃとし、時間ｔ_２＝７５０μｓｅｃとし、時間ｔ_３＝８５０μｓｅｃとし、時間ｔ_Ｄ＝８６０μｓｅｃとした。従って、この例２では、工程ＩＩは、５０μｓｅｃの間、工程Ｉと重畳されている。

その他の条件は、例１の場合と同様である。

次に、加工後のガラス基板の残留応力を測定した。測定の結果、ガラス基板の最大残留応力は、１４９ＭＰａであった。

以上のように、例１における加工後のガラス基板では、例２および例３における加工後のガラス基板に比べて、残留応力が有意に抑制されていることが確認された。

本発明は、ガラス基板などの絶縁基板に貫通孔を形成する技術等に利用できる。

１００レーザ溶融式放電除去装置
１１０レーザ光源
１１３レーザ光
１１５照射レーザ光
１２０レーザ光学系
１２５直流高圧電源
１４０第１の電極
１４５第２の電極
１５０、１５５導体
１８３照射領域
１８５貫通孔
１９０絶縁基板
２００放電補助式レーザ孔加工装置
２１０レーザ光源
２１３レーザ光
２１５照射レーザ光
２２０レーザ光学系
２２５直流高圧電源
２３０高周波高電圧電源
２３５切り換えユニット
２４０第１の電極
２４５第２の電極
２５０、２５５導体
２８３照射領域
２８５貫通孔
２９０絶縁基板

Claims

レーザ光照射によって絶縁基板に複数の貫通孔を形成し、第１および第２の電極間での放電現象により、前記貫通孔の形状を調整する、放電補助式レーザ孔加工方法であって、
（１）レーザ光を照射することにより、絶縁基板の照射領域に貫通孔を形成するステップと、
（２）前記レーザ光の照射を停止すると同時に、または前記レーザ光の照射を停止してから、前記絶縁基板の両側に配置された第１および第２の電極を用いて、前記照射領域に高周波（ＨＦ）電圧を印加するステップと、
（３）前記第１および第２の電極間に、直流電圧を印加することにより、前記照射領域に放電を発生させるステップと、
を有することを特徴とする放電補助式レーザ孔加工方法。
前記（２）のステップにおける前記ＨＦ電圧の印加時間は、３０μｓｅｃ〜２００μｓｅｃの範囲である、請求項１に記載の放電補助式レーザ孔加工方法。
前記（２）のステップにおいて、前記レーザ光の照射を停止してから、前記照射領域にＨＦ電圧が印加されるまでの時間は、０（ゼロ）〜１００μｓｅｃの範囲である、請求項１または２に記載の放電補助式レーザ孔加工方法。
前記レーザ光の照射を停止した時点から、前記直流電圧を印加するまでの間隔は、３０μｓｅｃ〜３１０μｓｅｃの範囲である、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放電補助式レーザ孔加工方法。
前記絶縁基板は、ガラス基板である、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の放電補助式レーザ孔加工方法。