JP2018177573A - Method for manufacturing insulating substrate having hole and method for forming hole in insulating substrate - Google Patents

Method for manufacturing insulating substrate having hole and method for forming hole in insulating substrate Download PDF

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直彦 杉田
Naohiko Sugita
直彦 杉田
佑介 伊藤
Yusuke Ito
佑介 伊藤
凜 篠本
Rin Sasamoto
凜 篠本
圭介 長藤
Keisuke Nagafuji
圭介 長藤
通 木崎
Toru Kizaki
通 木崎
明範 大津
Akinori Otsu
明範 大津
龍腰 健太郎
Kentaro Tatsukoshi
健太郎 龍腰
寧司 深澤
Yasushi Fukazawa
寧司 深澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an insulating substrate having a hole, capable of significantly suppressing cracks.SOLUTION: The method for manufacturing an insulating substrate having a hole using an ultrashort pulse laser comprises the steps of: (1) emitting the pulse of a first ultrashort pulse laser called as a main pulse toward a hole formation target position of the insulating substrate; and (2) emitting the pulse of a second ultrashort pulse laser called as a first sub-pulse toward the hole formation target position within 1 ns after starting the step (1). The first sub-pulse has an intensity smaller than that of the main pulse.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、孔を有する絶縁基板を製造する方法、および絶縁基板に孔を形成する方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing an insulating substrate having a hole, and a method of forming a hole in the insulating substrate.

ガラス基板等の絶縁基板にレーザを照射して、絶縁基板に孔加工を行う方法が広く知られている。最近では、孔加工用レーザとして、「超短パルスレーザ」を使用することが提案されている。   There is widely known a method of forming holes in an insulating substrate by irradiating the insulating substrate such as a glass substrate with a laser. Recently, it has been proposed to use an "ultrashort pulse laser" as a hole processing laser.

超短パルスレーザとは、パルス幅が100psec(ピコ秒)以下のパルスレーザを意味する。   The ultrashort pulse laser means a pulse laser having a pulse width of 100 psec (picosecond) or less.

このような超短パルスレーザを使用した場合、絶縁基板に実質的に熱的な損傷を及ぼさずに、いわゆるアブレーション加工方式で孔を形成することができることが報告されている。   It has been reported that when such an ultrashort pulse laser is used, holes can be formed by a so-called ablation process without substantially damaging the insulating substrate.

大津明範他,「超短パルスレーザによるガラスの穴あけ加工における応力波のクラック生成への影響」,2017年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集,p.453−454Akinori Otsu et al., "Influence of stress wave on crack formation in drilling of glass by ultrashort pulse laser," Proceedings of 2017 Spring Conference, Spring Conference, p. 453-454

しかしながら、本願発明者らは、超短パルスレーザを用いて、実際にガラス基板に孔加工を実施すると、孔の周囲に、魚の骨のようなクラック、いわゆる「フィッシュボーンクラック」が生じる場合があることに気付いた(非特許文献1)。   However, when the present inventors actually perform hole processing on a glass substrate using an ultrashort pulse laser, a crack such as a fish bone may occur around the hole, a so-called "fish bone crack" I noticed that (Non-Patent Document 1).

このようなクラックは、孔品質を低下させるおそれがあり、できる限り抑制することが望ましい。   Such cracks may reduce the pore quality, and it is desirable to suppress them as much as possible.

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、フィッシュボーンのようなクラックを有意に抑制することが可能な、孔を有する絶縁基板を製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明では、フィッシュボーンのようなクラックを有意に抑制することが可能な、絶縁基板に孔を形成する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and the present invention provides a method of manufacturing a holed insulating substrate capable of significantly suppressing cracks such as fish bones. To aim. Another object of the present invention is to provide a method of forming a hole in an insulating substrate which can significantly suppress a crack such as a fish bone.

本発明では、超短パルスレーザを用いて、孔を有する絶縁基板を製造する方法であって、
(1)絶縁基板の孔形成目標位置に向かって、メインパルスと称される、第1の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
(2)前記(1)の工程を開始してから1nsec以内に、前記孔形成目標位置に向かって、第1のサブパルスと称される、第2の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
を有し、
前記第1のサブパルスは、前記メインパルスよりも強度が小さいことを特徴とする方法が提供される。
In the present invention, a method of manufacturing an insulating substrate having holes using an ultrashort pulse laser,
(1) emitting a pulse of a first ultrashort pulse laser, which is referred to as a main pulse, toward a hole formation target position of the insulating substrate;
(2) A step of emitting a pulse of a second ultra-short pulse laser called a first sub-pulse toward the hole formation target position within 1 nsec after starting the step (1); ,
Have
A method is provided, characterized in that the first sub-pulse is smaller in intensity than the main pulse.

また、本発明では、超短パルスレーザを用いて絶縁基板に孔を形成する方法であって、
(1)絶縁基板の孔形成目標位置に向かって、メインパルスと称される、第1の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
(2)前記(1)の工程を開始してから1nsec以内に、前記孔形成目標位置に向かって、第1のサブパルスと称される、第2の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
を有し、
前記第1のサブパルスは、前記メインパルスよりも強度が小さいことを特徴とする方法が提供される。
Further, in the present invention, a method of forming holes in an insulating substrate using an ultrashort pulse laser,
(1) emitting a pulse of a first ultrashort pulse laser, which is referred to as a main pulse, toward a hole formation target position of the insulating substrate;
(2) A step of emitting a pulse of a second ultra-short pulse laser called a first sub-pulse toward the hole formation target position within 1 nsec after starting the step (1); ,
Have
A method is provided, characterized in that the first sub-pulse is smaller in intensity than the main pulse.

本発明では、フィッシュボーンのようなクラックを有意に抑制することが可能な、孔を有する絶縁基板を製造する方法を提供することができる。また、本発明では、フィッシュボーンのようなクラックを有意に抑制することが可能な、絶縁基板に孔を形成する方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a holed insulating substrate capable of significantly suppressing cracks such as fish bones. Further, the present invention can provide a method of forming holes in an insulating substrate which can significantly suppress cracks such as fish bones.

ガラス基板に超短パルスレーザが照射された際の、ガラス基板内に発生する応力分布のシミュレーション結果を示した図である。It is the figure which showed the simulation result of the stress distribution which generate | occur | produces in a glass substrate at the time of a super-short pulse laser being irradiated to a glass substrate. 本発明の一実施形態による、絶縁基板の被照射位置に向かって出射されるメインパルスとサブパルスの時間的関係を模式的に示した図である。FIG. 7 schematically shows a temporal relationship between main pulses and sub-pulses emitted toward the irradiated position of the insulating substrate according to an embodiment of the present invention. 本発明の別の実施形態による、絶縁基板の被照射位置に向かって出射されるメインパルスと複数のサブパルスの時間的関係を模式的に示した図である。FIG. 7 schematically shows a temporal relationship between a main pulse emitted toward an irradiated position of the insulating substrate and a plurality of sub-pulses according to another embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による孔を有する絶縁基板を製造する方法のフローを模式的に示した図である。FIG. 5 schematically shows a flow of a method of manufacturing an insulating substrate having holes according to an embodiment of the present invention. メインレーザのメインパルスの形態(A)、およびサブレーザのサブパルスの形態(B〜D)の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the form (A) of the main pulse of a main laser, and the form (BD) of the subpulse of a sublaser. メインパルス(A)および第1のサブパルス(B)が、一定の周期で繰り返し出射される際の様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically a mode when the main pulse (A) and the 1st sub pulse (B) are repeatedly emitted with a fixed period. シミュレーションで使用した絶縁基板の形態を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the form of the insulated substrate used by simulation. 絶縁基板にメインレーザのみを照射した場合の応力変化曲線を示したグラフである。It is the graph which showed the stress change curve at the time of irradiating only a main laser to an insulating substrate. 絶縁基板にメインレーザおよびサブレーザを照射した場合の応力変化曲線を示したグラフである。It is the graph which showed the stress change curve at the time of irradiating a main laser and a sub laser to an insulating substrate. 絶縁基板にメインレーザを照射してから70psec経過後の、孔の先端部における応力分布を示した図である。It is the figure which showed the stress distribution in the front-end | tip part of a hole after 70 psec progress, after irradiating a main laser to an insulated substrate.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(クラック発生のメカニズムについて)
前述のように、絶縁基板に対して超短パルスレーザによる孔加工を実施すると、孔の周囲にフィッシュボーンのようなクラックが生じる場合がある。
(About the mechanism of crack occurrence)
As described above, when the hole processing by the ultrashort pulse laser is performed on the insulating substrate, a crack such as a fish bone may occur around the hole.

本願発明者らは、このような問題に対処するため、クラックの発生原因について鋭意研究を実施してきた。その結果、本願発明者らは、クラックは、レーザ照射の際に絶縁基板に生じる衝撃波に起因する可能性が高いことを見出した。   In order to cope with such problems, the inventors of the present invention have conducted intensive studies on the causes of cracks. As a result, the inventors of the present invention have found that the crack is likely to be caused by a shock wave generated in the insulating substrate during laser irradiation.

以下、図1を参照して、このクラックの発生メカニズムについて説明する。   Hereinafter, the generation mechanism of the crack will be described with reference to FIG.

図1には、ガラス基板に超短パルスレーザが照射された際の、ガラス基板内に発生する応力分布のシミュレーション結果を示す。図1には、略半球形状の凹部(孔)を有するガラス基板の断面が拡大して示されている。図1において、黒が強い部分は、圧縮応力が生じていることを示し、白が強い部分は、引張応力が生じていることを示す。   In FIG. 1, the simulation result of the stress distribution which generate | occur | produces in a glass substrate at the time of an ultra-short pulse laser being irradiated to a glass substrate is shown. The cross section of the glass substrate which has a substantially hemispherical recessed part (hole) is expanded and shown by FIG. In FIG. 1, a portion with strong black indicates that a compressive stress is generated, and a portion with strong white indicates that a tensile stress is generated.

図1(a)には、ガラス基板の孔に超短パルスレーザを照射してから1psec後の応力分布を示す。図1(b)には、ガラス基板の孔に超短パルスレーザを照射してから160psec後の応力分布を示す。図1(c)および(d)には、それぞれ、ガラス基板の孔に超短パルスレーザを照射してから1nsecおよび4nsec後の応力分布を示す。なお、図1(e)には、図1(b)における孔の先端部の拡大図を示す。   FIG. 1 (a) shows a stress distribution 1 psec after the holes in the glass substrate are irradiated with the ultrashort pulse laser. FIG. 1 (b) shows the stress distribution 160 psec after the holes of the glass substrate were irradiated with the ultrashort pulse laser. FIGS. 1 (c) and 1 (d) show stress distributions after 1 nsec and 4 nsec, respectively, after irradiating the holes of the glass substrate with the ultrashort pulse laser. FIG. 1 (e) shows an enlarged view of the tip of the hole in FIG. 1 (b).

図1(b)および図1(e)から、超短パルスレーザを照射してから160psec後に、孔の周囲に、圧縮応力(黒色部分)が生じていることがわかる。また、この圧縮応力の領域の直上に、引張応力の領域(白色部分)が存在することがわかる。さらに、図1(c)および図1(d)から、時間とともに、引張応力の存在領域が、ガラス基板の内部に放射状に伝播していくことがわかる。   It can be seen from FIGS. 1 (b) and 1 (e) that compressive stress (black part) is generated around the hole 160 psec after irradiation with the ultrashort pulse laser. Further, it can be seen that a tensile stress area (white portion) is present immediately above the compressive stress area. Furthermore, it can be seen from FIG. 1 (c) and FIG. 1 (d) that the tensile stress existing region radially propagates to the inside of the glass substrate with time.

このように、超短パルスレーザの照射位置には、衝撃波によって、ピコ秒(psec)〜ナノ秒(nsec)のオーダーの短い時間内に、顕著な応力分布が生じていることがわかる。   Thus, it can be seen that a significant stress distribution is generated at the irradiation position of the ultrashort pulse laser within a short time on the order of picoseconds (psec) to nanoseconds (nsec) due to the shock wave.

ここで、一般に引張応力は、クラックの発生原因になりやすいことが知られている。従って、図1の結果から、絶縁基板に超短パルスレーザを照射した場合も、この引張応力が起点となり、孔の周囲にクラックが発生し、これが放射状に伝播するものと考えられる。   Here, in general, it is known that tensile stress is likely to cause a crack. Accordingly, from the results of FIG. 1, it is considered that, even when the insulating substrate is irradiated with the ultrashort pulse laser, this tensile stress is a starting point, cracks are generated around the hole, and this radially propagates.

本願発明者らは、このようなクラック発生メカニズムに基づき、クラック防止対策について鋭意研究を実施してきた。その結果、本願発明者らは、前述のような衝撃波に起因して孔の周囲に生じる引張応力を低減する方策を講じることにより、クラックを防止または抑制できることを見出し、本発明に至った。   The inventors of the present invention have carried out intensive studies on crack prevention measures based on such a crack generation mechanism. As a result, the inventors of the present invention have found that the crack can be prevented or suppressed by taking measures to reduce the tensile stress generated around the hole due to the shock wave as described above, and came to the present invention.

すなわち、本発明の一実施形態では、
超短パルスレーザを用いて、孔を有する絶縁基板を製造する方法であって、
(1)絶縁基板の孔形成目標位置に向かって、メインパルスと称される、第1の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
(2)前記(1)の工程を開始してから1nsec以内に、前記孔形成目標位置に向かって、第1のサブパルスと称される、第2の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
を有し、
前記第1のサブパルスは、前記メインパルスよりも強度が小さいことを特徴とする方法が提供される。
That is, in one embodiment of the present invention:
A method of manufacturing an insulating substrate having holes using an ultrashort pulse laser, comprising:
(1) emitting a pulse of a first ultrashort pulse laser, which is referred to as a main pulse, toward a hole formation target position of the insulating substrate;
(2) A step of emitting a pulse of a second ultra-short pulse laser called a first sub-pulse toward the hole formation target position within 1 nsec after starting the step (1); ,
Have
A method is provided, characterized in that the first sub-pulse is smaller in intensity than the main pulse.

また、本発明の一実施形態では、
超短パルスレーザを用いて絶縁基板に孔を形成する方法であって、
(1)絶縁基板の孔形成目標位置に向かって、メインパルスと称される、第1の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
(2)前記(1)の工程を開始してから1nsec以内に、前記孔形成目標位置に向かって、第1のサブパルスと称される、第2の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
を有し、
前記第1のサブパルスは、前記メインパルスよりも強度が小さいことを特徴とする方法が提供される。
Also, in one embodiment of the present invention,
A method of forming a hole in an insulating substrate using an ultrashort pulse laser,
(1) emitting a pulse of a first ultrashort pulse laser, which is referred to as a main pulse, toward a hole formation target position of the insulating substrate;
(2) A step of emitting a pulse of a second ultra-short pulse laser called a first sub-pulse toward the hole formation target position within 1 nsec after starting the step (1); ,
Have
A method is provided, characterized in that the first sub-pulse is smaller in intensity than the main pulse.

前述のように、絶縁基板に超短パルスレーザを照射すると、被照射位置には、nsec以下の短い時間内に、圧縮応力に対応する引張応力が発生する。この引張応力は、クラックの発生原因となり得る。   As described above, when the insulating substrate is irradiated with the ultrashort pulse laser, a tensile stress corresponding to the compressive stress is generated at the irradiated position within a short time of n sec or less. This tensile stress can be a cause of cracking.

これに対して、本発明の一実施形態による方法では、第1の超短パルスレーザを出射してから所定のタイミングで、第2の超短パルスレーザが出射される。   On the other hand, in the method according to one embodiment of the present invention, the second ultrashort pulse laser is emitted at a predetermined timing after the first ultrashort pulse laser is emitted.

第2の超短パルスレーザは、第1の超短パルスレーザによって被照射位置に引張応力が生じるよりも前、またはこれと同時に、第2の超短パルスレーザによって被照射位置に圧縮応力が生じるようなタイミングで出射される。   The second ultrashort pulse laser generates a compressive stress at the irradiation position by the second ultrashort pulse laser before or simultaneously with the generation of a tensile stress at the irradiation position by the first ultrashort pulse laser It is emitted at such timing.

この場合、第1の超短パルスレーザによって生じ得る引張応力を、第2の超短パルスレーザによって生じる圧縮応力によって、相殺または低減することができる。   In this case, the tensile stress that can be generated by the first ultrashort pulse laser can be offset or reduced by the compressive stress generated by the second ultrashort pulse laser.

以下、図2を参照して、この特徴についてより詳しく説明する。   This feature will be described in more detail below with reference to FIG.

なお、以降の説明では、第1の超短パルスレーザを「メインレーザ」とも称し、第2の超短パルスレーザを「(第1の)サブレーザ」とも称する。メインレーザは、アブレーションによる孔加工を目的とするレーザであり、サブレーザは、メインレーザによって生じ得る引張応力の低減を目的とするレーザである。ただし、サブレーザの照射によって、アブレーションによる孔加工が生じても良い。   In the following description, the first ultrashort pulse laser is also referred to as "main laser", and the second ultrashort pulse laser is also referred to as "(first) sub-laser". The main laser is a laser intended for hole processing by ablation, and the sub-laser is a laser intended to reduce tensile stress that can be generated by the main laser. However, irradiation with the sub laser may cause hole processing by ablation.

図2には、絶縁基板の被照射位置に向かって出射されるメインレーザとサブレーザの時間的関係を模式的に示す。図2において、横軸は時間tであり、縦軸は、パルス強度Iである。   FIG. 2 schematically shows the temporal relationship between the main laser and the sub laser emitted toward the irradiated position of the insulating substrate. In FIG. 2, the horizontal axis is time t, and the vertical axis is pulse intensity I.

図2に示すように、メインレーザは、強度Iのパルス110として、被照射位置に向かって出射される。なお、以降、パルス110を、メインパルス110と称する。 As shown in FIG. 2, the main laser, as pulse 110 of intensity I 1, and is emitted toward the irradiated position. Hereinafter, the pulse 110 is referred to as a main pulse 110.

メインパルス110の強度Iは、メインパルス110が絶縁基板に照射された際に、該絶縁基板のアブレーション加工の閾値を超えるエネルギー密度が得られるように選定される。 Intensity I 1 of the main pulse 110, when the main pulse 110 is irradiated on the insulating substrate, the energy density exceeds the threshold of ablation of the insulating substrate is selected so as to obtain.

前述のように、メインレーザの照射後にサブレーザの照射工程を実施しなかった場合、メインレーザによって、絶縁基板の被照射位置には大きな引張応力が生じ、これによりクラックが生じる可能性が高くなる。   As described above, when the sub-laser irradiation process is not performed after the main laser irradiation, the main laser generates a large tensile stress at the irradiated position of the insulating substrate, which increases the possibility of the generation of a crack.

しかしながら、本発明による一実施形態では、図2に示すように、メインレーザのメインパルス110の出射後に、被照射位置に向かって、所定のタイミングでサブレーザのパルス120が出射される。以降、パルス120を、サブパルス120と称する。   However, in one embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 2, after emission of the main pulse 110 of the main laser, the pulse 120 of the sub laser is emitted at a predetermined timing toward the irradiated position. Hereinafter, the pulse 120 is referred to as a sub-pulse 120.

この場合、メインレーザの照射によって生じ得る引張応力(以降、「第1の引張応力」という)を、サブレーザの照射によって生じる圧縮応力(以降、「第2の圧縮応力」という)によって、相殺または低減することができる。   In this case, the tensile stress (hereinafter referred to as “first tensile stress”) that may be generated by irradiation of the main laser is offset or reduced by the compressive stress (hereinafter referred to as “second compressive stress”) generated by irradiation of the sublaser. can do.

ここで、メインレーザのメインパルス110の出射開始時間をt1sとし、出射完了時間をt1eとする。また、メインレーザのメインパルス110の強度Iが最大となる時間をt1pとする。通常の場合、t1p=(t1s+t1e)/2である。 Here, the emission start time of the main pulse 110 of the main laser is t 1s , and the emission completion time is t 1e . Further, the time at which the intensity I of the main pulse 110 of the main laser is maximum is taken as t 1 p . In the usual case, t 1 p = (t 1s + t 1e ) / 2.

同様に、サブレーザのサブパルス120の出射開始時間をt2sとし、出射完了時間をt2eとする。また、サブレーザのサブパルス120の強度Iが最大となる時間をt2pとする。通常の場合、t2p=(t2s+t2e)/2である。 Similarly, let the emission start time of the sub-pulse 120 of the sub-laser be t 2 s, and let the emission completion time be t 2 e . Further, the time at which the intensity I of the sub-pulse 120 of the sub-laser becomes maximum is t 2 p . In the usual case, t 2 p = (t 2s + t 2e ) / 2.

このように各時間を規定した場合、サブレーザのサブパルス120が出射されるタイミングは、Δt=t2s−t1sで表される時間差Δtが、1nsec以下となるように調整される。すなわち、サブレーザのサブパルス120は、メインレーザのメインパルス110が出射されてから、1nsec以内に出射される。 Thus, when each time is defined, the timing at which the sub-pulse 120 of the sub-laser 120 is emitted is adjusted such that the time difference Δt represented by Δt = t 2 s −t 1 s becomes 1 nsec or less. That is, the sub pulse 120 of the sub laser is emitted within 1 nsec after the main pulse 110 of the main laser is emitted.

時間差Δtは、10psec〜100psecの範囲であることが好ましい。   The time difference Δt is preferably in the range of 10 psec to 100 psec.

時間差Δtをこのように調整することにより、メインレーザの照射の影響で絶縁基板の被照射位置において第1の引張応力が生じる前、またはそれと同時に、サブレーザにより被照射位置に第2の圧縮応力を発生させることができる。また、これにより、第1の引張応力を第2の圧縮応力で相殺または軽減することが可能となり、その結果、孔の周囲にクラックが発生する問題を有意に抑制することができる。   By adjusting the time difference Δt in this manner, the second compressive stress can be applied to the irradiated position by the sub laser before or simultaneously with the generation of the first tensile stress at the irradiated position of the insulating substrate due to the irradiation of the main laser. Can be generated. Further, this makes it possible to offset or reduce the first tensile stress by the second compressive stress, and as a result, it is possible to significantly suppress the problem of the occurrence of a crack around the hole.

なお、図2に示した例では、t1e<t2sであり、すなわちメインレーザのメインパルス110とサブレーザのサブパルス120とは、時間的に相互に重なっていない。しかしながら、これは単なる一例であって、メインレーザのメインパルス110とサブレーザのサブパルス120とは、少なくとも一部が時間的に重複しても良い。例えば、t1e>t2sであっても良い。また、t1e>t2eであっても良い。 In the example shown in FIG. 2, t 1 e <t 2 s, that is, the main pulse 110 of the main laser and the sub pulse 120 of the sub laser do not mutually temporally overlap. However, this is merely an example, and at least a portion of the main pulse 110 of the main laser and the sub pulse 120 of the sub laser may overlap in time. For example, t 1 e > t 2 s may be used. Further, t 1 e > t 2 e may be satisfied .

ところで、サブレーザの照射によっても、被照射位置には、第2の圧縮応力と対になる引張応力(以降、「第2の引張応力」と称する)が生じ得る。この第2の引張応力は、クラックの発生原因となるおそれがある。   By the way, also by the irradiation of the sub-laser, a tensile stress (hereinafter, referred to as “second tensile stress”) paired with the second compressive stress can be generated at the irradiated position. The second tensile stress may cause a crack.

そこで、本発明の一実施形態では、図2に示すように、サブレーザのサブパルス120の強度Iは、メインレーザのメインパルス110の強度Iよりも小さくなるように選定される。例えば、サブレーザのサブパルス120の強度Iは、メインレーザのメインパルス110の強度Iの80%以下とされる。 Accordingly, in one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the intensity I 2 of the sub-pulses 120 Sabureza is chosen to be less than the intensity I 1 of the main pulse 110 of the main laser. For example, the intensity I 2 of the sub-pulses 120 Sabureza is 80% or less of the intensity I 1 of the main pulse 110 of the main laser.

この場合、サブレーザの照射によって絶縁基板に生じ得る第2の引張応力を、第1の引張応力よりも小さくすることができる。従って、サブレーザの照射に起因したクラックの発生可能性を、有意に抑制することができる。   In this case, the second tensile stress that can be generated in the insulating substrate by the irradiation of the sub-laser can be smaller than the first tensile stress. Therefore, the possibility of the occurrence of a crack due to the irradiation of the sub laser can be significantly suppressed.

サブレーザのサブパルス120の強度Iは、メインレーザのメインパルス110の強度Iの5%以上であることが好ましい。特に、サブレーザのサブパルス120の強度Iは、絶縁基板の加工閾値を超えるエネルギー密度よりも大きいことが好ましい。 Intensity I 2 of the sub-pulses 120 Sabureza is preferably at least 5% of the intensity I 1 of the main pulse 110 of the main laser. In particular, the intensity I 2 of the sub-pulses 120 Sabureza is preferably larger than the energy density exceeding processing threshold of the insulating substrate.

なお、図2に示したような単一のサブパルスの照射では、メインレーザの照射によって生じ得る第1の引張応力の低減効果を、高い精度で調整することが難しい場合がある。例えば、サブレーザのサブパルス120の強度Iが小さくなり過ぎると、第1の引張応力を十分に低減することが難しくなる場合がある。あるいは、サブレーザのサブパルス120の強度Iが大きくなり過ぎると、第2の圧縮応力により第1の引張応力を相殺することができても、サブレーザの照射によって、大きな第2の引張応力が残存する可能性がある。 In addition, in irradiation of a single sub pulse as shown in FIG. 2, it may be difficult to adjust the reduction effect of the 1st tensile stress which may arise by irradiation of a main laser with high precision. For example, a the intensity I 2 sub-pulses 120 Sabureza becomes too small, to sufficiently reduce the first tension stress is difficult. Alternatively, if the intensity I 2 of the sub-laser sub-pulse 120 becomes too large, although the first tensile stress can be offset by the second compressive stress, the irradiation of the sub-laser leaves a large second tensile stress there is a possibility.

このような場合には、複数のサブパルスを使用しても良い。   In such a case, multiple sub-pulses may be used.

以下、図3を参照して、そのような複数のサブパルスを使用する態様について説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 3, an aspect using such a plurality of sub-pulses will be described.

図3には、絶縁基板の被照射位置に向かって出射されるメインレーザと複数のサブレーザの時間的関係を模式的に示す。図3において、横軸は時間tであり、縦軸は、パルス強度Iである。   FIG. 3 schematically shows the temporal relationship between the main laser and the plurality of sub-lasers emitted toward the irradiated position of the insulating substrate. In FIG. 3, the horizontal axis is time t, and the vertical axis is pulse intensity I.

図3に示すように、この例では、3つのサブパルス220、230、240が使用される。すなわち、メインレーザのメインパルス210が出射された後、第1のサブパルス220、第2のサブパルス230、および第3のサブパルス240が順次出射される。   As shown in FIG. 3, in this example, three sub-pulses 220, 230, 240 are used. That is, after the main pulse 210 of the main laser is emitted, the first sub pulse 220, the second sub pulse 230, and the third sub pulse 240 are sequentially emitted.

各サブパルス220〜240を出射するサブレーザは、同一の超短パルスレーザであっても、異なる超短パルスレーザであっても良い。   The sublasers emitting the respective subpulses 220 to 240 may be the same ultrashort pulse laser or different ultrashort pulse lasers.

第1のサブパルス220は強度Iを有し、第2のサブパルス230は強度Iを有し、第3のサブパルス240は強度Iを有する。 The first sub-pulse 220 has a strength I 2, the second sub-pulse 230 has a strength I 3, the third sub-pulse 240 has an intensity I 4.

図3に示すように、強度Iは、強度Iよりも大きいことが好ましい。また、強度Iは、強度Iよりも大きいことが好ましい。すなわち、複数のサブパルスを使用する場合、一般的には、サブパルスは、直前のものよりも強度を小さくすることが好ましい。 As shown in FIG. 3, the intensity I 2 is preferably greater than the intensity I 3 . The intensity I 3 is preferably larger than the intensity I 4. That is, when using a plurality of sub-pulses, it is generally preferred that the sub-pulses have a smaller intensity than the immediately preceding one.

例えば、強度Iは強度Iの80%以下であり、強度Iは強度Iの80%以下であっても良い。 For example, the intensity I 4 is 80% or less of the intensity I 3, the intensity I 3 may be 80% or less of the intensity I 2.

このような強度関係で、複数のサブパルス220〜240を順次出射した場合、直前のサブパルスの照射によって被照射位置に生じ得る引張応力を、次のサブパルスの照射によって生じる圧縮応力により低減することができる。   With such a strength relationship, when a plurality of sub-pulses 220 to 240 are sequentially emitted, the tensile stress that can be generated at the irradiated position by the irradiation of the immediately preceding sub-pulse can be reduced by the compressive stress generated by the next sub-pulse irradiation. .

なお、この場合も、メインレーザのメインパルス210とサブレーザの第1のサブパルス220の間の時間は、1nsec以下となるように調整される。すなわち、メインレーザのメインパルス210の出射開始時間をt1sとし、サブレーザの第1のサブパルス220の出射開始時間をt2sとしたとき、t2s−t1sで表される時間差Δtは、1nsec以下となるように調整される。 Also in this case, the time between the main pulse 210 of the main laser and the first sub pulse 220 of the sub laser is adjusted to be 1 nsec or less. That is, assuming that the emission start time of the main pulse 210 of the main laser is t 1s, and the emission start time of the first subpulse 220 of the sublaser is t 2s , the time difference Δt represented by t 2s -t 1s is 1 nsec or less Adjusted to be

同様に、第2のサブパルス230の出射開始時間をt3sとし、第3のサブパルス240の出射開始時間をt4sとしたとき、隣接するサブパルス同士の出射開始時間の間隔は、1nsec以下となるように調整される。すなわち、t3s−t2sで表される時間差Δt、およびt4s−t3sで表される時間差Δtは、ともに1nsec以下となるように調整される。 Similarly, assuming that the emission start time of the second sub-pulse 230 is t 3 s and the emission start time of the third sub-pulse 240 is t 4 s , the interval between the emission start times of adjacent sub-pulses is 1 nsec or less Adjusted to That is, the time differences Δt a represented by t 3 s −t 2 s and the time differences Δt b represented by t 4 s −t 3 s are both adjusted to 1 nsec or less.

このように、メインレーザのメインパルス210に引き続き、複数のサブパルス220〜240を出射する方法では、メインレーザおよびサブレーザの照射によって生じ得るそれぞれの引張応力を、より高精度に低減することが可能になる。   Thus, in the method of emitting a plurality of sub-pulses 220 to 240 subsequently to the main pulse 210 of the main laser, it is possible to more accurately reduce the respective tensile stress which may be generated by the irradiation of the main laser and the sub-laser. Become.

なお、メインレーザのメインパルス210に続くサブレーザのサブパルスの数は、特に限られず、サブパルスの数は、例えば、2つ、4つ、5つ、6つ、7つまたは8つであっても良い。   The number of sub-pulses of the sub-laser following the main pulse 210 of the main laser is not particularly limited, and the number of sub-pulses may be, for example, two, four, five, six, seven or eight .

(本発明の一実施形態による孔を有する絶縁基板を製造する方法)
次に、図4を参照して、本発明の一実施形態による孔を有する絶縁基板を製造する方法(以下、「第1の方法」と称する)について説明する。
Method of manufacturing an insulating substrate having a hole according to an embodiment of the present invention
Next, with reference to FIG. 4, a method of manufacturing an insulating substrate having holes according to an embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “first method”) will be described.

図4には、第1の方法のフローを模式的に示す。   FIG. 4 schematically shows the flow of the first method.

図4に示すように、第1の方法は、
(1)絶縁基板の孔形成目標位置に向かって、メインパルスを出射する工程(工程S110)と、
(2)(1)の工程を開始してから1nsec以内に、前記孔形成目標位置に向かって、サブパルスを出射する工程(工程S120)と、
(3)前記(1)、(2)の工程を、所定回数だけ繰り返す工程(工程S130)と、
を有する。
As shown in FIG. 4, the first method is
(1) A step of emitting a main pulse toward a hole formation target position of the insulating substrate (step S110);
(2) A step (step S120) of emitting a sub-pulse toward the hole formation target position within 1 nsec after starting the step (1);
(3) repeating the steps (1) and (2) a predetermined number of times (step S130);
Have.

以下、各工程について説明する。   Each step will be described below.

(工程S110)
まず、被加工用の絶縁基板が準備される。
(Step S110)
First, an insulating substrate for processing is prepared.

絶縁基板の材料は、特に限られない。絶縁基板は、例えば、ガラス基板またはセラミック基板等であっても良い。   The material of the insulating substrate is not particularly limited. The insulating substrate may be, for example, a glass substrate or a ceramic substrate.

絶縁基板の形状は、特に限られない。絶縁基板は、矩形状であっても、円形状であっても良い。また、絶縁基板の寸法は、特に限られない。絶縁基板は、例えば、0.1mm以上の厚さを有しても良い。   The shape of the insulating substrate is not particularly limited. The insulating substrate may be rectangular or circular. Also, the dimensions of the insulating substrate are not particularly limited. The insulating substrate may have a thickness of, for example, 0.1 mm or more.

次に、絶縁基板の孔形成目標位置に、第1の超短パルスレーザが照射される。   Next, a first ultrashort pulse laser is irradiated to the target hole formation position of the insulating substrate.

前述のように、超短パルスレーザとは、出射されるパルスのパルス幅が100psec以下のパルスレーザを意味する。パルス幅は、数fsec(フェムト秒)〜数psecの範囲であることが好ましい。   As described above, the ultrashort pulse laser means a pulse laser having a pulse width of 100 psec or less of the emitted pulse. The pulse width is preferably in the range of several fsec (femtoseconds) to several psec.

第1の超短パルスレーザは、アブレーション加工方法により、絶縁基板に孔を形成するために照射される。前述のように、第1の超短パルスレーザは、「メインレーザ」とも称される。また、第1の超短パルスレーザのパルスは、「メインパルス」とも称される。   The first ultra-short pulse laser is irradiated to form holes in the insulating substrate by an ablation processing method. As mentioned above, the first ultra-short pulse laser is also referred to as "main laser". The pulse of the first ultrashort pulse laser is also referred to as "main pulse".

図5(A)には、メインレーザのメインパルスの形態の一例を示す。なお、横軸は時間tであり、縦軸はパルス強度Iである。   FIG. 5A shows an example of the form of the main pulse of the main laser. The horizontal axis is time t, and the vertical axis is pulse intensity I.

図5(A)に示すように、メインパルス310の出射開始時間はt1sであり、出射完了時間はt1eである。また、メインパルス310の最大強度が得られる時間は、t1pである。 As shown in FIG. 5A, the emission start time of the main pulse 310 is t 1s , and the emission completion time is t 1e . Further, the time for obtaining the maximum intensity of the main pulse 310 is t 1 p .

メインパルス310の強度Iは、メインパルス310の照射により、孔形成目標位置において、絶縁基板のアブレーション加工の閾値を超えるエネルギー密度が得られるように選定される。 Intensity I 1 of the main pulse 310, the irradiation of the main pulse 310, the hole formation target position, energy density exceeds the threshold of ablation of the insulating substrate is selected so as to obtain.

(工程S120)
次に、絶縁基板のメインパルスが照射された位置、すなわち孔形成目標位置に、第2の超短パルスレーザが照射される。
(Step S120)
Next, a second ultra-short pulse laser is irradiated to the position of the insulating substrate where the main pulse is irradiated, that is, the hole formation target position.

第2の超短パルスレーザは、工程S110でのメインレーザの照射によって孔形成目標位置に生じ得る、第1の引張応力を軽減するために照射される。すなわち、第2の超短パルスレーザを孔形成目標位置に照射した際に生じる第2の圧縮応力により、メインレーザの照射により生じ得る第1の引張応力が相殺または軽減される。   The second ultra-short pulse laser is irradiated to reduce the first tensile stress that may be generated at the target hole formation position by the irradiation of the main laser in step S110. That is, the second tensile stress generated when the second ultra-short pulse laser is irradiated to the hole formation target position cancels or reduces the first tensile stress which may be generated by the irradiation of the main laser.

前述のように、第2の超短パルスレーザは、「第1のサブレーザ」とも称される。また、第2の超短パルスレーザのパルスは、「第1のサブパルス」とも称される。   As mentioned above, the second ultra-short pulse laser is also referred to as "first sub-laser". Also, the pulse of the second ultrashort pulse laser is also referred to as "first sub-pulse".

図5(B)には、第1のサブレーザの第1のサブパルスの形態の一例を示す。横軸は時間tであり、縦軸はパルス強度Iである。図5(B)は、横軸が図5(A)における時間軸と一致するように示されている。   FIG. 5B shows an example of the form of the first sub-pulse of the first sub-laser. The horizontal axis is time t, and the vertical axis is pulse intensity I. FIG. 5 (B) is shown such that the horizontal axis coincides with the time axis in FIG. 5 (A).

図5(B)に示すように、第1のサブパルス320の出射開始時間はt2sであり、出射完了時間はt2eである。また、第1のサブパルス320の最大強度が得られる時間は、t2pである。 As shown in FIG. 5B, the emission start time of the first sub-pulse 320 is t 2 s , and the emission completion time is t 2 e . Also, the time for obtaining the maximum intensity of the first sub-pulse 320 is t 2 p .

第1のサブパルス320の強度Iは、メインパルス310の強度Iよりも小さくなるように選定される。例えば、第1のサブパルス320の強度Iは、メインパルス310の強度Iの80%以下であり、50%以下であることが好ましい。 The intensity I 2 of the first sub-pulse 320 is selected to be smaller than the intensity I 1 of the main pulse 310. For example, the intensity I 2 of the first sub-pulse 320 is 80% or less of the strength I 1 of the main pulse 310, is preferably 50% or less.

第1のサブパルス320の強度Iは、第1のサブパルス320の照射により、孔形成目標位置において、絶縁基板のアブレーション加工の閾値を超えるエネルギー密度が得られるように選定されることが好ましい。 Intensity I 2 of the first sub-pulse 320, the irradiation of the first sub-pulse 320, the hole formation target position, preferably the energy density which exceeds the threshold of ablation of the insulating substrate is selected so as to obtain.

ここで、メインパルス310の出射開始時間t1sと、第1のサブパルス320の出射開始時間t2sとの間の時間差Δtは、1nsec以下である。時間差Δtは、10psec〜100psecの範囲であることが好ましい。 Here, the time difference Δt between the emission start time t 1 s of the main pulse 310 and the emission start time t 2 s of the first sub-pulse 320 is 1 nsec or less. The time difference Δt is preferably in the range of 10 psec to 100 psec.

このように時間差Δtを調整した場合、メインパルス310の照射の際に、絶縁基板の孔形成目標位置において第1の引張応力が生じる前、またはそれと同時に、対応する第1のサブパルス320により第2の圧縮応力を発生させることができる。また、これにより、第1の引張応力を第2の圧縮応力で相殺または軽減することが可能となり、その結果、孔の周囲にクラックが発生するという問題を有意に抑制することができる。   Thus, when the time difference Δt is adjusted, the second pulse is generated by the corresponding first sub-pulse 320 before or simultaneously with the generation of the first tensile stress at the target hole formation position of the insulating substrate at the time of irradiation of the main pulse 310. Compressive stress can be generated. In addition, this makes it possible to offset or reduce the first tensile stress by the second compressive stress, and as a result, it is possible to significantly suppress the problem of the occurrence of a crack around the hole.

ここで、前述のように、第1のサブパルス320のみの照射では、メインレーザの照射によって生じ得る第1の引張応力の低減効果を、高い精度で調整することが難しい場合がある。   Here, as described above, in the case of irradiation of only the first sub pulse 320, it may be difficult to adjust with high accuracy the reduction effect of the first tensile stress that may occur due to the irradiation of the main laser.

そのような場合には、複数のサブパルスを使用しても良い。   In such a case, multiple sub-pulses may be used.

以下、図5(C)および図5(D)を参照して、複数のサブパルスを使用する例について説明する。   Hereinafter, with reference to FIGS. 5C and 5D, an example in which a plurality of sub-pulses are used will be described.

図5(C)には、第2のサブパルスの形態の一例を示す。また、図5(D)には、第3のサブパルスの形態の一例を示す。横軸は時間tであり、縦軸はパルス強度Iである。   FIG. 5C shows an example of the form of the second sub-pulse. Further, FIG. 5D shows an example of the form of the third sub-pulse. The horizontal axis is time t, and the vertical axis is pulse intensity I.

なお、図5(C)および図5(D)は、横軸が図5(A)および図5(B)における時間軸と一致するように示されている。   5 (C) and 5 (D) are shown such that the horizontal axis coincides with the time axis in FIGS. 5 (A) and 5 (B).

図5(C)に示すように、第1のサブパルス320に引き続き、第3の超短パルスレーザ(第2のサブレーザ)から第2のサブパルス330が出射される。   As shown in FIG. 5C, subsequently to the first sub-pulse 320, a second sub-pulse 330 is emitted from the third ultra-short pulse laser (second sub-laser).

第2のサブパルス330の出射開始時間はt3sであり、出射完了時間はt3eである。また、第3のサブパルス330の最大強度Iが得られる時間は、t3pである。 The emission start time of the second sub-pulse 330 is t 3 s , and the emission completion time is t 3 e . The time up to the intensity I 3 of the third sub-pulse 330 is obtained, a t 3p.

さらに、図5(D)に示すように、第2のサブパルス330に引き続き、第4の超短パルスレーザ(第3のサブレーザ)から第3のサブパルス340が出射される。   Further, as shown in FIG. 5D, subsequently to the second sub-pulse 330, the third sub-pulse 340 is emitted from the fourth ultra-short pulse laser (third sub-laser).

第3のサブパルス340の出射開始時間はt4sであり、出射完了時間はt4eである。また、第3のサブパルス340の最大強度Iが得られる時間は、t4pである。 The emission start time of the third sub-pulse 340 is t 4 s , and the emission completion time is t 4 e . Also, the time for obtaining the maximum intensity I 4 of the third sub-pulse 340 is t 4 p .

ここで、第1のサブパルス320の出射開始時間t2sと、第2のサブパルス330の出射開始時間t3sの間の時間差Δtは、1nsec以下である。時間差Δtは、10psec〜100psecの範囲であることが好ましい。 Here, the emission start time t 2s of the first sub-pulse 320, the time difference Delta] t 2 between the emission start time t 3s of the second sub-pulse 330 is less 1 nsec. The time difference Δt 2 is preferably in the range of 10 psec to 100 psec.

同様に、第2のサブパルス330の出射開始時間t3sと、第3のサブパルス340の出射開始時間t4sの間の時間差Δtは、1nsec以下である。時間差Δtは、10psec〜100psecの範囲であることが好ましい。 Similarly, the emission start time t 3s of the second sub-pulse 330, the time difference Delta] t 3 between the extraction start time t 4s of the third sub-pulse 340 is less 1 nsec. The time difference Δt 3 is preferably in the range of 10 psec to 100 psec.

また、第2のサブパルス330の強度Iは、第1のサブパルス320の強度Iよりも小さくなるように選定される。例えば、第2のサブパルス330の強度Iは、第1のサブパルス320の強度Iの80%以下であり、50%以下であることが好ましい。 Also, the intensity I 3 of the second sub pulse 330 is selected to be smaller than the intensity I 2 of the first sub pulse 320. For example, the intensity I 3 of the second sub-pulse 330 is 80% or less of the intensity I 2 of the first sub-pulse 320, is preferably 50% or less.

同様に、第3のサブパルス340の強度Iは、第2のサブパルス330の強度Iよりも小さくなるように選定される。例えば、第3のサブパルス340の強度Iは、第2のサブパルス330の強度Iの80%以下であり、50%以下であることが好ましい。 Similarly, the intensity I 4 of the third sub-pulse 340 is selected to be smaller than the intensity I 3 of the second sub-pulse 330. For example, the intensity I 4 of the third sub-pulse 340 is 80% or less of the intensity I 3 of the second sub-pulse 330, is preferably 50% or less.

なお、第3のサブパルス340の強度Iは、第3のサブパルス340の照射により、孔形成目標位置において、絶縁基板のアブレーション加工の閾値を超えるエネルギー密度が得られるように選定されることが好ましい。 The intensity I 4 of the third sub-pulse 340, the irradiation of the third sub-pulse 340, the hole forming target location is preferably selected so that the energy density is obtained exceeding a threshold of ablation of the insulating substrate .

このように複数のサブパルス320〜340を使用した場合、絶縁基板に生じ得る引張応力の低減量を、より高い精度で調整することが可能になる。   Thus, when the plurality of sub-pulses 320 to 340 are used, it is possible to adjust the reduction amount of the tensile stress which may occur in the insulating substrate with higher accuracy.

なお、各サブパルス320〜340を出射するサブレーザは、同一のものであっても、異なるものであっても良い。例えば、第1のサブレーザは、第2のサブレーザまたは第3のサブレーザと同一であっても良く、第2のサブレーザは、第3のサブレーザと同一であっても良い。   The sub lasers emitting the sub pulses 320 to 340 may be the same or different. For example, the first sub-laser may be identical to the second sub-laser or the third sub-laser, and the second sub-laser may be identical to the third sub-laser.

(工程S130)
次に、必要な場合、前述の工程S110およびS120が所定の回数だけ繰り返される。
(Step S130)
Next, if necessary, the aforementioned steps S110 and S120 are repeated a predetermined number of times.

これにより、孔の深さが大きい場合であっても、所定の深さの孔を形成することができる。   Thereby, even when the depth of the holes is large, it is possible to form a hole of a predetermined depth.

工程S130は、メインレーザのメインパルス310と、第1のサブレーザの第1のサブパルス320とを一定の周期で繰り返し出射することにより、実施されても良い。必要な場合、さらに第2のサブパルス330および第3のサブパルス340が、繰り返し出射されても良い。   Step S130 may be implemented by repeatedly emitting the main pulse 310 of the main laser and the first sub-pulse 320 of the first sub-laser at a constant cycle. If necessary, further second sub-pulses 330 and third sub-pulses 340 may be emitted repeatedly.

図6には、メインパルス310および第1のサブパルス320が、一定の周期で繰り返し出射される際のタイミングチャートを模式的に示す。   FIG. 6 schematically shows a timing chart when the main pulse 310 and the first sub-pulse 320 are repeatedly emitted at a constant cycle.

図6(A)に示すように、メインパルス310は、周期Tで繰り返し出射される。なお、図6(A)には、第1回目のメインパルス310と第2回目のメインパルス310とが示されている。ただし、第2回目のメインパルス310の後に、1または2以上のメインパルスが繰り返し出射されても良い。 As shown in FIG. 6 (A), the main pulse 310 is repeatedly emitted by the period T 1. Note that FIG. 6A shows a first main pulse 310 and a second main pulse 310. However, after the second main pulse 310, one or more main pulses may be repeatedly emitted.

前述のように、第1回目のメインパルス310の出射開始時間、出射完了時間、および最大強度が得られる時間は、それぞれ、t1s、t1eおよびt1pである。 As described above, the emission start time, emission completion time, and time for obtaining the maximum intensity of the first main pulse 310 are t 1s , t 1e and t 1p , respectively.

また、第2回目のメインパルス310の出射開始時間はq1sであり、出射完了時間はq1eである。また、第2回目のメインパルス310の最大強度が得られる時間は、q1pである。 In addition, the emission start time of the second main pulse 310 is q 1 s , and the emission completion time is q 1 e . The time for which the maximum intensity of the second main pulse 310 is obtained is q 1 p .

メインパルス310の周期Tは、通常1msec以下であることが好ましい。なお、周期Tは、隣接するメインパルス310同士の最大パルス強度Iが得られる時間の間隔、すなわちq1p−t1pとして定められる。他のパルスの周期も、同様に定められる。 Period T 1 of the main pulse 310 is preferably normally 1msec or less. The period T 1, the interval of time up pulse intensity I 1 between the main pulse 310 adjacent obtained, i.e. defined as q 1p -t 1p. The periods of the other pulses are similarly determined.

一方、図6(B)に示すように、第1のサブパルス320は、周期Tで繰り返し出射される。なお、図6(B)には、第1回目のサブパルス320と第2回目のサブパルス320とが示されている。ただし、第2回目のサブパルス320の後に、1または2以上のサブパルスが繰り返し出射されても良い。 On the other hand, as shown in FIG. 6 (B), the first sub-pulse 320 is repeatedly emitted by the period T 2. The first sub-pulse 320 and the second sub-pulse 320 are shown in FIG. 6 (B). However, one or more sub-pulses may be repeatedly emitted after the second sub-pulse 320.

前述のように、第1回目のサブパルス320の出射開始時間、出射完了時間、および最大強度が得られる時間は、それぞれ、t2s、t2eおよびt2pである。 As described above, the emission start time, the emission completion time, and the time to obtain the maximum intensity of the first sub-pulse 320 are t 2s , t 2e and t 2p , respectively.

また、第2回目のサブパルス320の出射開始時間はq2sであり、出射完了時間はq2eである。また、第2回目のサブパルス320の最大強度が得られる時間は、q2pである。 Further, the emission start time of the second sub pulse 320 is q 2 s , and the emission completion time is q 2 e . Also, the time for obtaining the maximum intensity of the second sub pulse 320 is q 2 p .

サブパルス320の周期Tは、通常の場合、メインパルス310の周期Tと等しい。 The period T 2 of the sub pulse 320 is equal to the period T 1 of the main pulse 310 in the normal case.

なお、2回目のメインパルス310の出射開始時間q1sと、2回目のサブパルス320の出射開始時間q2sとの間の時間差Δqは、1nsec以下である。時間差ΔtおよびΔqは、10psec〜100psecの範囲であることが好ましい。 Incidentally, the emission start time of the second main pulse 310 q 1s, the time difference Δq between the exit start time q 2s of the second sub-pulse 320 is less 1 nsec. The time differences Δt and Δq are preferably in the range of 10 psec to 100 psec.

このように各時間差ΔtおよびΔqを調整した場合、各回のメインパルスの照射の際に、絶縁基板の孔形成目標位置において第1の引張応力が生じる前、またはそれと同時に、対応する第1のサブパルスにより第2の圧縮応力を発生させることができる。また、これにより、第1の引張応力を第2の圧縮応力で相殺または軽減することが可能となり、その結果、孔の周囲にクラックが発生するという問題を有意に抑制することができる。   When the time differences Δt and Δq are adjusted in this manner, the corresponding first sub-pulse is applied before or simultaneously with the generation of the first tensile stress at the target hole formation position of the insulating substrate at each irradiation of the main pulse. As a result, the second compressive stress can be generated. In addition, this makes it possible to offset or reduce the first tensile stress by the second compressive stress, and as a result, it is possible to significantly suppress the problem of the occurrence of a crack around the hole.

以上のような工程を経て、孔を有する絶縁基板を得ることができる。形成される孔は、貫通孔であっても、非貫通孔であっても良い。孔の直径は、特に限られないが、例えば、1μm〜500μmの範囲であっても良い。   Through the above-described steps, an insulating substrate having holes can be obtained. The holes to be formed may be through holes or non-through holes. The diameter of the holes is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 1 μm to 500 μm.

なお、工程S130は、必ずしも実施される必要はなく、省略されても良い。すなわち、第1の製造方法において、メインパルス310の出射回数、および第1のサブパルス320(さらには第2のサブパルス330、第3のサブパルス340)の出射回数は、1回ずつであっても良い。   Note that step S130 does not necessarily have to be performed, and may be omitted. That is, in the first manufacturing method, the number of emission of the main pulse 310 and the number of emission of the first sub-pulse 320 (further, the second sub-pulse 330 and the third sub-pulse 340) may be one each. .

以上、本発明の実施形態により、本発明の構成および特徴について説明した。しかしながら、本発明は、これらの実施形態に限られるものではなく、当業者には、各種変形例が想定され得ることは明らかである。   The configuration and features of the present invention have been described above by the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to these embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be assumed.

例えば、上記記載では、孔を有する絶縁基板を製造する方法を想定して、本発明の特徴について説明した。しかしながら、本発明は、絶縁基板に孔を形成する方法にも適用することができる。   For example, in the above description, the features of the present invention have been described assuming a method for manufacturing an insulating substrate having holes. However, the present invention can also be applied to a method of forming holes in an insulating substrate.

また、本願において、「孔」は、必ずしも略円形状の開口を有する形態に限られず、「孔」には、略矩形状または略多角形状の開口を有する孔が含まれ得る。   In the present application, the “hole” is not necessarily limited to the form having the substantially circular opening, and the “hole” may include a hole having the substantially rectangular or substantially polygonal opening.

以下、本発明の実施例について説明する。   Hereinafter, examples of the present invention will be described.

前述の第1の方法により、絶縁基板に超短パルスレーザを照射した際に生じる応力分布を、シミュレーション解析により評価した。なお、サブパルスは1種類(すなわち第1のサブパルスのみ)とし、メインパルスおよびサブパルスを、それぞれ1回ずつ出射するものと仮定した。   The stress distribution produced when the insulating substrate was irradiated with the ultrashort pulse laser was evaluated by simulation analysis according to the first method described above. The sub-pulses were assumed to be of one type (ie, only the first sub-pulse), and the main pulse and the sub-pulse were emitted once each.

シミュレーションの前提条件として、以下の表1に示すパラメータ値を採用した。   The parameter values shown in Table 1 below were adopted as preconditions for the simulation.

図7には、シミュレーションで使用した絶縁基板の断面形態を示す。 In FIG. 7, the cross-sectional form of the insulated substrate used by simulation is shown.

図7に示すように、この絶縁基板400は、表面に略半球状の孔410を有する。孔410の直径は、20μmであり、深さは、10μmである。このような形態の絶縁基板400を想定して、孔410の先端部412に生じる応力変化を計算した。   As shown in FIG. 7, this insulating substrate 400 has a substantially hemispherical hole 410 on the surface. The diameter of the hole 410 is 20 μm, and the depth is 10 μm. Assuming the insulating substrate 400 of such a form, the stress change occurring at the tip end 412 of the hole 410 was calculated.

シミュレーションには、汎用解析プログラムABAQUS(ダッソーシステムズ社製)を使用し、軸対称要素モデルで計算を行った。   For the simulation, calculation was performed using an axisymmetric element model using a general analysis program ABAQUS (manufactured by Dassault Systèmes).

なお、比較のため、サブレーザを使用しない場合、すなわちメインレーザのメインパルスのみを1回照射した場合の応力変化についても計算を実施した。   For comparison, calculation was also performed on the stress change when the sub laser is not used, that is, when only the main pulse of the main laser is irradiated once.

図8には、絶縁基板400にメインレーザのみを照射した場合の応力変化曲線480を示す。図8において、横軸は時間tであり、縦軸は応力である。   FIG. 8 shows a stress change curve 480 when the insulating substrate 400 is irradiated with only the main laser. In FIG. 8, the horizontal axis is time t, and the vertical axis is stress.

図8から、メインレーザの照射直後(時間0)から、絶縁基板400の孔410には、圧縮応力が生じることがわかる。この圧縮応力は、時間とともに増加し、約10psec後に最大となる。その後、圧縮応力が減少し始め、約30psec後には、圧縮応力が認められなくなる。さらに時間が経過すると、引張応力が生じ始め、引張応力は、約48psec後に最大値20.4GPaを示す。   It can be seen from FIG. 8 that compressive stress is generated in the hole 410 of the insulating substrate 400 immediately after the main laser irradiation (time 0). This compressive stress increases with time and reaches a maximum after about 10 psec. Thereafter, the compressive stress starts to decrease, and after about 30 psec, the compressive stress disappears. As time passes further, tensile stress starts to develop, and the tensile stress shows a maximum value of 20.4 GPa after about 48 psec.

絶縁基板400の孔410の先端部412にこのような応力変化が生じた場合、引張応力が絶縁基板400の破壊応力閾値を超えた際に、孔410の周囲にクラックが生じることになる。   When such a stress change occurs at the tip end portion 412 of the hole 410 of the insulating substrate 400, a crack is generated around the hole 410 when the tensile stress exceeds the fracture stress threshold of the insulating substrate 400.

一方、図9には、メインレーザの照射開始から38psec後に、サブレーザを照射した場合の、応力変化曲線490を示す。なお、この図9には、比較のため、前述の図8の応力変化曲線480が重ねて示されている。   On the other hand, FIG. 9 shows a stress change curve 490 when the sub laser is irradiated 38 psec after the start of the main laser irradiation. In FIG. 9, the stress change curve 480 of FIG. 8 described above is shown in an overlapping manner for comparison.

この図9から、サブレーザを使用した場合(応力変化曲線490)、サブレーザを使用しない場合の応力変化曲線480に比べて、引張応力の最大値が有意に低下していることがわかる。すなわち、引張応力の最大値は、約10.7GPaとなっており、図8に示された引張応力の最大値に比べて、約48%低下している。   It can be seen from FIG. 9 that the maximum value of the tensile stress is significantly reduced when the sub-laser is used (stress change curve 490) compared to the stress change curve 480 when the sub-laser is not used. That is, the maximum value of the tensile stress is about 10.7 GPa, which is about 48% lower than the maximum value of the tensile stress shown in FIG.

図10には、絶縁基板400にメインレーザを照射してから70psec経過後の、孔410の先端部412における応力分布を示す。図10(A)には、サブレーザを使用しない場合の応力分布が示されており、図10(B)には、サブレーザを使用した場合の応力分布が示されている。   FIG. 10 shows a stress distribution at the tip portion 412 of the hole 410 after 70 psec has elapsed since the insulating substrate 400 was irradiated with the main laser. FIG. 10A shows a stress distribution when the sub laser is not used, and FIG. 10B shows a stress distribution when the sub laser is used.

図10(A)から、サブレーザを使用しない場合、孔410の直下には、引張応力領域(白色部)が存在していることがわかる。一方、図10(B)には、同箇所において、顕著な引張応力領域は観測されていない。   From FIG. 10A, it can be seen that a tensile stress area (white portion) exists immediately below the hole 410 when the sub laser is not used. On the other hand, in FIG. 10 (B), no remarkable tensile stress region is observed at the same place.

このように、メインレーザの照射後、所定のタイミングでサブレーザを照射することにより、絶縁基板400に生じ得る引張応力を有意に抑制できることが確認された。   As described above, it was confirmed that the tensile stress that can be generated in the insulating substrate 400 can be significantly suppressed by irradiating the sub-laser at a predetermined timing after the irradiation of the main laser.

110 メインパルス
120 サブパルス
210 メインパルス
220 第1のサブパルス
230 第2のサブパルス
240 第3のサブパルス
310 メインパルス
320 第1のサブパルス
330 第2のサブパルス
340 第3のサブパルス
400 絶縁基板
410 孔
412 先端部
480 応力変化曲線
490 応力変化曲線
110 main pulse 120 sub pulse 210 main pulse 220 first sub pulse 230 second sub pulse 240 third sub pulse 310 main pulse 320 first sub pulse 330 second sub pulse 340 third sub pulse 400 insulating substrate 410 hole 412 tip 480 Stress change curve 490 Stress change curve

Claims (9)

超短パルスレーザを用いて、孔を有する絶縁基板を製造する方法であって、
(1)絶縁基板の孔形成目標位置に向かって、メインパルスと称される、第1の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
(2)前記(1)の工程を開始してから1nsec以内に、前記孔形成目標位置に向かって、第1のサブパルスと称される、第2の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
を有し、
前記第1のサブパルスは、前記メインパルスよりも強度が小さいことを特徴とする方法。
A method of manufacturing an insulating substrate having holes using an ultrashort pulse laser, comprising:
(1) emitting a pulse of a first ultrashort pulse laser, which is referred to as a main pulse, toward a hole formation target position of the insulating substrate;
(2) A step of emitting a pulse of a second ultra-short pulse laser called a first sub-pulse toward the hole formation target position within 1 nsec after starting the step (1); ,
Have
The method according to claim 1, wherein the first sub-pulse is smaller in intensity than the main pulse.
前記第1のサブパルスは、前記絶縁基板のアブレーション加工の閾値を超えるエネルギー密度で、前記孔形成目標位置に照射される、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the first sub-pulse is irradiated to the target hole formation position with an energy density exceeding an ablation processing threshold of the insulating substrate. 前記第1のサブパルスは、前記メインパルスの強度の80%以下の強度で、前記孔形成目標位置に照射される、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the first sub-pulse is irradiated to the target hole formation position at an intensity of 80% or less of the intensity of the main pulse. 前記(2)の工程は、第1のサブパルスの出射後に、複数のサブパルスをさらに出射する工程を有し、
各サブパルスは、直前に照射されるサブパルスよりも小さな強度を有する、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の方法。
The step (2) includes the step of further emitting a plurality of sub-pulses after the emission of the first sub-pulse,
4. A method according to any one of the preceding claims, wherein each sub-pulse has a smaller intensity than the immediately preceding sub-pulse.
前記メインパルスのパルス幅は、100psec以下である、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the pulse width of the main pulse is 100 psec or less. 各サブパルスのパルス幅は、100psec以下である、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the pulse width of each sub-pulse is 100 psec or less. 前記(2)の工程後に、さらに、
(3)前記(1)および(2)の工程を繰り返す工程、
を有する、請求項1乃至6のいずれか一つに記載の方法。
Further, after the step (2),
(3) repeating the steps (1) and (2);
The method according to any one of claims 1 to 6, comprising
前記(3)の工程は、前記(1)の工程を開始してから、1msec以内に開始される、請求項7に記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the step (3) is started within 1 msec after the step (1) is started. 超短パルスレーザを用いて絶縁基板に孔を形成する方法であって、
(1)絶縁基板の孔形成目標位置に向かって、メインパルスと称される、第1の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
(2)前記(1)の工程を開始してから1nsec以内に、前記孔形成目標位置に向かって、第1のサブパルスと称される、第2の超短パルスレーザのパルスを出射する工程と、
を有し、
前記第1のサブパルスは、前記メインパルスよりも強度が小さいことを特徴とする方法。
A method of forming a hole in an insulating substrate using an ultrashort pulse laser,
(1) emitting a pulse of a first ultrashort pulse laser, which is referred to as a main pulse, toward a hole formation target position of the insulating substrate;
(2) A step of emitting a pulse of a second ultra-short pulse laser called a first sub-pulse toward the hole formation target position within 1 nsec after starting the step (1); ,
Have
The method according to claim 1, wherein the first sub-pulse is smaller in intensity than the main pulse.
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