JP3455902B2 - レーザによるセラミック材料の加工方法及び加工装置 - Google Patents
レーザによるセラミック材料の加工方法及び加工装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を使用し
てセラミック板に歪みを与えるための加工方法及び加工
装置に関する。
てセラミック板に歪みを与えるための加工方法及び加工
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミック材料、特に一辺が数ｍｍ〜数
十ｍｍ程度のサイズを持つセラミック薄板に制御された
歪みを発生させるような加工が要求されている。具体的
な一例をあげれば、セラミック薄板を凸形状に歪ませる
ような加工である。そして、このような加工方法の１つ
としてレーザ照射加工が提案されている。レーザ照射加
工にも２種類あり、第１の方法では、セラミック薄板の
面積に比べて十分小さく集光させたレーザビームにより
セラミック薄板の表面の一部を除去し（削り）、圧縮応
力を発生させることで歪みを発生させる。第２の方法で
は、セラミック薄板の面積と同程度の断面積を持つレー
ザビームを照射し、セラミック薄板の表面に焼けを発生
させることにより引っ張り応力を発生させて歪みを生ず
るようにしている。
十ｍｍ程度のサイズを持つセラミック薄板に制御された
歪みを発生させるような加工が要求されている。具体的
な一例をあげれば、セラミック薄板を凸形状に歪ませる
ような加工である。そして、このような加工方法の１つ
としてレーザ照射加工が提案されている。レーザ照射加
工にも２種類あり、第１の方法では、セラミック薄板の
面積に比べて十分小さく集光させたレーザビームにより
セラミック薄板の表面の一部を除去し（削り）、圧縮応
力を発生させることで歪みを発生させる。第２の方法で
は、セラミック薄板の面積と同程度の断面積を持つレー
ザビームを照射し、セラミック薄板の表面に焼けを発生
させることにより引っ張り応力を発生させて歪みを生ず
るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の第１の
方法では表面除去のため粉塵が発生するという問題があ
る。一方、上記の第２の方法では、大面積照射のためセ
ラミック薄板の内部に欠陥部分が存在すると、その欠陥
部分に応力が加わる確率が高くなり、割れが発生すると
いう欠点がある。これは、セラミック薄板が脆性材料で
あるために脆く、しかもある確率でその内部に欠陥部分
が持つことが避けられないという事情による。従って、
上記の第２の方法では、上記のある確率で決まる確率で
割れが発生し、歩留まりに制約を生ずることが避けられ
ない。
方法では表面除去のため粉塵が発生するという問題があ
る。一方、上記の第２の方法では、大面積照射のためセ
ラミック薄板の内部に欠陥部分が存在すると、その欠陥
部分に応力が加わる確率が高くなり、割れが発生すると
いう欠点がある。これは、セラミック薄板が脆性材料で
あるために脆く、しかもある確率でその内部に欠陥部分
が持つことが避けられないという事情による。従って、
上記の第２の方法では、上記のある確率で決まる確率で
割れが発生し、歩留まりに制約を生ずることが避けられ
ない。
【０００４】そこで、本発明の課題は、内部に欠陥部分
が存在していたような場合でも、割れを発生すること無
く歪みを与えることのできるセラミック材料の加工方法
及び加工装置を提供することにある。
が存在していたような場合でも、割れを発生すること無
く歪みを与えることのできるセラミック材料の加工方法
及び加工装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振器
からのパルス状レーザ光をセラミック板に照射して歪み
を与える加工方法において、前記セラミック板の面積に
比べて小さい断面積を持つ前記パルス状レーザ光をガル
バノスキャナにより振らせて、前記セラミック板の照射
領域の全域にわたるように複数回照射することにより、
前記セラミック板の割れを防止するようにし、前記レー
ザ発振器と前記ガルバノスキャナとの間には前記パルス
状レーザ光の断面形状を規定するためのマスク手段が配
置され、前記ガルバノスキャナと前記セラミック板との
間には結像レンズが配置され、前記ガルバノスキャナと
前記結像レンズとの間にはコリメーションレンズが配置
されていることを特徴とする。
からのパルス状レーザ光をセラミック板に照射して歪み
を与える加工方法において、前記セラミック板の面積に
比べて小さい断面積を持つ前記パルス状レーザ光をガル
バノスキャナにより振らせて、前記セラミック板の照射
領域の全域にわたるように複数回照射することにより、
前記セラミック板の割れを防止するようにし、前記レー
ザ発振器と前記ガルバノスキャナとの間には前記パルス
状レーザ光の断面形状を規定するためのマスク手段が配
置され、前記ガルバノスキャナと前記セラミック板との
間には結像レンズが配置され、前記ガルバノスキャナと
前記結像レンズとの間にはコリメーションレンズが配置
されていることを特徴とする。
【０００６】本加工方法においては、前記パルス状レー
ザ光は、四角形あるいは線状の断面形状を持ち、前記四
角形あるいは線状の断面形状を持つ前記パルス状レーザ
光をガルバノスキャナにより振らせることにより、前記
セラミック板の照射領域の全域にわたる複数回の照射を
行うことを特徴とする。
ザ光は、四角形あるいは線状の断面形状を持ち、前記四
角形あるいは線状の断面形状を持つ前記パルス状レーザ
光をガルバノスキャナにより振らせることにより、前記
セラミック板の照射領域の全域にわたる複数回の照射を
行うことを特徴とする。
【０００７】本発明による加工装置は、パルス状レーザ
発振器と、該パルス状レーザ発振器から出射されたパル
ス状レーザ光の断面形状を規定するためのマスク手段
と、該マスク手段を通過した前記パルス状レーザ光を振
らせるためのガルバノスキャナと、該ガルバノスキャナ
で振られたパルス状レーザ光を、ステージ上に搭載され
たセラミック板上に結像させるための結像レンズと、前
記ガルバノスキャナと前記結像レンズとの間に配置され
たコリメーションレンズとを含み、前記マスク手段は、
前記パルス状レーザ光の断面積を前記セラミック板の面
積に比べて小さい断面積にするためのものであり、前記
ガルバノスキャナは、前記小さい断面積を持つパルス状
レーザ光を、前記セラミック板の照射領域の全域にわた
るように複数回照射することを特徴とする。
発振器と、該パルス状レーザ発振器から出射されたパル
ス状レーザ光の断面形状を規定するためのマスク手段
と、該マスク手段を通過した前記パルス状レーザ光を振
らせるためのガルバノスキャナと、該ガルバノスキャナ
で振られたパルス状レーザ光を、ステージ上に搭載され
たセラミック板上に結像させるための結像レンズと、前
記ガルバノスキャナと前記結像レンズとの間に配置され
たコリメーションレンズとを含み、前記マスク手段は、
前記パルス状レーザ光の断面積を前記セラミック板の面
積に比べて小さい断面積にするためのものであり、前記
ガルバノスキャナは、前記小さい断面積を持つパルス状
レーザ光を、前記セラミック板の照射領域の全域にわた
るように複数回照射することを特徴とする。
【０００８】
【０００９】本加工装置においてはまた、前記レーザ発
振器と前記マスク手段との間に、前記レーザ発振器から
のパルス状レーザ光の断面積におけるエネルギー強度を
均一にするための均一光学系が配置される。
振器と前記マスク手段との間に、前記レーザ発振器から
のパルス状レーザ光の断面積におけるエネルギー強度を
均一にするための均一光学系が配置される。
【００１０】本加工装置においては更に、前記ステージ
はＸ軸方向、Ｙ軸方向に可動であり、前記セラミック板
は、前記ステージ上に複数個搭載される。
はＸ軸方向、Ｙ軸方向に可動であり、前記セラミック板
は、前記ステージ上に複数個搭載される。
【００１１】
【発明の実施の形態】はじめに、本発明がなされるに至
った背景について説明する。前に述べた第２の方法で
は、レーザ光の照射を１回でほぼ全面に行う大面積照射
であるために、セラミック板の内部に存在する欠陥部分
に応力が加わる確率が高くなり、割れが発生し易くな
る。また、照射面積が大きいほどセラミック板の中央部
分の内部応力が大きいため、割れが発生し易い。
った背景について説明する。前に述べた第２の方法で
は、レーザ光の照射を１回でほぼ全面に行う大面積照射
であるために、セラミック板の内部に存在する欠陥部分
に応力が加わる確率が高くなり、割れが発生し易くな
る。また、照射面積が大きいほどセラミック板の中央部
分の内部応力が大きいため、割れが発生し易い。
【００１２】そこで、本発明では、セラミック板に照射
されるレーザ光の断面積を小さくして１回の照射による
入熱量を小さくし、この小面積の照射をセラミック板の
照射領域の全域にわたるように複数回行うようにしたこ
とを特徴とする。
されるレーザ光の断面積を小さくして１回の照射による
入熱量を小さくし、この小面積の照射をセラミック板の
照射領域の全域にわたるように複数回行うようにしたこ
とを特徴とする。
【００１３】次に、図１を参照して、本発明によるレー
ザ加工装置の実施の形態について説明する。本形態によ
るレーザ加工装置は、ＹＡＧパルスレーザ発振器１０か
らのパルス状レーザ光をセラミック板１１に照射して歪
みを与える加工装置であり、小断面積を持つパルス状レ
ーザ光を、ガルバノスキャナ１３によりセラミック板１
１における照射領域、ここではそのほぼ全面にわたるよ
うに複数回照射することで歪みを与えるようにしてい
る。セラミック板１１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に可動
のステージ１２上に一列当たり複数個でかつ複数列が配
列されている。
ザ加工装置の実施の形態について説明する。本形態によ
るレーザ加工装置は、ＹＡＧパルスレーザ発振器１０か
らのパルス状レーザ光をセラミック板１１に照射して歪
みを与える加工装置であり、小断面積を持つパルス状レ
ーザ光を、ガルバノスキャナ１３によりセラミック板１
１における照射領域、ここではそのほぼ全面にわたるよ
うに複数回照射することで歪みを与えるようにしてい
る。セラミック板１１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に可動
のステージ１２上に一列当たり複数個でかつ複数列が配
列されている。
【００１４】ＹＡＧパルスレーザ発振器１０の出射側に
は、パルス状レーザ光の断面積におけるエネルギー強度
を均一にするための均一光学系１８を配置している。均
一光学系１８は、ＹＡＧパルスレーザ発振器１０を使用
する場合には、光ファイバで実現することができる。す
なわち、ＹＡＧレーザ光は光ファイバで伝送することが
でき、光ファイバはそこを伝送するレーザ光の強度分布
を均一にする作用があるからである。この他、均一光学
系１８は、他の周知の光学系、例えばカライドスコープ
と呼ばれるもので実現することもできる。
は、パルス状レーザ光の断面積におけるエネルギー強度
を均一にするための均一光学系１８を配置している。均
一光学系１８は、ＹＡＧパルスレーザ発振器１０を使用
する場合には、光ファイバで実現することができる。す
なわち、ＹＡＧレーザ光は光ファイバで伝送することが
でき、光ファイバはそこを伝送するレーザ光の強度分布
を均一にする作用があるからである。この他、均一光学
系１８は、他の周知の光学系、例えばカライドスコープ
と呼ばれるもので実現することもできる。
【００１５】均一光学系１８を出たパルス状レーザ光
は、マスク１４によりその断面積がセラミック板１１の
面積に比べて小さい断面積に整形される。その形状は、
後で説明されるように、四角形あるいは線状等である。
は、マスク１４によりその断面積がセラミック板１１の
面積に比べて小さい断面積に整形される。その形状は、
後で説明されるように、四角形あるいは線状等である。
【００１６】ガルバノスキャナ１３は、マスク１４で整
形された小断面積を持つパルス状レーザ光を振らせてセ
ラミック板１１のほぼ全面にわたるように複数回照射す
るものである。ガルバノスキャナ１３は、良く知られて
いるように、モータによる回転駆動軸に反射鏡を取り付
けて成る、いわゆるガルバノミラーと呼ばれるもので、
ここでは２つのガルバノミラーを組合わせることでパル
ス状レーザ光をステージ１２上においてＸ軸方向とこれ
に直角なＹ軸方向に振らせることのできる２軸タイプの
ガルバノスキャナを用いている。なお、図１では、１個
のガルバノミラーのみを象徴的に示している。
形された小断面積を持つパルス状レーザ光を振らせてセ
ラミック板１１のほぼ全面にわたるように複数回照射す
るものである。ガルバノスキャナ１３は、良く知られて
いるように、モータによる回転駆動軸に反射鏡を取り付
けて成る、いわゆるガルバノミラーと呼ばれるもので、
ここでは２つのガルバノミラーを組合わせることでパル
ス状レーザ光をステージ１２上においてＸ軸方向とこれ
に直角なＹ軸方向に振らせることのできる２軸タイプの
ガルバノスキャナを用いている。なお、図１では、１個
のガルバノミラーのみを象徴的に示している。
【００１７】ガルバノスキャナ１３の反射側には、コリ
メーションレンズ１７が配置されている。コリメーショ
ンレンズ１７は、ガルバノスキャナ１３から斜めに入射
するパルス状レーザ光をコリメーションレンズ１７の光
軸に平行にするためのものである。これは、ガルバノス
キャナ１３によりパルス状レーザ光は様々な角度方向に
振られるので、コリメーションレンズ１７の光軸から離
れたパルス状レーザ光ほど光軸から離れていってしまう
からである。このため、コリメーションレンズ１７は、
ガルバノスキャナ１３のスキャン範囲をカバーし得る大
きさの径を持つ。
メーションレンズ１７が配置されている。コリメーショ
ンレンズ１７は、ガルバノスキャナ１３から斜めに入射
するパルス状レーザ光をコリメーションレンズ１７の光
軸に平行にするためのものである。これは、ガルバノス
キャナ１３によりパルス状レーザ光は様々な角度方向に
振られるので、コリメーションレンズ１７の光軸から離
れたパルス状レーザ光ほど光軸から離れていってしまう
からである。このため、コリメーションレンズ１７は、
ガルバノスキャナ１３のスキャン範囲をカバーし得る大
きさの径を持つ。
【００１８】コリメーションレンズ１７とステージ１２
との間には、マスク１４で規定されたパターンを持つパ
ルス状レーザ光をセラミック板１１上に焦点を結ぶよう
に結像させるための結像レンズ１５、１６とが配置され
ている。結像レンズ１５、１６は、それらの焦点距離を
選択することで、マスク１４で規定されたパターンのセ
ラミック板１１上での縮小比を任意に選択することがで
きる。
との間には、マスク１４で規定されたパターンを持つパ
ルス状レーザ光をセラミック板１１上に焦点を結ぶよう
に結像させるための結像レンズ１５、１６とが配置され
ている。結像レンズ１５、１６は、それらの焦点距離を
選択することで、マスク１４で規定されたパターンのセ
ラミック板１１上での縮小比を任意に選択することがで
きる。
【００１９】上記の各要素の間に、反射ミラー２１、２
２、２３、２４を介在させることでＹＡＧパルスレーザ
発振器１０からステージ１２までの光路が形成されてい
る。なお、図１では、コリメーションレンズ１７からの
パルス状レーザ光が反射ミラー２２から外れるように描
かれているが、コリメーションレンズ１７からのパルス
状レーザ光の光路を拡大して描いているためである。実
際には、ガルバノスキャナ１３によるスキャン範囲は数
ｃｍ程度のエリアであり、反射ミラー２２はこれによる
パルス状レーザ光の入射位置変化に十分に対応できる。
２、２３、２４を介在させることでＹＡＧパルスレーザ
発振器１０からステージ１２までの光路が形成されてい
る。なお、図１では、コリメーションレンズ１７からの
パルス状レーザ光が反射ミラー２２から外れるように描
かれているが、コリメーションレンズ１７からのパルス
状レーザ光の光路を拡大して描いているためである。実
際には、ガルバノスキャナ１３によるスキャン範囲は数
ｃｍ程度のエリアであり、反射ミラー２２はこれによる
パルス状レーザ光の入射位置変化に十分に対応できる。
【００２０】本形態においては更に、コリメーションレ
ンズ１７から外れた位置に、ダンパ２５が配置されてい
る。ダンパ２５は、ステージ１２側へのパルス状レーザ
光照射が行われない間のパルス状レーザ光を照射するた
めのものであり、パルス状レーザ光照射による発熱を防
ぐために水冷等による冷却手段が設けられている。この
ようなダンパ２５を使用する理由については後述する。
ンズ１７から外れた位置に、ダンパ２５が配置されてい
る。ダンパ２５は、ステージ１２側へのパルス状レーザ
光照射が行われない間のパルス状レーザ光を照射するた
めのものであり、パルス状レーザ光照射による発熱を防
ぐために水冷等による冷却手段が設けられている。この
ようなダンパ２５を使用する理由については後述する。
【００２１】更に、反射ミラー２４として、可視光を透
過するものを用い、その上方に反射ミラー２６を介して
観察光学系２７を配置している。観察光学系２７には通
常、ＣＣＤカメラが使用され、加工中のセラミック板１
１を観察したり、ステージ１２の位置決め動作に利用さ
れる。また、反射ミラー２４はパルス状レーザ光のごく
一部を透過するものを使用して、その透過側にエネルギ
ーモニタ２８を配置している。エネルギーモニタ２８
は、そこに入射する１発毎のパルス状レーザ光のエネル
ギー値を監視する。この監視結果は、例えば本加工装置
の制御装置（図示せず）に送ることにより、エネルギー
値が低すぎるというような異常があった場合には、再度
セラミック板１１の同じ領域にパルス状レーザ光の照射
を行わせるというような制御を行うことができる。ある
いは、上記のような異常があっても上記のような制御を
行わない場合には、エネルギー値の低いパルス状レーザ
光の照射が行われたセラミック板１１に加工不良発生の
可能性があることを知らせることができる。
過するものを用い、その上方に反射ミラー２６を介して
観察光学系２７を配置している。観察光学系２７には通
常、ＣＣＤカメラが使用され、加工中のセラミック板１
１を観察したり、ステージ１２の位置決め動作に利用さ
れる。また、反射ミラー２４はパルス状レーザ光のごく
一部を透過するものを使用して、その透過側にエネルギ
ーモニタ２８を配置している。エネルギーモニタ２８
は、そこに入射する１発毎のパルス状レーザ光のエネル
ギー値を監視する。この監視結果は、例えば本加工装置
の制御装置（図示せず）に送ることにより、エネルギー
値が低すぎるというような異常があった場合には、再度
セラミック板１１の同じ領域にパルス状レーザ光の照射
を行わせるというような制御を行うことができる。ある
いは、上記のような異常があっても上記のような制御を
行わない場合には、エネルギー値の低いパルス状レーザ
光の照射が行われたセラミック板１１に加工不良発生の
可能性があることを知らせることができる。
【００２２】以上のような構成による加工装置の加工動
作について説明する。連続発振しているＹＡＧパルスレ
ーザ発振器１０からのパルス状レーザ光は、反射ミラー
２１を経由して均一光学系１８によりその断面積に関し
て均一なエネルギー強度を持つようにされる。均一光学
系１８を出たパルス状レーザ光は、マスク１４により小
面積を持つパルス状レーザ光に整形される。この小面積
を持つパルス状レーザ光は、ガルバノスキャナ１３で振
られ、更にコリメーションレンズ１７でその光軸に平行
なパルス状レーザ光にされる。このパルス状レーザ光
は、反射ミラー２２、２３を経由して結像レンズ１５に
入射する。結像レンズ１５を通過したパルス状レーザ光
は反射ミラー２４を経由し、結像レンズ１６を通して所
定の縮小比でセラミック板１１の所定の位置に照射され
る。
作について説明する。連続発振しているＹＡＧパルスレ
ーザ発振器１０からのパルス状レーザ光は、反射ミラー
２１を経由して均一光学系１８によりその断面積に関し
て均一なエネルギー強度を持つようにされる。均一光学
系１８を出たパルス状レーザ光は、マスク１４により小
面積を持つパルス状レーザ光に整形される。この小面積
を持つパルス状レーザ光は、ガルバノスキャナ１３で振
られ、更にコリメーションレンズ１７でその光軸に平行
なパルス状レーザ光にされる。このパルス状レーザ光
は、反射ミラー２２、２３を経由して結像レンズ１５に
入射する。結像レンズ１５を通過したパルス状レーザ光
は反射ミラー２４を経由し、結像レンズ１６を通して所
定の縮小比でセラミック板１１の所定の位置に照射され
る。
【００２３】特に、ガルバノスキャナ１３によるスキャ
ン動作により、小面積を持つパルス状レーザ光がステー
ジ１２上にある特定の１つのセラミック板１１のほぼ全
面にわたるように複数回照射される。この間、ステージ
１２は移動しない。
ン動作により、小面積を持つパルス状レーザ光がステー
ジ１２上にある特定の１つのセラミック板１１のほぼ全
面にわたるように複数回照射される。この間、ステージ
１２は移動しない。
【００２４】図２は、マスク１４により、セラミック板
１１の面積より十分に小さな長四角形の断面積を持つパ
ルス状レーザ光に整形されたパルス状レーザ光でセラミ
ック板１１の全面にわたるように照射する場合の照射パ
ターンを示している。ガルバノスキャナ１３は、図２中
に矢印で示される順序で長四角形の断面積を持つパルス
状レーザ光を振らせてセラミック板１１に照射すること
により、セラミック板１１の全面を照射することができ
る。勿論、この照射パターンは、ガルバノミラー１３の
スキャンを制御することにより任意の形状にすることが
できる。
１１の面積より十分に小さな長四角形の断面積を持つパ
ルス状レーザ光に整形されたパルス状レーザ光でセラミ
ック板１１の全面にわたるように照射する場合の照射パ
ターンを示している。ガルバノスキャナ１３は、図２中
に矢印で示される順序で長四角形の断面積を持つパルス
状レーザ光を振らせてセラミック板１１に照射すること
により、セラミック板１１の全面を照射することができ
る。勿論、この照射パターンは、ガルバノミラー１３の
スキャンを制御することにより任意の形状にすることが
できる。
【００２５】１つのセラミック板１１に対する複数回の
パルス状レーザ光の全面照射が終了すると、ステージ１
２が移動して次のセラミック板１１がパルス状レーザ光
の照射域、すなわちガルバノスキャナ１３のスキャン域
にくるようにされる。
パルス状レーザ光の全面照射が終了すると、ステージ１
２が移動して次のセラミック板１１がパルス状レーザ光
の照射域、すなわちガルバノスキャナ１３のスキャン域
にくるようにされる。
【００２６】ガルバノスキャナ１３は、ステージ１２の
移動の間は、ダンパ２５の方へパルス状レーザ光を入射
させるようにしている。一方、加工中、ＹＡＧパルスレ
ーザ発振器１０は発振させ続けるようにしている。ＹＡ
Ｇパルスレーザ発振器１０を発振させ続けるのは、パル
ス状レーザ光のエネルギー安定性確保のためである。す
なわち、ステージ１２の移動の間、ＹＡＧパルスレーザ
発振器１０の発振を停止させるようにすると、パルス状
レーザ光のエネルギーが変動してしまう。例えば、１〜
３Ｈｚで発振周期が変動する場合には±１５％、３Ｈｚ
の発振では±７％、２０Ｈｚの発振では±３％、１００
Ｈｚの発振では、±２％というように、単位面積当たり
の照射エネルギーが変動してしまうので、ＹＡＧパルス
レーザ発振器１０は連続発振させておく方が好ましい。
これが、ダンパ２５を使用する理由である。
移動の間は、ダンパ２５の方へパルス状レーザ光を入射
させるようにしている。一方、加工中、ＹＡＧパルスレ
ーザ発振器１０は発振させ続けるようにしている。ＹＡ
Ｇパルスレーザ発振器１０を発振させ続けるのは、パル
ス状レーザ光のエネルギー安定性確保のためである。す
なわち、ステージ１２の移動の間、ＹＡＧパルスレーザ
発振器１０の発振を停止させるようにすると、パルス状
レーザ光のエネルギーが変動してしまう。例えば、１〜
３Ｈｚで発振周期が変動する場合には±１５％、３Ｈｚ
の発振では±７％、２０Ｈｚの発振では±３％、１００
Ｈｚの発振では、±２％というように、単位面積当たり
の照射エネルギーが変動してしまうので、ＹＡＧパルス
レーザ発振器１０は連続発振させておく方が好ましい。
これが、ダンパ２５を使用する理由である。
【００２７】上記のように、セラミック板１１に対し、
その大きさに比べて小さな長四角形等の任意の形状のパ
ルス状レーザ光を任意の照射パターンで照射することに
より、割れを発生させることなく十分な歪みを与えるこ
とができる。割れに関しては、１回の照射面積が効いて
くるので、１回の照射面積はできるだけ小さい方が好ま
しい。
その大きさに比べて小さな長四角形等の任意の形状のパ
ルス状レーザ光を任意の照射パターンで照射することに
より、割れを発生させることなく十分な歪みを与えるこ
とができる。割れに関しては、１回の照射面積が効いて
くるので、１回の照射面積はできるだけ小さい方が好ま
しい。
【００２８】図３は、マスク１４により、セラミック板
１１の面積より十分に小さな線状の断面積を持つパルス
状レーザ光に整形されたパルス状レーザ光でセラミック
板１１の全面にわたるように照射する場合のパターンを
示している。ガルバノスキャナ１３は、図３中に矢印で
示される順序で線状の断面積を持つパルス状レーザ光を
振らせてセラミック板１１に照射することにより、セラ
ミック板１１の全面を照射することができる。この場
合、ガルバノスキャナ１３は、２軸タイプである必要は
無く、１つのガルバノミラーにより一軸方向にスキャン
する機能を有するものでも良い。
１１の面積より十分に小さな線状の断面積を持つパルス
状レーザ光に整形されたパルス状レーザ光でセラミック
板１１の全面にわたるように照射する場合のパターンを
示している。ガルバノスキャナ１３は、図３中に矢印で
示される順序で線状の断面積を持つパルス状レーザ光を
振らせてセラミック板１１に照射することにより、セラ
ミック板１１の全面を照射することができる。この場
合、ガルバノスキャナ１３は、２軸タイプである必要は
無く、１つのガルバノミラーにより一軸方向にスキャン
する機能を有するものでも良い。
【００２９】なお、線状の断面積を持つパルス状レーザ
光に整形する場合、単なるレーザ光の通過穴を持つマス
クでは、入射するパルス状レーザ光の断面積のサイズよ
り大きな長さサイズを持つ線状の断面積に整形すること
はできない。この場合には、周知の光学手段、例えばシ
リンドリカルレンズをマスク手段として用いることによ
り、ある断面積を持つパルス状レーザ光を、それより大
きな長さサイズを持つ線状の断面積に整形することがで
きる。また、歪みを与えるというのは、セラミック板が
凸あるいは凹となるように加工するということだけでな
く、セラミック板に製造工程において生じている凸ある
いは凹の変形を修正するように加工することをも意味す
る。レーザ発振器は、ＹＡＧパルスレーザ発振器に限ら
ず、ＹＬＦパルスレーザ発振器等の他のレーザ発振器を
使用することもできる。
光に整形する場合、単なるレーザ光の通過穴を持つマス
クでは、入射するパルス状レーザ光の断面積のサイズよ
り大きな長さサイズを持つ線状の断面積に整形すること
はできない。この場合には、周知の光学手段、例えばシ
リンドリカルレンズをマスク手段として用いることによ
り、ある断面積を持つパルス状レーザ光を、それより大
きな長さサイズを持つ線状の断面積に整形することがで
きる。また、歪みを与えるというのは、セラミック板が
凸あるいは凹となるように加工するということだけでな
く、セラミック板に製造工程において生じている凸ある
いは凹の変形を修正するように加工することをも意味す
る。レーザ発振器は、ＹＡＧパルスレーザ発振器に限ら
ず、ＹＬＦパルスレーザ発振器等の他のレーザ発振器を
使用することもできる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、セラミック板に対して、その大きさに比べて小さな
断面積を持つパルス状レーザ光を照射領域の全面にわた
るように複数回照射することにより、内部に欠陥部分が
存在しているようなセラミック板の場合でも、割れを発
生させることなく十分な歪みを与えることができる。し
たがって、本発明によれば歩留まりの高いセラミック材
料の加工方法及び加工装置を提供することができる。
ば、セラミック板に対して、その大きさに比べて小さな
断面積を持つパルス状レーザ光を照射領域の全面にわた
るように複数回照射することにより、内部に欠陥部分が
存在しているようなセラミック板の場合でも、割れを発
生させることなく十分な歪みを与えることができる。し
たがって、本発明によれば歩留まりの高いセラミック材
料の加工方法及び加工装置を提供することができる。
【図１】本発明によるセラミック材料の加工装置の構成
を示した図である。
を示した図である。
【図２】本発明によりセラミック板に照射されるパルス
状レーザ光の照射パターンの一例を示した図である。
状レーザ光の照射パターンの一例を示した図である。
【図３】本発明によりセラミック板に照射されるパルス
状レーザ光の照射パターンの他の例を示した図である。
状レーザ光の照射パターンの他の例を示した図である。
１０ ＹＡＧパルスレーザ発振器
１１ セラミック板
１２ ステージ
１３ ガルバノスキャナ
１４ マスク
１５、１６ 結像レンズ
１７ コリメーションレンズ
１８ 均一光学系
２１〜２４、２６ 反射ミラー
２５ ダンパ
２７ 観察光学系
２８ エネルギーモニタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 26/00 - 26/42
C04B 41/80
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのパルス状レーザ光を
セラミック板に照射して歪みを与える加工方法におい
て、 前 記セラミック板の面積に比べて小さい断面積を持つ前
記パルス状レーザ光をガルバノスキャナにより振らせ
て、前記セラミック板の照射領域の全域にわたるように
複数回照射することにより、前記セラミック板の割れを
防止するようにし、 前 記レーザ発振器と前記ガルバノスキャナとの間には前
記パルス状レーザ光の断面形状を規定するためのマスク
手段が配置され、 前 記ガルバノスキャナと前記セラミック板との間には結
像レンズが配置され、 前記ガルバノスキャナと前記結像レンズとの間にはコリ
メーションレンズが配置され ていることを特徴とするレ
ーザによるセラミック材料の加工方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のセラミック材料の加工方
法において、前記パルス状レーザ光は、四角形あるいは
線状の断面形状を持つことを特徴とするレーザによるセ
ラミック材料の加工方法。 - 【請求項３】 パルス状レーザ発振器と、 該パルス状レーザ発振器から出射されたパルス状レーザ
光の断面形状を規定するためのマスク手段と、 該マスク手段を通過した前記パルス状レーザ光を振らせ
るためのガルバノスキャナと、 該ガルバノスキャナで振られたパルス状レーザ光を、ス
テージ上に搭載されたセラミック板上に結像させるため
の結像レンズと、 前記ガルバノスキャナと前記結像レンズとの間に配置さ
れたコリメーションレンズとを含み、 前記マスク手段は、前記パルス状レーザ光の断面積を前
記セラミック板の面積に比べて小さい断面積にするため
のものであり、 前記ガルバノスキャナは、前記小さい断面積を持つパル
ス状レーザ光を、前記セラミック板の照射領域の全域に
わたるように複数回照射することを特徴とするレーザに
よるセラミック材料の加工装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のセラミック材料の加工装
置において、前記レーザ発振器と前記マスク手段との間
に、前記レーザ発振器からのパルス状レーザ光の断面積
におけるエネルギー強度を均一にするための均一光学系
が配置されて いることを特徴とするレーザによるセラミ
ック材料の加工装置。 - 【請求項５】 請求項３または４記載のセラミック材料
の加工装置において、前記ステージはＸ軸方向、Ｙ軸方
向に可動であり、前記セラミック板は、前記ステージ上
に複数個搭載されていることを特徴とするレーザによる
セラミック材料の加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34164699A JP3455902B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | レーザによるセラミック材料の加工方法及び加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34164699A JP3455902B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | レーザによるセラミック材料の加工方法及び加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001150162A JP2001150162A (ja) | 2001-06-05 |
| JP3455902B2 true JP3455902B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=18347712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34164699A Expired - Fee Related JP3455902B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | レーザによるセラミック材料の加工方法及び加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3455902B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7169630B2 (en) | 2003-09-30 | 2007-01-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Beam homogenizer, laser irradiation apparatus, and method for manufacturing semiconductor device |
| JP5083619B2 (ja) * | 2008-02-27 | 2012-11-28 | 澁谷工業株式会社 | レーザ光照射方法およびその装置 |
| JP5427206B2 (ja) * | 2010-04-21 | 2014-02-26 | 株式会社テクノプラス | ストロー包装体の開封溝加工方法及びストロー包装体 |
-
1999
- 1999-12-01 JP JP34164699A patent/JP3455902B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001150162A (ja) | 2001-06-05 |
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