JP3694768B2

JP3694768B2 - レーザマーキング方法

Info

Publication number: JP3694768B2
Application number: JP12023299A
Authority: JP
Inventors: 博敏早川
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2019-04-27
Also published as: JP2000312983A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルあるいはプラズマディスプレイパネル等のガラス基板、建設物又は自動車の窓ガラスに文字、図形若しくは記号、又はバーコード又は２次元コードのようなＩＤマークを形成するマーキング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス等のレーザ光線に文字、図形若しくは記号、又はバーコード又は２次元コードのようなＩＤマークを形成するマーキング方法として、特願平９−０６８５９６および特願平１０−２２７８８４がある。
特願平９−０６８５９６は、ガラス基板等からなる被マーキング材と、金属等からなるマーキング材とを合わせ、レーザ光線を被マーキング材を通して照射し、マーキングを蒸発させ被マーキング材にマーキング材の成分からなる膜を形成する第１工程と、マーキング材と被マーキング材を離し第１工程で形成した被マーキング材上の膜にレーザ光線を所定の文字、図形若しくは記号、又はバーコード又は２次元コードになるように走査しながら照射し膜を除去する第２工程とによって、文字、図形若しくは記号、又はバーコード又は２次元コードをマーキングするものである。
一方、特願平１０−２２７８８４は、ガラス基板等からなる被マーキング材と金属等からなるマーキング材とを合わせ、レーザ光線を被マーキング材を通して所定の文字、図形若しくは記号、又はバーコード又は２次元コードになるように走査しながら照射し、マーキング材を蒸発させ被マーキング材にマーキング材の成分から膜を形成する第１工程と、マーキング材と被マーキング材を離し第１工程で形成した被マーキング材に蒸着した膜を除去して膜が形成されていた部分を凹凸にしてすりガラス状の文字、図形若しくは記号、又はバーコード又は２次元コードを形成する第２工程とによってマーキングするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特願平９−０６８５９６は、窓ガラスなど屋外環境で使用すると、マークの膜が太陽光により段々薄くことがあった。また、液晶プロセスに使用する２次元コードマークは小型化が要求されているが、従来技術では、２次元コードのセルサイズが、レーザビーム径よりも小さなコードを形成できないという課題があった。また、特願平１０−２２７８８４によって形成した２次元コードマークは、耐候性には優れているもののレーザビーム径よりも小さなコードを形成できない問題があった。
そこで、本発明はガラス基板上に微細でかつ、耐候性に優れたパターンを形成するレーザマーキングの方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は透明体又はレーザ光線透過体からなる被マーキング材の表面に膜又は付着物を形成する第一工程と、前記膜又は付着物にレーザ光線を照射し、前記膜又は付着物を被マーキング材から除去し、その過程で前記被マーキング材の表面にすりガラス状の凹凸を形成する第二工程とからなるレーザマーキング方法において、前記第一工程と第二工程との間に前記膜又は付着物を文字、図形若しくは記号、又はバーコード若しくは２次元コードのパターンに形成する第三工程をもうけた構成にしている。
また、前記パターンに形成する方法を、フォトレジストを塗布するマスキングによるもの、または、インクジェットによってインクを塗布するものとしてもよい。
また、前記膜又は付着物が、金属、金属酸化物若しくは珪素化合物、又はインク等の有機物であり、かつ、前記レーザ光線を吸収する材質を用いてもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１を示す英数字のマーク形成の工程図である。図において、１は被マーキング材であるガラス基板、２は膜、３はフォトレジスト、３１はフォトレジスト、ＬＢはレーザ光線である。英数字マークの形成方法を工程順に説明する。
工程（Ａ）は、ガラス基板１に溶融石英ガラスを使用し、この溶融石英ガラス基板上に真空蒸着法によって厚さ５０ｎｍのクロムの膜２を形成した。
工程（Ｂ）は、クロムの膜２上にポジタイプのフォトレジスト３を塗布し、６０°Ｃでプリべークした。
工程（Ｃ）は、フォトレジスト３を文字高さ２０μｍの英数字が形成されたフォトマスクパターンを使用して露光・現像した。
工程（Ｄ）は、フォトレジストパターン３１が形成されたクロム蒸着のガラス基板１をフェリシアン化カリウム−水酸化カリウム水溶液に浸してエッチングし、溶融石英のガラス基板１に文字高さ２０μｍの英数字のクロム膜２１を形成した。
工程（Ｅ）は、クロム膜２１に波長１０６４ｎｍ、ビームスポット径（ｒ）１５０μｍ、レーザパワー１５Ｗ、Ｑスイッチ周波数５ｋＨｚのパルスＹＡＧレーザ光線を走査しながら照射し、英数字のクロム膜２１を除去した。
工程（Ｆ）は、溶融石英ガラスからなるガラス基板１に、文字高さ２０μｍのすりガラス状の英数字マークが形成した完了状態である。
つぎに、形成したすりガラス状英数字の表面形状を表面粗さ計で測定した結果を図２に示す。すりガラス状になった英数字の線幅は２μｍで、深さは最大０．７μｍ、すりガラス状部分の平均粗さは約０．０８μｍであった。作製した英数字は、光学構成の反射型顕微鏡により十分認識できた。
また、溶融石英のガラス基板１上にクロム膜２１のパターンを形成した後、図１（Ｅ' ）に示すようにガラス基板１を通してレーザを照射した場合にも明瞭な英数字を形成できた。図３は、形成したすりガラス状英数字の表面形状を表面粗さ計で測定した結果である。すりガラス状になった英数字の線幅は２μｍで、深さは最大１．１μｍ、すりガラス状部分の平均粗さは約０．１１μｍであった。
【０００６】
なお、本実施例では、英数字をマーキングしたが、ロゴマーク等の図形や記号、データコード、ＱＲコード若しくはベリコード等の２次元コード、又はＪＡＮ、ＩＴＦ若しくはＣＯＤＥ３９などのバーコードの微細なマーキングも可能である。特に、マーキングスペースが非常に狭い液晶パネル等のマーキングには有効で、１４×１４セルの２次元データコードを２８μｍ角で作製できた。また、工程（Ａ）では膜２の形成を真空蒸着法によって行ったが、スパッタリング法等他の成膜方法を用いてもよい。
また、膜２の材質にクロムを用いたが、金、銀、銅、鉄、チタン、ニッケル、ステンレス、真鍮等の金属膜、あるいは酸化鉄、酸化チタン等の金属化合物膜を使用した場合にもすりガラス状のマーキングが可能であった。さらに窒化ケイ素、炭化ケイ素等の珪素化合物でもよい。ただし、膜が酸化ケイ素膜の場合、酸化ケイ素膜は除去することができなかった。すなわち、本発明は、膜又は付着物がレーザ光線のエネルギーを吸収すればガラス基板へすりガラス状のマーキングが可能である。
また、本実施例では、溶融石英ガラスを使用したがソーダガラス、ホウケイ酸ガラスへのマーキングも可能である。また、本実施例ではＹＡＧレーザを使用したが、レーザを限定するものではない。すなわち、被マーキング材がレーザ光線を透過すれば炭酸ガスレーザ、半導体レーザ、ファイバーレーザ、エキシマレーザよい。さらに、レーザ光線を適切に選定すれば、樹脂、シリコン等のマーキングも可能である。
以上の実施例から、本発明ではレーザ光線のビームスポット径（ｒ）以下の微細なマーキングが可能である。また、ガラス基板上に膜を全く残さないため経時変化がほとんどないという利点もある。
【０００７】
（実施例２）
図４は本発明の実施例２を示す英数字マーク形成の工程図である。図において４はインクジェットノズル、４１はインク、４２はインク付着物である。英数字マークの形成方法を工程順に説明する。
工程（Ａ）（Ｂ）は、溶融石英ガラスのガラス基板１上にインクジェットノズル４によってインク４１を断続的に出射し、インクジェットノズル４をガラス面と平行に移動させてガラス基板１上に文字高さ１６０μｍの英数字マークのインク付着物４２を形成した。
工程（Ｃ）は、波長１０６４ｎｍ、ビームスポット径１５０μｍ、レーザパワー１０Ｗ、Ｑスイッチ周波数５ｋＨｚのパルスＹＡＧレーザ光線を走査しながら照射し、英数字のインク付着物４２を除去した。
工程（Ｄ）は、以上の操作によって、溶融石英ガラスからなるガラス基板１には、文字高さ２０μｍのすりガラス状の英数字マークを形成できた。
形成したすりガラス状英数字の表面形状を表面粗さ計で測定した。その結果、すりガラス状になった英数字の線幅は１５μｍで、深さは最大０．４μｍ、すりガラス状部分の平均粗さは約０．０７μｍと良好であった。
また、溶融石英ガラス基板上にインク付着物４２のパターンを形成した後、図４（Ｃ' ）に示すようにガラス基板を通してレーザを照射した場合にも明瞭な英数字を形成できた。形成したすりガラス状英数字の表面形状を表面粗さ計で測定した結果、すりガラス状になった英数字の線幅は１５μｍ、深さは最大０．６μｍ、すりガラス状部分の平均粗さは約０．０９μｍであった。（Ｃ）〜（Ｄ）及び（Ｃ' ）〜（Ｄ' ）の手法で作成した英数字は、いずれも光学構成の反射型顕微鏡で十分認識できた。
本実施例では、レーザ光線照射前に製膜工程およびファトリソグラフィー工程が必要でなく、比較的簡単に文字となるに相当するインクを塗布できる。また、単にインクで形成した文字に比べ、すりガラス状のマークは耐候性に極めて優れて、長期的に使用しても文字が読みにくくなることがない。
以上のように本発明では、ガラス基板に形成する膜および付着物がインク等の有機物で置き換えが可能で、しかもインクジェットノズル等簡便な塗布装置が使えるため複雑な処理工程を必要としないマーキング方法である。
なお、本実施例ではガラス基板に形成したインクのマークは、インクジェットノズルを使用したが、スクリーン印刷または凸版印刷等の手法でマーク形成してレーザ光線ですりガラス状にしても良い。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、透明体又はレーザ光線透過体からなる被マーキング材の表面に形成した膜又は付着物にレーザ光線を照射して膜又は付着物が被マーキング材から除去される過程で被マーキング材の表面に凹凸を形成する構成にしているので、ガラス等のレーザ透過体に微細で、かつ耐候性に優れたマークを得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す英数字マーク形成の工程図である。
【図２】実施例１により形成したすりガラス状マークの表面形状を示す表面粗さ測定図である。
【図３】実施例１により形成したすりガラス状マークの表面形状図を示す表面粗さ測定図である。
【図４】本発明の実施例２を示す英数字マーク形成の工程図である。
【符号の説明】
１ガラス基板（被マーキング材）
２膜
２１クロム膜
３フォトレジスト
３１フォトレジストパターン
４インクジェットノズル
４１インク
４２インク付着物

Claims

透明体又はレーザ光線透過体からなる被マーキング材の表面に膜又は付着物を形成する第一工程と、前記膜又は付着物にレーザ光線を照射し、前記膜又は付着物を被マーキング材から除去し、その過程で前記被マーキング材の表面にすりガラス状の凹凸を形成する第二工程とからなるレーザマーキング方法において、
前記第一工程と第二工程との間に前記膜又は付着物を文字、図形若しくは記号、又はバーコード若しくは２次元コードのパターンに形成する第三工程をもうけたことを特徴とするレーザマーキング方法。
前記パターンに形成する方法は、フォトレジストを塗布するマスキングによるもの、または、インクジェットによってインクを塗布するものである請求項１記載のレーザマーキング方法。
前記膜又は付着物が、金属、金属酸化物若しくは珪素化合物、又はインク等の有機物であり、かつ、前記レーザ光線を吸収する材質である請求項１または２記載のレーザマーキング方法。