JP6814459B2 - レーザ加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ加工装置、特に、レーザ光を照射することで樹脂基板を切断する装置に関する。
樹脂基板の種類は、単層樹脂基板と、複層樹脂基板とに分かれる。複層樹脂基板は、例えば、異なる材料の複数の樹脂層を含む。
複層樹脂基板を切断する装置として、レーザ加工装置が用いられる（例えば、特許文献１を参照）。複層樹脂基板は、レーザ加工装置によって、上側の層だけが切断されたり（ハーフカット加工）、全ての層が切断されたりする（フルカット加工）。
特開２０１４−８５１１号公報
複層樹脂基板をハーフカット加工するときに、表面の樹脂層のみを切断する。より詳細には、表面の樹脂層及び接着層がレーザ加工される。
しかし、使用するレーザの光学特性によっては、表面の樹脂層及び接着層を加工する際に、下側の中間樹脂層まで加工してしまうことがある。
本発明の目的は、レーザ加工装置において複層樹脂基板をハーフカット加工するときに、下側の樹脂層を加工しないようにする。
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るレーザ加工方法は、表面側から第１樹脂層と接着層と第２樹脂層とを有する複層樹脂基板を切断する方法であって、レーザ装置を備えているレーザ加工装置を使用する。
レーザ光は、第１樹脂層に対して吸収率が高く、かつ、第２樹脂層に対して吸収率が低い。
この装置では、レーザ光によって第１樹脂層が切断されるときに、第１樹脂層のみが加工され、第２樹脂層には損傷が生じない。なぜなら、レーザ光は、第１樹脂層に対して吸収率が高いが、第２樹脂層に対しては吸収率が低いからである。
レーザ光の第１樹脂層に対する吸収率は８０％以上（好ましくは９０％以上）であり、レーザ光の第２樹脂層に対する吸収率は４０％以下（好ましくは３０％以下）であってもよい。
第１樹脂層はＰＥＴを含み、第２樹脂層はＰＩ（ポリイミド樹脂）を含み、レーザ装置はＣＯ２レーザであってもよい。
本発明に係るレーザ加工装置では、複層樹脂基板をハーフカット加工するときに、下側の樹脂層を加工しないようにできる。
本発明の第１実施形態のレーザ加工装置の模式図。 樹脂基板の構造を示す模式的断面図。 樹脂基板の加工状態を示す模式的断面図。
１．第１実施形態
（１）全体構成
図１に、本発明の一実施形態による樹脂基板切断用のレーザ加工装置１の全体構成を示す。図１は、本発明の第１実施形態のレーザ加工装置の模式図である。
レーザ加工装置１は、樹脂基板Ｐをハーフカット加工するための装置である。樹脂基板とは、樹脂シート、樹脂フィルムともいわれるものである。
レーザ加工装置１は、レーザ装置３を備えている。レーザ装置３は、樹脂基板Ｐにレーザ光を照射するためのレーザ発振器９を有している。レーザ発振器９は、例えば、ＣＯ２レーザである。
レーザ装置３は、レーザ光を後述する機械駆動系に伝送する伝送光学系１１を有している。伝送光学系１１は、例えば、図示しないが、集光レンズ、複数のミラー、プリズム、ビームエキスパンダ等を有する。また、伝送光学系１１は、例えば、レーザ発振器９及び他の光学系が組み込まれたレーザ照射ヘッド（図示せず）をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向移動機構（図示せず）を有している。
レーザ加工装置１は、機械駆動系５を備えている。機械駆動系５は、ベッド１３と、樹脂基板Ｐが載置される加工テーブル１５と、加工テーブル１５をベッド１３に対して水平方向に移動させる移動装置１７とを有している。移動装置１７は、ガイドレール、移動テーブル、モータ等を有する公知の機構である。
レーザ加工装置１は、制御部７を備えている。制御部７は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。制御部７は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
制御部７は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
制御部７には、図示しないが、樹脂基板Ｐの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
この実施形態では、制御部７は、レーザ発振器９を制御できる。また、制御部７は、移動装置１７を制御できる。さらに、制御部７は、伝送光学系１１を制御できる。
図２を用いて、樹脂基板Ｐの構造を説明する。図２は、樹脂基板の構造を示す模式的断面図である。
樹脂基板Ｐは、図２に示すように、複層の樹脂からなる複層樹脂基板である。具体的には、樹脂基板Ｐは、三層構造であり、表側から、第１樹脂層Ｌ１と、第２樹脂層Ｌ２と、第３樹脂層Ｌ３とを有している。
一例として、第１樹脂層Ｌ１は、ＰＥＴを含む。第２樹脂層Ｌ２は、ＰＩを含む。第３樹脂層Ｌ３は、ＰＥＴを含む。
一例として、各樹脂層は第１接着層Ａ１、第２接着層Ａ２により互いに接着されている。第１接着層Ａ１は、第１樹脂層Ｌ１と第２樹脂層Ｌ２との間に配置されている。第２接着層Ａ２は、第２樹脂層Ｌ２と第３樹脂層Ｌ３との間に配置されている。
一例として、第２樹脂層Ｌ２の上面には、回路（図示せず）が形成されている。
（２）動作
図２及び図３を用いて、レーザ光による樹脂基板Ｐの加工動作を説明する。図３は、樹脂基板の加工状態を示す模式的断面図である。
制御部７が、レーザ発振器９を駆動して、樹脂基板Ｐの切断を実行する。レーザ発振器９は、レーザ光を切断ラインＣに沿って移動させることで、樹脂基板Ｐをハーフカットする。レーザ光の走査回数は１回でもよいし、複数回でもよい。
具体的には、切断の対象は、第１樹脂層Ｌ１及び第１接着層Ａ１である。切断には、レーザ発振器９つまりＣＯ２レーザが用いられる。図４に示すように、レーザ光Ｒによって、第１樹脂層Ｌ１及び第１接着層Ａ１が切断される。これにより、切断部１９が形成される。なお、レーザ光Ｒの焦点位置は、第１樹脂層Ｌ１又は第１接着層Ａ１内に止まっていることが好ましい。
この装置では、レーザ光Ｒによって第１樹脂層Ｌ１が切断されるときに、第１樹脂層Ｌ１のみが加工され、第２樹脂層Ｌ２には損傷が生じない。なぜなら、レーザ光Ｒは第１樹脂層Ｌ１に対して吸収率が高いが、第２樹脂層Ｌ２に対しては吸収率が低いからである。
具体例として、ＣＯ２レーザのＰＥＴに対する吸収率は、９．４μｍ波長帯の場合は９０％程度であり、１０．６μｍ波長帯の場合は８０％である。また、ＣＯ２レーザのＰＩに対する吸収率は９．４μｍ波長帯の場合は２５％程度である。
２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
前記樹脂基板は樹脂層が３層であったが、樹脂層は、２層であってもよいし、４層以上であってもよい。
前記基板は全て樹脂層で構成されていたが、２層の樹脂層の下に他の層（例えば、金属層）が設けられていてもよい。
レーザ装置、機械駆動系の具体的な構成は、前記実施形態に限定されない。
樹脂基板の形状、切断ラインの形状は特に限定されない。
本発明は、レーザ光を照射することで樹脂基板を切断するレーザ加工装置に広く適用できる。
１ ：レーザ加工装置
３ ：レーザ装置
５ ：機械駆動系
７ ：制御部
９ ：レーザ発振器
１１ ：伝送光学系
１３ ：ベッド
１５ ：加工テーブル
１７ ：移動装置
Ａ１ ：第１接着層
Ａ２ ：第２接着層
Ｃ ：切断ライン
Ｌ１ ：第１樹脂層
Ｌ２ ：第２樹脂層
Ｌ３ ：第３樹脂層
Ｐ ：樹脂基板

Claims (1)

  1. 表面側から第１樹脂層と接着層と第２樹脂層とを有する複層樹脂基板を切断するレーザ加工方法であって、
    前記第１樹脂層はＰＥＴを含み、
    前記第２樹脂層はＰＩを含み、
    前記第１樹脂層及び前記接着層を切断するためのレーザ光を発生するレーザ装置はＣＯ ２ レーザであり、
    前記レーザ光は、前記第１樹脂層に対する吸収率が８０％以上であり、かつ、前記第２樹脂層に対する吸収率が４０％以下であり、
    前記複層樹脂基板の表面側からレーザ光を照射し、第２樹脂層に損傷を生じさせることなく、第１樹脂層及び接着層を切断する、レーザ加工方法。
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