JP7057646B2 - Laser processing method - Google Patents
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Description
本発明は、炭酸ガスレーザを用いてガラス基板に穴あけ加工する場合に好適なレーザ加工方法に係るものである。 The present invention relates to a laser processing method suitable for drilling a glass substrate using a carbon dioxide laser.
近年、レーザによるガラス基板への穴あけ加工が検討されているが、高出力で生産性が期待できる炭酸ガスレーザでは、クラックが入りやすい等の問題点がある。
クラックが発生することなく穴あけするレーザ加工方法として、例えば、特許文献1には、保護シートが貼られたガラス基板の穴あけ位置に保護シート側から炭酸ガスレーザを照射して未貫通穴を形成し、ガラス基板から保護シートを除去してアニーリング処理を行い、ガラス基板のレーザの非照射側を研磨処理して前記未貫通穴を貫通穴に変えるレーザ加工方法が開示されている。
In recent years, drilling holes in glass substrates using a laser has been studied, but carbon-dioxide lasers, which are expected to have high output and productivity, have problems such as easy cracking.
As a laser processing method for drilling holes without generating cracks, for example, in
この加工方法においては、レーザ加工を行う段階では貫通穴をいきなり形成しないので、ガラス基板へ与える残留応力を小さくでき、レーザ加工時でのクラックの発生を抑えることができる。
しかしながら、最終的な貫通穴の径はレーザの非照射側で小さくなり、穴に導電メッキする場合、この部分でのメッキ付着特性が悪くなる欠点がある。
In this processing method, since the through hole is not suddenly formed at the stage of laser processing, the residual stress applied to the glass substrate can be reduced, and the occurrence of cracks during laser processing can be suppressed.
However, the diameter of the final through hole becomes smaller on the non-irradiated side of the laser, and when the hole is conductively plated, there is a drawback that the plating adhesion characteristic at this portion deteriorates.
そこで本発明は、炭酸ガスレーザを用いてガラス基板に穴あけ加工する場合に、クラックが入りにくく、しかも貫通穴に導電メッキする場合、メッキ付着特性を改善できるレーザ加工方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a laser processing method that is less likely to cause cracks when drilling a glass substrate using a carbon dioxide laser and can improve the plating adhesion characteristics when conductive plating is performed on a through hole. ..
本願において開示される代表的なレーザ加工方法は、炭酸ガスレーザを用いてガラス基板に貫通穴を穴あけするレーザ加工方法において、保護シートが表裏面に貼られたガラス基板の前記表裏面側の穴あけ位置にそれぞれ前記レーザを照射して未貫通穴を形成する第1の工程と、前記ガラス基板から前記保護シートを除去してアニーリング処理を行う第2の工程と、前記ガラス基板を湿式エッチング処理する第3の工程とを有することを特徴とする。 A typical laser machining method disclosed in the present application is a laser machining method in which a through hole is drilled in a glass substrate using a carbon dioxide gas laser, and the drilling position on the front and back sides of the glass substrate on which a protective sheet is attached to the front and back surfaces. A first step of irradiating the glass substrate with the laser to form a non-penetrating hole, a second step of removing the protective sheet from the glass substrate and performing an annealing treatment, and a second step of wet-etching the glass substrate. It is characterized by having 3 steps.
本発明によれば、炭酸ガスレーザを用いてガラス基板に穴あけ加工する場合に、クラックが入りにくく、しかも貫通穴に導電メッキする場合、メッキ付着特性を改善できるレーザ加工方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a laser processing method capable of improving the plating adhesion characteristics when the glass substrate is drilled using a carbon dioxide gas laser, cracks are less likely to occur, and the through holes are conductively plated.
本発明の一実施例となるレーザ加工方法について説明する。
先ず第1の工程として、例えば無アルカリガラスを材料とするガラス基板1の表面と裏面に保護シート2を貼った図2(a)に示すようなワーク基板3に対して、図2(b)に示すように表面側の穴あけ位置に炭酸ガスレーザを照射して未貫通穴4を形成し、次に裏面側の穴あけ位置に炭酸ガスレーザを照射して未貫通穴5を形成する。
この場合、保護シート2は穴あけ加工により発生する溶融ガラス成分がガラス基板1の表面に付着するのを防ぐ働きをするものであり、接着剤をガラス基板1側に残さずに容易に剥がせるものである。
A laser processing method according to an embodiment of the present invention will be described.
First, as a first step, for example, with respect to the
In this case, the
未貫通穴4と5を形成するためのレーザ加工装置の構成図を図3に示すが、ここでの構成は一般的なものである。図3において、22はレーザパルスL1を発振する炭酸ガスレーザ発振器、23は炭酸ガスレーザ発振器22から出力されたレーザパルスL1を加工方向と非加工方向の二通りに偏向させる音響光学変調器(以下AOMと略す)、24はAOM23において加工方向へ偏向されたレーザパルスL2を順次ワーク基板3の穴あけ位置に照射するガルバノスキャナである。このガルバノスキャナ24は回転することによりレーザパルスL2を走査するようになっている。25はAOM23において非加工方向へ偏向されたレーザパルスL3を吸収するダンパである。
A configuration diagram of a laser processing device for forming the
26は装置全体の動作を制御する全体制御部で、炭酸ガスレーザ発振器22での個々のレーザパルスL1の発振を指示するレーザ発振指令信号Sを出力するレーザ発振制御部27、AOM23の偏向動作を制御するAOM駆動信号Dを出力するAOM制御部28、ガルバノスキャナ24の動作を指示するガルバノ動作制御信号Gを出力するガルバノ制御部29を含む。
AOM駆動信号Dは、それがオンの時間帯でのみAOM23に入力されたレーザパルスL1を加工方向に偏向させてレーザパルスL2とし、それ以外の時間帯では非加工方向のレーザパルスL3としてダンパ25の方向に偏向させる。
ガルバノ動作制御信号Gは、オフの時間帯でガルバノスキャナ24を静止させ、オンの時間帯でガルバノスキャナ24を回転させる。ガルバノスキャナ24が静止した状態で一つの穴位置にレーザが照射され、ガルバノスキャナ24が回転することによってレーザパルスL2を次の穴位置に照射させるようになる。
The AOM drive signal D deflects the laser pulse L1 input to the
The galvano operation control signal G makes the
図3のレーザ加工装置において、ワーク基板3への未貫通穴4と5の形成は、サイクル加工によって行う。サイクル加工とは、各穴位置毎にレーザパルスを1個ずつ照射しながら穴位置を移動させ、全ての穴位置について完了したら、必要な回数だけ同じ動作を繰り返すものである。
In the laser processing apparatus of FIG. 3, the
次に、第2の工程として、未貫通穴4と5を形成したワーク基板3から保護シート2を剥がして図1(a)に示す状態にし、この状態のガラス基板1に対しアニーリング処理を行う。その温度はガラス基板1の材料が無アルカリガラスの場合、その歪点である650℃であり、時間は10分間が望ましいが、ホウ珪酸ガラスやソーダライムガラス等の場合、温度と時間を変える必要がある。このアニーリング処理により、第2の工程でのレーザ加工で発生した未貫通穴4、5の周りの残留応力が緩和される。
Next, as a second step, the
次に、第3の工程として、ガラス基板1に対してフッ酸による湿式エッチングを施す。これにより、未貫通穴4と5のそれぞれが浸食されるとともに、未貫通穴4と5の間にある中間領域が浸食される。さらに、ガラス基板1の表面側と裏面側もそれぞれ浸食される。
図1(b)において、6は前記中間領域を示し、Aはガラス基板1の表面側と裏面側での浸食される厚みを示す。なお、この場合の浸食度合は、エッチング処理の条件を変えることにより制御する。
このエッチング処理を行った後の状態を図1(c)に示すが、未貫通穴4と5の間にある中間領域6が浸食され、穴あけ位置に貫通穴7が形成されたガラス基板1が完成する。
Next, as a third step, wet etching with hydrofluoric acid is performed on the
In FIG. 1 (b), 6 indicates the intermediate region, and A indicates the thickness of the
The state after this etching process is shown in FIG. 1 (c). The
以上の実施例によれば、ガラス基板1の厚みが大きい場合でも、レーザ照射を行う段階では貫通穴をいきなり形成しないで未貫通穴とすることで、ガラス基板1へ与える残留応力を小さくできる。また、各穴位置毎にレーザパルスを1個ずつ照射しながら穴位置を移動させ、全ての穴位置について完了したら、必要な回数だけ同じ動作を繰り返すサイクル加工で行うので、各穴位置毎に連続して複数のレーザパルスを照射するバースト加工と違って、ガラス基板1に与える残留応力を小さくでき、レーザ加工時でのクラックの発生を抑えることができる。
According to the above embodiment, even when the thickness of the
さらにアニーリング処理を行うことで、レーザ加工によってガラス基板1に与えた残留応力を緩和するので、クラックの発生を抑えることができる。またさらに、エッチング処理することにより貫通穴を完成させるので、穴の縦断面形状をX形に近いものとすることができ、穴に導電メッキする場合、この部分でのメッキ付着特性を従来技術より改善させることができる。
Further, by performing the annealing treatment, the residual stress applied to the
しかも、研磨処理を行わないので、ガラス基板1の最大面積が制限されたり、研磨粉による悪影響を起こすことがない。また、ガラス基板1の最終厚みはエッチング処理の過程で決まるので、厚みの精度は、研磨処理によって決まる場合よりも向上させることができる。
Moreover, since the polishing treatment is not performed, the maximum area of the
なお、以上の実施例においては、フッ酸を使って湿式エッチングを行っている。しかしながら、湿式エッチング液としては必ずしもフッ酸である必要はなく、他の湿式エッチング液でもよい。 In the above examples, wet etching is performed using hydrofluoric acid. However, the wet etching solution does not necessarily have to be hydrofluoric acid, and other wet etching solutions may be used.
また、以上の実施例においては、未貫通穴4と5を形成する工程では、各穴位置毎にレーザパルスを1個ずつ照射しながら穴位置を移動させ、全ての穴位置について完了したら、必要な回数だけ同じ動作を繰り返すサイクル加工で行うようにしたが、未貫通穴4、5の大きさによっては、2回以上同じ動作を繰り返す必要がないことはいうまでもない。
Further, in the above embodiment, in the step of forming the
1:ガラス基板、2:保護シート、3:ワーク基板、4、5:未貫通穴、
6:中間領域、7:貫通穴、22:炭酸ガスレーザ発振器、23:AOM、
24:ガルバノスキャナ、25:ダンパ、26:全体制御部、
27:レーザ発振制御部、28:AOM制御部、29:ガルバノ制御部、
L1~L3:レーザパルス、S:レーザ発振指令信号、G:ガルバノ動作制御信号、D:AOM駆動信号
1: Glass substrate 2: Protective sheet 3:
6: Intermediate region, 7: Through hole, 22: Carbon dioxide laser oscillator, 23: AOM,
24: Galvano scanner, 25: Damper, 26: Overall control unit,
27: Laser oscillation control unit, 28: AOM control unit, 29: Galvano control unit,
L1 to L3: Laser pulse, S: Laser oscillation command signal, G: Galvano operation control signal, D: AOM drive signal
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