JPH01289585A

JPH01289585A - レーザマーキング法及び装置及びレーザマーキング用テープ

Info

Publication number: JPH01289585A
Application number: JP63118183A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yano; 眞矢野; Kiyoe Iwaki; 岩木　清栄; Minoru Fujimoto; 実藤本; Koji Kuwabara; 桑原　皓二
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1989-11-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はレーザマーキング法及びその装置及びテープに
係り、特に、工程数が少なく、大量にマーキングするの
に適したレーザマーキング法及びその装置及びテープに
関する。

〔従来の技術〕

従来、レーザ光を使用し、基体の被加工面上に所定パタ
ーンの刻印を付する方法は、レーザ光照射により被加工
物表面を瞬時に高熱として、表面に深さ１０μｍ程度の
凹部を形成させて刻印するのが一般的である。

レーザ加工された被加工物表面の凹部はもとの表面とは
異なる粗い面となるため、その部分での光の散乱が大き
く上記凹部は文字等として認識できることになる。

一方、被加工物表面に前もって塗料をコーティングし、
その後その塗料にレーザ光を所定のパターンで照射して
被照射部の塗料を除去するマーキング法が提案された（
例えば、特開昭６２−２０３６９１号参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち凹部を形成するレーザマーキング法
は、マーキング後の汚損によりマーク鮮明度が減少した
り、防湿コートを施すとマークが判定できなくなるとい
う問題点がある。また、被加工物に対するレーザ透過率
がマーキング性能を大きく左右するため、レーザ光波長
と被加工物材料とを常に適合させなければならず、例え
ば、レーザマーキングに通常使用されるＹＡＧレーザは
ＹＡＧレーザ光に対して透過性のセラミック（ムライト
等）にはマーキングできないという問題点があった。

一方、コーティングを施す技術ではマーキングの前工程
としてコーティング工程、乾燥工程が常に必要で、イン
クマーク方式に対するレーザマーク法式の特徴の一つで
ある前後工程不要という利点が損なわれるという問題点
があった。

本発明の目的は被加工物材質の特性によらず任意の色で
マーキングでき、マーキング工程が少なく、大量マーキ
ングに適したレーザマーキング法及びその装置及びテー
プを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、被加工物基体の表面に密着した状態で任意
の色彩の顔料を塗布、付着、もしくは含侵させたテープ
を設け、このテープにレーザ光を照射し上記顔料の一部
を被加工物基体の表面に所定パターンで熱転写すること
によって達成される。

テープを被加工物基体の表面に密着させる手段は、レー
ザ加工時に基体の表面に機械的に密着するようにテープ
を移動する機構を設ける。上記テ−プ移動機構は被加工
物基体の表面に対し垂直移動可能なガラス板、プリズム
、あるいはテープ案内ロール等により達成される。

また、所定のレーザ光パターンをテープに照射する手段
は、レーザ光を細く絞り、テープ上を所定パターンに沿
って走査するか、又は、レーザ光を金属マスク、誘電体
多層コーティングマスク、あるいは液晶マスクを通すこ
とによって所定の光パターンとする。

本発明に使用されるテープはレーザ光が顔料を効率よく
溶融出来るために、照射されるレーザ光に対し高透過率
であるのが望ましい、しかし、レーザ光が透過しなくと
も、テープ内のレーザ光の吸収によって熱を発生させ、
この発生熱でテープ上の顔料を溶融させることも可能で
ある。

〔作用〕

顔料を塗布、付着、もしくは含侵させたテープを被加工
物基体の表面に密着せさ、テープ上にレーザ光を照射す
ると、レーザ光が照射した部分の顔料が溶融し、被加工
物基体表面に付着（熱転写）し、所定パターンが刻印さ
れることになる。

この際、顔料を任意に選択することによりマーキング色
、マーキング鮮明度を自由に設定できる。

被加工物基体の表面とそれに対接する顔料に十分レーザ
光をあたえるために、テープはレーザ光に対し透過性あ
るいは、それに近いことが望ましい。また、レーザ光が
顔料層部で十分に熱に変換するよう顔料に光吸収剤を混
ぜることができる。

本発明に係るレーザマーキング装置においては、機械的
な手段によってテープと基板表面とを密着させた状態で
熱転写するため顔料の熱転写効率は高く、シャープな刻
印が可能となる。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例によって説明する。

第１図に本発明の基本的実施態様を示す。顔料を塗布、
付着、もしくは含侵させたテープを被加工物２に密着さ
せ、テープ１上にレーザ光３を照射する。レーザ光によ
って加熱した顔料は溶融し、被加工物表面上に熱転写さ
れる。その後、テープ１を機械的に被加工物表面から除
けば、被加工物表面に顔料による刻印が形成される。

テープ上に所定パターンのレーザ光を照射する実施例を
第２図乃至第３図によって説明する。

第２図は走査方式と呼ばれるもので、レーザ光３を２枚
の鏡４．５で走査し、レンズ６で被加工面上に密着させ
たテープ１上にレーザ光を集光するものである。鏡４，
５は手動で動かすこともできるが、通常は自動化される
。この方式では、各被加工物ごとに任意の形状のマーキ
ングが可能となる。

第３図はマスク方式であり、レーザ光３を金属、あるい
は、誘電体多層コーティングマスク７を用い、その透過
光をレンズ６で被加工面上に密着させたテープ１上に結
像させてマーキングを行う。

マスク７として液晶マスクを使用する場合には、更に、
ビームスプリッタ（図示せず）が必要になる。

本方式ではワンショットでマーキングが行われるため、
高速マルチマーカーで実現できる。

被加工面上に陰画パターンを刻印する実施例について第
４図を用いて説明する。

被加工面上に密着させたテープ１上にレーザ光３を照射
し、マーキング所望箇所全面８にテープ１の顔料を転写
し、その後、レーザ光９により所定パターンの顔料を除
去する。これにより陰画パターンが得られる。

テープを被加工面上に密着させる手段について説明する
。テープの厚みが薄く、凹凸ができ、不均一転写（或い
は転写不能）になってしまうことを防ぐための手段であ
る。

第５図では複数個の被加工物２ａ、　２ｂ、　２ｃ、　
２ｄ上にテープ１を置き、更に、使用するレーザ光に対
し透過率の高い押え板ＩＯでテープ１を被加工面上に密
着させている０本実施例では、テープ１を一度設定する
と複数個の被加工物を連続マーキング可能である。レー
ザ光としてＹＡＧレーザ光を使用した場合、押え板１０
としてはガラス板が最適である。レーザ光がガラス板を
透過してテープに到達するからである。尚、炭酸ガスレ
ーザは、ガラス板及びテープを溶融するおそれがあり、
ガラス板は使えず、テープもポリエステル材は溶けやす
いため使えない。

しかし、押え板やテープの構造や材質を工夫すれば使い
うる。更に、Ｈｅ−Ｎｅレーザは可視光で使いうるし、
半導体レーザも赤色から近赤外の波であれば使いうる。

第６図では被加工面垂直方向に移動可能な押え扱１０に
より、テープ１を被加工物２の加工面上へ密着させてい
る。被加工物２、テープ１、押え板１０、それぞれの移
動タイミングを調整することでワンショット毎の連続マ
ーキングが可能である。

第７図では被加工面垂直方向に移動可能なプリズム１１
を用いて、テープ１を被加工物２の加工面上へ密着させ
る。レーザ光３の折返し鏡を設けなくても光軸を曲げて
マーキングすることが可能である。

第８図は固定ロール１２ａ、１２ｂと被加工面垂直方向
に移動可能な移動ロール１３ａ、１３ｂを設け、テープ
１を被加工面上へ密着させる。特別な押え板を設けなく
ともマーキング可能になる。尚、テープに剛性を有する
材質を用いれば更に密着性を向上することができる。

第９図では被加工物２の加工面垂直方向に移動可能で、
且つ、回転可能な中空多面体１４をもちいてテープ１を
被加工面上へ密着させている。中空多面体１４の内部に
は折り返し鏡１５を設けた。本実施例では中空多面体１
４のテープ１との接触面１４ａが汚損した場合、中空多
面体１４を回転させて、別の面で押えることにより、連
続的なマーキングが可能である。

被加工面上にテープを密着させるタイミングとレーザ光
を照射するタイミングと被加工物を移動するタイミング
との関係を第１０図に示す。テープ密着後、レーザ照射
、テープ剥離、被加工物移動までを１サイクルとし、こ
れを繰り返すことにより、連続マーキングが可能になる
。

使用するテープについての実施例を第１１図、第１２図
、について説明する。第１１図では、透明テープ１６に
塗布、付着、もしくは含侵させた顔料１７のなかにレー
ザ光を強く吸収する感輻射線材１８を添加剤として使用
する。これにより、低レーザ出力でもマーキングするこ
とが出来る。

第１２図ではテープとして帯電テープ１９を使用した。

顔料溜２０で顔料２１を帯電テープ１９に付着後被加工
物２と押え板８にてはさみ込み、レーザ照射によりマー
キングを行う、マーキング後の顔料は顔料回収ドラム２
２により回収される。これにより、テープを閉ループで
連続使用することが可能となる。尚、同図においては、
静電吸着により、顔料２１を帯電ループ１９に付着させ
たが、電子コピー同様、ドラムを用いて付着させても効
果は変らない。

尚、テープの厚みとしてはレーザ光を透過させるだけの
厚みがあればよい。しかし、レーザ光が透過しなくとも
、テープ内でレーザ光を吸収し、この吸収で発生する熱
でテープ上の顔料を溶融させる例であってもよい。刻印
対象物の代表的なものにセラミック材がある。従来では
、セラミックの材質によってマーキング用レーザ光（波
長）は一義的に決まっていた。従って各材料に応じて最
適なレーザ光を選択することが必要であった。本実施例
によれば、セラミック材であっても従来の如くレーザ光
源を選ぶ必要がなくなった。尚、セラミック材の他に、
樹脂やガラスにも刻印は可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、前後工程をなくしたマルチカラーマー
キングができるばかりでく、１波長のレーザ光で各種材
質の被加工物にたいし鮮明なマーキングを施すことが可
能になり、レーザマーカの機能を大幅に向上することが
出来る。

また、低出力のレーザ光でマーキングが可能であるため
、レーザマーカの小型化が図れるとともに、被加工物の
損傷を無くすることが出来る。

また、レーザ光を透過しやすい材質にもマーキング出来
る。更に、被加工物の色にあわせてマーキング色（顔料
の色）を自由に選択できるため、マーキング鮮明度を任
意に設定できる。半導体素子モールドパッケージへの適
用を考えると、レーザ出力が極めて小さくともマーキン
グ出来るため、パッケージ内部への熱影響がほとんどな
く、マーキング後の炭化物除去手段による静電気発生の
心配もなく、また、パッケージ表面に付くほこり、油脂
等でマーキング鮮明度が低下することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図乃至第
９図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す構成図、第１
０図はタイミングチャート図、第１１図乃至第１２図は
それぞれ本発明の他の実施例を示す構成図である。１・・・テープ、２・・・被加工物、３，９・・・レー
ザ光、４．５・・・鏡、６・・・集光レンズ、７・・・
マスク、１０・・・押え板、１１・・・プリズム、１２
ａ、１２ｂ・・・固定ロール。１３ａ、１３ｂ・・・移動ロール、１４・・・中空多面
体、１５・・・折り返し鏡、１６・・・透明テープ、１
７・・・顔料、１８・・・感輻射線材、１９・・・帯電
テープ、２１・・・顔料。代理人弁理士　秋　　本　　正　　実珈ジ　１＠ｔ−２−テープ第　２　回纂　３　Σ 為　４−　面第　５　＠名　６　目嵩　７　図１＼、。　　　Ｕ業８Ｚ　　　　　嶌９図栴　ＩＯ図栴　１１　Ｖ栴　７２図

Claims

【特許請求の範囲】１、顔料を塗布、付着、もしくは含侵させたテープを基
体の被加工面上に密着させ、前記テープ上にレーザ光を
照射することを特徴とするレーザマーキング法。２、レーザ光は所定の光パターンを有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のレーザマーキング法。３、レーザ光は細く絞られ、テープ上を所定パターンに
沿って走査することを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載のレーザマーキング法。４、レーザ光はマスクを通すことによって所定の光パタ
ーンを有することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載のレーザマーキング法。５、マスクは、金属マスク、誘電体多層コーティングマ
スク、あるいは液晶マスクであることを特徴とする特許
請求の範囲第４項記載のレーザマーキング法。６、顔料を塗布、付着、もしくは含侵させたテープを基
体の被加工面上に密着させ、前記テープ上に第１のレー
ザ光を照射し、上記被加工面に上記顔料を転写した後、
上記テープを上記被加工面から取り除き、上記転写した
顔料層に直接第２のレーザ光を照射し、照射された部分
の上記顔料を除去することを特徴とするレーザマーキン
グ法。７、レーザ光源と、基体の被加工面上に顔料を塗布、付
着、もしくは含侵させたテープを密着させる手段と、上
記レーザ光源からの上記レーザ光を上記テープに照射さ
せる手段とから成るレーザマーキング装置。８、上記テープは上記レーザ光に対して高透過率の物質
で有ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載のレ
ーザマーキング装置。９、テープを基体の被加工面上に密着させる手段は、上
記基体の被加工面上に対し垂直方向に移動可能な、上記
レーザ光に対して高透過率の平板、プリズム、あるいは
回転可能な中空多面鏡で有ることを特徴とする特許請求
の範囲第７項記載のレーザマーキング装置。１０、上記レーザ光を上記テープに照射させる手段は、
上記テープに所定パターンの上記レーザ光を照射させる
手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第７項記
載のレーザマーキング装置。１１、上記テープに所定パターンの上記レーザ光を照射
させる手段は、上記レーザ光と上記テープとの間に金属
マスク、誘電体多層コーティングマスク、あるいは液晶
マスクを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１０
項記載のレーザマーキング装置。１２、上記テープに所定パターンの上記レーザ光を照射
させる手段は、上記レーザ光を細く絞る手段と、絞られ
たレーザ光を所定のパターンに沿って走査させる手段と
から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載
のレーザマーキング装置。１３、顔料を塗布、付着、もしくは含侵させたことを特
徴とするレーザマーキング用テープ。１４、顔料に感輻射線剤が添加されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１３項記載のレーザマーキング用
テープ。１５、レーザ光に対し高透過率の材質から成ることを特
徴とする特許請求の範囲第１３項記載のレーザマーキン
グ用テープ。