JPH0426956B2 - - Google Patents
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- JPH0426956B2 JPH0426956B2 JP63155190A JP15519088A JPH0426956B2 JP H0426956 B2 JPH0426956 B2 JP H0426956B2 JP 63155190 A JP63155190 A JP 63155190A JP 15519088 A JP15519088 A JP 15519088A JP H0426956 B2 JPH0426956 B2 JP H0426956B2
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- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はレーザによるセラミツクスの加工に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to the processing of ceramics by laser.
（従来の技術）
レーザを用いてセラミツクスを加工する際に、
セラミツクスに対する吸収率の高い炭酸ガスレー
ザを用い、レーザより導出したレーザビームを、
レンズによりセラミツクスの表面に集光すること
により、加工を実施しているのが従来の技術であ
る。(Conventional technology) When processing ceramics using a laser,
Using a carbon dioxide laser that has a high absorption rate for ceramics, the laser beam derived from the laser is
Conventional technology performs processing by focusing light onto the surface of ceramics using a lens.
レーザによるセラミツクスの加工の例として
は、特開昭58−148387号公報記載の方法がある
が、これは穴加工の位置精度向上のためにレーザ
を用いたものであり本発明の課題を解決すること
はできない。 As an example of processing ceramics using a laser, there is a method described in Japanese Patent Application Laid-open No. 148387/1987, which uses a laser to improve the positional accuracy of hole processing and solves the problems of the present invention. It is not possible.
（発明が解決しようとする課題）
レーザ加工におけるレーザビームは、一般に集
光された部分で、第２図のように、光の干渉によ
り外周にパワー密度の低い部分２０を持つ。この
部分が、被加工物に照射されることにより、加工
形状は第４図のように加工面の上部が垂れたり、
加工形状が角度を持つ形状となり、加工精度を上
げる事ができない欠点がある。本発明の目的は、
これらの欠点を改善し、加工精度の高いセラミツ
クスのレーザ加工法を提供するにある。(Problems to be Solved by the Invention) A laser beam used in laser processing generally has a focused part 20 at its outer periphery where the power density is low due to light interference, as shown in FIG. By irradiating this part onto the workpiece, the machined shape is such that the upper part of the machined surface sag, as shown in Figure 4.
The machining shape has an angle, which has the disadvantage that machining accuracy cannot be improved. The purpose of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a laser processing method for ceramics that improves these drawbacks and has high processing accuracy.
（課題を解決するための手段）
(1) レーザによるセラミツクス加工において、セ
ラミツクスの加工面に、レーザビームの波長に
対する反射率、及び熱伝導率が加工するセラミ
ツクスより高い金属膜を形成し、波長0.6〜
0.9μｍのレーザを照射することを特徴とするセ
ラミツクスのレーザ加工法。(Means for solving the problem) (1) In laser processing of ceramics, a metal film is formed on the processing surface of the ceramic with higher reflectivity and thermal conductivity for the laser beam wavelength than the ceramics being processed. ~
A laser processing method for ceramics characterized by irradiation with a 0.9μm laser.
(2) レーザによるセラミツクス加工において、セ
ラミツクスの加工面に、レーザビームの波長に
対する反射率、及び熱伝導率が加工するセラミ
ツクスより高い金属膜を有するセラミツクスを
置き、波長0.6〜0.9μｍのレーザを照射するこ
とを特徴とするセラミツクスのレーザ加工法。(2) In laser processing of ceramics, a ceramic having a metal film with a higher reflectivity and thermal conductivity for the wavelength of the laser beam than the ceramics to be processed is placed on the processing surface of the ceramic, and then irradiated with a laser with a wavelength of 0.6 to 0.9 μm. A laser processing method for ceramics that is characterized by:
(3) 上記の二方法のいずれかにおいて、波長0.6
〜0.9μｍのレーザによる加工後、波長0.9μｍ超
のレーザを照射することを特徴とするセラミツ
クスのレーザ加工法。(3) In either of the above two methods, the wavelength is 0.6
A laser processing method for ceramics characterized by irradiating a laser with a wavelength of more than 0.9 μm after processing with a laser of ~0.9 μm.
(4) または上記の三方法のうちいずれかにおい
て、サイドノズルを用いて加工物表面に、アシ
ストガスを吹き付けることを特徴とするセラミ
ツクスのレーザ加工法。(4) Or a laser processing method for ceramics, characterized in that, in any of the above three methods, an assist gas is sprayed onto the surface of the workpiece using a side nozzle.
（作用）
本発明は、ある種の金属においてレーザビーム
の波長に対する反射特性が、第５図のように変化
することを利用した加工技術である。この特徴を
利用することにより、上記のうち0.6〜0.9μｍの
波長を選択すれば、前述の金属を加工表面に持つ
被加工物を集光ビームでレーザ加工するさいに、
集光されたレーザビームのうち、加工精度を低下
させる、パワー密度の低い部分２０を照射するこ
とができる。また、その部分に於いて僅かに吸収
した熱も、金属膜の高い熱伝導率により拡散さ
れ、膜を破壊しない。しかし、レーザビームのう
ちパワー密度の高い部分２１では、前述の効果に
も拘らず、僅かのエネルギー吸収のため、温度が
急激に上昇し、膜は蒸発される。膜が蒸発した部
分に於いては、レーザビームがセラミツクスに直
接照射される。セラミツクスは一般に金属に比
べ、はるかに高い吸収率をもつことが知られてい
る。このため、膜が蒸発した部分のみレーザビー
ム加工が行われる。この場合、従来のレーザ加工
法と違つて、周辺にパワー密度の低い部分を持た
ないレーザビームを用いたのと同じような加工と
なる。この結果、加工部上部の垂れや、加工部の
角度を改善することができ、加工精度を上げるこ
とができる。(Function) The present invention is a processing technology that utilizes the fact that the reflection characteristics of certain metals with respect to the wavelength of a laser beam change as shown in FIG. By utilizing this feature, if you select a wavelength of 0.6 to 0.9 μm from the above, you can laser-process a workpiece with the aforementioned metal on the processing surface using a focused beam.
Of the focused laser beam, it is possible to irradiate a portion 20 with low power density, which reduces processing accuracy. Furthermore, even a small amount of heat absorbed in that area is diffused due to the high thermal conductivity of the metal film, and does not destroy the film. However, in the portion 21 of the laser beam where the power density is high, despite the above-mentioned effect, the temperature rises rapidly due to a small amount of energy absorption, and the film is evaporated. In the area where the film has evaporated, the laser beam is directly irradiated onto the ceramic. Ceramics are generally known to have much higher absorption rates than metals. Therefore, laser beam processing is performed only on the portion where the film has evaporated. In this case, unlike conventional laser processing methods, processing is similar to using a laser beam that does not have a peripheral portion of low power density. As a result, it is possible to improve the sagging of the upper part of the processed part and the angle of the processed part, and it is possible to improve the processing accuracy.
波長を0.6〜0.9μｍと限定したのは、この波長
より長い波長のレーザビームにおいては上記金属
膜の照射により加工は不可能であり、またこの波
長より短い波長のレーザビームにおいては本発明
の金属膜の効果は出ず加工部上部に垂れが生じ
る。 The reason why the wavelength was limited to 0.6 to 0.9 μm is that it is impossible to process the metal film by irradiation with a laser beam with a wavelength longer than this wavelength, and the metal film of the present invention cannot be processed with a laser beam with a wavelength shorter than this wavelength. The film is not effective and sagging occurs at the top of the processed area.
このような金属例としては、Au、Cu、Al、
Agなどがあり、膜の形成法としては、メツキや
蒸着法などがある。また膜厚としては、5μｍ以
下が望ましい。 Examples of such metals include Au, Cu, Al,
Examples of film formation methods include plating and vapor deposition. Further, the film thickness is desirably 5 μm or less.
また、本発明お実施するにあたり、金属膜を被
加工物上に形成する方法以外に、金属膜をその表
面に有するセラミツクス板を被加工面に付設する
ことによつても前述と同様の効果を上げることが
できる。 In carrying out the present invention, in addition to the method of forming a metal film on the workpiece, the same effect as described above can be obtained by attaching a ceramic plate having a metal film on the surface of the workpiece to the workpiece surface. can be raised.
また、本発明の実施にあたり、、集光ビームの
高パワー密度部分が、金属膜を破壊した時点で、
金属膜に対する反射率が、100％に近い上記波長
帯超の波長のレーザに交換することにより、膜の
破壊を防ぎ、より高パワー密度で、より高速な加
工を施すことも可能である。 Furthermore, in carrying out the present invention, when the high power density portion of the focused beam destroys the metal film,
By replacing the laser with a laser with a wavelength exceeding the above-mentioned wavelength range where the reflectance for the metal film is close to 100%, it is possible to prevent destruction of the film and perform processing at higher power density and at higher speed.
さらに、本発明の実施態様として、第３図に示
すようにサイドノズル７より、被加工物１０にア
シストガスを吹付けることにより、金属膜を冷却
でき、目的とする個所以外の膜は破壊されずに加
工精度を高めうる。なお、アシストガスとして
は、Ar、O2、N2、Heなどがあり、上記O2以外
のガスでは加工物の酸化なども防ぐことができ
る。 Furthermore, as an embodiment of the present invention, the metal film can be cooled by spraying assist gas onto the workpiece 10 from the side nozzle 7, as shown in FIG. Machining accuracy can be improved without any problems. Note that assist gases include Ar, O 2 , N 2 , He, and the like, and gases other than the above-mentioned O 2 can also prevent oxidation of the workpiece.
実施例 １
板厚５mmのアルミナセラミツクスに、膜厚2.0μ
ｍの金をめつきした被加工物を用いて、波長
0.755μｍ、45Wのアレキサンドライトレーザによ
り加工を行つた。Example 1 Film thickness 2.0μ on alumina ceramics plate thickness 5mm
Using a workpiece plated with gold of m
Processing was performed using a 0.755μm, 45W alexandrite laser.
この結果、第４図において、α、β、ｄは、
各々６度、80度、200μｍとなつた。 As a result, in Fig. 4, α, β, and d are
They were 6 degrees, 80 degrees, and 200 μm, respectively.
実施例 ２
板厚３mmのSiCセラミツクスに、膜厚1.0μｍの
銅をめつきした板厚１mmの同質のセラミツクスを
被加工物の上表面に付設し、波長0.800μｍ、
100Wのアレキサンドライトレーザにより加工を
行つた。このときアシストガスとしては、アルコ
ンガスを、40／min用いた。Example 2 A 1 mm thick homogeneous ceramic plate made of 3 mm thick SiC ceramic plated with 1.0 μm copper was attached to the upper surface of the workpiece, and a wavelength of 0.800 μm,
Processing was performed using a 100W alexandrite laser. At this time, Arcon gas was used at 40/min as the assist gas.
この結果、第４図において、α、β、ｄは、
各々６度、30度、50μｍとなつた。 As a result, in Fig. 4, α, β, and d are
They were 6 degrees, 30 degrees, and 50 μm, respectively.
実施例 ３
板厚５mmのSi3N4セラミツクスに、膜厚1.2μｍ
の金をめつきした被加工物を用いて、まず、波長
0.700μｍ、50Wのアレキサンドライトレーザによ
り加工を行つた。次に、波長10.6μｍの100W炭酸
ガスレーザにより加工を行つた。このときアシス
トガスとしては、アルゴンガスを、40／min用
いた。Example 3 Film thickness 1.2μm on Si 3 N 4 ceramics plate thickness 5mm
First, using a gold-plated workpiece of
Processing was performed using a 0.700μm, 50W alexandrite laser. Next, processing was performed using a 100W carbon dioxide laser with a wavelength of 10.6 μm. At this time, argon gas was used at 40/min as the assist gas.
この結果、第４図において、α、β、ｄは、
各々６度、80度、150μｍとなつた。 As a result, in Fig. 4, α, β, and d are
The angles were 6 degrees, 80 degrees, and 150 μm, respectively.
（比較例）
板厚５mmのアルミナセラミツクスに、金属膜を
用いない従来法で加工を行つた。波長0.755μｍ、
45Wのアレキサンドライトレーザにより加工を行
つた。(Comparative Example) Alumina ceramics with a thickness of 5 mm was processed using a conventional method that does not use a metal film. Wavelength 0.755μm,
Processing was performed using a 45W alexandrite laser.
この結果、第４図において、α、β、ｄは、
各々８度、120度、350μｍとなつた。 As a result, in Fig. 4, α, β, and d are
They were 8 degrees, 120 degrees, and 350 μm, respectively.
（発明の効果）
以上、説明したように、本発明によれば、セラ
ミツクスに、垂れや角度の少ない高精度のレーザ
加工を行うことができるという効果が得られる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to perform highly accurate laser processing on ceramics with less droop and angle.
第１図は本発明法の概念図、第２図はレーザビ
ームの集光点におけるパワー密度を示す線図、第
３図はセラミツクス加工装置の構成図、第４図は
セラミツクスの加工面の断面図、第５図はレーザ
ビームの波長によつて変化する金属膜の反射率を
示す線図である。
１……レーザ本体、２……レーザビーム、３…
…ベンデイングミラー、４……レンズ、５……ノ
ズル、６……センターガス、７……サイドノズ
ル、１０……被加工物、１１……金属膜、１２…
…集光点、１３……集光径、２０……パワー密度
の低い部分、２１……パワー密度の高い部分。
Figure 1 is a conceptual diagram of the method of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the power density at the focal point of the laser beam, Figure 3 is a configuration diagram of the ceramic processing equipment, and Figure 4 is a cross section of the processed surface of ceramics. FIG. 5 is a diagram showing the reflectance of a metal film that changes depending on the wavelength of a laser beam. 1...Laser body, 2...Laser beam, 3...
... Bending mirror, 4 ... Lens, 5 ... Nozzle, 6 ... Center gas, 7 ... Side nozzle, 10 ... Workpiece, 11 ... Metal film, 12 ...
... Focusing point, 13... Focusing diameter, 20... Portion with low power density, 21... Portion with high power density.
Claims (1)
ラミツクスの加工面に、レーザビームの波長に対
する反射率、及び熱伝導率が加工するセラミツク
スより高い金属膜を形成し、波長0.6〜0.9μｍの
レーザを照射することを特徴とするセラミツクス
のレーザ加工法。 ２ レーザによるセラミツクス加工において、セ
ラミツクスの加工面に、レーザビームの波長に対
する反射率、及び熱伝導率が加工するセラミツク
スより高い金属膜を有するセラミツクスを置き、
波長0.6〜0.9μｍのレーザを照射することを特徴
とするセラミツクスのレーザ加工法。 ３ 波長0.6〜0.9μｍのレーザによる加工の後、
波長0.9μｍ超のレーザを照射することを特徴とす
る請求項１または２項記載のセラミツクスのレー
ザ加工法。 ４ サイドノズルを用いて加工物表面に、アシス
トガスを吹き付けることを特徴とする請求項１，
２，３のうちいずれかの項に記載のセラミツクス
のレーザ加工法。[Scope of Claims] 1. In ceramic processing using a laser, a metal film is formed on the processing surface of the ceramic with a higher reflectivity and thermal conductivity for the laser beam wavelength than the ceramics being processed, and a laser beam with a wavelength of 0.6 to 0.9 μm is used. A laser processing method for ceramics characterized by irradiating with. 2. In laser processing of ceramics, a ceramic having a metal film having higher reflectance to the wavelength of the laser beam and higher thermal conductivity than the ceramic to be processed is placed on the processing surface of the ceramic,
A laser processing method for ceramics characterized by irradiating a laser with a wavelength of 0.6 to 0.9 μm. 3 After processing with a laser with a wavelength of 0.6 to 0.9 μm,
3. The laser processing method for ceramics according to claim 1 or 2, characterized in that a laser beam having a wavelength of more than 0.9 μm is irradiated. 4. Claim 1, characterized in that the assist gas is sprayed onto the surface of the workpiece using a side nozzle.
The laser processing method for ceramics according to any one of items 2 and 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155190A JPH01321085A (en) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Laser beam machining method for ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP63155190A JPH01321085A (en) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Laser beam machining method for ceramics |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321085A JPH01321085A (en) | 1989-12-27 |
| JPH0426956B2 true JPH0426956B2 (en) | 1992-05-08 |
Family
ID=15600458
Family Applications (1)
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| JP63155190A Granted JPH01321085A (en) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | Laser beam machining method for ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH01321085A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0929472A (en) * | 1995-07-14 | 1997-02-04 | Hitachi Ltd | Method and device for splitting and chip material |
| JP4908936B2 (en) * | 2005-06-30 | 2012-04-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing semiconductor device |
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-
1988
- 1988-06-23 JP JP63155190A patent/JPH01321085A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01321085A (en) | 1989-12-27 |
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