JPH0428490A - セラミックスのレーザ穴加工法 - Google Patents
セラミックスのレーザ穴加工法Info
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- Laser Beam Processing (AREA)
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。
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)
本発明はレーザによるセラミックスの穴加工法に関する
。
。
(従来の技術)
レーザを用いてセラミックスを加工する際には、レーザ
より導出したレーザビームをレンズを用いてセラミック
スの表面に集光する事により、加工を実施しているのが
従来の技術である。レーザ加工装置の概略は、第1図に
示す通りである。レーザ本体1から水平方向に発したレ
ーザビーム2はベンディングミラー3でその方向を垂直
に変え、レンズ4を介して、x−y−zテーブル8の上
に設置された被加工物のセラミックスloの表面に集光
照射され加工される。なお、サイドノズル7はセラミッ
クス加工の際、溶融物の除去のためAr勢のガスを加工
点に吹き付けるためのものである。
より導出したレーザビームをレンズを用いてセラミック
スの表面に集光する事により、加工を実施しているのが
従来の技術である。レーザ加工装置の概略は、第1図に
示す通りである。レーザ本体1から水平方向に発したレ
ーザビーム2はベンディングミラー3でその方向を垂直
に変え、レンズ4を介して、x−y−zテーブル8の上
に設置された被加工物のセラミックスloの表面に集光
照射され加工される。なお、サイドノズル7はセラミッ
クス加工の際、溶融物の除去のためAr勢のガスを加工
点に吹き付けるためのものである。
また、レーザによるセラミックスの加工の例としては、
特開平1−72297号公報や、特開平2−63695
号公報に示されるものがあるが、これはレーザ穴加工の
際に発生ずる蒸発物をセラミックスに付着させないだめ
のもの等であり本発明の課題を解決することはできない
。
特開平1−72297号公報や、特開平2−63695
号公報に示されるものがあるが、これはレーザ穴加工の
際に発生ずる蒸発物をセラミックスに付着させないだめ
のもの等であり本発明の課題を解決することはできない
。
(発明が解決しようとする課題)
セラミックスのレーザ穴加工において、第2図に示すよ
うに加工が進むにつれてレーザ光は加工大中において多
数回の反射を繰り返し、穴の最深部に集光され、その部
分を加工する。このため穴の加工形状はレーザ加工の特
徴である逆さ釣り鏡型の形状となる。このため完成した
穴においては、第3図に示すように加工穴下部の穴径が
加工上部の穴径より小さくなり、穴加工精度を上げる亭
ができないという欠点がある。
うに加工が進むにつれてレーザ光は加工大中において多
数回の反射を繰り返し、穴の最深部に集光され、その部
分を加工する。このため穴の加工形状はレーザ加工の特
徴である逆さ釣り鏡型の形状となる。このため完成した
穴においては、第3図に示すように加工穴下部の穴径が
加工上部の穴径より小さくなり、穴加工精度を上げる亭
ができないという欠点がある。
本発明の目的は、これらの欠点を改善し、加工精度の高
いセラミックスのレーザ加工法を提供するにある。
いセラミックスのレーザ加工法を提供するにある。
(課題を解決するための手段)
本発明の要旨どするところば、レーザによるセラミック
ス穴加工法において、セラミックスの加工下面に加工補
助材として、被加工材の0.02〜0.25倍の厚さの
他の金属材またはセラミックスを重ね置き、もしくは接
合することにより一体化した後加工を行い、またはセラ
ミックスの加工下面に塑性変形可能な金属材を接触させ
、その下に加工補助材として、被加工材の0.02〜0
.25倍の厚さの他の金属材またはセラミックスを重ね
加圧し、加圧を保ったまま加工を行い、テーバのない加
工穴形状とすることを特徴とするセラミックスのレーザ
穴加工法にある。
ス穴加工法において、セラミックスの加工下面に加工補
助材として、被加工材の0.02〜0.25倍の厚さの
他の金属材またはセラミックスを重ね置き、もしくは接
合することにより一体化した後加工を行い、またはセラ
ミックスの加工下面に塑性変形可能な金属材を接触させ
、その下に加工補助材として、被加工材の0.02〜0
.25倍の厚さの他の金属材またはセラミックスを重ね
加圧し、加圧を保ったまま加工を行い、テーバのない加
工穴形状とすることを特徴とするセラミックスのレーザ
穴加工法にある。
(作 用)
レーザ加工装置の概略は、第1図に示す通りである。レ
ーザ本体1から水平方向に発したレーザビーム2はベン
ディングミラー3でその方向を垂直に変え、レンズ4を
介して、X−Y−Zテーブル8の上に設置されたセラミ
ックス10の表面に集光照射され、加工が行われる。な
おサイドノズル7はセラミックス加工の際に発生する溶
融物の除去のためAr等の加工ガスを加工点に吹き付け
るためのものである。
ーザ本体1から水平方向に発したレーザビーム2はベン
ディングミラー3でその方向を垂直に変え、レンズ4を
介して、X−Y−Zテーブル8の上に設置されたセラミ
ックス10の表面に集光照射され、加工が行われる。な
おサイドノズル7はセラミックス加工の際に発生する溶
融物の除去のためAr等の加工ガスを加工点に吹き付け
るためのものである。
レーザ加工は基本的に高エネルギービーム照射による熱
加工であり、その特徴として加工形状が逆さ釣り鐘形状
になる。これにより、加工穴下部においては穴径が加工
穴下部に比べ小さくなる。
加工であり、その特徴として加工形状が逆さ釣り鐘形状
になる。これにより、加工穴下部においては穴径が加工
穴下部に比べ小さくなる。
この穴径が小さくなる部分の厚さは加工材のセラミック
スの厚さに比例しており、セラミックスの厚さの060
2〜0.25倍であることが実験的に確かめられた。
スの厚さに比例しており、セラミックスの厚さの060
2〜0.25倍であることが実験的に確かめられた。
第4図は本発明の一実施例を示す断面図である。
第4図の様に加工補助材13として、被加工材の0.0
2〜0.25倍の厚さの金属材またはセラミックスを、
被加工物であるセラミックス10の加工面下部に設置す
ることにより、加工穴下部において発生する穴径の小さ
くなる部分は加工補助材中に発生する。この後加工補助
材を取り除くことによりテーバのない穴加工を行うこと
が可能となる。
2〜0.25倍の厚さの金属材またはセラミックスを、
被加工物であるセラミックス10の加工面下部に設置す
ることにより、加工穴下部において発生する穴径の小さ
くなる部分は加工補助材中に発生する。この後加工補助
材を取り除くことによりテーバのない穴加工を行うこと
が可能となる。
第5図も本発明の一実施例を示す断面図である。
金属材またはセラミックスをセラミックス10の加工下
面に接合することにより一体化した後、加工を行うこと
は上記の加工補助材を敷いただけの加工が、加工材のセ
ラミックス10と加工補助材13の接触面の表面粗さが
最大粗さRn+ax=6戸以下である必要があるのに対
して、両接触面の表面粗さが最大粗さRmaχ−6nを
超えるものでも一体化による同様の効果があり有効であ
る。この加工が有効である例としては、インサート材1
4としてインジウム箔を用いた圧接による接合法などが
ある。
面に接合することにより一体化した後、加工を行うこと
は上記の加工補助材を敷いただけの加工が、加工材のセ
ラミックス10と加工補助材13の接触面の表面粗さが
最大粗さRn+ax=6戸以下である必要があるのに対
して、両接触面の表面粗さが最大粗さRmaχ−6nを
超えるものでも一体化による同様の効果があり有効であ
る。この加工が有効である例としては、インサート材1
4としてインジウム箔を用いた圧接による接合法などが
ある。
第6図も本発明の別の実施態様例を示す断面図である。
セラミックス10の加工下面に塑性変形可能な金属材1
5を接触させ、その下に加工補助材13として他の金属
材またはセラミックスを敷き加圧し一体化した後加工を
行うことは、両接触面の表面粗さが最大粗さRgsax
=6−を超えるものでも一体化による同様の効果があり
有効である。
5を接触させ、その下に加工補助材13として他の金属
材またはセラミックスを敷き加圧し一体化した後加工を
行うことは、両接触面の表面粗さが最大粗さRgsax
=6−を超えるものでも一体化による同様の効果があり
有効である。
この加工が有効である例としては、塑性変形をさせる材
料として鉛、銅、金、錫、およびそれらの合金などがあ
る。
料として鉛、銅、金、錫、およびそれらの合金などがあ
る。
(実施例)
実施例1
板厚2III11のアルミナセラミックスと、加工補助
材として板厚0.5mのアルミナセラミックスを用いて
、アレキサンドライトレーザにより加工を行った。レー
ザの加工条件は、パルスモード、1パルス当たりのエネ
ルギー5.OJ、パルス数は40発、集光レンズはBK
−7製で焦点距離は70mで焦点位置は被加工材である
セラミックスの上表面とした。このときアシストガスと
しては、アルゴンガスを40j2/■in用いた。
材として板厚0.5mのアルミナセラミックスを用いて
、アレキサンドライトレーザにより加工を行った。レー
ザの加工条件は、パルスモード、1パルス当たりのエネ
ルギー5.OJ、パルス数は40発、集光レンズはBK
−7製で焦点距離は70mで焦点位置は被加工材である
セラミックスの上表面とした。このときアシストガスと
しては、アルゴンガスを40j2/■in用いた。
この結果、アルミナセラミックスには、穴の上下部径が
ともに870.のテーパのない穴あけ加工が可能となっ
た。
ともに870.のテーパのない穴あけ加工が可能となっ
た。
実施例2
板厚31IIIノセラミツクス(sic)ニ、板厚0.
7mの同質のセラミックスを加工補助材として用い、イ
ンサート材としてインジウム箔50nを用いて圧接し、
YAGレーザにより加工を行った。レーザの加工条件は
、パルスモード、1パルス当タリのエネルギー3.OJ
、パルス数は50発、集光レンズはBK−7製で焦点距
離は70閣で焦点位置は被加工材であるセラミックスの
上表面とした。
7mの同質のセラミックスを加工補助材として用い、イ
ンサート材としてインジウム箔50nを用いて圧接し、
YAGレーザにより加工を行った。レーザの加工条件は
、パルスモード、1パルス当タリのエネルギー3.OJ
、パルス数は50発、集光レンズはBK−7製で焦点距
離は70閣で焦点位置は被加工材であるセラミックスの
上表面とした。
このときアシストガスとしては、アルゴンガスを402
/■in用いた。
/■in用いた。
この結果被加工材には、穴の上下部径がともに930μ
−〇テーパのない穴あけ加工が可能となった。
−〇テーパのない穴あけ加工が可能となった。
実施例3
板厚5■のセラミックス(SisNn)に、板厚1■の
アルミニウムを加工補助材とし、150μ−〇銅箔を塑
性変形材として用いて1kg/cjで加圧し、加圧を保
ったままYAGレーザにより加工を行った。レーザの加
工条件は、パルスモード、1パルス当たりのエネルギー
5.OJ、パルス数は50発、集光レンズはBK−7製
で焦点距離は70鴎で焦点位置は被加工材であるセラミ
ックスの上表面とした。このときアシストガスとしては
、アルゴンガスを401 /+win用いた。
アルミニウムを加工補助材とし、150μ−〇銅箔を塑
性変形材として用いて1kg/cjで加圧し、加圧を保
ったままYAGレーザにより加工を行った。レーザの加
工条件は、パルスモード、1パルス当たりのエネルギー
5.OJ、パルス数は50発、集光レンズはBK−7製
で焦点距離は70鴎で焦点位置は被加工材であるセラミ
ックスの上表面とした。このときアシストガスとしては
、アルゴンガスを401 /+win用いた。
この結果被加工材には、穴の上下部径がともに40On
のテーパのない穴あけ加工が可能となった。
のテーパのない穴あけ加工が可能となった。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明によればセラミックスのレ
ーザ穴あけ加工において加工穴下部に発生するテーパを
なくし、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。
ーザ穴あけ加工において加工穴下部に発生するテーパを
なくし、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。
第1図は本発明を実施する装置の概念図、第2図はレー
ザ加工法の概念図、第3図は従来法でのセラミックスの
加工面の断面図、第4図、第5図、第6図は本発明によ
るセラミックスの加工面の断面図である。 1・・・レーザ本体、2・・・レーザビーム、3・・・
ベンディングミラー、4・・レンズ、5・・・ノズル、
6・・・センターガス、7・・・サイドノズル、8・・
・X−Y−Zテーブル、1o・・・セラミックス、13
・・・加工補助材、14・・・インサート材、15・・
・塑性変形可能な金属材。 第 図 第3図 第 図 第5図 第6図
ザ加工法の概念図、第3図は従来法でのセラミックスの
加工面の断面図、第4図、第5図、第6図は本発明によ
るセラミックスの加工面の断面図である。 1・・・レーザ本体、2・・・レーザビーム、3・・・
ベンディングミラー、4・・レンズ、5・・・ノズル、
6・・・センターガス、7・・・サイドノズル、8・・
・X−Y−Zテーブル、1o・・・セラミックス、13
・・・加工補助材、14・・・インサート材、15・・
・塑性変形可能な金属材。 第 図 第3図 第 図 第5図 第6図
Claims (3)
- (1)レーザによるセラミックス穴加工法において、セ
ラミックスの加工下面に加工補助材として、被加工材の
0.02〜0.25倍の厚さの他の金属材またはセラミ
ックスを重ね置き一体化した後加工を行い、テーパのな
い加工穴形状とすることを特徴とするセラミックスのレ
ーザ穴加工法。 - (2)レーザによるセラミックス穴加工法において、セ
ラミックスの加工下面に加工補助材として、被加工材の
0.02〜0.25倍の厚さの他の金属材またはセラミ
ックスを接合することにより、一体化した後加工を行い
、テーパのない加工穴形状とすることを特徴とするセラ
ミックスのレーザ穴加工法。 - (3)レーザによるセラミックス穴加工法において、セ
ラミックスの加工下面に塑性変形可能な金属材を接触さ
せ、その下に加工補助材として、被加工材の0.02〜
0.25倍の厚さの他の金属材またはセラミックスを重
ね加圧し、加圧を保ったまま加工を行い、テーパのない
加工穴形状とすることを特徴とするセラミックスのレー
ザ穴加工法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2133128A JPH0775787B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | セラミックスのレーザ穴加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2133128A JPH0775787B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | セラミックスのレーザ穴加工法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0428490A true JPH0428490A (ja) | 1992-01-31 |
JPH0775787B2 JPH0775787B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=15097442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2133128A Expired - Fee Related JPH0775787B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | セラミックスのレーザ穴加工法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0775787B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5584956A (en) * | 1992-12-09 | 1996-12-17 | University Of Iowa Research Foundation | Method for producing conductive or insulating feedthroughs in a substrate |
US5596921A (en) * | 1995-08-31 | 1997-01-28 | Nippon Sanso Corporation | Thermally insulated cooking device |
JP2018520003A (ja) * | 2015-04-28 | 2018-07-26 | コーニング インコーポレイテッド | 出射犠牲カバー層を使用して基板に貫通孔をレーザー穿孔する方法、および対応するワークピース |
JP2020157324A (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 三菱重工業株式会社 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5933091A (ja) * | 1982-08-18 | 1984-02-22 | Hitachi Ltd | レ−ザ加工方法 |
JPH01262087A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-18 | Fujitsu Ltd | 窒化硅素セラミックスのレーザ加工方法 |
-
1990
- 1990-05-23 JP JP2133128A patent/JPH0775787B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5933091A (ja) * | 1982-08-18 | 1984-02-22 | Hitachi Ltd | レ−ザ加工方法 |
JPH01262087A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-18 | Fujitsu Ltd | 窒化硅素セラミックスのレーザ加工方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5584956A (en) * | 1992-12-09 | 1996-12-17 | University Of Iowa Research Foundation | Method for producing conductive or insulating feedthroughs in a substrate |
US5596921A (en) * | 1995-08-31 | 1997-01-28 | Nippon Sanso Corporation | Thermally insulated cooking device |
JP2018520003A (ja) * | 2015-04-28 | 2018-07-26 | コーニング インコーポレイテッド | 出射犠牲カバー層を使用して基板に貫通孔をレーザー穿孔する方法、および対応するワークピース |
JP2020157324A (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 三菱重工業株式会社 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
US11583957B2 (en) | 2019-03-25 | 2023-02-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Laser processing method and laser processing apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0775787B2 (ja) | 1995-08-16 |
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---|---|---|---|
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