JPH06299339A - レーザ光照射による金属薄膜蒸着法 - Google Patents

レーザ光照射による金属薄膜蒸着法

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JPH06299339A
JPH06299339A JP8482393A JP8482393A JPH06299339A JP H06299339 A JPH06299339 A JP H06299339A JP 8482393 A JP8482393 A JP 8482393A JP 8482393 A JP8482393 A JP 8482393A JP H06299339 A JPH06299339 A JP H06299339A
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laser light
metal
plate
transparent
thin film
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Toshihiko Sato
佐藤  敏彦
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TOKYO NAME PLATE KOGYO KYODO KUMIAI
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TOKYO NAME PLATE KOGYO KYODO K
TOKYO NAME PLATE KOGYO KYODO KUMIAI
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Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ発生装置以外には特殊な装置を不要と
し、なおかつ対象物が透明物質で構成されている限り当
該透明物質の表面に容易に各種の文字、記号、図形、電
子回路パターン等を金属蒸着により表示・形成可能なレ
ーザ光照射による金属薄膜蒸着法を提供する。 【構成】金属1と透明物質2を密接重合し、当該透明物
質2上からレーザ光Lを走査しつつ照射し、当該レーザ
光Lが当該透明物質を通して照射された部分の前記金属
1の重合表面1aを前記透明物質2の相対重合表面2a
に蒸着転写したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種透明板等の透明物
質の表面に文字、記号、図形等を各種金属の蒸着により
表示するレーザ光照射による金属薄膜蒸着法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種対象物の表面に文字、記
号、図形等の各種情報を表示する装置の一種として、レ
ーザ光を当該対象物の表面に照射し、当該レーザ光の照
射された部分の蒸発又は加熱に伴う変質により表示を行
う、いわゆるレーザマーカーと呼ばれる装置が存在して
おり、使用されるレーザ光源及びマーキング方法の種類
から、CO2 (炭酸ガス)レーザマスキングタイプ、Y
AG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レー
ザマスキングタイプ、YAGレーザスキャンタイプ等が
一般的に普及している。
【0003】CO2 レーザマスキングタイプレーザマー
カー並びにYAGレーザマスキングタイプレーザマーカ
ーは、マスキングパターンを描貫したマスキングプレー
トを対象物とレーザヘッド間に配置し、当該マスキング
プレート上からそれぞれCO2 レーザ光、YAGレーザ
光を照射して、マスキングパターンに合わせて対象物の
表面に表示してなる装置である。
【0004】YAGレーザスキャンタイプレーザマーカ
ーには、YAGレーザ光を対象物の表面に照射し、対象
物の表面を殆ど彫り込まないで表面を黒く変色させて表
示を行う変色マーキング方式と、対象物の表面を削り取
って表示を行う彫り込みマーキング方式とがある。
【0005】或いはこれらとは別個に、基板上に電子回
路パターンを形成する方法の一種として、予め基板上の
絶縁部分をマスキング剤にてマスキングして置き、当該
基板を真空容器の中に封入した後、当該真空容器内を減
圧加熱して金属を気化蒸発させ、当該基板表面に当該気
化した金属を蒸着させる蒸着法が存在していた。従来の
レーザマーキング装置及び蒸着法はこのような方法であ
るので、対象物の表面に各種の文字、記号、図形等を表
示或いは蒸着させることが可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のレーザマーキング装置は、対象物を蒸発或いは加熱
変質させて周囲との色彩や明度の変化により表示を行っ
ていたことから、当該蒸発或いは変質した部分の色彩を
任意に選択することができない上、外観上あまり見栄え
が良くないことから適用される対象物が非常に限られて
おり、加えて視認性もある程度までしか望めないもので
あった。
【0007】また、蒸着法では、高沸点の金属を気化さ
せて蒸着処理を行うために、比較的高真空度の真空発生
装置や加熱装置及びこれらの付属装置を必要としてい
た。さらに、蒸着する金属、蒸着される対象物及び蒸着
処理の際の温度環境や条件等に応じて個別に適切なマス
キング剤の選定が必要であった。
【0008】さらに、前記真空発生装置にて逐一対象物
の真空蒸着処理を行わねばならないだけでなく、蒸着処
理前に対象物に表示する文字、記号、図形等の形状に応
じて、当該対象物の表面に斑なく均一にマスキング剤を
塗布する工程と、さらに蒸着処理後に当該マスキング剤
を対象物の表面より完全に剥離洗浄する工程を必要とし
ていた。
【0009】これにより製造コスト及びイニシャルコス
トの増加、製造工程の複雑化、製造に要する時間の長時
間化、作業者への負担の増加等の多くの欠点を有してお
り、人手のかかるバッチ処理工程を避け得ないものであ
った。ここにおいて、本発明はレーザ発生装置以外には
特殊な装置或いは工程を不要とし、なおかつ対象物が透
明材料で構成されている限り当該透明材料の表面に容易
に各種の文字、記号、図形、電子回路パターン等を金属
蒸着により表示・形成可能なレーザ光照射による金属薄
膜蒸着法を提供せんとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明が次
に列挙する新規な特徴的構成手法を採用することにより
達成される。すなわち、本発明の第1の特徴は、金属と
透明物質を密接重合し、当該透明物質上からレーザ光を
走査しつつ照射し、当該レーザ光が当該透明物質を通し
て照射された部分の前記金属の重合表面を前記透明物質
の相対重合表面に蒸着転写してなるレーザ光照射による
金属薄膜蒸着法である。
【0011】本発明の第2の特徴は、金属と透明物質を
密接重合し、マスキングパターンを描貫したマスキング
プレートを通過してきたレーザ光を当該透明物質上から
全般に亙り一括照射し、当該マスキングプレートに遮光
されずに当該レーザ光が前記透明物質を通して照射され
た部分の前記金属の重合表面を前記透明物質の相対重合
表面に蒸着転写してなるレーザ光照射による金属薄膜蒸
着法である。
【0012】本発明の第3の特徴は、金属と透明物質を
密接重合し、マスキングパターンを描貫したマスキング
プレートを通過してきたレーザ光を当該透明物質上から
一定範囲毎に分割照射し、当該マスキングプレートに遮
光されずに当該レーザ光が前記透明物質を通して照射さ
れた部分の前記金属の重合表面を前記透明物質の相対重
合表面に蒸着転写してなるレーザ光照射による金属薄膜
蒸着法である。
【0013】本発明の第4の特徴は、前記第1,第2又
は第3の特徴において、照射に用いられるレーザ光が、
単一のレーザ光源より分岐され、同時に複数の光ファイ
バを介して照射されてなるレーザ光照射による金属薄膜
蒸着法である。
【0014】
【作用】本発明はこのような手法を採用するので、レー
ザ光の照射により透明物質と密接重合した部分の金属重
合表面を加熱により気化蒸発させて、透明物質の相対重
合表面に各種の文字、記号、図形、電子回路パターン等
を蒸着転写することが可能となる。
【0015】
【実施例】
(実施例1)本発明の第1実施例を図面につき詳説す
る。図1は本実施例を示すYAGレーザ光による金属薄
膜蒸着法の概念説明断面図、図2は同・蒸着処理後の概
念説明断面図である。図中、Lはレーザ光、1は金属
板、1aは重合表面、1bは凹部、2は透明板、2aは
重合表面、3はレーザヘッド、4は蒸着金属薄膜であ
る。
【0016】図1において、金属板1上には透明板2が
密接重合されており、図中上方には図示しないYAGレ
ーザ光源に図示しない光ファイバを介して光学的に接続
されたレーザヘッド3が配設され、鉛直方向下向きに極
微のスポット径に集束されたレーザ光Lを照射する。
【0017】当該レーザ光Lは、透明板2には殆ど吸収
散乱されることなく透過し、当該透明板2を密接重合す
る金属板1重合表面1aに照射される。金属板1重合表
面1aに透明板2を通して照射されたレーザ光Lは、当
該金属板1に吸収されて熱エネルギーに変換され、照射
部分の金属板1重合表面1aを急激に加熱する。
【0018】加熱により照射部分の金属板1重合表面1
aの金属は気化蒸発し、当該金属板1重合表面1aの金
属は密接された透明板2の相対重合表面2aにて冷却さ
れることにより、蒸着金属薄膜4として透明板2の相対
重合表面2aに均一に蒸着転写される。よって、気化蒸
発した金属板1の重合表面1aが図中に示すように凹部
1bとなり、図2に示すように透明板2相対重合表面2
aには蒸着金属薄膜4が蒸着される。
【0019】ここでレーザヘッド3を平面方向に走査
し、目的とする文字、記号、図形等或いはその輪郭線等
をレーザ光Lで照射することにより、図2に示すように
透明板2の表面に任意形状に蒸着金属薄膜4が形成され
る。
【0020】本実施例で使用される波長1.06μm近
辺のYAG( イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト)レーザは、鉄、ニッケル等の金属に比較的良く吸収
されると共に透明ガラス板、透明アクリル板等を透過す
る性質を有し、また大出力かつ低価格のものを容易に得
ることができる。
【0021】このYAGレーザ光Lは集光レンズにより
微少なスポット径に集束されることにより、パワー密度
が106 kW/cm2 以上となるので、各種の金属を蒸
発させるために十分な高温を発生する。
【0022】また、パルスYAGレーザを用いると、パ
ルス幅が数十〜数百nSと狭く、ピークパワーが数十〜
数百kWと大きいパルス特性を有するレーザ光Lを発生
させることができ、不要部分を熱伝導により加熱するこ
とのない短時間のレーザ光Lのパルス照射により蒸着処
理を行うことができる。
【0023】このように、レーザ光源の発振出力・出力
パルス幅並びにレーザスポット径を適宜調節することに
より、対象物の材質・表面積及び金属の材質に合わせて
適切な蒸着処理を行うことができる。
【0024】さらにYAGレーザは、石英光ファイバー
にて導光することが容易であることから、大出力の単一
YAGレーザ光源からのレーザ光Lを複数のレーザヘッ
ド3に分岐し、当該複数のレーザヘッド3を遠隔の多点
に設置することが可能となる。
【0025】金属板1としては、亜鉛板、真鋳板等各種
の金属を用いることができる。一例として亜鉛板、真鋳
板、燐青銅板をそれぞれ使用した場合には、銀色、金
色、青銅色等の任意の色彩を用いた蒸着表示をそれぞれ
行うことができる。
【0026】本実施例はこのような処理手順を採用する
ので、透明板2の表面に任意の文字、記号、図形等を金
属を蒸着させて表示させることができる。また、蒸着金
属薄膜4の厚さを十分確保することにより、当該蒸着金
属薄膜4を導体として透明板2上に電子回路パターンを
形成することも可能である。
【0027】(実施例2)本発明の第2実施例につき図
面を用いて詳説する。図3は本実施例を示すYAGレー
ザ光による金属薄膜蒸着法の概念説明断面図である。図
中、Lはレーザ光、5は金属板、5aは重合表面、5b
は凹部、6は透明板、6aは重合表面、7はマスキング
プレート、7aは貫除部、8はレーザヘッド、9は蒸着
金属薄膜である。
【0028】図3において、金属板5上には透明板6が
密接重合されており、さらに当該透明板6上にはマスキ
ングパターンを貫除部7aにて描貫したマスキングプレ
ート7が載置されている。
【0029】図中上方には図示しないYAGレーザ光源
に図示しない光ファイバを介して光学的に接続されたレ
ーザヘッド8が配設され、鉛直方向下向きに集束された
レーザ光Lを前記透明板6の表面積が小さい場合には全
体に亙り、大きい場合には図中に示すように一定範囲毎
に分割して照射する。
【0030】当該レーザ光Lは、透明板6には殆ど吸収
散乱されることなく透過し、当該透明板6を密接重合す
る金属板5重合表面5aに照射される。金属板5重合表
面5aに照射されたレーザ光Lは、当該金属板5に吸収
されて熱エネルギーに変換され、照射部分の金属板5重
合表面5aを急激に加熱する。
【0031】加熱により照射部分の金属板5重合表面5
aの金属は気化蒸発し、当該金属板5重合表面5aの金
属は密接された透明板6の相対重合表面6aにて冷却さ
れることにより、蒸着金属薄膜9として透明板6相対重
合表面6aに均一に蒸着転写される。よって、気化蒸発
した金属板5の重合表面5aが図中に示すように凹部5
bとなり、透明板6の相対重合表面6aには蒸着金属薄
膜9が蒸着される。
【0032】マスキングパターンを予め貫除部7aにて
描貫したマスキングプレート7でレーザ光Lを限定して
遮光することにより、透明板6重合表面6aに蒸着金属
薄膜9を形成する。
【0033】本実施例はこのような処理手順を採用する
ので、透明板6の重合表面6aに任意の文字、記号、図
形等を金属を蒸着させて表示させることができる。ま
た、蒸着金属薄膜9の厚さを十分確保することにより、
当該蒸着金属薄膜9を導体として透明板6重合表面6a
に電子回路パターンを形成することも可能である。
【0034】なお、前記第1乃至第2実施例において、
レーザ光源としてYAGレーザを用いたが、透明材料に
対する透過率及び金属に対する吸収率が高く、なおかつ
蒸着処理を行うために必要十分な光出力を有するレーザ
光源である限り、その種類は不問である。
【0035】また、蒸着される対象物としては透明板
2,6を用いたが、蒸着する金属に密接重合可能かつレ
ーザ光Lの照射が可能な限り、透明ガラス板、透明アク
リル中空円筒、透明プラスチックフィルム等任意の材質
及び形状からなる透明物質を使用することができる。
【0036】
【発明の効果】かくして、本発明によれば、対象物に透
明物質を使用する限り、容易かつ迅速に当該透明物質の
表面に金属薄膜の蒸着処理を行うことができ、作業工程
を連続処理工程とすることができる。
【0037】従来のレーザマーカーを用いた対象物の蒸
発や熱変質による表示と異なり、蒸着した金属薄膜によ
り表示を行うので、視認性に優れると共にメタリックな
光沢や高級感を醸し出し、各種のネームプレートや装飾
標体の表示に用いることが可能であり、適用範囲が広
く、優れた汎用性、有用性を具備する。
【0038】また、大出力のYAGレーザ等をレーザ光
源として採用することにより、蒸着される金属として各
種の金属を用いることができる利点を有する。同じ理由
により照射時間が短時間で済むので、熱伝導により不要
部分を加熱することがなく、レーザ光の波長が短いこと
とも併せて仕上がり加工精度を非常に高くすることが可
能である。
【0039】真空発生装置等の専用の装置やマスキング
剤の塗布工程及び剥離洗浄工程等の複雑な処理工程を不
要とし、製造コスト及びイニシャルコストの低減、製造
工程及びこれに要する時間の大幅な削減を図ることがで
き、これらによる高い経済性と併せて多大な利点を有す
る。
【0040】またレーザヘッドの走査パターンを予め制
御装置に記憶させておく、或いはマスキングパターンを
複数種用意することにより、蒸着処理の高速化及び多品
種大量生産を可能とし、カスタムメイドの装飾表示パタ
ーンの蒸着処理に際しても高い融通性を具備する。
【0041】また、レーザヘッドを複数同時に使用する
ことにより、複数の対象物に同時並行して蒸着作業を行
ったり、或いは大出力のレーザパルスを使用して短時間
で大面積に蒸着を行うことが可能で、蒸着処理の速度を
大幅に上昇させることができる。
【0042】各種情報の表示のみに限定することなく、
一般のプリント基板やフレキシブルプリント基板等の作
製にも適用可能であり、従来エッチング処理により作製
していたプリント基板の電子回路パターンを、容易かつ
高速に大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すYAGレーザ照射に
よる金属薄膜蒸着法の概念説明断面図である。
【図2】同上における蒸着処理後の概念説明断面図であ
る。
【図3】本発明の第2実施例を示すYAGレーザ照射に
よる金属薄膜蒸着法の概念説明断面図である。
【符号の説明】
L…レーザ光 1…金属板 1a,2a…重合表面 1b…凹部 2…透明板 3…レーザヘッド 4…蒸着金属薄膜 5…金属板 5a,6a…重合表面 5b…凹部 6…透明板 7…マスキングプレート 7a…貫除部 8…レーザヘッド 9…蒸着金属薄膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属と透明物質を密接重合し、当該透明物
    質上からレーザ光を走査しつつ照射し、当該レーザ光が
    当該透明物質を通して照射された部分の前記金属の重合
    表面を前記透明物質の相対重合表面に蒸着転写したこと
    を特徴とするレーザ光照射による金属薄膜蒸着法。
  2. 【請求項2】金属と透明物質を密接重合し、マスキング
    パターンを描貫したマスキングプレートを通過してきた
    レーザ光を当該透明物質上から全般に亙り一括照射し、
    当該マスキングプレートに遮光されずに当該レーザ光が
    前記透明物質を通して照射された部分の前記金属の重合
    表面を前記透明物質の相対重合表面に蒸着転写したこと
    を特徴とするレーザ光照射による金属薄膜蒸着法。
  3. 【請求項3】金属と透明物質を密接重合し、マスキング
    パターンを描貫したマスキングプレートを通過してきた
    レーザ光を当該透明物質上から一定範囲毎に分割照射
    し、当該マスキングプレートに遮光されずに当該レーザ
    光が前記透明物質を通して照射された部分の前記金属の
    重合表面を前記透明物質の相対重合表面に蒸着転写した
    ことを特徴とするレーザ光照射による金属薄膜蒸着法。
  4. 【請求項4】照射に用いられるレーザ光は、単一のレー
    ザ光源より分岐され、同時に複数の光ファイバを介して
    照射されることを特徴とする請求項1,2又は3記載の
    レーザ光照射による金属薄膜蒸着法。
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