JPH0775787B2 - 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
- Publication number
- JPH0775787B2 JPH0775787B2 JP2133128A JP13312890A JPH0775787B2 JP H0775787 B2 JPH0775787 B2 JP H0775787B2 JP 2133128 A JP2133128 A JP 2133128A JP 13312890 A JP13312890 A JP 13312890A JP H0775787 B2 JPH0775787 B2 JP H0775787B2
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- Japan
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- ceramics
- laser
- processing
- hole
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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。
る。
（従来の技術） レーザを用いた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10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等のガスを加工点に
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10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等のガスを加工点に
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する蒸
発物をセラミックスに付着させないためのもの等であり
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する蒸
発物をセラミックスに付着させないためのもの等であり
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穴中において多
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
徴である逆さ釣り鐘型の形状となる。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事
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穴中において多
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
徴である逆さ釣り鐘型の形状となる。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事
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） 本発明の要旨とするところは、レーザによるセラミック
スの穴加工法において、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、前記セラミックスの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にある。
スの穴加工法において、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、前記セラミックスの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
穴上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
穴上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被加工材のセラミッ
クスの厚さに比例しており、その厚さは被加工材の厚さ
の0.02倍以上であることが実験的に確かめられた。な
お、被加工材＋加工補助材の厚さが、被加工材の厚さの
1.25倍以下の場合は加工現象はその厚みの差ほど変化は
ないが、これを超える厚み変化があると、加工現象に変
化が生じてレーザビームの条件を変更する必要があるの
で、加工補助材の厚みの上限は被加工材の厚みの0.25倍
とする。
クスの厚さに比例しており、その厚さは被加工材の厚さ
の0.02倍以上であることが実験的に確かめられた。な
お、被加工材＋加工補助材の厚さが、被加工材の厚さの
1.25倍以下の場合は加工現象はその厚みの差ほど変化は
ないが、これを超える厚み変化があると、加工現象に変
化が生じてレーザビームの条件を変更する必要があるの
で、加工補助材の厚みの上限は被加工材の厚みの0.25倍
とする。
第４図は本発明の実施態様例を示す断面図である。第４
図の様に、セラミックス10の加工下面に塑性変形可能な
金属材15を接触させ、その下に加工補助材13として、セ
ラミックス10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Rmax＝６μｍを超え
るものでも一体化による効果があり有効である。この加
工により、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し、その後加工補助材を取
り除くことにより、テーパのない穴加工を行うことが可
能となる。塑性変形をさせる材料としては、鉛、銅、
金、錫、およびそれらの合金などがある。
図の様に、セラミックス10の加工下面に塑性変形可能な
金属材15を接触させ、その下に加工補助材13として、セ
ラミックス10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Rmax＝６μｍを超え
るものでも一体化による効果があり有効である。この加
工により、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し、その後加工補助材を取
り除くことにより、テーパのない穴加工を行うことが可
能となる。塑性変形をさせる材料としては、鉛、銅、
金、錫、およびそれらの合金などがある。
（実施例） 板厚5mmのセラミックス（Si3N4）に、板厚1mmのアルミ
ニウムを加工補助材とし、150μｍの銅箔を塑性変形材
として用いて1kg/cm2で加圧し、加圧を保ったままYAGレ
ーザにより加圧を行った。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5.0J、パルス数は
50発、集光レンズはBK−７製で焦点距離は70mm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40l/min用
いた。
ニウムを加工補助材とし、150μｍの銅箔を塑性変形材
として用いて1kg/cm2で加圧し、加圧を保ったままYAGレ
ーザにより加圧を行った。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5.0J、パルス数は
50発、集光レンズはBK−７製で焦点距離は70mm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40l/min用
いた。
この結果被加工材には、穴の上下部径がそれぞれ405μ
ｍと400μｍと殆どテーパのない穴あけ加工が可能とな
った。
ｍと400μｍと殆ど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、10……セラミックス、13……加工補助材、15…
…塑性変形可能な金属材。
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、10……セラミックス、13……加工補助材、15…
…塑性変形可能な金属材。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザによるセラミックスの穴加工法にお
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、前記セラミッ
クスの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 JPH0428490A (ja) | 1992-01-31 |
| JPH0775787B2 true 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) |
Families Citing this family (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 |
| JPH0965969A (ja) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Nippon Sanso Kk | 断熱調理器 |
| WO2016176171A1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | Corning Incorporated | Method of laser drilling through holes in substrates using an exit sacrificial cover layer; corresponding workpiece |
| JP7291510B2 (ja) * | 2019-03-25 | 2023-06-15 | 三菱重工業株式会社 | レーザ加工方法 |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0428490A (ja) | 1992-01-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080816 Year of fee payment: 13 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090816 Year of fee payment: 14 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |