JPH08174244A

JPH08174244A - 基板材料の切断方法及びその装置

Info

Publication number: JPH08174244A
Application number: JP6316411A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-07-09
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JP3028741B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ドロスの発生がなく、滑らかで、マイクロクラ
ックのない精密な切断ができる基板材料の切断方法及び
その装置を提供する。【構成】炭酸ガスレーザ装置１２１で発振した光の波長
を回折格子１１２で選択することにより単一波長に制御
し、この単一波長のレーザ光を集光すると共にこのレー
ザ光の外周にアシストガスをレーザ光の伝搬方向に沿っ
て流す。そして、このレーザ光を透過することができる
材質からなる光透過板１４７の上に搭載された基板材料
１４１にレーザ光を照射しながら基板材料１４１を移動
させて基板材料１４１の切断を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板材料を例えばＣＯ
₂レーザ装置等から出射されたレーザ光により非接触で
切断する方法及びその装置に関するものであり、ドロス
のない平滑な切断面を得ることができる。

【０００２】

【従来の技術】最近、ガラス材料基板や磁性材料基板、
半導体材料基板、さらには誘電体材料基板に、電子回路
や光回路などを実装したデバイスの製品開発が活発に行
なわれるようになってきた。これらのデバイスは上記基
板の中、あるいは表（または裏）面に数個から数千個形
成されている。そのため、最後の工程で、基板を切断し
てそれぞれのデバイスを分離しなければならない。この
切断・分離方法とし、図７に示すように、点線に沿って
ダイヤモンドブレードダイシングを行なうか、レーザ光
を照射してスクライビングを行なう方法などが用いられ
ている。

【０００３】図８は、本出願人が先に提案したＣＯ₂レ
ーザ光の照射によるガラスの切断装置（特願平５−６３
７７５号）を示している。この装置は、ＣＯ₂レーザ
（炭酸ガスレーザ）８０１のレーザ光Ｌの周りにアシス
トガス導入管８０２からアシストガスＧを吹き付け、こ
のレーザ光Ｌをベース８０３上のガラス基板８０４に照
射して、このガラス基板を２つの基板Ａ及びＢに切断す
る際に、ガラス基板をＡ側及びＢ側でそれぞれベース８
０３に真空吸着して固定するものである。ベース８０３
のＡ側Ｂ側間に設けた溝８０５はレーザ光Ｌがガラス基
板８０４を貫通するようにしたもので、溝８０５がある
ことにより、切断中に同じ切断条件を保つことができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８の装置を用いて石
英系及び多成分系ガラス基板、セラミックス基板を切断
すると、次のような問題を生じることがわかった。

【０００５】(1) 図７（ａ）の平面図及び図７（ｂ）の
側面図に示されるように、厚さが０．２mmから１．５mm
の範囲の基板材料９０１を切断すると、切断した基板材
料９０１の切断部分９０２の表面９０３、側面９０４、
及び裏面９０５に凹凸が発生し、滑らかに切断すること
ができなかった。ただし、部分的には滑らかなところも
あった。また、凹凸の大きさは、数μｍ〜数十μｍであ
った。

【０００６】(2) 厚さが厚い（≧１mm）多成分系ガラス
基板及びセラミックス基板の場合には、基板材料の裏面
に切断の残存かす、即ちドロスが切断方向に沿って不均
一に生じた。そのドロスの高さも数十μｍから数百μｍ
と不均一であった。またセラミックス基板の場合には、
切断した部分の表面及び側面に数十μｍ〜数百μｍの長
さにわたってマイクロクラックが発生し、その発生場
所、マイクロクラックの長さも不均一であった。また多
成分系ガラス（例えば、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラ
ス、沿ガラス）基板の場合には局所的に大きなクラック
が入り、基板材料が割れることもあった。

【０００７】(3) 上記凹凸の発生の仕方は、不規則であ
り、ＣＯ₂レーザ光の出力の強さを一定にしてもまだ発
生することがわかった。

【０００８】(4) 上記ドロスは、切断した基板をケース
内に実装する際に、密着性良く実装することができない
という問題を生じさせた。特に、ドロスがケースと基板
との間に不均一なすき間を発生させてしまい、これがケ
ース内への基板を気密封止するのを阻害してしまった。

【０００９】(5) 基板の厚みが０．数mmの極薄の場合に
は、切断された部分がアシストガスの風圧によっておさ
れ、これから切断しようとする基板部分のレンズと基板
表面間の間隔が変動し、その結果、切断面に凹凸が発生
したり、切断面が非垂直になった。

【００１０】本発明の目的は、上記課題を解決して、種
々の非金属材料の基板を切断するに際し、ドロスの発生
がなく、滑らかで、マイクロクラックのない精密な切断
面を実現することができる基板材料の切断方法及びその
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は次のようにしたものである。

【００１２】第１の発明は、レーザ装置からの光の波長
を回折格子（グレーティング）により単一波長に選択し
て制御し、該レーザ光を光透過板の上に設置された基板
材料上に集光し、かつ該レーザ光の伝搬方向に向かって
そのレーザ光の外周にアシストガスを流して該基板材料
表面上に吹き付けつつ、該レーザ光の照射された部分の
基板材料を蒸発させながら該レーザ光を光透過板を貫通
させるようにし、該基板材料を移動させながら基板材料
を切断する方法である。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、レー
ザ装置としてＣＯ₂レーザ装置を用いた基板材料の切断
方法である。

【００１４】第３の発明は、第１の発明において、基板
材料を光透過板上に真空吸着させて基板材料を切断する
方法である。

【００１５】第４の発明は、第１の発明において、レー
ザ光を透過させることのできる光透過板の材料として、
ＺｎＳｅ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＫＣｌ、あるいはこれらの
材料に反射防止膜を施したものを用いたことを特徴とす
る基板材料の切断方法である。

【００１６】第５の発明は、第１の発明において、レー
ザ装置は常にオン状態とし、基板材料を切断する部分に
きたときに、レーザ装置の出射端と集光用レンズとの間
に設けたシャッタを開とすることによりレーザ光を基板
材料に照射して基板材料を切断する方法である。

【００１７】第６の発明は、第１の発明において、レー
ザ光の伝搬方向に向かって流しているアシストガスを基
板表面側から強制的に排気するようにした基板材料の切
断方法である。

【００１８】第７の発明は、第１の発明において、回折
格子付きレーザ装置と、基板材料をＸ及びＹ方向に移動
させるステージを防振機構をもった防振台上に一体化し
て固定した状態で基板材料を切断する方法である。

【００１９】第８の発明は、所望の波長を選択できる回
折格子付き共振器をもつレーザ装置と、このレーザ装置
が出力したレーザ光を基板材料表面に集光させるための
レンズと、該レーザ光を透過させることのできる光透過
板の上に基板材料を固定して少なくとも一軸方向へ移動
させる基板移動機構と、該基板移動機構に光透過板を通
過したレーザ光を拡散させて伝搬するためのスリット部
と、基板表面に照射されるレーザ光をアシストガス雰囲
気に保つためのアシストガス供給部とからなる基板材料
の切断装置である。

【００２０】第９の発明は、第８の発明において、レー
ザ装置がＣＯ₂レーザ装置である基板材料の切断装置で
ある。

【００２１】第１０の発明は、第８の発明において、基
板材料を光透過板上に固定するための真空吸着器を用い
た基板材料の切断装置である。

【００２２】第１１の発明は、第８の発明において、レ
ーザ装置と集光用レンズとの間に、電気信号によりレー
ザ光を遮断あるいは開放するためのシャッタを設けた基
板材料の切断装置である。

【００２３】第１２の発明は、第８の発明において、レ
ーザ光及び基板切断部分をアシストガス雰囲気に保つた
めの囲いを設け、かつその囲い内のアシストガスを強制
的に排気するための排気装置を設けた基板材料の切断装
置である。

【００２４】第１３の発明は、第８の発明において、回
折格子付きレーザ装置と、レンズ系と、基板移動機構
と、シャッタとを防振機構をもった防振台上に一体化し
て固定した基板材料の切断装置である。

【００２５】

【作用】基板の切断面のドロスをなくすことにより、切
断した基板（例えば、電気的、あるいは光学的回路の集
積化された基板）を金属あるいはプラスチックのケース
内に密着性良く実装することができ、ケースと基板との
気密封止も可能となる。また、切断した基板上に他の基
板を密着性良く積層させることができるようになること
から、多層状の高密度実装が可能となる。

【００２６】切断の切り代幅をレーザビーム（例えばＣ
Ｏ₂レーザ光）のスポット径程度の小さい寸法幅に抑
え、かつ滑らかで、マイクロクラックをなくすことによ
り、基板上あるいは中に、電気（あるいは光）集積回路
を高密度に集積化することが可能となり、これにより、
集積回路の低コスト化を図ることが可能となる。また熱
変形歪に原因して起るマイクロクラックを抑えること
は、基板上あるいは中に集積化した電気（あるいは光）
集積回路の特性劣化を防ぐし、また長期的にも信頼性の
高い集積回路を提供することが可能となる。

【００２７】また、蒸発した基板材料の微粉末をアシス
トガスと共に強制的に排気するようにした、いわゆるク
リーンでドライな雰囲気で切断を行なうことにより、電
気的、光学的に高品質、高性能を得る方法及びその装置
を提供する。そして、このような切断加工を再現性良く
実現するようにすることが可能となる。

【００２８】さらに、切断すべき基板材料を光透過板に
真空引き、あるいは機械的に密着固定させた状態で切断
を行なわせるので、切断中、あるいは切断直後にアシス
トガスの風圧や、強制排気機構などによって基板材料が
吹き飛ばされることがない。併せて、切断前、切断中、
及び切断し終えた部分の基板は常に光透過板に密着され
ているので、基板の厚みが極薄の場合でもアシストガス
の風圧によってレンズと基板表面間の間隔が変動しな
い。したがって、均一な切断が可能となる。

【００２９】第１の発明によれば、レーザ光の波長を回
折格子により単一波長に制御しているので、基板材料に
は常に同じ波長のレーザ光が照射される。このため基板
材料の光吸収が一定となり、その吸収エネルギにより気
化する基板材料の量が一定する。基板材料を移動する
と、場所によらず帰化する基板材料の量が一定となるか
ら、凹凸等の発生がなく切断される。しかもレーザ光は
基板材料を気化させつつ、最後には基板材料を貫通して
光透過板を通過していく。しかも切断中、アシストガス
は基板表面に吹き付けられ、透過部材に衝突するので、
気化した基板材料の微粒子は吹き飛ばされて、切断した
基板の表面、側面、及び裏面にはつかない。即ち、ドロ
スは発生しなくなる。またアシストガスで切断面が急冷
されるので、熱変形歪によるマイクロクラックの発生が
抑えられる。さらに、常に一定の単一波長のレーザ光を
選択して切断しているので、再現性良く切断することが
可能となる。

【００３０】第２の発明によれば、ＣＯ₂レーザ装置は
非金属材料の切断に適している。

【００３１】第３の発明によれば、基板材料は切断中、
光透過板上に真空吸着されているので、基板材料の厚み
が薄くてもアシストガスの風圧によって、レンズと基板
表面間の間隔が変動することがない。その結果、均一な
切断を行なうことが可能となる。また上記風圧によっ
て、切断した基板が吹き飛ばされることもない。

【００３２】第４の発明によれば、光透過板として、Ｚ
ｎＳｅ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＫＣｌ、あるいはこれらの材
料に反射防止膜を施したものを用いているので、波長９
μｍから１１μｍのレーザ光を低損失で透過させること
ができる。即ち、この光透過板の存在は、レーザ光に対
しては基板材料へのレーザ光の吸収を妨害することな
く、効率良く透過材を透過させる通路として機能し、ア
シストガスに対してはこの光透過板で反射させて通過す
るのを阻止する役目をし、気化した微粒子が切断面に付
着しないように吹き飛ばされる役目をする。さらに、レ
ンズと基板材料間の間隔を一定に保つ役目（真空吸着に
よる）もする。

【００３３】第５の発明によれば、レーザ装置は常に単
一波長で発振している状態に保たれていて、切断時にシ
ャッタを開とする方法であるので、再現性良く均一な基
板材料の切断が可能となる。

【００３４】第６の発明によれば、レーザ光によって気
化された基板材料の微粒子をアシストガスによって吹き
飛ばし、そのガスを基板表面側から強制排気することに
よって基板表面への微粒子の付着を防ぐことが可能とな
る。またアシストガスは基板切断面を冷却しつつ、光透
過板表面に衝突し、この光透過板表面も冷却するので、
この表面への微粒子の付着も防ぐことができる。

【００３５】第７の発明によれば、回折格子付きレーザ
装置と基板移動ステージとが防振機構をもった防振台上
に一体化して固定されているので、外来の振動や衝撃に
対しても両者の相対的な位置ずれが発生することがな
く、基板材料の切断面に不均一な凹凸が生じない。

【００３６】第８から第１３の発明の装置によれば、上
記第１から第７の発明の方法を実施する際に基板材料の
切断を高精度で均一に、かつ再現性良く実現できる。

【００３７】以上のような作用効果は、本発明者が、先
に提案した図８の装置を用いて種々の実験を繰り返した
結果の中から創出し、発明するに至ったものである。

【００３８】即ち、ガラスやセラミックスを図７のよう
に切断した場合、図９のように切断した基板の表面、側
面、及び裏面に凹凸が発生し、その凹凸の発生の仕方が
不規則であり、しかも、切断速度やＣＯ₂レーザの出力
の強さに依存しないが、成分組成などに影響されること
から、ＣＯ₂レーザ光の波長が不規則に変動し、その変
動によって凹凸が発生するのではないかと考えた。そこ
で、ＣＯ₂レーザの発振スペクトル特性を測定したとこ
ろ、波長が９．１μｍから１１．３μｍの広いスペクト
ル分布をもって発振し、しかもその分布内での各波長の
出力値（強さ）も一様でないことがわかった（図２に後
述する）。そして、この発振スペクトル特性は、ＣＯ₂
レーザの冷却用水（図８には図示せず）の温度変動、Ｃ
Ｏ₂レーザに供給する高圧電源の電圧変動、ＣＯ₂レー
ザ管（図８には図示せず）内の真空度等によって微妙に
かつ時々刻々と変動していることがわかった。この発振
スペクトル幅が広いこと、即ち、多波長発振であること
及びその発振波長特性が変動することが凹凸発生の原因
であると推定した。つまり、基板材料は光吸収に波長依
存性を持っており、上記のように広い発振スペクトル幅
のなかで発振波長特性が変動するＣＯ₂レーザ光が基板
材料に照射され、これによって基板材料が切断される
と、切断面も波長に依存して不均一になり、そして、発
振スペクトル特性が変動しているとき、不均一性がさら
に増大するものと考えた。また、多波長発振しているＣ
Ｏ₂レーザ光を集光レンズで集光すると、集光レンズは
波長依存性による収差をもち、この収差によっても切断
面も不均一になるものと考えた。こうした考えから導か
れた本発明は、ＣＯ₂レーザ装置が、後述するように
（図２）、単一波長、例えば１０．６μｍで発振するよ
うに制御を行なうものである。また切断面の裏面エッジ
にドロスが付着するのを抑制するために、光透過板の上
に基板を固定し、ＣＯ₂レーザ光の照射によって蒸発し
た微粒子をアシストガスでもって透過板上で反射させて
大気中に放散させるようにしたものである。さらに、基
板材料を移動させる機構が微妙に発振していると、同様
に凹凸が発生することも実験から見出されたので、ＣＯ
₂レーザ装置と基板移動機構とを防振装置上に一体的に
固定したものである。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。

【００４０】本発明の基板材料切断装置の第１の実施例
を図１に示す。

【００４１】この装置は、防振装置１０１上にＣＯ₂レ
ーザ照射装置１０２と基板移動機構１０３とを一体的に
固定したものである。即ち、ＣＯ₂レーザ照射装置１０
２は支柱１０４を介して防振装置１０１に固定され、基
板移動機構１０３は固定部１０５を介して防振装置１０
１に固定されている。ＣＯ₂レーザ照射装置１０２は、
外部共振器である外付けグレーティング（回折格子）部
１１１を外付けしたＣＯ₂レーザ装置１２１と、出力し
たレーザ光Ｌ₁をシャッタ１３２、ミラー１３５を介し
てレンズ１３６で集光して基板材料１４１の表面上に照
射する光学系１３１と、レーザ光Ｌ₃の外周にアシスト
ガスＧをレーザ光の伝搬方向に向かって流すアシストガ
ス導入系とからなる。基板移動機構１０３は、Ｘ、Ｙ、
Ｚ方向移動機構１４３、１４４、１５５と、そのＺ方向
移動機構１４５の上に固定された固定台１４２と、その
固定台１４２上に固定配置された光透過板１４７と、そ
の光透過板１４７上に備えつけられた基板材料１４１と
からなる。固定台１４２には、溝１４６が設けられ、レ
ーザ光Ｌ₃が基板材料１４１を貫通した後、光透過板１
４７を透過して溝１４６へ拡散するように工夫されてい
る。即ち、レーザ光Ｌ₃はＬ₄のごとく伝搬するが、ア
シストガスＧは基板材料１４１の表面及び光透過板１４
７の表面に衝突して反射する。ＣＯ₂レーザ装置１２１
から発振して出力されるレーザ光Ｌ₁の発振スペクトラ
ムは、グレーティング部１１１がなくて、ブルースター
窓１２７が内部鏡で構成された、いわゆる従来の構成の
場合、上記内部鏡とＣＯ₂レーザ管１２２のもう一方の
側にとりつけられた内部鏡１２５との間で共振を起こし
て出力取出孔１２６から出力されるため、図２（ａ）に
示したように、９．１μｍから１１．３μｍの広い波長
範囲にわたって発振しており、しかも、それぞれの波長
で発振しているパワーも分布をもっている。この広い発
振スペクトル分布をもっていることと、そのパワー分布
もあることが基板材料を切断する上で悪影響を与えてい
た。なお、ＣＯ₂レーザ１２１は、ＣＯ₂レーザ管１２
２内にＣＯ₂、Ｎ₂、Ｈｅを８：１８：７４の割合で混
合した混合気体１２３を封入し、このＣＯ₂レーザ管１
２２内に反転分布を起こすのに必要な放電をさせるため
に電極１２４ａ、１２４ｂを設けてある。またＣＯ₂レ
ーザ管１２２は、図示しないが二重管になっており、Ｃ
Ｏ₂レーザ管１２２の外周は水冷されている。他方、本
発明のＣＯ₂レーザ装置１２１から発振して出力される
レーザ光Ｌ₁の発振スペクトルは、グレーティング１１
２の角度θを調節する角度調節部１１３のマイクロメー
タを回転することによって角度θを変えることにより、
上記波長範囲の中から単一波長（例えば１０．６μｍ）
の光のみを選択的に取り出して出力されることができる
ため、図２（ｂ）のような発振スペクトラム特性とな
る。このような単一波長の発振スペクトラム特性をもっ
たレーザ光で基板材料を切断すると、先に述べたよう
に、切断面に凹凸がなく、かつ均一で滑らかな切断面を
実現することができる。

【００４２】次に、図１の装置を用いた基板材料１４１
の切断方法について述べる。まず基板材料１４１を切断
する前に、ＣＯ₂レーザ装置１２１を駆動してレーザ光
Ｌ₁を出力させておき、シャッタ１３２を挿入／取外し
機構１３３を有する開閉器１３４で操作して閉にしてお
く。その後、アシストガスＧを流しつつ、基板移動機構
（この装置はコンピュータで操作することができる）１
０３を駆動し、かつシャッタ１３２も開として基板材料
１４１の表面にレーザ光Ｌ₃を照射し、基板材料１４１
を切断する。なお、基板移動機構１０３のＸ、Ｙ、Ｚ方
向移動機構１４３、１４４、１４５は、それぞれが数値
制御によって制御されるパルスモータで駆動され、光透
過板１４７上の基板材料１４１の移動を行なうものであ
る。

【００４３】図３は本発明の基板材料切断装置の第２の
実施例を示したものである。この実施例では、光透過板
１４７のＣＯ₂レーザ光Ｌ₃の透過率を高めるために、
光透過板１４７の表面及び裏面に反射防止膜を施し、Ｃ
Ｏ₂レーザ光Ｌ₃の反射光の発生を小さく抑えるように
したものである。ここで光透過板１４７にはＺｎＳｅ、
Ｇｅ、ＧａＡｓ若しくはＫＣｌなどを用いる。上記反射
防止膜を施すことにより、ＣＯ₂レーザ光Ｌ₃は光透過
板１４７でほとんど減裏せずに透過し、溝１４６内にＬ
₄のごとく伝搬する。図１の場合にも基板材料１４１を
切断した場合、基板材料１４１の切断面の裏側へのドロ
スの付着はないが、図３の場合には、図１の場合より均
一な切断面を形成できる。その理由は、図１の場合に
は、光透過板１４７の表面からＣＯ₂レーザ光の反射光
があり、この反射光が基板材料１４１の切断面に若干の
影響を及ぼすからである。

【００４４】図４は本発明の基板材料切断装置の第３の
実施例を示したものである。この実施例では、光透過板
１４７、固定台１４２内に真空吸着用の吸着穴１６０、
１６１を設け、真空排気管１６２、１６３を通して真空
ポンプ１６４、１６５で排気し、基板材料１４１と光透
過板１４７とを真空吸着するようにしたものである。こ
の真空吸着により、基板材料の切断加工中に基板材料１
４１が光透過板１４７からはずれたり、移動したりする
ことがなく、高寸法精度で基板材料１４１を切断するこ
とができる。

【００４５】図５は本発明の基板材料切断装置の第４の
実施例を示したものである。この実施例は、Ｘ、Ｙ、Ｚ
移動機構１０３をボックス１６７で覆い、このボックス
１６７内を排気装置１６６で強制的に排気するようにし
たものである。このように、ボックス１６７を設けるこ
とにより、基板材料１４１の切断面に外部からの空気が
とりこまれることがない。その結果、上記切断面をアシ
ストガス雰囲気に保って加工することができ、切断面が
空気をとりこんで変質したり、切断面に空気中のゴミが
付着したりすることがない。

【００４６】なお、上記各実施例では、レーザ装置とし
てＣＯ₂レーザ装置を用いたが、他のガスレーザ装置を
用いてもよい。

【００４７】次に、図４及び図５の装置を用いた基板材
料の切断例について述べる。

【００４８】（切断例１）図４の装置において、ＣＯ₂
レーザ光Ｌ₃の発振波長を図２（ｂ）に示すように、１
０．６μｍの単一波長に選択し、パワを７０Ｗに設定し
た。アシストガスＧにはＮ₂ガスを用い、ガス導入ガイ
ド管１５１の出口（内径３．５mm）のガス圧を３kg／cm
²となるようにＮ₂ガスを流した。基板材料１４１には
厚さが１mm、面積が１００mm×１００mmのパイレックス
ガラス（商品名、米国コーニングガラス社製）を用い
た。光透過板１４７には厚さが５mmの反射防止膜付きの
ＺｎＳｅを用いた。そしてＸ方向へ１５mm／sec の速度
で移動させながらシャッタ１３２を開いて上記ガラス板
を切断した。その結果、切断切り代幅約６０μｍで凹凸
のほとんど観測できない均一な切断面を得ることができ
た。また切断した表面及び裏面にはドロスは付着しなか
った。

【００４９】（切断例２）切断例１において、パイレッ
クスガラスの代わりに、厚さ１．１mm、面積１００mm×
１００mmの無アルカリガラス板（旭ガラス社製品）をＸ
方向へ１０mm／sec の速度で移動させて切断した。この
結果も切断面は極めて均一で、かつドロスの無い切断面
を得ることができた。

【００５０】（切断例３）切断例１において、パイレッ
クスガラスの代わりに、厚さ１mm、面積１００mmφの石
英ガラス基板をＸ方向へ０．６mm／sec の速度で移動さ
せて切断した。この結果も切断面は極めて均一、滑ら
か、かつ垂直性良い状態に加工することができ、さらに
ドロスもなかった。

【００５１】（切断例４）切断例１において、図４の代
わりに、図５の装置を用い、パイレックスガラスの代わ
りに、厚さ１mm、面積５０mm×８０mmのセラミックス基
板（ムライト基板）をＸ方向へ８mm／sec の速度で移動
させて切断した。その結果、切断面にはドロスはなく、
またマイクロクラックも発生していなかった。さらに切
断切り代幅も６０μｍ以下で、変質のない切断面を得る
ことができた。

【００５２】（切断例５）切断例４において、セラミッ
クス基板の代わりに、厚さ０．２mm、面積１００mm×２
００mmの半焼きグリーンシートを、まずＸ方向へ９０mm
／sec で移動させてＸ方向に切断した後、ついでＹ方向
へ３０mm／sec で移動させＹ方向にも切断し、５０mm×
５０mmのグリーンシートを８枚作成した。切断面は直線
性良く、均一であった。また切断中にアシストガスＧに
よってグリーンシートが吹き飛ぶことなく、８枚とも歩
留り良く得ることができた。なお、この場合のアシスト
ガス圧は１kg／cm²とした。

【００５３】（切断例６）切断例４において、ムライト
基板の代わりに、チタン酸バリウム基板（厚さ２mm）を
用い、Ｘ方向へ５mm／sec の速度で移動させて切断し、
切断面の変質、マイクロクラック、ドロスのない切断を
行なうことができた。

【００５４】次に、上記切断したガラス基板を金属ケー
ス内に他の電子回路部品を共に気密封止した実施例につ
いて述べる。

【００５５】図６は、切断したガラス基板１４１−１と
１４１−２との間に電子回路部品２００をはさみ、全体
を金属ケース２０１内に収納した状態を示す説明図であ
る。切断したガラス基板１４１−１と１４１−２の切断
エッジ部にはバリやドロスがないため、電子回路部品２
００、金属ケース２０１と密着性良く実装することがで
きた。

【００５６】上記切断したガラス基板やセラミックス基
板などは、その後に数十℃から４００℃の温度で連続
的、断続的に加熱工程を経たが、切断面が変形したり、
変質することもなかった。

【００５７】

【発明の効果】本発明の基板材料の切断方法及びその装
置は次のような効果がある。

【００５８】(1) 種々の非金属材料の基板をドロスの発
生がなく、滑らかで、マイクロクラックのないように切
断することができた。

【００５９】(2) 基板の切断面のドロスをなくすことに
より、切断した基板を金属あるいはプラスチックケース
内に密着性良く実装することができた。またケースと基
板との気密封止も容易であった。

【００６０】(3) 切断の切り代幅を１００μｍ以下に抑
え、かつ切断速度も数mm／sec から数十mm／sec の高速
であり、生産効率を上げることができた。

【００６１】(4) 切断面には熱変形歪に原因して起るマ
イクロクラックが発生しないので、基板上あるいは中に
集積化した電気（あるいは光）集積回路の特性劣化を防
ぐことができる。また、切断した基板を種々の温度（数
十℃〜４００℃）の工程を通しても変質することがな
く、長期的安定性の面でも問題のないことがわかった。

【００６２】(5) クリーンでドライな雰囲気で切断を行
なうことができるので、電気的、光学的に高品質、高性
能な部品を得ることができる。

【００６３】(6) 極薄の基板材料も高寸法精度で切断す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板材料切断装置の第１の実施例を示
す構成図。

【図２】（ａ）は従来のＣＯ₂レーザ装置の発振スベク
トラム特性。（ｂ）は本発明のＣＯ₂レーザ装置の発振
スペクトラム特性の一例。

【図３】本発明の基板材料切断装置の第２の実施例を示
す構成図。

【図４】本発明の基板材料切断装置の第３の実施例を示
す構成図。

【図５】本発明の基板材料切断装置の第４の実施例を示
す構成図。

【図６】本発明の方法によって切断したガラス基板を電
子回路部品と共に金属ケース内に収納した状態を示す説
明図。

【図７】集積回路の切断・分離方法を説明するための基
板材料を示す平面図。

【図８】従来のＣＯ₂レーザ光の照射によるガラス切断
装置を示す構成図。

【図９】従来のＣＯ₂レーザ光の照射による基板切断装
置を示す構成図。

【符号の説明】

１０１防振装置１０３基板移動機構１１１外付けグレーティング部１１２回折格子（グレーティング）１１３角度調節部１２１炭酸ガスレーザ装置１３４開閉器１３６集光用レンズ１４１基板材料１４７光透過板１５１ガス導入ガイド管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ装置から出射されたレーザ光の波長
を回折格子により所定の単一波長に制御した後に集光用
レンズにより集光すると共に、この単一波長のレーザ光
の外周にアシストガスをレーザ光の伝搬方向に沿って流
し、集光したレーザ光を移動する基板材料に照射して該
レーザ光が照射された部分の基板材料を蒸発させて基板
材料を切断する方法において、レーザ光を透過する材質
からなる光透過板の上に基板材料を搭載したことを特徴
とする基板材料の切断方法。
【請求項２】前記レーザ装置としてＣＯ₂レーザ装置を
用いたことを特徴とする請求項１記載の基板材料の切断
方法。
【請求項３】前記基板材料は前記光透過板上に真空吸着
されていることを特徴とする請求項１記載の基板材料の
切断方法。
【請求項４】前記光透過板が、ＺｎＳｅ、Ｇｅ、ＧａＡ
ｓ若しくはＫＣｌの板、あるいはこれらの板に反射防止
膜を施したものであることを特徴とする請求項１記載の
基板材料の切断方法。
【請求項５】前記レーザ装置を常に作動状態とし、前記
レーザ装置の出射端と前記集光用レンズとの間に設けた
シャッタを開閉することによりレーザ光を遮断あるいは
開放することを特徴とする請求項１記載の基板材料の切
断方法。
【請求項６】レーザ光の伝搬方向に沿って流した前記ア
シストガスを前記基板材料表面側から強制的に排気する
ことを特徴とする請求項１記載の基板材料の切断方法。
【請求項７】前記基板材料を搭載した前記光透過板を、
防振機構をもった防振台上に一体化して設けられた基板
材料移動機構上に固定したことを特徴とする請求項１記
載の基板材料の切断方法。
【請求項８】所望の波長に選択的に制御できる回折格子
付き共振器をもつレーザ装置と、このレーザ装置が出力
したレーザ光を基板材料表面に集光させるための集光用
レンズと、集光されたレーザ光を透過させることのでき
る基板材料搭載用光透過板と、この光透過板上に搭載し
た基板材料を光透過板と共に少なくとも一軸方向へ移動
させる基板移動機構と、該基板移動機構に設けられた光
透過材板を透過した後のレーザ光を拡散させて伝搬する
ためのスリット部と、該基板表面に照射されるレーザ光
の周囲をアシストガス雰囲気に保つためのアシストガス
供給部とからなることを特徴とする基板材料の切断装
置。
【請求項９】前記レーザ装置がＣＯ₂レーザ装置である
ことを特徴とする基板材料の切断装置。
【請求項１０】前記基板材料を前記光透過板上に固定す
るための真空吸着器を有することを特徴とする請求項８
記載の基板材料の切断装置。
【請求項１１】前記レーザ装置と前記集光用レンズとの
間に、電気信号によりレーザ光を遮断あるいは開放する
ためのシャッタを設けたことを特徴とする請求項８記載
の基板材料の切断装置。
【請求項１２】前記レーザ光の周囲及び基板材料切断部
分をアシストガス雰囲気に保つための囲いを設け、かつ
その囲い内のアシストガスを強制的に排気するための排
気装置を設けたことを特徴とする請求項８記載の基板材
料の切断装置。
【請求項１３】回折格子を備えたレーザ装置と集光レン
ズを含むレンズ系と、基板移動機構とを防振機構をもっ
た防振台上に一体化して固定したことを特徴とする請求
項８記載の基板材料の切断装置。