JPH09141480A - アブレーション加工方法 - Google Patents
アブレーション加工方法Info
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- JPH09141480A JPH09141480A JP7301425A JP30142595A JPH09141480A JP H09141480 A JPH09141480 A JP H09141480A JP 7301425 A JP7301425 A JP 7301425A JP 30142595 A JP30142595 A JP 30142595A JP H09141480 A JPH09141480 A JP H09141480A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ加工時に発生したデブリの付着を防止
し、良好な加工表面を得ることのできるレーザ加工技術
を提供する。 【解決手段】 アブレーション加工すべき被加工表面を
有する対象物を準備する工程と、前記被加工表面に液体
を接触させる工程と、前記液体を通して前記被加工表面
にレーザ光を照射し、アブレーション加工する工程とを
含む。
し、良好な加工表面を得ることのできるレーザ加工技術
を提供する。 【解決手段】 アブレーション加工すべき被加工表面を
有する対象物を準備する工程と、前記被加工表面に液体
を接触させる工程と、前記液体を通して前記被加工表面
にレーザ光を照射し、アブレーション加工する工程とを
含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いた
アブレーション加工に関し、特にレーザ光の照射によっ
て生じるデブリの付着防止に適したアブレーション加工
に関する。
アブレーション加工に関し、特にレーザ光の照射によっ
て生じるデブリの付着防止に適したアブレーション加工
に関する。
【０００２】
【従来の技術】エキシマレーザ光は、化学結合を切断で
きる高いホトンエネルギを有し、アブレーションと呼ば
れる光化学反応により、熱的な影響少なく、加工対象物
を除去することができる。
きる高いホトンエネルギを有し、アブレーションと呼ば
れる光化学反応により、熱的な影響少なく、加工対象物
を除去することができる。
【０００３】エネルギ密度を調整したエキシマレーザ光
を照射することにより、プラスチック、金属、セラミッ
クス等種々の物質をアブレーション加工することができ
る。加工対象物によっては、アブレーション加工により
加工領域周辺にデブリと呼ばれる飛散物が付着する。デ
ブリが生じると、所望の加工精度が得られないこともあ
る。
を照射することにより、プラスチック、金属、セラミッ
クス等種々の物質をアブレーション加工することができ
る。加工対象物によっては、アブレーション加工により
加工領域周辺にデブリと呼ばれる飛散物が付着する。デ
ブリが生じると、所望の加工精度が得られないこともあ
る。
【０００４】磁気記憶装置において、空気力学的な作用
により磁気ヘッドを磁気ディスク盤の表面から０．２μ
ｍ程度の微小な間隙で浮上させるために、微細溝加工を
した磁気ヘッドスライダーが用いられる。この磁気ヘッ
ドスライダーにアルチック（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣの複合
焼結体）が用いられる。
により磁気ヘッドを磁気ディスク盤の表面から０．２μ
ｍ程度の微小な間隙で浮上させるために、微細溝加工を
した磁気ヘッドスライダーが用いられる。この磁気ヘッ
ドスライダーにアルチック（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣの複合
焼結体）が用いられる。
【０００５】従来磁気ヘッド用アルチックはイオンミリ
ングで加工されていた。点加工のイオンミリングは加工
速度が遅いので、最近面加工で高速加工に有利なＹＡＧ
レーザ加工やエキシマレーザ加工が注目されている。
ングで加工されていた。点加工のイオンミリングは加工
速度が遅いので、最近面加工で高速加工に有利なＹＡＧ
レーザ加工やエキシマレーザ加工が注目されている。
【０００６】セラミックスのエキシマレーザ加工は、ポ
リマ等の高分子材料のエキシマレーザ加工に比べて加工
閾値が低いため、セラミックスをエキシマレーザで加工
する場合は、通常１０Ｊ／ｃｍ2 以上のエネルギ密度で
行われていた。Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉ3 Ｎ4 等を主成分とし
たセラミックスはエキシマレーザによる加工性がよく、
加工後の底面は平滑である。しかしアルチックは加工性
が悪く、加工後の底面は凹凸が激しくなる。加工領域周
辺のデブリの付着と共に、加工底面の凹凸が加工品質を
低下させてしまう。
リマ等の高分子材料のエキシマレーザ加工に比べて加工
閾値が低いため、セラミックスをエキシマレーザで加工
する場合は、通常１０Ｊ／ｃｍ2 以上のエネルギ密度で
行われていた。Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉ3 Ｎ4 等を主成分とし
たセラミックスはエキシマレーザによる加工性がよく、
加工後の底面は平滑である。しかしアルチックは加工性
が悪く、加工後の底面は凹凸が激しくなる。加工領域周
辺のデブリの付着と共に、加工底面の凹凸が加工品質を
低下させてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】加工対象物の表面を削
り取るようなレーザ加工においては、加工副次物として
加工領域周辺にデブリが発生することが多い。このよう
なデブリの発生を防止するためには、加工処理の後にデ
ブリ除去工程を設けるか、またはレーザ加工と同時にガ
スアシストを行なう。
り取るようなレーザ加工においては、加工副次物として
加工領域周辺にデブリが発生することが多い。このよう
なデブリの発生を防止するためには、加工処理の後にデ
ブリ除去工程を設けるか、またはレーザ加工と同時にガ
スアシストを行なう。
【０００８】加工対象物がセラミックス等の場合には、
レーザ加工と同時にデブリの付着を効果的に抑止する方
法は知られていなかった。本発明の目的は、レーザ加工
時に発生したデブリの付着を防止し、良好な加工表面を
得ることのできるレーザ加工技術を提供することであ
る。
レーザ加工と同時にデブリの付着を効果的に抑止する方
法は知られていなかった。本発明の目的は、レーザ加工
時に発生したデブリの付着を防止し、良好な加工表面を
得ることのできるレーザ加工技術を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、アブレーション加工すべき被加工表面を有する対象
物を準備する工程と、前記被加工表面に液体を接触させ
る工程と、前記液体を通して前記被加工表面にレーザ光
を照射し、アブレーション加工する工程とを含むアブレ
ーション加工方法が提供される。
と、アブレーション加工すべき被加工表面を有する対象
物を準備する工程と、前記被加工表面に液体を接触させ
る工程と、前記液体を通して前記被加工表面にレーザ光
を照射し、アブレーション加工する工程とを含むアブレ
ーション加工方法が提供される。
【００１０】レーザ加工すべき表面に液体を接触させ、
液体を通してレーザ光を照射しアブレーション加工する
と、発生したデブリが液体中に浮遊する。加工終了後液
体と共にデブリを洗い流すことにより、被加工表面にデ
ブリが付着することを防止することができる。
液体を通してレーザ光を照射しアブレーション加工する
と、発生したデブリが液体中に浮遊する。加工終了後液
体と共にデブリを洗い流すことにより、被加工表面にデ
ブリが付着することを防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例で用いた
レーザ加工装置の概略図である。レーザ加工装置は、光
学系、加工対象物載置台及び制御装置１１を含んで構成
されている。
レーザ加工装置の概略図である。レーザ加工装置は、光
学系、加工対象物載置台及び制御装置１１を含んで構成
されている。
【００１２】光学系は、紫外レーザ光源１、エネルギメ
ータ２、集光用レンズ３、ハーフミラー４、及びミラー
５から構成されている。紫外レーザ光源１は、紫外レー
ザ光を放出する。例えば、エキシマレーザ光源、ＹＡＧ
（イットリウムアルミニウムガーネット）レーザ若しく
はＹＬＦ（イットリウムリチウムフロライド）レーザの
第ｎ次高調波（ｎ＝３、４、５）を発生する光源等を用
いる。
ータ２、集光用レンズ３、ハーフミラー４、及びミラー
５から構成されている。紫外レーザ光源１は、紫外レー
ザ光を放出する。例えば、エキシマレーザ光源、ＹＡＧ
（イットリウムアルミニウムガーネット）レーザ若しく
はＹＬＦ（イットリウムリチウムフロライド）レーザの
第ｎ次高調波（ｎ＝３、４、５）を発生する光源等を用
いる。
【００１３】エキシマレーザは、単一パルスのエネルギ
が数百ｍＪと比較的大きいが、パルス毎の出力安定性に
乏しい。ＹＬＦレーザの高調波は、単一パルスのエネル
ギは小さいが、パルス毎の出力安定性に優れている。Ｙ
ＡＧレーザの高調波は、単一パルスのエネルギの大きさ
及び安定性共に、エキシマレーザとＹＬＦレーザの中間
である。
が数百ｍＪと比較的大きいが、パルス毎の出力安定性に
乏しい。ＹＬＦレーザの高調波は、単一パルスのエネル
ギは小さいが、パルス毎の出力安定性に優れている。Ｙ
ＡＧレーザの高調波は、単一パルスのエネルギの大きさ
及び安定性共に、エキシマレーザとＹＬＦレーザの中間
である。
【００１４】このため、レーザ光を照射しながら被加工
表面を走査して、１パルス毎に点加工するような場合に
は、エキシマレーザよりもＹＡＧレーザ、ＹＡＧレーザ
よりもＹＬＦレーザが適している。例えば、被加工表面
をアブレーション加工によってマーキングする場合に
は、ＹＬＦレーザが適している。逆に、大面積の領域を
同時に加工する場合には、エキシマレーザが適してい
る。
表面を走査して、１パルス毎に点加工するような場合に
は、エキシマレーザよりもＹＡＧレーザ、ＹＡＧレーザ
よりもＹＬＦレーザが適している。例えば、被加工表面
をアブレーション加工によってマーキングする場合に
は、ＹＬＦレーザが適している。逆に、大面積の領域を
同時に加工する場合には、エキシマレーザが適してい
る。
【００１５】ハーフミラー４は、レーザ光源１から放射
されたレーザ光の一部を反射してエネルギメータ２に入
射させる。エネルギメータ２は、レーザ光のパルス毎の
エネルギを測定し、エネルギを一定に保つようにレーザ
光源１に対してフィードバック制御を行う。ミラー５
は、ハーフミラー４を透過したレーザ光を反射し、集光
用レンズ３に導く。集光用レンズ３は、レーザ光を集光
し被加工表面上に合焦させる。なお、集光用レンズ３に
は、紫外光を透過させるレンズ若しくは反射凹面鏡を使
用することができる。
されたレーザ光の一部を反射してエネルギメータ２に入
射させる。エネルギメータ２は、レーザ光のパルス毎の
エネルギを測定し、エネルギを一定に保つようにレーザ
光源１に対してフィードバック制御を行う。ミラー５
は、ハーフミラー４を透過したレーザ光を反射し、集光
用レンズ３に導く。集光用レンズ３は、レーザ光を集光
し被加工表面上に合焦させる。なお、集光用レンズ３に
は、紫外光を透過させるレンズ若しくは反射凹面鏡を使
用することができる。
【００１６】ミラー５を紙面に垂直な軸の回りに回転さ
せることにより、被加工表面内でレーザ光を走査するこ
とができる。ミラー５としてガルバノミラーを用いるこ
とにより、連続的に走査することができる。このとき、
合焦点を被加工表面上で一定速度で移動させるために集
光用レンズ３をｆθレンズとすることが好ましい。
せることにより、被加工表面内でレーザ光を走査するこ
とができる。ミラー５としてガルバノミラーを用いるこ
とにより、連続的に走査することができる。このとき、
合焦点を被加工表面上で一定速度で移動させるために集
光用レンズ３をｆθレンズとすることが好ましい。
【００１７】加工対象物載置台は、容器６とステージ７
から構成されている。容器６はステージ７の上に載置さ
れている。アブレーション加工時には、容器６の中に加
工対象物８を載置する。加工対象物８の被加工表面上に
水１０を滴下し、その上にカバーガラス９を浮かせる。
水の表面張力により、被加工表面上にほぼ一様な厚さの
水の膜が形成される。なお、一様な厚さの水の膜を形成
することができれば、カバーガラス９はなくてもよい。
から構成されている。容器６はステージ７の上に載置さ
れている。アブレーション加工時には、容器６の中に加
工対象物８を載置する。加工対象物８の被加工表面上に
水１０を滴下し、その上にカバーガラス９を浮かせる。
水の表面張力により、被加工表面上にほぼ一様な厚さの
水の膜が形成される。なお、一様な厚さの水の膜を形成
することができれば、カバーガラス９はなくてもよい。
【００１８】ステージ７は、被加工表面をレーザ光の合
焦位置まで移動する。レーザ光で被加工表面を走査しな
がら加工する場合は、ステージ７を被加工表面内で移動
可能なＸ−Ｙステージとする。ステージ７をレーザ光を
走査する方向と垂直な方向に一定速度で平行移動するこ
とにより、被加工表面を面的に走査することができる。
焦位置まで移動する。レーザ光で被加工表面を走査しな
がら加工する場合は、ステージ７を被加工表面内で移動
可能なＸ−Ｙステージとする。ステージ７をレーザ光を
走査する方向と垂直な方向に一定速度で平行移動するこ
とにより、被加工表面を面的に走査することができる。
【００１９】制御装置１１は、ミラー５の回転、ステー
ジ７の平行移動及びレーザ光源１のレーザ光放射を制御
する。レーザ光の走査点がアブレーション加工すべき点
に一致したとき、レーザ光源１からレーザ光を放射させ
る。このようにして被加工表面の所望の領域のみを加工
することができる。
ジ７の平行移動及びレーザ光源１のレーザ光放射を制御
する。レーザ光の走査点がアブレーション加工すべき点
に一致したとき、レーザ光源１からレーザ光を放射させ
る。このようにして被加工表面の所望の領域のみを加工
することができる。
【００２０】次に、図２を参照して図１に示すレーザ加
工装置を用いてアルチック表面を加工した結果を説明す
る。図２（Ａ）は、Ｈｄ：ＹＬＦレーザの第４次高調波
による紫外レーザ光（０．４ｍＪ／パルス）を用いて、
１ｍｍ×０．５ｍｍの被加工アルチック表面に水の膜を
形成しないで空気中で加工したときのアルチック表面の
写真を示す。レーザ光を各点に１パルスずつ照射しつつ
走査し、「ｈａ」の文字形状にアブレーション加工し
た。加工部近傍の黒い影はデブリが付着している部分で
ある。
工装置を用いてアルチック表面を加工した結果を説明す
る。図２（Ａ）は、Ｈｄ：ＹＬＦレーザの第４次高調波
による紫外レーザ光（０．４ｍＪ／パルス）を用いて、
１ｍｍ×０．５ｍｍの被加工アルチック表面に水の膜を
形成しないで空気中で加工したときのアルチック表面の
写真を示す。レーザ光を各点に１パルスずつ照射しつつ
走査し、「ｈａ」の文字形状にアブレーション加工し
た。加工部近傍の黒い影はデブリが付着している部分で
ある。
【００２１】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す加工済の
表面をアルコールをしみ込ませた布でふきとった後の写
真を示す。デブリをある程度除去することはできるが、
完全に取り除くことは困難であった。
表面をアルコールをしみ込ませた布でふきとった後の写
真を示す。デブリをある程度除去することはできるが、
完全に取り除くことは困難であった。
【００２２】図２（Ｃ）は、被加工表面に水を滴下し、
その上に紫外光を透過させるカバーガラスを浮かせて、
カバーガラス及び静止状態の水の膜を通してレーザ光を
照射して加工したときのアルチック表面の写真を示す。
図示の写真は、レーザ加工終了後に流水で被加工表面を
洗浄した後のものである。図に示すように、加工部近傍
にほとんどデブリの付着はない。これは、レーザ光によ
るアブレーション加工時に発生したデブリが水の膜中に
浮遊し、加工表面に付着しないためと考えられる。浮遊
しているデブリは、レーザ加工終了後の流水による洗浄
によって洗い流される。
その上に紫外光を透過させるカバーガラスを浮かせて、
カバーガラス及び静止状態の水の膜を通してレーザ光を
照射して加工したときのアルチック表面の写真を示す。
図示の写真は、レーザ加工終了後に流水で被加工表面を
洗浄した後のものである。図に示すように、加工部近傍
にほとんどデブリの付着はない。これは、レーザ光によ
るアブレーション加工時に発生したデブリが水の膜中に
浮遊し、加工表面に付着しないためと考えられる。浮遊
しているデブリは、レーザ加工終了後の流水による洗浄
によって洗い流される。
【００２３】上記実施例では、被加工表面に水を滴下す
る場合を示したが、水に限らず紫外光を透過する他の液
体でもよい。被加工表面に滴下した液体中にデブリが浮
遊すれば、上記実施例と同様にデブリの付着を防止でき
るであろう。
る場合を示したが、水に限らず紫外光を透過する他の液
体でもよい。被加工表面に滴下した液体中にデブリが浮
遊すれば、上記実施例と同様にデブリの付着を防止でき
るであろう。
【００２４】なお、被加工表面上の液体の膜の厚さを一
様にするために、被加工表面とカバーガラスとの間にス
ペーサを置いてもよい。また、加工対象物全体を液体中
に浸漬し、液面よりもやや下に被加工表面が位置するよ
うに加工対象物を保持してもよい。
様にするために、被加工表面とカバーガラスとの間にス
ペーサを置いてもよい。また、加工対象物全体を液体中
に浸漬し、液面よりもやや下に被加工表面が位置するよ
うに加工対象物を保持してもよい。
【００２５】上記実施例では、アルチック表面をアブレ
ーション加工する場合を示したが、アブレーション加工
できる材料であれば、その他の材料を加工する場合にも
効果があるであろう。例えば、ポリイミド、金属等の加
工にも上記実施例による加工方法が適用できるであろ
う。
ーション加工する場合を示したが、アブレーション加工
できる材料であれば、その他の材料を加工する場合にも
効果があるであろう。例えば、ポリイミド、金属等の加
工にも上記実施例による加工方法が適用できるであろ
う。
【００２６】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ光によるアブレーション加工時に被加工表面への
デブリの付着を防止することができる。
レーザ光によるアブレーション加工時に被加工表面への
デブリの付着を防止することができる。
【図１】本発明の実施例で使用したレーザ加工装置の概
略図である。
略図である。
【図２】本発明の実施例及び従来例による方法によりア
ルチック基板上に形成された微細なパターンの顕微鏡写
真である。
ルチック基板上に形成された微細なパターンの顕微鏡写
真である。
１ 紫外レーザ光源 ２ エネルギメータ ３ 集光用レンズ ４、５ ミラー ６ 容器 ７ ステージ ８ 加工対象物 ９ カバーガラス １０ 水 １１ 制御装置
Claims (3)
- 【請求項１】 アブレーション加工すべき被加工表面を
有する対象物を準備する工程と、 前記被加工表面に液体を接触させる工程と、 前記液体を通して前記被加工表面にレーザ光を照射し、
アブレーション加工する工程とを含むアブレーション加
工方法。 - 【請求項２】 前記液体は水である請求項１に記載のア
ブレーション加工方法。 - 【請求項３】 前記レーザ光は、ＹＡＧもしくはＹＬＦ
の第３次〜第５次高調波であり、 前記アブレーション加工する工程は、レーザ光を前記被
加工表面内で走査しつつアブレーション加工する請求項
１または２に記載のアブレーション加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7301425A JPH09141480A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | アブレーション加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7301425A JPH09141480A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | アブレーション加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09141480A true JPH09141480A (ja) | 1997-06-03 |
Family
ID=17896731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7301425A Pending JPH09141480A (ja) | 1995-11-20 | 1995-11-20 | アブレーション加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09141480A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004025218A (ja) * | 2002-06-24 | 2004-01-29 | Mitsubishi Materials Corp | 金属板の溝切り加工方法 |
| JP2007029973A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Sony Corp | レーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収装置とその回収方法 |
| JP2008229722A (ja) * | 2008-03-07 | 2008-10-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザーマーキング方法、レーザーマーキング装置 |
| CN103008885A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-03 | 宁波市埃美仪表制造有限公司 | 一种激光打标机及其激光刻字方法 |
| US8449806B2 (en) | 2002-09-05 | 2013-05-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing apparatus |
| JP2015086970A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 日本精工株式会社 | 滑り直動ガイド |
| JP2016204737A (ja) * | 2015-04-28 | 2016-12-08 | イビデン株式会社 | セラミック構造体およびセラミック構造体の製造方法 |
| CN110139746A (zh) * | 2016-11-30 | 2019-08-16 | Sig技术股份公司 | 用于弱化包装材料的弱化装置和方法 |
| US11247932B2 (en) | 2018-01-26 | 2022-02-15 | Corning Incorporated | Liquid-assisted laser micromachining systems and methods for processing transparent dielectrics and optical fiber components using same |
-
1995
- 1995-11-20 JP JP7301425A patent/JPH09141480A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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