JPH11254174A - レーザ加工方法、レーザ加工用容器、及びレーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工方法、レーザ加工用容器、及びレーザ加工装置

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JPH11254174A
JPH11254174A JP10063760A JP6376098A JPH11254174A JP H11254174 A JPH11254174 A JP H11254174A JP 10063760 A JP10063760 A JP 10063760A JP 6376098 A JP6376098 A JP 6376098A JP H11254174 A JPH11254174 A JP H11254174A
Authority
JP
Japan
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workpiece
laser processing
processing
liquid
laser
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10063760A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazunari Umetsu
一成 梅津
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH11254174A publication Critical patent/JPH11254174A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/1224Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液の中で被加工物のレーザー加工を行うレー
ザ加工方法において、加工中に発生する気泡や加工屑に
よるレーザ光の散乱又は遮断を防いで加工精度を向上す
るとともに加工部近傍の汚染を防ぐ。 【解決手段】 被加工物のレーザ加工を行う際に発生す
る気泡又は加工屑にレーザ光が遮られない状態でレーザ
加工を行う 。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液の中で被加工物
のレーザー加工を行うレーザ加工方法、このレーザ加工
方法に用いるためのレーザ加工用容器、及びこのレーザ
加工用容器を備えたレーザ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ加工時に発生する加工屑が
被加工物に付着して汚染されることを防ぐために水など
の液体中に被加工物を浸漬させてレーザ光を照射して加
工することが行われている。図6と図7は従来技術を説
明した図である。図6によれば加工チャンバ7に加工液
8を満たし、被加工物5を立てに挿入する。この状態で
レーザ光2を集光レンズ4で集光し、加工窓9を経由し
て被加工物に照射する。加工により発生する気泡18は
重力の作用により上方に流れるため、気泡18によるレ
ーザ光2の散乱や遮断は低減される。
【0003】また、図7によれば、被加工物5は加工チ
ャンバ7に水平に設置され、加工液8は加工チャンバ7
に隙間がなく充填されている。さらに、レーザ光2は鉛
直方向上方からレンズ4と加工窓9を経由して、被加工
物5に照射される。この時、加工により発生する気泡1
8はポンプ6により加工液8を吸引し噴射ノズル19で
噴射することで、気泡18によるレーザ光2の散乱や遮
断は低減される。
【0004】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6
及び図7に示す上記従来のレーザ加工装置又は特開平3
−99790号公報の構造あっては、特に加工部に極め
て近い部分においてはこの気泡18によるレーザ光2の
散乱や遮断は抑える事はできない。特に加工穴が深い場
合は気泡18が移動する流路はレーザ光2の入射方向し
かなく、また加工により発生する加工屑がレーザ光2を
散乱する可能性も避けられない。この様に気泡又は加工
屑によるレーザ光の散乱や遮断により加工精度の低下お
よび加工部近傍の汚れが発生するといった問題や、加工
により発生する加工屑が被加工物の加工部近傍に付着す
るため加工部近傍やその周辺の汚染が発生するといった
問題を有していた。
【0005】そこで、本発明は、液の中で被加工物のレ
ーザー加工を行うレーザ加工方法において、加工中に発
生する気泡や加工屑によるレーザ光の散乱又は遮断を防
いで加工精度を向上するとともに加工部近傍の汚染を防
ぐことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1のレーザ加工方
法は、液の中で被加工物のレーザー加工を行うレーザ加
工方法において、被加工物のレーザ加工を行う際に発生
する気泡又は加工屑にレーザ光が遮られない状態でレー
ザ加工を行うことを特徴とする。
【0007】このため、気泡や加工屑によるレーザ光の
散乱又は遮断がなくなり、加工精度が向上する。
【0008】請求項2のレーザ加工方法は、請求項1に
記載のレーザ加工方法において、被加工物に加工先穴を
形成し、その後気泡又は加工屑をこの加工先穴から逃が
しながら被加工物のレーザ加工を行うことを特徴とす
る。
【0009】このため、気泡や加工屑を加工先穴から逃
がすことで、レーザ光の散乱又は遮断を効果的に防ぐこ
とができる。その結果、被加工物の加工精度を向上させ
ることができる。
【0010】請求項3のレーザ加工用容器は、請求項2
に記載のレーザ加工方法を行うためのレーザ加工用容器
であって、一定の流路を介して液の行き来が可能な入射
側及び出射側のチャンバと、出射側チャンバから入射側
チャンバへ液を移動させることのできるポンプと、を備
え、この流路を介して、気泡又は加工屑をレーザ光の進
行方向に移動させることができるように構成されてなる
ことを特徴とする。
【0011】このため、この流路を介して、気泡又は加
工屑をレーザ光の進行方向に移動させることができるの
で、気泡や加工屑によるレーザ光の散乱又は遮断を効果
的に防ぐことができ、加工精度を向上させることができ
る。
【0012】請求項4のレーザ加工用容器は、請求項3
に記載のレーザ加工用容器において、液に圧力を加える
ことにより被加工物から発生する気泡を圧縮できるよう
に構成されていることを特徴とする。
【0013】このため、気泡が小さくなり、レーザ光の
散乱又は遮断の効果を高めることができる。
【0014】請求項5のレーザ加工方法は、請求項3に
記載のレーザ加工用容器を用いて被加工物を加工するこ
とを特徴とする。
【0015】このため、この流路を介して、気泡又は加
工屑をレーザ光の進行方向に移動させることができるの
で、気泡や加工屑によるレーザ光の散乱又は遮断を効果
的に防ぐことができ、加工精度を向上させることができ
る。
【0016】請求項6のレーザ加工装置は、レーザ光発
生装置と請求項3に記載のレーザ加工用容器とを備えた
ことを特徴とする。
【0017】このため、この流路を介して、気泡又は加
工屑をレーザ光の進行方向に移動させることができるの
で、気泡や加工屑によるレーザ光の散乱又は遮断を効果
的に防ぐことができ、加工精度を向上させることができ
る。
【0018】請求項7のレーザ加工方法は、液の中で被
加工物のレーザー加工を行うレーザ加工方法において、
前記液として、被加工物の加工屑を被加工物から引き離
す能力を有する液を用いたことを特徴とする。
【0019】このため、加工中に発生する加工屑の加工
部近傍(及びその周辺)に加工屑が再付着して汚染され
ることを防ぐことができる。
【0020】請求項8のレーザ加工方法は、請求項7に
記載のレーザ加工方法において、前記液として、水に界
面活性剤を添加したものを用いたことを特徴とする。
【0021】このため、液の中で被加工物のレーザー加
工を行う際に、水に界面活性剤を添加しただけの液を用
いるという簡単な手段を講じることによって、加工中に
発生する加工屑の加工部近傍の汚染を防止することがで
きる。
【0022】請求項9のレーザ加工方法は、請求項7の
記載のレーザ加工方法において、前記液として、被加工
物と加工屑の間に斥力を働かせる酸性又はアルカリ性を
示すものを用いたことを特徴とする。
【0023】このため、液の中で被加工物のレーザー加
工を行う際に、酸性又はアルカリ性を示すものを用いる
という簡単な手段を講じることによって、加工中に発生
する加工屑の加工部近傍の汚染を防止することができ
る。
【0024】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施例に基づいて説
明する。
【0025】(実施例1)図1は実施例1のレーザ加工
装置の構成図であり、図2はその加工部分の詳細を示し
た断面図であり、図3は被加工物支持板14の断面図及
び斜図である。
【0026】図1に示すようにYAGレーザ発振器1から
照射されたレーザ光2は集光性を向上させるために光軸
上に設置されたビームエキスパンダ3により16倍に拡
大される。その後、焦点距離100mmの集光レンズ4
により集光され、集光点は加工チャンバ7に固定された
被加工物5の表面に照射される。集光レンズ4はレーザ
光軸方向に前後に移動させて被加工物5に対する焦点位
置をずらすことで加工部に照射されるレーザ光の直径を
調整でき、加工穴径を変化させることができる。
【0027】図2に示すように、加工チャンバ7はレー
ザ光入射側チャンバ13とレーザ光出射側チャンバ12
から構成され、レーザ光入射側チャンバ13にはレーザ
光2を透過させレーザ光の強度分布やパワーを損なわな
いように平行に鏡面研磨された加工窓9が取り付けてあ
る。加工窓9はレーザ光2が垂直に入射するように構成
されている。また、レーザ光入射側チャンバ13とレー
ザ出射側チャンバ12の間には被加工物支持板14が設
けられており、レーザ光入射側チャンバ13とレーザ光
出射側チャンバ12に発生する圧力差に耐えうる強度と
なっている。
【0028】図3に示すように、被加工物支持板14に
はレーザ加工を行なう位置に気泡逃がし穴15を設け、
被加工物5を固定する固定ばね16が取り付けてある。
気泡逃がし穴15の大きさは少なくともレーザ加工で形
成される加工穴17よりも大きくするが、圧力差により
被加工物5がたわまないようにできるだけ小さくする。
【0029】被加工物5には板厚100μmのステンレ
ス板を用い、これを被加工物支持板14に取り付ける。
加工先孔17は加工時に発生する気泡18を通過させる
ため必要なもので、気泡18に影響されずに高精度の穴
加工を行なうために事前に被加工物5に形成する必要が
ある。この加工先孔17は気泡18を通過できるような
貫通穴であれば良く、特に精度は必要としない。本実施
例における加工先孔17は図1、図2、図3に示すレー
ザ加工装置に被加工物5を取り付けて加工を行なった。
【0030】図4は加工先穴17を加工する状態を示し
た図である。この状態で上記実施例1の装置で集光レン
ズ4による集光点を被加工物11の表面に合わせ集光径
を最も小さくし、直径約20μm程度の加工先穴17を
形成する。加工先孔17の加工では前述のように特に加
工精度を必要としないため、気泡18がレーザ光入射側
チャンバ13側に流れても問題はない。
【0031】図5は実施例1、2の加工を行なった図で
ある。ポンプ11を作動させることで、レーザ入射側チ
ャンバ13にレーザ出射側チャンバ12に比べ高い圧力
差を発生させる。次に集光レンズ4の焦点位置を被加工
物5の表面から光軸方向に400μm程度離して、被加
工物5に照射されるレーザ光の照射径を大きくする。こ
の時のレーザ光の照射位置は加工先孔17の中心と照射
光の中心とを一致させた位置とする。この時、加工時に
発生する気泡18はレーザ光入射側チャンバ13からレ
ーザ出射側チャンバ12に流れる。また、ポンプ6を作
動さることでレーザ光入射側チャンバ13に発生する圧
力で気泡18を圧縮し、気泡の直径を小さくできる。以
上の様にレーザ加工時に発生する気泡18の流出と圧縮
効果によって、気泡18によるレーザ光2の散乱や遮断
を低減することができたため、従来方法に比べ穴形状の
崩れを抑えた加工精度の高い直径40μmの微細穴を加
工できた。
【0032】上記実施例1では被加工物5の材質をステ
ンレスとしているが、これ以外の材質でも同様の効果が
得られる。また純水以外の液体を加工液8に用いること
も可能である。
【0033】さらに、圧力差の発生源としてポンプ6を
用いたが、加工液に圧力差を生じさせ、流れを生じさせ
る事ができれば圧縮ガスボンベの圧力源を用いればポン
プ6の代用とすることもできる。
【0034】(実施例2)実施例2においては、上記実
施例1と同じレーザ加工装置を用い、加工液8のみを純
水に界面活性剤を添加したものに交換して行なった。界
面活性剤には家庭用中性洗剤を用いた。
【0035】実施例2においては、実施例1の装置構成
の加工液8として、純水に界面活性剤を添加したものを
用いることで加工液8に純水を用いた実施例1に比べ被
加工物に加工屑の再付着を抑えることができた。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のレーザ加工
装置によれば、液体中でレーザ加工を行なう場合に発生
する気泡によりレーザ光が影響を受けないため、高精度
な微細深穴を加工することができる。また、液体中でレ
ーザ加工を行なう場合に発生する加工屑の再付着を防ぐ
効果を有する液体を用いることで、加工屑の再付着を抑
えて被加工物の汚染を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のレーザ加工装置の構成図。
【図2】 実施例1のレーザ加工装置の加工部分の詳細
説明図。
【図3】 被加工支持板の斜視及び断面図。
【図4】 先穴加工時の焦点位置の説明断面図。
【図5】 高品質微細穴加工時の焦点位置の説明断面
図。
【図6】 従来の液中加工方法の説明図。
【図7】 従来の液中加工方法の説明図。
【符号の説明】
1.YAGレーザ発振器 2.レーザ光 3.ビームエキスパンダ 4.集光レンズ 5.被加工物 6.ポンプ 7.加工チャンバ 8.加工液 9.加工窓 10.供給流路 11.吸引流路 12.レーザ光出射側チャンバ 13.レーザ光入射側チャンバ 14.被加工物支持板 15.気泡逃がし穴 16.固定ばね 17.加工先穴 18.気泡 19.噴射ノズル

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液の中で被加工物のレーザー加工を行う
    レーザ加工方法において、 被加工物のレーザ加工を行う際に発生する気泡又は加工
    屑にレーザ光が遮られない状態でレーザ加工を行うこと
    を特徴とするレーザ加工方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のレーザ加工方法におい
    て、 被加工物に加工先穴を形成し、その後気泡又は加工屑を
    この加工先穴から逃がしながら被加工物のレーザ加工を
    行うことを特徴とするレーザ加工方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のレーザ加工方法を行う
    ためのレーザ加工用容器であって、 一定の流路を介して液の行き来が可能な入射側及び出射
    側のチャンバと、出射側チャンバから入射側チャンバへ
    液を移動させることのできるポンプと、を備え、 この流路を介して、気泡又は加工屑をレーザ光の進行方
    向に移動させることができるように構成されてなること
    を特徴とするレーザ加工用容器。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のレーザ加工用容器にお
    いて、 液に圧力を加えることにより被加工物から発生する気泡
    を圧縮できるように構成されていることを特徴とするレ
    ーザ加工用容器。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載のレーザ加工用容器を用
    いて被加工物を加工することを特徴とするレーザ加工方
    法。
  6. 【請求項6】 レーザ光発生装置と請求項3に記載のレ
    ーザ加工用容器とを備えたことを特徴とするレーザ加工
    装置。
  7. 【請求項7】 液の中で被加工物のレーザー加工を行う
    レーザ加工方法において、 前記液として、被加工物の加工屑を被加工物から引き離
    す能力を有する液を用いたことを特徴とするレーザ加工
    方法。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載のレーザ加工方法におい
    て、 前記液として、水に界面活性剤を添加したものを用いた
    ことを特徴とするレーザ加工方法。
  9. 【請求項9】 請求項7の記載のレーザ加工方法におい
    て、 前記液として、被加工物と加工屑の間に斥力を働かせる
    酸性又はアルカリ性を示すものを用いたことを特徴とす
    るレーザ加工方法。
JP10063760A 1998-03-13 1998-03-13 レーザ加工方法、レーザ加工用容器、及びレーザ加工装置 Withdrawn JPH11254174A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1106299A3 (en) * 1999-11-30 2002-11-13 Canon Kabushiki Kaisha Laser etching method and apparatus therefor
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