JPS62259686A

JPS62259686A - レ−ザ光による加工方法

Info

Publication number: JPS62259686A
Application number: JP61101008A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujita; 浩志藤田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1987-11-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、レーザ光による加工方法に係り、特に穴必は
加工に関するものでおる。

（従来の技術）周知のようにレーザ光は、エネルギ密度を高くすること
ができるため、被加工材料（以下材料という）の穴あけ
、切断、溶接、熱処理等の加工分野に多く用いられてい
る。特に、ＹＡＧレーザ光は、その集束特性が優れてい
るため、微細加工に適し穴あけ加工に用いられている例
が多い。

ところで、レーザ光による穴あけ加工では、極めて短時
間に材料の溶融、蒸発、溶融金属の外部への排出等の現
象が続いて発生するため、その加工品質の良否は加工条
件の選定に大きく依存する。

換言すれば、加工条件の選定は、加工品質を安定させる
ために極めて重要な事項となる。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、厚い材料や穴径と板厚の比が小さい場合には、
適正条件の範囲か狭くなり確実に同じ状態を再現するこ
とが極めて困難となる。また、加工時間がミリ秒前後の
極めて短時間であるから、例えば溶融時に外部から加圧
ガスを吹き付けて溶融金属を外部へ排出しようとしても
、そのタイミングの設定が難しく実現性が低い。

ところが、穴あけ等の作業は、加工頻度の高い作業でお
り、またこの信頼性の向上を図るためにも再現性の高い
安定した加工手段の開発が強く望まれていた。

一方、レーザ光を透過する材料は、レーザ光が熱エネル
ギーにならないので加工できない。例えば通常のガラス
材料に対して、ＹＡＧレーザ光は透明に近く、ＹＡＧレ
ーザ加工装置の光学レンズや保護ガラスに用いられてい
ることがら分るように、レーザ光による加工が不可能で
ある。

そこで、本発明の目的は、加工が困難な材料や加工の安
定性が低い材料に対しても安定して加工できるようにし
たレーザ光による加工方法を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、レーザ光吸収材にレーザ光透過材を密着させ
、このレーザ光透過材の表面側からレーザ光を照射し、
レーザ光吸収材またはレーザ光透過材を加工するように
したものである。

（作　用）第１図に示すように、集束レンズ１で集束されたレーザ
光２は、レーザ光透過材３を透過してレーザ光吸収材４
を照射し、この照射した部分を急速に加熱し溶融する。

そこで、この溶融金属が蒸発しようとするが、レーザ光
透過材３が密着しているから溶融部分でレーザ光吸収材
４の蒸気圧による急激な圧力上昇が発生する。この上昇
圧力は、この圧力によって発生する応力がレーザ光透過
材３またはレーザ光吸収材４の強度より大きくなると、
弱い方の材料を貫通して放圧する。すなわち、穴をあけ
ることができる。

（実施例）以下、本発明のレーザ光による加工方法の一実施例を図
面を参照して説明する。なお、第１図と同一部分には同
符号を付し、重複した説明は省略する。第２図において
、レーザ光透過材３としては通常のガラス材、レーザ光
吸収材４としてはステンレス鋼材をそれぞれ用い、これ
らを押え治具５で強固に密着させる。また、レーザ光２
としてはＹＡＧレーザ光を用い、集束レンズ１で集束し
たときの焦点をレーザ光吸収材４のレーザ光透過材３と
密着している面の近傍に結ぶようにする。

まず、レーザ光吸収材４に穴あけ加工をする場合には、
レーザ透過材３をレーザ光吸収材４に対し十分厚くて強
度的にも強いものとしておく。レーザ光２を照射すると
レーザ光吸収材４が溶融し、この金属蒸気は周囲に拡散
しようとする。しかし、この金属蒸気は、レーザ光透過
材３が押え治具５で強固に密着しているから、レーザ光
透過材３とレーザ光吸収材４の密着方向しか逃げられな
い。

ところが、レーザ光透過材３が十分強固であるため、金
属蒸気はレーザ光吸収材４を貫通して拡散し、結果的に
レーザ光吸収材４であるステンレス鋼に穴６を必けるこ
とができる。なお、同図中符号７は飛散粒子を示す。

この穴あけ加工は、従来のレーザ光による穴あけ作用の
他に、溶融した金属の蒸気圧の作用が付加されるから、
穴あけの成功確率が上り、穴あけ作業の信頼性が上がる
。また、溶融金属がレーザ透過材３で妨げられて集束レ
ンズ１側に飛散しないので、溶融スパッタによる集束レ
ンズ１の汚れを防ぐことができる。なお、穴の大きさは
、レーザ光２の焦点位置を変化させることによって設定
し、供給するエネルギーはレーザ発撮器の出力を制御す
る。

次に、レーザ光透過材３に穴あけ加工する場合には、レ
ーザ光吸収材４をレーザ光透過材３より十分強固のもの
としておく。しかして、上記と同様にレーザ光２を照射
すると、溶融した金属蒸気はレーザ光吸収材４側に逃げ
られず、溶融金属の熱はレーザ光透過材３に与えられる
。これにより、レージ光透過材３であるガラス材が溶け
、金属とガラス材の容器はガラス材を貫通して拡散し、
結果的にレーザ光透過材３でおるガラス材に穴をあける
ことができる。

この穴あけ加工は、レーザ光による加熱、穴あけ加工が
急激に行われるため、ガラス材に亀裂を発生させること
がなく穴あけ加工が可能となる。

なお、このガラス材の穴あけ加工は、従来のＹＡＧレー
ザ光では加工が不可能であったものを、間接的にガラス
材を加熱し、溶融金属や溶融ガラスの蒸気圧による瞬間
的な穴あけ加工をするものでおる。

なお、以上の説明では、レーザ光透過材３とし−ザ光吸
収材４を直接密着させたが、第３図に示すように被加工
材となるレーザ光吸収材４の上にレーザ光透過材で形成
した気密チャンバ８を置いて周囲を密着させ、この気密
チャンバ８を介してレーザ光吸収材４に照射すると、レ
ーザ光吸収材４の照射部は加熱され溶融して金属蒸気を
発生する。これにより、気密チャンバ８内の圧力が上る
から、この圧力が穴あけ加工に対し補助的な機能を果た
す。ここで、この気密チャンバ８は、小さい方が圧力上
昇が大きいので効果的である。

また、第４図は密着させたレーザ光透過材３゜３の間ま
たは密着させたレーザ光透過材３とレーザ光吸収材４の
間に、金属筒９を挟み込んでおき、この金属箔９の溶融
金属とその蒸気圧でレーザ光透過材３に穴あけ加工をす
る方法でおる。この金属箔９の代りに、レーザ光２の照
射で急激に反応し圧力上昇する物質を使うとざらに効果
的な加工ができる。なお、この加工方法の応用として、
穴あけを連続することにより切断加工も可能となる。

［発明の効果］本発明は、以上のように構成されているから、被加工材
に対し確実な穴あけ加工が可能となり、通常の方法より
大きい穴のｈＯ工も行うことができる。また、溶融スパ
ッタの飛散が少ないため集束レンズの保護にも効果があ
る。さらに、従来は不可能であったレーザ透過材でも穴
おけその伯の加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ光による加工方法の原理を示す
説明図、第２図は本発明の一実施例を示す説明図、第３
図は本発明の他の実施例を示す説明図、第４図は第３図
と異なる本発明の他の実施例を示す説明図である。１・・・集束レンズ２・・・レーザ光３・・・レーザ光透過材４・・・レーザ光吸収材６・・・穴代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　三俣弘文第１図べ）第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

レーザ光吸収材にレーザ透過材を密着させ、このレーザ
光透過材の表面側からレーザ光を照射し、前記レーザ光
吸収材または前記レーザ光透過材を加工することを特徴
とするレーザ光による加工方法。