JPH09155851A - ファインセラミックス加工装置 - Google Patents
ファインセラミックス加工装置Info
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- JPH09155851A JPH09155851A JP7318792A JP31879295A JPH09155851A JP H09155851 A JPH09155851 A JP H09155851A JP 7318792 A JP7318792 A JP 7318792A JP 31879295 A JP31879295 A JP 31879295A JP H09155851 A JPH09155851 A JP H09155851A
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- 238000003754 machining Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004814 ceramic processing Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
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- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スループットを向上させた、加工溝幅を容易
に制御できるファインセラミックス加工装置を提供す
る。 【解決手段】 ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザからはビーム形状
１２ｍｍ×１２ｍｍの正方形のレーザ光が出射される。
このレーザ光は、ミラー１４、１５によりビームエキス
パンド１２に入射する。ビームエキスパンドは、ビーム
形状１２ｍｍ×２４ｍｍにレーザ光をビーム成形する。
ビーム成形されたレーザ光は、ミラー１６を介してシリ
ンドリカルレンズ１３に入射する。シリンドリカルレン
ズは入射したレーザ光を一軸に関して集光し、１２ｍｍ
×０．１ｍｍのスポット光として、加工テーブル１８上
の被加工材１７に照射する。
に制御できるファインセラミックス加工装置を提供す
る。 【解決手段】 ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザからはビーム形状
１２ｍｍ×１２ｍｍの正方形のレーザ光が出射される。
このレーザ光は、ミラー１４、１５によりビームエキス
パンド１２に入射する。ビームエキスパンドは、ビーム
形状１２ｍｍ×２４ｍｍにレーザ光をビーム成形する。
ビーム成形されたレーザ光は、ミラー１６を介してシリ
ンドリカルレンズ１３に入射する。シリンドリカルレン
ズは入射したレーザ光を一軸に関して集光し、１２ｍｍ
×０．１ｍｍのスポット光として、加工テーブル１８上
の被加工材１７に照射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファインセラミッ
クス加工装置に関し、特に、ファインセラミックスのス
クライビングを行うファインセラミックス加工装置に関
する。
クス加工装置に関し、特に、ファインセラミックスのス
クライビングを行うファインセラミックス加工装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、及
びＳｉＣ等のファインセラミックスは、耐熱性、耐食
性、耐摩耗性、及び絶縁性に優れており、ハイブリッド
回路基板、チップ抵抗等の電子材料として利用されてい
る。ただし、このファインセラミックスは、上記特性以
外に、硬度が非常に高く、また脆いという特性を有して
おり、スクライビング等の機械的加工は困難である。
びＳｉＣ等のファインセラミックスは、耐熱性、耐食
性、耐摩耗性、及び絶縁性に優れており、ハイブリッド
回路基板、チップ抵抗等の電子材料として利用されてい
る。ただし、このファインセラミックスは、上記特性以
外に、硬度が非常に高く、また脆いという特性を有して
おり、スクライビング等の機械的加工は困難である。
【０００３】一般に、このようなファインセラミックス
に対してスクライビングを行うには、ダイヤモンド砥
石、あるいは、パルスＣＯ2 レーザが用いられている。
特に最近では、スクライビング溝幅が０．２ｍｍ以下、
かつスクライビング溝深さが３０μｍ以下と、幅及び深
さともに縮小の傾向にあり、パルスＣＯ2 レーザを用い
る方法が注目されている。
に対してスクライビングを行うには、ダイヤモンド砥
石、あるいは、パルスＣＯ2 レーザが用いられている。
特に最近では、スクライビング溝幅が０．２ｍｍ以下、
かつスクライビング溝深さが３０μｍ以下と、幅及び深
さともに縮小の傾向にあり、パルスＣＯ2 レーザを用い
る方法が注目されている。
【０００４】従来のファインセラミックス加工装置で
は、パルスＣＯ2 レーザとして、フローガスタイプのＣ
Ｏ2 レーザ、又は封止切りタイプのＣＯ2 レーザを使用
している。これらのＣＯ2 レーザは、パルス幅が１００
〜３００μsec で、パルスピークパワーが１０ｋＷ程度
しかない。そこで、高フルエンス加工を必要とするファ
インセラミックスに適用する場合には、図４に示すよう
にＣＯ2 レーザ４１からのレーザ光をミラー４２で集光
レンズ４３に導き、集光レンズ４３で集光したレーザ光
を被加工材（ファインセラミックス）４４の表面に照射
している。
は、パルスＣＯ2 レーザとして、フローガスタイプのＣ
Ｏ2 レーザ、又は封止切りタイプのＣＯ2 レーザを使用
している。これらのＣＯ2 レーザは、パルス幅が１００
〜３００μsec で、パルスピークパワーが１０ｋＷ程度
しかない。そこで、高フルエンス加工を必要とするファ
インセラミックスに適用する場合には、図４に示すよう
にＣＯ2 レーザ４１からのレーザ光をミラー４２で集光
レンズ４３に導き、集光レンズ４３で集光したレーザ光
を被加工材（ファインセラミックス）４４の表面に照射
している。
【０００５】また、よりピークパワーの大きなＴＥＡ
（Transversely Excited AtmosphericPressure ）−Ｃ
Ｏ2 レーザ（パルス幅１μsec 、パルスピークパワー２
ＭＷ）を利用するファインセラミックス加工装置では、
レーザ光をそのまま集光するとエネルギー密度が高くな
り過ぎるので、図５に示すように光路上にマスク５１を
配置してレーザ光の一部を遮った上でファインセラミッ
クス表面に集光するマスク投影法が採用されている。例
えば、ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザから出射されるレーザ光の
ビーム形状が、１２ｍｍ×１２ｍｍの正方形の場合、マ
スクによって、３ｍｍ×３ｍｍ程度にし、その後、集光
レンズにより０．１ｍｍ×０．１ｍｍ程度にまで集光し
て照射するようにしている。
（Transversely Excited AtmosphericPressure ）−Ｃ
Ｏ2 レーザ（パルス幅１μsec 、パルスピークパワー２
ＭＷ）を利用するファインセラミックス加工装置では、
レーザ光をそのまま集光するとエネルギー密度が高くな
り過ぎるので、図５に示すように光路上にマスク５１を
配置してレーザ光の一部を遮った上でファインセラミッ
クス表面に集光するマスク投影法が採用されている。例
えば、ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザから出射されるレーザ光の
ビーム形状が、１２ｍｍ×１２ｍｍの正方形の場合、マ
スクによって、３ｍｍ×３ｍｍ程度にし、その後、集光
レンズにより０．１ｍｍ×０．１ｍｍ程度にまで集光し
て照射するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のＣＯ2 レーザを
用いるファインセラミックス加工装置では、集光ポイン
トでの加工（点加工）であるため、加工速度が遅い（ス
ループットが悪い）という問題がある。また、加工溝の
幅を制御することが困難であるとのいう問題点がある。
用いるファインセラミックス加工装置では、集光ポイン
トでの加工（点加工）であるため、加工速度が遅い（ス
ループットが悪い）という問題がある。また、加工溝の
幅を制御することが困難であるとのいう問題点がある。
【０００７】本願発明はスループットの向上及び加工溝
幅を容易に制御できるファインセラミックス加工装置を
提供することを目的とする。
幅を容易に制御できるファインセラミックス加工装置を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
発振器からのレーザ光をファインセラミックスに照射し
てスクライビングを行うファインセラミックス加工装置
において、前記レーザ光のビーム形状が長方形になるよ
うに光学的に成形を行う光学的成形手段を設けたことを
特徴とするファインセラミックス加工装置が得られる。
発振器からのレーザ光をファインセラミックスに照射し
てスクライビングを行うファインセラミックス加工装置
において、前記レーザ光のビーム形状が長方形になるよ
うに光学的に成形を行う光学的成形手段を設けたことを
特徴とするファインセラミックス加工装置が得られる。
【０００９】前記レーザ発振器としては、ＴＥＡ−ＣＯ
2 レーザを用いることができる。また、前記光学的成形
手段としては、シリンドリカルレンズを用いることがで
きる。
2 レーザを用いることができる。また、前記光学的成形
手段としては、シリンドリカルレンズを用いることがで
きる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１に本発明の第１の実施
の形態を有するファインセラミックス加工装置を示す。
図１のファインセラミックス加工装置は、ＴＥＡ−ＣＯ
2 レーザ１１と、ビームエキスパンド１２と、シリンド
リカルレンズ１３と、これらの間に設けられた反射ミラ
ー１４、１５、１６と、被加工材１７を載置する加工テ
ーブル１８とを有している。
施の形態について説明する。図１に本発明の第１の実施
の形態を有するファインセラミックス加工装置を示す。
図１のファインセラミックス加工装置は、ＴＥＡ−ＣＯ
2 レーザ１１と、ビームエキスパンド１２と、シリンド
リカルレンズ１３と、これらの間に設けられた反射ミラ
ー１４、１５、１６と、被加工材１７を載置する加工テ
ーブル１８とを有している。
【００１１】ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザ１１は、図２に示す
ように２つのミラー（フロント及びリア）２１、２２間
に、大気圧のガス（レーザ媒質）を導入して、ガスの導
入方向に直交するパルス放電を行って、レーザを励起す
る。レーザ媒質としては、ＣＯ2 ＋α混合ガス（例え
ば、ＣＯ2 ＋ＣＯ＋Ｎ2 ＋Ｈｅ）が用いられる。このＴ
ＥＡ−ＣＯ2 レーザ１１は、図３に示すように、他のＣ
Ｏ2 レーザに比べてパルス幅が狭く、ピークパワーが大
きいという特徴がある。
ように２つのミラー（フロント及びリア）２１、２２間
に、大気圧のガス（レーザ媒質）を導入して、ガスの導
入方向に直交するパルス放電を行って、レーザを励起す
る。レーザ媒質としては、ＣＯ2 ＋α混合ガス（例え
ば、ＣＯ2 ＋ＣＯ＋Ｎ2 ＋Ｈｅ）が用いられる。このＴ
ＥＡ−ＣＯ2 レーザ１１は、図３に示すように、他のＣ
Ｏ2 レーザに比べてパルス幅が狭く、ピークパワーが大
きいという特徴がある。
【００１２】次に、図１のファインセラミックス加工装
置の動作について説明する。まず、ＴＥＡ−ＣＯ2 レー
ザ１１から出射したレーザ光は、反射鏡１４、及び１５
によって反射され、ビームエキスパンド１２に入射す
る。ビームエキスパンド１２は、ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザ
１１から出射したビーム形状１２ｍｍ×１２ｍｍの正方
形のレーザ光を１２ｍｍ×２４ｍｍの長方形にビームシ
ェイプする。
置の動作について説明する。まず、ＴＥＡ−ＣＯ2 レー
ザ１１から出射したレーザ光は、反射鏡１４、及び１５
によって反射され、ビームエキスパンド１２に入射す
る。ビームエキスパンド１２は、ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザ
１１から出射したビーム形状１２ｍｍ×１２ｍｍの正方
形のレーザ光を１２ｍｍ×２４ｍｍの長方形にビームシ
ェイプする。
【００１３】ビームエキスパンド１２から出射するサイ
ズ１２ｍｍ×２４ｍｍのレーザ光は、反射ミラー１６に
より反射され、シリンドリカルレンズ１３に入射する。
シリンドリカルレンズ１３は、入射したレーザ光を１軸
方向に関してのみ集光し、加工テーブル１８上に載置さ
れた被加工材１７の表面でのスポットサイズを１２ｍｍ
×０．１ｍｍとする。
ズ１２ｍｍ×２４ｍｍのレーザ光は、反射ミラー１６に
より反射され、シリンドリカルレンズ１３に入射する。
シリンドリカルレンズ１３は、入射したレーザ光を１軸
方向に関してのみ集光し、加工テーブル１８上に載置さ
れた被加工材１７の表面でのスポットサイズを１２ｍｍ
×０．１ｍｍとする。
【００１４】加工テーブル１７は、Ｘ−Ｙ平面で自由に
移動可能で、レーザ光を被加工物の任意の位置に照射さ
せることができる。このファインセラミック加工装置を
用いてスクライビングを行う場合は、先のスポットの長
辺に沿う方向に加工テーブル１７を移動させて行う。こ
れにより、幅１００μｍの溝を精度良く形成すること
（スクライビング）ができる。このファインセラミック
ス加工装置では、加工の深さを３０〜１００μｍとする
と、加工スピードは、２００ｍｍ／sec を達成すること
ができる。これは従来の加工速度に比べ、約１桁のアッ
プである。
移動可能で、レーザ光を被加工物の任意の位置に照射さ
せることができる。このファインセラミック加工装置を
用いてスクライビングを行う場合は、先のスポットの長
辺に沿う方向に加工テーブル１７を移動させて行う。こ
れにより、幅１００μｍの溝を精度良く形成すること
（スクライビング）ができる。このファインセラミック
ス加工装置では、加工の深さを３０〜１００μｍとする
と、加工スピードは、２００ｍｍ／sec を達成すること
ができる。これは従来の加工速度に比べ、約１桁のアッ
プである。
【００１５】なお、本発明のファインセラミックス加工
装置は、スクライビングのみならず、切断にも使用でき
る。また、ファインセラミックスのみならず他の被加工
材に対しても適用できる。
装置は、スクライビングのみならず、切断にも使用でき
る。また、ファインセラミックスのみならず他の被加工
材に対しても適用できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ発振器からのレ
ーザ光のビーム形状が長方形となるように、光学的成形
手段を設けたことで、加工速度を向上させることができ
るとともに、加工溝の幅の制御も容易になる。
ーザ光のビーム形状が長方形となるように、光学的成形
手段を設けたことで、加工速度を向上させることができ
るとともに、加工溝の幅の制御も容易になる。
【図１】本発明のファインセラミックス加工装置の概略
図である。
図である。
【図２】図１のＴＥＡ−ＣＯ2 レーザの動作原理を示す
図である。
図である。
【図３】各種ＣＯ2 レーザのパルス幅とピークパワーを
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】従来のファインセラミックス加工装置の概略図
である。
である。
【図５】従来の他のファインセラミックス加工装置の概
略図である。
略図である。
１１ ＴＥＡ−ＣＯ2 レーザ １２ ビームエキスパンド １３ シリンドリカルレンズ １４，１５，１６ 反射ミラー １７ 被加工材 １８ 加工テーブル ２１，２２ ミラー（フロント及びリア） ４１ ＣＯ2 レーザ ４２ ミラー ４３ 集光レンズ ４４ 被加工材 ５１ マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/22 Ｈ０１Ｓ 3/22 Ｚ
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザ光をファイン
セラミックスに照射してスクライビングを行うファイン
セラミックス加工装置において、前記レーザ光のビーム
形状が長方形になるように光学的に成形を行う光学的成
形手段を設けたことを特徴とするファインセラミックス
加工装置。 - 【請求項２】 前記長方形の短辺の長さを前記スクライ
ビングにより形成しようとする溝の幅に実質的に一致さ
せたことを特徴とする請求項１のファインセラミックス
加工装置。 - 【請求項３】 前記レーザ発振器としてＴＥＡ−ＣＯ2
レーザを用いることを特徴とする請求項１または２のフ
ァインセラミックス加工装置。 - 【請求項４】 前記光学的成形手段が、シリンドリカル
レンズを有することを特徴とする請求項１、２、または
３のファインセラミックス加工装置。 - 【請求項５】 前記光学的成形手段が、前記シリンドリ
カルレンズの前段にビームエキスパンダを有することを
特徴とする請求項４のファインセラミックス加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7318792A JPH09155851A (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | ファインセラミックス加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7318792A JPH09155851A (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | ファインセラミックス加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09155851A true JPH09155851A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18103002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7318792A Withdrawn JPH09155851A (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | ファインセラミックス加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09155851A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003076150A1 (fr) * | 2002-03-12 | 2003-09-18 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | Procede et systeme d'usinage d'un materiau fragile |
| WO2004087390A1 (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-14 | Fujitsu Limited | 脆性材料のレーザ割断方法 |
| JP2005212473A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | スクライブ装置およびこの装置を用いたスクライブ方法 |
| KR100958745B1 (ko) * | 2009-11-30 | 2010-05-19 | 방형배 | 레이저를 이용한 스크라이빙 장치, 방법 및 스크라이빙 헤드 |
-
1995
- 1995-12-07 JP JP7318792A patent/JPH09155851A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003076150A1 (fr) * | 2002-03-12 | 2003-09-18 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | Procede et systeme d'usinage d'un materiau fragile |
| CN100335259C (zh) * | 2002-03-12 | 2007-09-05 | 三星钻石工业股份有限公司 | 加工脆性材料的划线方法及装置 |
| US7304265B2 (en) | 2002-03-12 | 2007-12-04 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | Method and system for machining fragile material |
| US7816623B2 (en) | 2002-03-12 | 2010-10-19 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for processing brittle material |
| WO2004087390A1 (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-14 | Fujitsu Limited | 脆性材料のレーザ割断方法 |
| JP2005212473A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | スクライブ装置およびこの装置を用いたスクライブ方法 |
| JP4615231B2 (ja) * | 2004-02-02 | 2011-01-19 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | スクライブ装置およびこの装置を用いたスクライブ方法 |
| KR100958745B1 (ko) * | 2009-11-30 | 2010-05-19 | 방형배 | 레이저를 이용한 스크라이빙 장치, 방법 및 스크라이빙 헤드 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030304 |