(57)【要約】【課題】セラミックシートなど各種の脆性素材からなる被加工物をレーザー加工するとき、撓みやすい被加工物に対しても加工収量を高める。【解決手段】平面状のセラミックシート１を装着台３のワーク搭載面３ａに当接して曲面状に曲げ、その両端部を一対の押さえ板５、５で押さえてネジ止めする。この状態で、セラミックシート１の表面、すなわち引張応力面にレーザー光を照射して切断加工を行う。これにより、セラミックシート１が切断加工中に撓んでレーザーの焦点位置からずれる事態が起きなくなり、レーザー光によるセラミックシート１の分子間切断が助長される。そのため、セラミックシート１を平面状のままレーザー加工する場合と比べて、単位時間あたりの加工収量が増す。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に曲げ応力を発生させて固定し、
この状態で、この被加工物の引張応力面にレーザー光を照射してレーザー加工を行うことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
前記被加工物として脆性素材からなるものを採用したことを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂フィルムや半導体、ガラス、セラミックス焼結体、酸化物単結晶など各種の脆性素材からなる被加工物をレーザー加工する際に適用されるレーザー加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の被加工物のレーザー加工においては、各種のレーザー（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ４  などの基本波、第２高調波、第３高調波、第４高調波、第５高調波など各種の固体レーザーや、ＣＯ２  レーザー、エキシマレーザーなど各種のガスレーザー）を用いて被加工物を溝切り加工したり、切断加工したりしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、被加工物が脆性素材からなるが故に撓みやすい性質を備えているため、レーザー加工中に被加工物が撓んでレーザーの焦点位置からずれ、加工収量が低下してしまう恐れがあった。
【０００４】
なお、こうした事態を回避すべく、レーザー加工中に被加工物の周縁部を外向きに引っ張って撓みの発生を防ぐ方法も考えられるが、これでは被加工物が撓まないよう全方向に均等に引っ張った状態を加工開始から加工終了まで維持しなければならないので、被加工物の固定手段が大掛かりなものとなり、実用性に乏しいという欠点を伴う。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、撓みやすい被加工物に対しても加工収量を高めることができるとともに実用性にも優れたレーザー加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
まず、請求項１に記載の本発明は、被加工物に曲げ応力を発生させて固定し、この状態で、この被加工物の引張応力面にレーザー光を照射してレーザー加工を行うようにして構成される。ここで、被加工物に曲げ応力を発生させる手法としては、もともと平面状の被加工物を曲面状に曲げる方法や、もともと曲面状の被加工物を平面状に伸ばす方法が考えられる。また、この「レーザー加工」には溝切り加工、切断加工などが含まれる。
【０００７】
また、請求項２に記載の本発明は、前記被加工物として脆性素材からなるものを採用して構成される。
【０００８】
このようにして被加工物に曲げ応力を発生させると、その被加工物には、表面に引張応力が発生すると同時に裏面に圧縮応力が発生する。そして、この引張応力が発生した表面、つまり引張応力面にレーザー光を照射すると、レーザー光による被加工物の分子間切断が助長されるように作用する。しかも、被加工物に曲げ応力を発生させて固定するには、被加工物に曲げ応力を発生させた状態で、押さえ板や板バネホルダー、真空チャックホルダーなど適当な固定具を用いて被加工物を固定するという簡便な方法で足りる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明に係るレーザー加工方法の第１の実施形態を示す工程図である。
【００１１】
このレーザー加工方法は、平面状のセラミックシート（被加工物）を切断加工する場合に適用されるものである。
【００１２】
まず、図１に示すように、平面状のセラミックシート１に曲げ応力を発生させて固定する。それには、曲面状のワーク搭載面３ａを有する装着台３を用意し、この装着台３のワーク搭載面３ａにセラミックシート１を当接して曲面状に曲げ、その両端部を一対の押さえ板５、５で押さえた後、これらの押さえ板５、５を装着台３にネジ止めする。こうしてセラミックシート１に曲げ応力を発生させると、セラミックシート１には、その表面（加工面）に引張応力が発生すると同時に、その裏面に圧縮応力が発生する。
【００１３】
この状態で、セラミックシート１の表面、すなわち引張応力面にＮｄ：ＹＡＧの第４高調波（紫外線パルスレーザー）を照射して切断加工を行う。このとき、セラミックシート１は装着台３のワーク搭載面３ａ上に固定されているので、切断加工中に撓んでレーザーの焦点位置からずれることによって加工収量の低下を招く恐れはない。しかも、セラミックシート１の表面には引張応力が発生しているので、レーザー光によるセラミックシート１の分子間切断を助長する。その結果、セラミックシート１を平面状のままレーザー加工する場合と比べて、単位時間あたりの加工収量が増大し、短時間でセラミックシート１を切断加工することができる。
【００１４】
なお、ここでは、もともと平面状のセラミックシート１を曲面状に曲げることにより、セラミックシート１に曲げ応力を発生させる場合について説明したが、もともと曲面状のセラミックシートを平面状に広げることで曲げ応力を発生させることも可能である。以下、第２の実施形態として、そうした場合について説明する。
【００１５】
＜第２の実施形態＞
図２は本発明に係るレーザー加工方法の第２の実施形態を示す工程図である。
【００１６】
このレーザー加工方法は、曲面状のセラミックシートを切断加工する場合に適用されるものである。
【００１７】
まず、図２に示すように、曲面状のセラミックシート２に曲げ応力を発生させて固定する。それには、平面状のワーク搭載面４ａを有する装着台４を用意し、この装着台４のワーク搭載面４ａにセラミックシート２を当接して平面状に広げ、その両端部を一対の押さえ板６、６で押さえた後、これらの押さえ板６、６を装着台４にネジ止めする。こうしてセラミックシート２に曲げ応力を発生させると、セラミックシート２には、その表面（加工面）に引張応力が発生すると同時に、その裏面に圧縮応力が発生する。
【００１８】
この状態で、セラミックシート２の表面、すなわち引張応力面にＮｄ：ＹＡＧの第４高調波（紫外線パルスレーザー）を照射して切断加工を行う。このとき、セラミックシート２は装着台４のワーク搭載面４ａ上に固定されているので、切断加工中に撓んでレーザーの焦点位置からずれることによって加工収量の低下を招く恐れはない。しかも、セラミックシート２の表面には引張応力が発生しているので、レーザー光によるセラミックシート２の分子間切断を助長する。その結果、セラミックシート１を平面状のままレーザー加工する場合と比べて、単位時間あたりの加工収量が増大し、短時間でセラミックシート２を切断加工することができる。
【００１９】
＜その他の実施形態＞
また、ここではセラミックシート１、２を切断加工する場合について説明したが、被加工物の素材はこれに限るわけではなく、セラミックシート１、２以外の被加工物（例えば、樹脂フィルムなど）を切断加工する際に本発明を適用することも可能である。
【００２０】
また、ここでは装着台３、４および押さえ板５、６を用いてセラミックシート１、２を固定する場合について説明したが、セラミックシート１、２の固定方法は被加工物の物性などに応じて他の方法を採用することも可能である。例えば、比較的薄い（軟らかい）被加工物は、板バネホルダーを用いて簡便に固定することができ、およそ１ｋｇ／ｃｍ２  以下の小さい力で曲がる被加工物については、真空チャックホルダーを用いて簡便に固定することができる。
【００２１】
また、ここではＮｄ：ＹＡＧの第４高調波（紫外線パルスレーザー）によるレーザー加工について説明したが、レーザーの種類はこれに限るわけではなく、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ４  などの基本波、第２高調波、第３高調波、第４高調波、第５高調波など各種の固体レーザーまたはＣＯ２  レーザー、エキシマレーザーなど各種のガスレーザーを用いることができる。
【００２２】
さらに、ここでは切断加工について説明したが、加工の種類はこれに限るわけではなく、例えば溝切り加工に本発明を適用しても構わない。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２４】
縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ約２００μｍの平面状のセラミックス基板を曲面状に折り曲げて、その中央部を両端部より１５０μｍだけ高くし、この中央部の引張応力面にＮｄ：ＹＡＧの第４高調波（紫外線パルスレーザー）を所定の条件で照射して溝切り加工した。また、同種のセラミックス基板を平面状のまま同じ条件で溝切り加工した。
【００２５】
その結果、後者では深さ１０μｍの溝が形成されたのに対し、前者ではその約３倍の深さをもつ溝が形成された。これにより、レーザー加工を行う際に被加工物に曲げ応力を発生させておけば、曲げ応力を発生させない場合と比べて単位時間あたりの加工収量が増すことが実験的に裏付けられた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、２に記載の本発明によれば、被加工物の表面（加工面）に引張応力が発生するため、レーザー光による被加工物の分子間切断が助長されることに加えて、この被加工物の固定は適当な固定具で簡便に実施しうることから、撓みやすい被加工物に対しても加工収量を高めることができるとともに実用性にも優れたレーザー加工方法を提供することが可能となる。
【００２７】
したがって、溝切り加工の場合は被加工物の溝深さを深くすることができ、必要に応じて曲げ応力をタイミングよく増大させれば、被加工物の割断をも同時に行うことが可能となる。また、切断加工の場合は被加工物の切断に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザー加工方法の第１の実施形態を示す工程図である。
【図２】本発明に係るレーザー加工方法の第２の実施形態を示す工程図である。
【符号の説明】
１、２……セラミックシート（被加工物）
３、４……装着台
５、６……押さえ板
【図１】
2004223521.tif 000003
【図２】
2004223521.tif 000004