(57)【要約】【課題】加工対象物として光透過性部材が用いられた場合における載置台の損傷を確実に抑えることができるＹＡＧレーザー加工装置を提供する。【解決手段】ＹＡＧレーザー加工装置の載置台たる移動台５を、加工対象物１００が載置される発泡樹脂製の載置部５ａと、これを支持する金属からなる支持部５ｂとで構成した。このように構成すると、良好な光透過性を発揮する加工対象物１００に向けて照射したＹＡＧレーザー光Ｌが、加工対象物１００を透過して移動台５の載置部５ａに至っても、発泡樹脂からなる載置部５ａ内で散乱せしめられる。そして、その殆どのエネルギーが吸収され、残った僅かな成分だけが金属製の支持部５ｂに至る。このことにより、金属製の支持部５ｂの損傷が確実に抑えられる。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物が載置される載置台と、該載置台上の該加工対象物に向けてＹＡＧレーザー光を照射するＹＡＧレーザー光照射手段とを備え、該ＹＡＧレーザー光の照射によって該加工対象物を加工するＹＡＧレーザー加工装置において、
上記載置台として、少なくとも上記加工対象物が直接載置される載置部が発泡樹脂で構成されたものを用いたことを特徴とするＹＡＧレーザー加工装置。
【請求項２】
請求項１のＹＡＧレーザー加工装置において、
上記載置台を、加工装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするＹＡＧレーザー加工装置。
【請求項３】
請求項２のＹＡＧレーザー加工装置において、
上記載置台として、上記加工対象物が直接載置される上記載置部の載置面とは反対側の面に、金属からなる支持部を固定したものを用いたことを特徴とするＹＡＧレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工対象物が載置される載置台と、この載置台上の加工対象物に向けてＹＡＧレーザー光を照射するＹＡＧレーザー光照射手段とを備えるＹＡＧレーザー加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のＹＡＧレーザー加工装置として、Ｘ−Ｙテーブル上でＸ−Ｙ方向（水平方向で互いに直交する２方向）に移動せしめられる移動台を備えるものが知られている。ＹＡＧレーザー光の照射による加工対象物は、エアー吸引やクリップなどによって移動台上に固定される。そして、移動台とともにＸ−Ｙ方向に移動せしめられながら、ＹＡＧレーザー光が部分的に照射され、照射部分が除去される。
【０００３】
一方、従来、液晶ディスプレイやタッチパネルに用いられる透明基板は、次に説明する方法によって製造されるのが一般的であった。即ち、ガラスや透明樹脂等からなる透明基材上にＩＴＯ（インジウム酸化スズ）等からなる透明導電層を形成した後、これをフォトリソグラフィー法によって部分的に除去して透明電極パターンを形成するのである。しかしながら、かかる方法では、フォトレジストの現像液やエッチング液が廃液となって発生するので、環境保護の観点から好ましくない。また、フォトリソグラフィー法において、透明基板の種類に応じて異なったパターンの遮光マスクを用いる必要があるため、多品種少量受注というオンデマンド型の生産要求に十分に対応することができなかった。
【０００４】
そこで、本発明者らは、ＹＡＧレーザー光の照射によって透明基板上の透明導電層を部分的に除去して透明電極パターンを形成するレーザー加工方法を開発するに至った。かかる方法では、フォトリソグラフィー法によらずに透明電極パターンを形成するので、現像液やエッチング液などによる環境汚染を回避することができる。また、透明基板と透明電極層とからなる加工対象物に対するレーザー光走査をコンピュータ制御するための電子データを書き換えるだけで、様々な種類の透明電極パターンを形成することができる。よって、オンデマンド型の生産要求にも柔軟に対応することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者が実際のＹＡＧレーザー加工装置にて透明電極パターンを加工したところ、金属製の上記移動台をＹＡＧレーザー光によって損傷させるという問題を引き起こしてしまった。具体的には、このレーザー加工方法では、良好な光透過性を発揮する透明基板と、これの表面に被覆され且つ同じく良好な光透過性を発揮する透明電極層とからなる光透過性部材を、加工対象物として用いる。このような加工対象物では、加工用に照射されたＹＡＧレーザー光を良好に透過させ、その下の移動台まで到達させてしまう。そして、移動台に到達したＹＡＧレーザー光が、金属製の移動台にダメージを与えてしまったのである。
【０００６】
本発明者らは、かかるダメージを抑え得る対策について考察してみた。そして、まず、上述の移動台がＹＡＧレーザー光によって加工され易い金属製であったことに着目した。加工対象物に対するＹＡＧレーザー光の照射時間は、長くてもせいぜい数μｓｅｃ〜数百μｓｅｃである。このような照射時間であれば、ダメージを受けることのない材質が存在するはずである。そこで、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどといった様々な樹脂について、ＹＡＧレーザー光に対する耐久性について試験してみた。すると、試験した樹脂は、何れも上述の照射時間内であれば、ＹＡＧレーザー光の照射に対して良好な耐久性を示すことがわかった。
【０００７】
しかしながら、樹脂製の表面層を設けた移動台を試作して透明電極パターンの加工を行ってみたところ、移動台の表面層を損傷させない代わりに、その下の金属部分を損傷させるという新たな問題が発生してしまった。光透過性の加工対象物を透過したＹＡＧレーザー光が、更に移動台の樹脂製の表面層を透過して、その下の金属部分にダメージを与えたのである。他の樹脂についても試験を行ったが、何れもＹＡＧレーザー光が移動台の表面層を透過して、その下の金属部分にダメージを与えてしまった。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、加工対象物として光透過性部材が用いられた場合における載置台の損傷を確実に抑えることができるＹＡＧレーザー加工装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、次に、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂が透明な材質であったことに着目した。そして、今度は、ポリエチレンテレフタレートなどといった同じ樹脂材質からなるものの、発泡処理によって透明性を低減した様々な発泡樹脂によって移動台の表面層を構成し、実際に透明電極パターンを加工してみた。すると、驚いたことに、何れの発泡樹脂を移動台の表面層として用いた場合にも、その下の金属部分にダメージを与えることなく、透明電極パターンを形成することができた。微細な空泡セルを無数に有する発泡樹脂が、ＹＡＧレーザー光を各空泡セル部分で散乱させることで、レーザー透過率を著しく低減したためと考えられる。
【００１０】
そこで、上記目的を達成するために、請求項１の発明は、加工対象物が載置される載置台と、該載置台上の該加工対象物に向けてＹＡＧレーザー光を照射するＹＡＧレーザー光照射手段とを備え、該ＹＡＧレーザー光の照射によって該加工対象物を加工するＹＡＧレーザー加工装置において、上記載置台として、少なくとも上記加工対象物が直接載置される載置部が発泡樹脂で構成されたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のＹＡＧレーザー加工装置において、上記載置台を、加工装置本体に対して着脱可能に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２のＹＡＧレーザー加工装置において、上記載置台として、上記加工対象物が直接載置される上記載置部の載置面とは反対側の面に、金属からなる支持部を固定したものを用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
これらのＹＡＧレーザー加工装置においては、載置台の載置部を良好な耐ＹＡＧレーザー性を発揮する発泡樹脂で構成することで、該載置部の損傷を抑えることができる。更に、発泡樹脂からなる載置部がその無数の空泡セルによってＹＡＧレーザー光を散乱せしめて、レーザー透過量を著しく低減することで、該載置部の下にある部分の損傷をも抑える。載置部のみならず、その下の部材の損傷をも抑えることができるのである。よって、加工対象物として光透過性部材が用いられても、載置台の損傷を確実に抑えることができる。
特に、請求項２又は３のレーザー加工装置においては、載置台を加工装置本体に対して着脱可能にしている。かかる構成では、レーザー加工後の加工対象物を載置台とともに加工装置本体から取り外し、該載置台に載置したままの状態で次の工程まで搬送することができる。
また特に、請求項３のレーザー加工装置においては、発泡樹脂からなる載置部に、これよりも剛性の高い金属からなる支持部を固定することで、加工装置本体から取り外した載置台の撓みを抑えて良好な表面性を維持する。この結果、取り外した載置台の撓みによる加工対象物の取り扱い性の悪化を良好に抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したＹＡＧレーザー加工装置の一実施形態について説明する。なお、このＹＡＧレーザー加工装置は、タッチパネルの絶縁性透明基板上に形成された透明導電膜の一部を除去して透明電極を形成するためのものである。まず、このＹＡＧレーザー加工装置の基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＹＡＧレーザー加工装置の概略構成図である。図において、ＹＡＧレーザー光源部１０はＱスイッチ１０ａで制御され、波長λ＝１０６４［ｎｍ］の近赤外光からなるＹＡＧレーザー光（以下、単にレーザー光という）を出射する。出射されたレーザー光は、ステップインデックス型の光ファイバ２によって加工ヘッド３に導かれる。この加工ヘッド３は、複数のレンズから構成されたレンズ群３ａ、これらを収容するヘッドケース３ｂ、レーザー出口３ｃなどを有している。加工ヘッド３に進入したレーザー光Ｌは、レンズ群３ａによって集光せしめられながら、レーザー出口３ｃから加工対象物１００に向けて出射される。
【００１３】
加工対象物１００は、透明なガラスやプラスチック材（例えばＰＥＴ、ポリカーボネート）などからなる絶縁性の透明基材１００ｃと、これの上に形成されたＩＴＯ（インジウム酸化スズ）膜やネサ（酸化スズ）膜などからなる透明導電膜１００ｂとから構成されている。
【００１４】
上記レーザー出口３ｃから出射されたレーザー光Ｌは、加工対象物１００の透明導電膜１００ｂに至ってこれを加熱・蒸発させる。この加熱・蒸発により、透明導電膜１００ｂが部分的に除去されて、絶縁性の透明基材１００ｃ上に複数の透明電極が形成される。本ＹＡＧレーザー加工装置では、加工ヘッド３内において、レンズ群３ａによってレーザー光Ｌを集光せしめている。このことにより、加工対象物１００に対する照射面積を小さくして、そのエネルギー密度を高めることで、加工効率を向上させることができる。しかも、寸法の小さな加工パターンまで加工できるため、加工パターンの微細化も可能となる。
【００１５】
透明導電膜１００ｂが形成された加工対象物１００は、Ｘ−Ｙテーブル４の移動台５上に固定されており、この移動台５は駆動部６内に配設されたリニアモータ６ａで駆動されることで図中水平方向に２次元的に移動可能となっている。ＹＡＧレーザー光源部１０、リニアモータ６ａは、それぞれパーソナルコンピュータ１１ａ、シーケンサ１１ｂ、同期連動型運転用の制御回路基板１１ｃ等からなる制御部１１で制御される。例えば、制御部１１は、ＹＡＧレーザー光源部１０の駆動部を制御し、これによってレーザー光の繰り返し周期が変更される。
【００１６】
制御部１１は、ＹＡＧレーザー光源部１０からのレーザー光の出力に応じてリニアモータ４ａが駆動制御されて加工対象物１００を移動させる。また、移動台５の移動状態に応じてＹＡＧレーザー光源部１０からのレーザー光の出力を変化させる。移動台５の移動開始や移動終了の際における加減速時に、透明導電膜１００ｂ上のレーザー光のエネルギー密度を一定にして均一な加工形状（テーパ形状）を形成できるようにする等の目的のためである。例えば、移動台５の移動速度に応じて繰り返し周期をリアルタイムに変化させるように制御すれば、移動台５の全体移動量を大幅に低減することができる。具体的には、移動台５の加速及び減速にそれぞれ１００ｍｍ程度の助走を設けるために７００ｍｍ×７００ｍｍの全体移動量を必要としていたのを、助走を不要にして全体移動量を５００ｍｍ×５００ｍｍ程度まで短縮することができる。このことにより、従来のエッチング加工と同等もしくはそれ以上の加工速度（例えば１基板あたり３５秒〜１５秒程度）でスリット加工が可能となる。更に、寸法精度の向上を図り、焦げ付きや未加工部分の発生を防止することもできる。なお、本実施形態に係るＹＡＧレーザー加工装置には上記移動台５の移動距離を検知するセンサを設けており、このセンサの出力に基づいてリニアモータ６ａをフィードバック制御させるようにしている。
【００１７】
図２は、本ＹＡＧレーザー加工装置での加工によって電極パターンが形成されたタッチパネルを示す断面図である。また、図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、同タッチパネルの分解斜視図、平面図である。図２に示すように、タッチパネルは、１組の上下タッチパネル基板１０１，１０２を、所定の高さ（例えば９〜１２μｍ）のスペーサー１０３を介して対向させた構造になっている。各透明導電膜１００ｂからなる透明電極を、通常状態で接触させないようにするためである。タッチパネルを図２中の上方から押圧すると、上タッチパネル基板１０１が２点鎖線で示すように変形し、上下のタッチパネル基板１０１，１０２の透明電極同士が接触する。この接触による上下透明電極間の抵抗の変化から、押圧されたか否か及び押圧された位置を知ることができる。また、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、上下のタッチパネル基板１０１，１０２のそれぞれには、互いに直交する各透明導電膜からなるスリット１０４，１０５が形成されている。
【００１８】
本実施形態に係るＹＡＧレーザー加工装置は、透明基板上に形成された透明導電膜をＹＡＧレーザー加工によって部分的に除去して図３（ａ）及び（ｂ）に示すスリット１０４，１０５を形成するものである。先に示した図１において、加工対象物１００は、透明基板１００ｃ上に厚さ約５００オングストロームの透明導電膜１００ｂが形成されている。この透明導電膜１００ｂは、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等によって透明基板１００ｃ上に形成されたものである。加工対象物１００は、透明導電膜１００ｂ側を上方に向けてＸ−Ｙテーブル４上にセットされる。セットされた加工対象物１００は、その透明導電膜１００ｂに対して所定のスポット径に絞られたレーザー光が照射されながら、移動台５とともにＸ−Ｙ方向に移動せしめられる。この移動の過程で、幅５００〜１０００［μｍ］程度のレーザー光の照射によって発生した熱によってレーザー光照射部分が蒸発して透明導電膜１００ｂから除去され、各電極領域を絶縁するスリット１０４，１０５が形成される。
【００１９】
以上の構成のＹＡＧレーザー加工装置では、エッチング処理を伴うフォトリソグラフィー法を用いることなく、透明導電膜１００ｂを加工して加工対象物１００（透明基材１００ｃ上）に複数の透明電極を形成することができる。このため、フォトレジストの現像液やエッチング液の廃液によって環境を汚すことなく、上下のタッチパネル基板１０１、１０２を製造することができる。また、透明電極のパターン形状を変える場合でも、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを用いることなくＣＡＤデータに基づいた透明導電膜１００ｂの加工を施してパターンに応じた複数の透明電極を形成することができる。このことにより、異なった電極パターンのタッチパネル用基板１０１，１０２についてそれぞれ専用の遮光パターンの遮光マスクを用意しなければならないといった事態を回避する。よって、フォトリソグラフィー法に起因するレジスト液除去作業によるリードタイムの延長化などといた不具合が起こらず、他品種少量生産といういわゆるオンデマンドの要求に対しても十分に対応することができる。
【００２０】
一方、フォトリソグラフィー法を用いた電極加工では、フォトレジストの現像液やエッチング液等の廃液が発生して環境を汚してしまうという不具合がある。また、透明電極のパターンを変える場合は、フォトリソグラフィー用の遮光マスクを新規に作成しなければならないため、加工効率が悪く、他品種少量生産への対応及び低コスト化が難しかった。特に、ハイブリッド方式のタッチパネルのように透明導電膜１００ｂに数本のスリットを形成するような場合でも、数百本のスリットを形成するデジタル方式のタッチパネルの場合と同じフォトリソグラフィー工程が必要になってくる。よって、加工部分が少ないにもかかわらず廃液の低減及び低コスト化を図ることが難しかった。
【００２１】
次に、本実施形態に係るＹＡＧレーザー加工装置の特徴的な構成について説明する。本発明者らは、様々な樹脂板について次のような試験を行った。即ち、市販のＹＡＧレーザー加工装置にて、３ｋＨｚの条件下でＹＡＧレーザー光を照射して、その耐久時間を測定した。この耐久時間については、照射開始から目視により樹脂板に白濁や焦げを確認した時点までとした。また、ＹＡＧレーザー光について、樹脂板を透過する前の平均出力と、透過した後の平均出力とを測定した。この測定については、オフィール社製のパワーメーター（Ｌ１５００Ｗ−ＬＰ−ＳＨ）を用いて行った。また、ＹＡＧレーザー加工装置内における樹脂板の配設位置については、エキスパンダから４ｃｍ離れた位置とした。
【表１】
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【００２２】
表１に示すように、試験した全ての樹脂板は、何れもＹＡＧレーザー光に対して５［ｓｅｃ］以上の耐久時間を発揮した。実際のＹＡＧレーザー加工では、長くても数百［μｓｅｃ］程度の照射時間であるので、５［ｓｅｃ］以上の耐久時間があれば、十分な耐久性であると言える。しかしながら、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートからなる樹脂板では、ＹＡＧレーザー光の透過率が４８［％］や９１［％］にもなった。このため、樹脂板を載置している金属製の移動台５を損傷させてしまった。これに対し、他の樹脂板では、金属製の移動台５を損傷させることがなかった。表１に示すように、他の樹脂板は、何れも発泡樹脂から構成されており、ＹＡＧレーザー光の透過率を大幅に低減している。図４に示すように、発泡樹脂からなる樹脂板２００の無数の空泡セルがＹＡＧレーザー光Ｌを乱反射せしめた結果、光透過率を大幅に低減したものと考えられる。
【００２３】
図５は、本実施形態に係るＹＡＧレーザー加工装置の移動台５を駆動部６とともに示す断面図である。図５において、移動台５は、発泡樹脂からなる載置部５ａと、これを支持する金属からなる支持部５ｂとを有している。加工対象物１００は、載置部５ａの上に載置される。加工対象物１００に向けて照射されたＹＡＧレーザー光Ｌは、図６に示すように、良好な光透過性を発揮する加工対象物１００を透過して移動台５の載置部５ａに至る。そして、発泡樹脂からなる載置部５ａ内で散乱せしめられる結果、その殆どのエネルギーが吸収され、残った僅かな成分だけが金属製の支持部５ｂに至る。このことにより、金属製の支持部５ｂの損傷が確実に抑えられる。
【００２４】
載置部５ａと支持部５ｂとからなる移動台５は、装置本体に対して着脱可能に構成されており、図７に示すように、載置部５ａ上に加工対象物を載置したまま、装置本体から取り外されるようになっている。かかる構成では、ＹＡＧレーザー加工後の加工対象物１００を、移動台５上に載置したままの状態で、例えば基板組立て工程などといった次工程まで搬送することができる。また、可撓性の発泡樹脂からなる載置部５ａに、これよりも剛性の高い金属からなる支持部５ｂを固定しているので、装置本体から取り外した移動台５の撓みを抑えて良好な表面性を維持する。よって、取り外した移動台５の撓みによる加工対象物１００の取り扱い性の悪化を良好に抑えることもできる。
【００２５】
以上、本実施形態において、光ファイバ２としてステップインデックス型のものを設けたＹＡＧレーザー加工装置について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、内部の光伝送路での屈折や反射によってレーザー光のエネルギー分布を均一化しながらガイドできるものであれば、他の種類の光ファイバを用いてもよい。
【００２６】
また、移動台５の移動によって透明導電膜１００ｂに対するレーザー光の走査を行わせているが、次のようにしてもよい。即ち、加工対象物１００を固定したまま、レーザー光をガルバノミラー等のスキャン機構によって走査させたり、加工ヘッド３の移動によって走査させたりしてもよい。
【００２７】
また、タッチパネル用の加工対象物１００を加工する例について説明したが、本発明の加工対象物は、タッチパネル用の光透過性部材に限定されるものではない。例えば、液晶パネル用の光透過性部材を加工する場合にも適用することができ、同様な効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１、２又は３の発明によれば、加工対象物として光透過性部材が用いられた場合における載置台の損傷を確実に抑えることができるという優れた効果がある。
特に、請求項２又は３の発明によれば、レーザー加工後の加工対象物を載置台とともに加工装置本体から取り外し、該載置台に載置したままの状態で次の工程まで搬送することができるという優れた効果がある。
また特に、請求項３の発明によれば、加工装置本体から取り外した載置台の撓みによる加工対象物の取り扱い性の悪化を良好に抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るＹＡＧレーザー加工装置を示す概略構成図。
【図２】同ＹＡＧレーザー加工装置によって加工された透明基板が用いられたタッチパネルを示す拡大断面図。
【図３】（ａ）は同タッチパネルの分解斜視図。
（ｂ）は同タッチパネルの平面図。
【図４】発泡樹脂からなる樹脂材を透過するＹＡＧレーザー光の状態を示す模式図。
【図５】同ＹＡＧレーザー加工装置の移動台を駆動部とともに示す断面図。
【図６】同移動台にセットされた加工対象物を透過するＹＡＧレーザー光を示す模式図。
【符号の説明】
１　　　　　レーザー発生部
２　　　　　光ファイバ
３　　　　　加工ヘッド
３ａ　　　　レンズ群
３ｂ　　　　ヘッドケース
３ｃ　　　　レーザー出口
４　　　　　Ｘ−Ｙテーブル
５　　　　　移動台（載置台）
５ａ　　　　載置部
５ｂ　　　　支持部
６　　　　　駆動部
６ａ　　　　リニアモータ
１００　　　加工対象物
１００ｂ　　透明導電膜
１００ｃ　　透明基材
１０１　　　上タッチパネル基板
１０２　　　下タッチパネル基板
１０３　　　スペーサー
１０４　　　スリット
１０５　　　スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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