(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー加工対象物が載置される載置部と、該載置部に設けられた複数の孔と、該載置部を支持する支持部と、該支持部内で上記複数の孔に連通する気体収容室とを備え、該気体収容室に発生せしめられる負圧によって上記複数の孔から上記載置部上のレーザー加工対象物を吸引して固定するレーザー加工対象物載置台において、
上記気体収容室の天井部分として機能させるようにした上記載置部を上記支持部に着脱可能に構成するとともに、
該支持部として、底壁と、該底壁から立ち上がって該気体収容室内を複数に仕切る複数の内部仕切壁とを有するものを用い、
該内部仕切壁に上記載置部を支持させるようにしたことを特徴とするレーザー加工対象物載置台。
【請求項２】
レーザー加工対象物を載置するレーザー加工対象物載置台と、該レーザー加工対象物載置台上の該レーザー加工対象物に向けてレーザー光を照射するレーザー光照射手段とを備え、該レーザー光の照射によって該レーザー加工対象物を加工するレーザー加工装置において、
上記レーザー加工対象物載置台として請求項１のものを用いたことを特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー加工対象物が載置される載置部と、これを支持する支持部とを有するレーザー加工対象物載置台、及びこれを備える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、この種のレーザー加工装置として、図８に示すようなＸ−Ｙテーブルを備えたものが知られている。図８において、Ｘ−Ｙテーブル４は、レーザー加工対象物載置台としての移動台５、これを支持しながら図示しない駆動手段によってＸ−Ｙ方向（図中左右方向及び前後方向）に移動せしめる駆動部６などを備えている。移動台５は、レーザー加工対象物が載置される載置部としての載置部材５ａ、これを支持する支持部５ｂなどを有している。支持部５ｂは、載置部材５ａを直接支持する直接支持部５ｃと、間接的に支持する間接支持部５ｄとからなり、内部には空気室５ｅが形成されている。空気室５ｅの天井を構成する直接支持部５ｃには、上述の載置部材５ａが密着せしめられている。直接支持部５ｃと載置部材５ａとには、それぞれ互いに連通する吸引孔５ｇ、吸引孔５ｈが複数設けられており、直接支持部５ｃの方の吸引孔５ｄは更に上述の空気室５ｅに連通している。空気室５ｅ内の空気が図示しない吸引手段によって吸引されて空気室５ｅ内が負圧になると、載置部材５ａに設けられた複数の吸引孔５ｇに吸引力が発生し、これによってレーザー加工対象物１００が載置部材５ａ上に吸引固定される。このようにして固定されたレーザー加工対象物１００は、移動台５上でＸ−Ｙ方向に移動せしめられながら、図示しないレーザー光発生手段によってＹＡＧレーザー光Ｌが局所的に照射されて照射部分が除去される。
【０００３】
上記レーザー加工対象物１００がＩＴＯ（インジウム酸化スズ）等の光透過性材料から成ると、ＹＡＧレーザー光Ｌがレーザー加工対象物１００を透過する。そして、移動台５に到達してこれにダメージを与えてしまうことになる。そこで、図示の移動台５においては、載置部材５ａをＹＡＧレーザー光Ｌに破壊されないガラス材で構成するとともに、直接支持部５ｃをＹＡＧレーザー光Ｌに影響を受け難い（破壊され難い）ポリアセタール樹脂（商品名：ジュラコン）で構成している。レーザー加工対象物１００を透過したＹＡＧレーザー光Ｌは、更にガラス製の載置部材５ａを透過した後、直接支持部５ｃに到達する。直接支持部５ｃを構成するポリアセタール樹脂は、ＹＡＧレーザー光Ｌによるダメージを全く受けないわけではないが、数ｍｓｅｃといった単位のレーザー照射であれば問題ない。また、直接支持部５ｃは、このようにＹＡＧレーザー光Ｌに強いポリアセタール樹脂から構成されていることに加えて、レーザー照射による影響が載置部材５ａによって軽減されるため、実使用においてダメージを受けることが殆ど無い。載置部材５ａが直接支持部５ｃへのレーザー照射の影響を軽減する理由は次の通りである。即ち、ＹＡＧレーザー光Ｌは、レーザー加工対象物１００にその焦点が合うように発せられ、レーザー加工対象物１００を透過すると拡散光になる。このため、透過後のＹＡＧレーザー光Ｌは、レーザー加工対象物１００から遠ざかるほど拡散が進行して単位面積あたりのエネルギー量が少なくなる。ガラス製の載置部材５ａは、レーザー加工対象物１００と直接支持部５ｃとの間に介在することで、このエネルギー量が十分に減衰した後に、ＹＡＧレーザー光Ｌが直接支持部５ｃに到達するようにしてその影響を軽減しているのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図８に示した従来の移動台５においては、空気室５ｅ内に発生した負圧の影響により、載置部材５ａ上のレーザー加工対象物１００だけでなく、直接支持部５ｃも空気室５ｅ内に向けて引かれる。直接支持部５ｃには、レーザー加工対象物１００やガラス製の載置部材５ａを透過したＹＡＧレーザー光Ｌを遮断させてアルミ等の金属からなる間接支持部５ｄへのダメージを回避するという目的から、剛性の強い金属材料ではなく、剛性の弱いポリアセタール樹脂を用いている。このため、空気室５ｅに向けて引かれ続ける直接支持部５ｃは、使用に伴って空気室５ｅに向けて微妙に撓んでくる。そして、この撓みにより、載置部材５ａ、レーザー加工対象物１００も追従して撓んでしまい、加工精度が低下するという問題が発生してしまう。
【０００５】
一方、電子回路部品の分野においては、レーザー加工対象物１００として、例えば液晶パネル用のガラス基板などというように、フィルム状の薄いものを使用することがある。このようなフィルム状の薄いレーザー加工対象物１００については、自らの腰の強さによって平面形状を維持させることができず、把持すると容易に撓んでしまうため、専用の収容ケースに複数枚収容するなどして搬送することになる。ところが、電子回路基板などの製造ラインでは、レーザー加工を施されたレーザー加工対象物１００が、例えば半田ペースト印刷工程などといった後工程を経ることが少なくない。このような状況下では、レーザー加工対象物１００を各工程においてその度に収容ケースから出し入れしなければならず、搬送作業が非常に厄介なものとなってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー加工対象物の撓みに起因するレーザー加工精度の低下を抑え、しかも、加工後のレーザー加工対象物の搬送作業性を向上させることができるレーザー加工対象物載置台及びこれを備えるレーザー加工装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、レーザー加工対象物が載置される載置部と、該載置部に設けられた複数の孔と、該載置部を支持する支持部と、該支持部内で上記複数の孔に連通する気体収容室とを備え、該気体収容室に発生せしめられる負圧によって上記複数の孔から上記載置部上のレーザー加工対象物を吸引して固定するレーザー加工対象物載置台において、上記気体収容室の天井部分として機能させるようにした上記載置部を上記支持部に着脱可能に構成するとともに、該支持部として、底壁と、該底壁から立ち上がって該気体収容室内を複数に仕切る複数の内部仕切壁とを有するものを用い、該内部仕切壁に上記載置部を支持させるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明は、レーザー加工対象物を載置するレーザー加工対象物載置台と、該レーザー加工対象物載置台上の該レーザー加工対象物に向けてレーザー光を照射するレーザー光照射手段とを備え、該レーザー光の照射によって該レーザー加工対象物を加工するレーザー加工装置において、上記レーザー加工対象物載置台として請求項１のものを用いたことを特徴とするものである。
【００１０】
これらの発明においては、載置部を支持部に対して着脱可能に構成しているため、加工後のレーザー加工対象物を載置部と一緒に支持部から取り外して、そのまま後工程に搬送することが可能になる。よって、加工後のレーザー加工対象物の搬送作業性を向上させることができる。
また、載置部を取り外したレーザー加工対象物載置台については、別の載置部を取り付けることで新たなレーザー加工対象物のセッティングが可能になる。このようにして、載置部をレーザー加工対象物と一体的に取り扱うと、個々の載置部に対しては殆どレーザー加工対象物をレーザー加工しているときだけ気体収容室の負圧を作用させることになるため、その撓みを抑えることができる。更に、極めて長期間使用したことによって撓み方向に微妙に変形させてしまった載置部については、それを廃棄することで、その載置部の使用によるレーザー加工精度の低下を解消することができる。以上の結果、レーザー加工対象物の撓みに起因するレーザー加工精度の低下を抑えることができる。
【００１１】
また、これらの発明においては、負圧の影響によって気体収容室に向けて引かれる載置部を、該気体収容室に設けた内部仕切壁によって撓ませないように支持するため、載置部の撓み方向への変形を抑えることができる。よって、レーザー加工対象物の撓みに起因するレーザー加工精度の低下を更に抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したレーザー加工装置として、ハイブリッド型の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、スリット状に除去して透明電極を形成するレーザー加工装置の実施形態について説明する。
【００１３】
まず、この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、本実施形態に係るレーザー加工装置の概略構成図である。図において、Ｑスイッチ１０ａで制御されるＹＡＧレーザー光源部１０から出射した波長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）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からレーザー加工対象物１００に向けて出射される。
【００１４】
レーザー加工対象物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。
【００１５】
上記レーザー出口３ｃから出射されたレーザー光Ｌは、この透明導電膜１００ｂを照射して加熱・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を集光せしめてレーザー加工対象物１００に対する照射面積を小さくするため、そのエネルギー密度を高めて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。
【００１６】
透明導電膜１００ｂが形成されたレーザー加工対象物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、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。
【００１７】
この制御部１１により、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が駆動制御されてレーザー加工対象物１００を移動させたり、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が変化したりする。例えば、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に、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る。このような制御を行うことにより、移動台５の加速及び減速にそれぞれ１００ｍｍ程度の助走を必要として移動台５の全体移動量が７００ｍｍ×７００ｍｍであるところ、この助走が不要となって全体移動量を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とともに、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ができる。なお、本実施形態に係る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。
【００１８】
図２は、本レーザー加工装置でのレーザー加工対象物１００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の断面図である。また、図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同タッチパネルの分解斜視図及び平面図である。図２に示すように、タッチパネルは、各透明導電膜１００ｂからなる透明電極が通常状態で接触しないように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。このタッチパネルを図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、互いに直交するスリット１０４、１０５が各透明導電膜１００ｂに形成されている。
【００１９】
本実施形態に係るレーザー加工装置は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すスリット１０４、１０５を、透明導電膜１００ｂに形成するものである。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表面に透明導電膜１００ｂ（厚さ＝約５００オングストローム）が形成されたレーザー加工対象物１００は、透明導電膜１００ｂ側の上方に向けてＸ−Ｙテーブル４上にセットされる。セットされたレーザー加工対象物１００の透明導電膜１００ｂは、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、数［μｍ］〜１０００［μｍ］程度の幅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。
【００２０】
以上の構成の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を加工してレーザー加工対象物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。このため、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。
【００２１】
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ため、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。
【００２２】
次に、本実施形態に係るレーザー加工装置の特徴的な構成について説明する。
図４は、本レーザー加工装置のＸ−Ｙテーブルを示す断面図である。図において、Ｘ−Ｙテーブル４のレーザー加工対象物載置台たる移動台５は、従来のものと同様に、図示しないレーザー加工対象物が載置される載置部たる載置部材５ａと、これを支持する支持部５ｂとを備えている。但し、載置部材５ａは、載置面側に配設されるガラス層５１と、反対面側に配設されるポリアセタール樹脂層５２とからなる２層構造となっている。また、支持部５ｂは、アルミ製の一体物として形成されており、従来のように直接支持部と間接支持部とに別れた構造にはなっていない。支持部５ｂ内の空気室５ｅは、複数の内部仕切壁５６によって複数の部屋に仕切られており、各部屋をその上端で開口させている。即ち、気体収容室としての空気室５ｅの上端を覆う天井部分を備えていない。この天井部分の役割は載置部材５ａが担っている。載置部材５ａは支持部５ｂに対して着脱可能に構成されており、支持部５ｂに支持された状態で空気室５ｅの上端を覆ってその天井部分として機能するのである。載置部材５ａの四隅付近にはそれぞれ孔５３が設けられている。これらに位置決めピン５５が挿入されてその先端が支持部５ｂに設けられた凹部５４に係合すると、載置部材５ａが支持部５ｂ上に位置決め固定される。このように位置決め固定された載置部材５ａ上には、図５に示すようにレーザー加工対象物１００が載置されてこれにレーザー加工が施される。なお、本実施形態において、内部仕切壁５６によって仕切られた空気室５ｅの各部屋の平面寸法は１５×１５［ｍｍ］となっている。また、載置部材５ａ、支持部５ｂの平面寸法は、それぞれ４５０×３５０［ｍｍ］、５５０×５５０［ｍｍ］となっている。
【００２３】
図６は、載置部材５ａを部分的に示す拡大平面図である。図示のように、載置部材５ａは、１０×１０［ｍｍ］の領域の四隅をそれぞれ中心とするように設けられた４つの吸引孔５ｇからなる吸引孔ユニットが複数設けられている。各吸引孔５ｇの直径φは１．０［ｍｍ］となっている。
【００２４】
図７は、移動台５を部分的に示す拡大断面図である。図示のように、支持部５ｂの各内部仕切壁５６は、載置部材５ａに設けられた４つの吸引孔５ｇからなる吸引孔ユニットを囲むように配設されており、空気室５ｅの各部屋を連通させる連通孔５７を備えている。この連通孔５７を介して各部屋が吸引されることで、各部屋に負圧が発生せしめられるようになっている。
【００２５】
以上の構成の移動台５においては、載置部材５ａを支持部５ｂに対して着脱可能に構成しているため、レーザー加工後のレーザー加工対象物１００を載置部材５ａと一緒に支持部５ｂから取り外して、そのまま後工程に搬送することが可能になる。よって、加工後のレーザー加工対象物１００の搬送作業性を向上させることができる。また、載置部材５ａを取り外した後の移動台５については、別の載置部材５ａを取り付けることで新たなレーザー加工対象物１００のセッティングが可能になる。このようにして、載置部材５ａをレーザー加工対象物１００と一体的に取り扱うと、個々の載置部材５ａに対しては殆どレーザー加工対象物１００をレーザー加工しているときだけ空気室５ｅの負圧を作用させることになるため、その撓みを抑えることができる。また、極めて長期間使用したことによって撓み方向に微妙に変形させてしまった載置部材５ａについては、それを廃棄することで、その載置部材５ａの使用によるレーザー加工精度の低下を解消することができる。更に、負圧の影響によって空気室５ｅに向けて引かれる載置部材５ａを、空気室５ｅ内の内部仕切壁５６によって撓ませないように支持するため、載置部材５ａの撓み方向への変形を抑えることができる。以上の結果、レーザー加工対象物１００の撓みに起因するレーザー加工精度の低下を効果的に抑えることができる。なお、内部仕切壁５６の配設ピッチを調整することで、載置部材５ａに対する撓みの抑制度合いを調整することができる。
【００２６】
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レーザー加工装置について説明したが、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せしめ得るものであれば、他のものを用いてもよい。
【００２７】
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、レーザー加工対象物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。
【００２８】
また、タッチパネル用の透明導電膜１００ｂの加工に適用した場合について説明したが、本発明は、タッチパネルに限定されることなく、例えば液晶パネル用の透明導電膜を加工する場合にも適用することができ、同様な効果が得られるものである。
【００２９】
また、透明導電膜１００ｂの加工にレーザー光源としてのＹＡＧレーザーを用いているが、本発明は、ＣＯ２レーザー等の他の赤外光レーザー、可視光レーザー、高周波レーザ、上記透明導電膜を主にアブレーションで除去するＫｒＦエキシマレーザー等の紫外光レーザーを用いた場合にも適用が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１又は２の発明によれば、レーザー加工対象物の撓みに起因するレーザー加工精度の低下を抑え、しかも、加工後のレーザー加工対象物の搬送作業性を向上させることができるという優れた効果がある。
【００３１】
更には、レーザー加工対象物の撓みに起因するレーザー加工精度の低下を更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】実施形態に係るレーザー加工装置を示す概略構成図。
【図２】同レーザー加工装置によって製造されるタッチパネルの拡大断面図。
【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】同レーザー加工装置のＸ−Ｙテーブルを示す断面図。
【図５】同Ｘ−Ｙテーブルをレーザー加工対象物とともに示す断面図。
【図６】同Ｘ−Ｙテーブルの載置部材を部分的に示す拡大平面図。
【図７】同Ｘ−Ｙテーブルの移動台を部分的に示す拡大断面図。
【図８】従来のレーザー加工装置のＸ−Ｙテーブルを示す断面図。
【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        載置部材
５ｂ        支持部
５ｅ        空気室（気体収容室）
５ｇ        吸引孔
５１        カラス層
５２        ポリアセタール樹脂層
５３        孔
５４        凹部
５５        位置決めピン
５６        内部仕切壁
５７        連通孔
６          駆動部
６ａ        リニアモータ
１００      レーザー加工対象物
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】
0003914745.tif 000002
【図２】
0003914745.tif 000003
【図３】
0003914745.tif 000004
【図４】
0003914745.tif 000005
【図５】
0003914745.tif 000006
【図６】
0003914745.tif 000007
【図７】
0003914745.tif 000008
【図８】
0003914745.tif 000009