JP2005021964A - Laser beam ablation processing method and device therefor - Google Patents
Laser beam ablation processing method and device therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005021964A JP2005021964A JP2003270386A JP2003270386A JP2005021964A JP 2005021964 A JP2005021964 A JP 2005021964A JP 2003270386 A JP2003270386 A JP 2003270386A JP 2003270386 A JP2003270386 A JP 2003270386A JP 2005021964 A JP2005021964 A JP 2005021964A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- workpiece
- ablation processing
- laser ablation
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
本発明は、レーザービームを用いたアブレーション加工方法とその装置に係り、特に高アスペクト比の微細穴または微細線幅での加工を行うレーザーアブレーション加工方法およびその装置に関するものである。 The present invention relates to an ablation processing method using a laser beam and an apparatus therefor, and more particularly, to a laser ablation processing method and an apparatus for processing with a high aspect ratio fine hole or fine line width.
古くより、穴あけ加工は、ドリルなどの機械的加工によって行われてきた。しかしながら機械的加工では、径が100μmを下回るような微細な穴径の加工は困難である。近年、製品や部品の小型化、高集積化に伴い、微細な径の貫通穴やブラインド穴(非貫通穴)、微細な幅の溝加工や、微細な幅の切断加工が要求されている。これらの要求を満足する加工手法として、レーザー光パルスを用いたアブレーション加工がある。これは、パルス幅約100ns以下のレーザー光パルスを凸レンズ等で微小スポットに集光して、尖頭値で約100MW/cm2程度以上にパワー密度を高め、これを照射した被加工物表面部分をアブレーション(蒸散)させて除去する加工方法である。凸レンズ等の集光によりできる微小スポットのサイズ(直径)は、レーザー光の波長や凸レンズの焦点距離等により異なる。レーザー光の波長をλ、凸レンズの焦点距離をf、レーザー光がトップハットの強度分布を持っており、そのビーム直径がaであるとき、理想的集光状態でのスポットの直径φcは近似的に次の(1)式で表される。
φc=2.44 λ f / a (1)
また、理想的集光状態でのスポットの焦点深度zfは近似的に(2)式で表される。
zf=2 λ f2 / a2 (2)
例えば、ビーム直径約4mm、波長532nmのレーザー光を焦点距離約60mmの凸レンズを用いて集光すれば、スポット直径は約20μmとなる。しかしながらこのスポットの焦点深度は高々約250μmでしかないため、加工に際して被加工物と集光のための凸レンズの位置を精密に調節する必要がある。
Since ancient times, drilling has been performed by mechanical processing such as drilling. However, in mechanical machining, it is difficult to machine a fine hole diameter such that the diameter is less than 100 μm. In recent years, along with downsizing and high integration of products and parts, fine diameter through holes and blind holes (non-through holes), fine width groove processing, and fine width cutting processing are required. As a processing method that satisfies these requirements, there is ablation processing using a laser light pulse. This is because a laser light pulse with a pulse width of about 100 ns or less is focused on a minute spot with a convex lens or the like, and the power density is increased to about 100 MW / cm 2 or more by a peak value, and the workpiece surface portion irradiated with this Is a processing method of removing by ablation (transpiration). The size (diameter) of a minute spot formed by condensing light such as a convex lens varies depending on the wavelength of the laser light, the focal length of the convex lens, and the like. When the wavelength of the laser beam is λ, the focal length of the convex lens is f, the laser beam has a top hat intensity distribution, and its beam diameter is a, the spot diameter φc in an ideal condensed state is approximate. Is expressed by the following equation (1).
φc = 2.44 λ f / a (1)
In addition, the focal depth zf of the spot in an ideal light collection state is approximately expressed by equation (2).
zf = 2 λ f 2 / a 2 (2)
For example, if a laser beam having a beam diameter of about 4 mm and a wavelength of 532 nm is condensed using a convex lens having a focal length of about 60 mm, the spot diameter is about 20 μm. However, since the focal depth of this spot is only about 250 μm at most, it is necessary to precisely adjust the position of the workpiece and the convex lens for condensing during processing.
微小スポットに集光された尖頭値パワー密度の高いレーザー光パルスの照射によるアブレーションによって被加工物表面は除去され、浅い穴が形成される。レーザー光パルスが、繰返し生成され、照射される場合(レーザー光パルス列照射)は、浅い穴の開口を通して、次のレーザー光パルスが穴の内部に入り、さらに穴の内部の被加工物表面がアブレーションによって除去される。連続して照射されるレーザー光パルスによって、穴の深さが順次深くなるのではなく、ある一定深さに達すると、照射するレーザー光パルスを増やしても、それ以上穴は深くならなくなる。従って、穴の径φを微細に保ったまま穴の深さdを深くすること、即ち、アスペクト比d/φの大きな穴あけ加工をすることは困難であった。 The surface of the workpiece is removed by ablation by irradiation with a laser beam pulse having a high peak power density focused on a minute spot, and a shallow hole is formed. When laser light pulses are repeatedly generated and irradiated (laser light pulse train irradiation), the next laser light pulse enters the inside of the hole through the opening of the shallow hole, and the workpiece surface inside the hole is ablated. Removed by. The depth of the hole is not gradually increased by the laser light pulse that is continuously irradiated. When the laser light pulse reaches a certain depth, the hole is not deepened even if the laser light pulse to be irradiated is increased. Accordingly, it is difficult to increase the depth d of the hole while keeping the diameter φ of the hole fine, that is, to perform drilling with a large aspect ratio d / φ.
この問題を解決するものとして、ある一定数のレーザー光パルスの照射毎に、被加工物を載せたステージを上昇させることにより、レーザー光の集光スポット(焦点)を被加工物内部に順次深く挿入し、加工穴の深さの飽和を避け、アスペクト比の高い穴を加工する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a solution to this problem, each time a certain number of laser light pulses are irradiated, the stage on which the workpiece is placed is raised, so that the laser beam condensing spot (focal point) is gradually deepened inside the workpiece. There has been proposed a technique of inserting and machining a hole with a high aspect ratio while avoiding saturation of the depth of the machined hole (see, for example, Patent Document 1).
また、穴あけ加工の進行に合わせて、レーザー光を集光するレンズの位置を被加工物側に順次移動させることにより、レーザー光の集光スポット(焦点)を被加工物内部に順次深く挿入し、加工穴の深さの飽和を避け、アスペクト比の高い穴を加工する手法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 As the drilling process progresses, the laser beam focusing spot (focal point) is sequentially inserted deeply into the workpiece by sequentially moving the lens focusing laser beam to the workpiece. A method of processing a hole having a high aspect ratio while avoiding saturation of the depth of the processed hole has also been proposed (for example, see Patent Document 2).
被加工物がレーザー光に対して透明である場合には、別種の手法が開示されている。例えば非特許文献1には、石英ガラスに波長790nmのフェムト秒レーザー光パルス(パルス幅100〜200fs)を繰返し照射することによる、数μm径で深さ1mmを越える穴あけが報告されている。
さらに、特許文献3、4には、レーザー光パルスの集光スポットを、レーザー光が入射する面とは反対側の被加工物表面(裏側)に位置させて裏側表面をアブレーションさせ、順次集光スポット(焦点)を被加工物内部に引き入れて、アスペクト比の高い穴を加工する手法が開示されている。
Further, in
従来、微細穴開口または微細線幅で、穴あけ加工、溝または切断の加工を、レーザー光パルスを用いたアブレーション加工によって実施する際には、被加工物と集光のためのレンズの位置を精密に調節する必要があった。
非特許文献1に報告されている手法や、特許文献3、4に開示されている手法は、いずれも被加工物が照射されるレーザー光に対して透明であるものに限定されている。
また、特許文献1、2に開示された手法では、被加工物を載せるステージの駆動機構や、集光用のレンズの移動機構が必要であり、手法及び装置が、複雑であり高価になる。
本発明の目的は、被加工物がレーザー光に対して透明であるか不透明であるかを問わず、被加工物と集光のための精密な位置合わせが不要で、複雑な装置を必要としない、微細穴開口または微細線幅の、高アスペクト比の穴、溝または切断の加工をする方法および装置を提供することにある。
Conventionally, when drilling, grooving, or cutting with a fine hole opening or fine line width is carried out by ablation using a laser light pulse, the position of the workpiece and the lens for condensing are precise. There was a need to adjust to.
The methods reported in
Further, the methods disclosed in
It is an object of the present invention, regardless of whether the workpiece is transparent or opaque to the laser beam, and does not require precise alignment for focusing with the workpiece and requires a complicated apparatus. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for processing a high-aspect-ratio hole, groove, or cut with no fine hole opening or fine line width.
上記の目的を達成するため、本発明によれば、レーザービームを被加工物表面に照射することにより、被加工物表面を除去して穴あけ、溝形成または切断を行うレーザーアブレーション加工方法において、前記被加工物に照射されるレーザービームがベッセルビームであることを特徴とするレーザーアブレーション加工方法、が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in the laser ablation processing method in which the workpiece surface is removed by irradiating the workpiece surface with a laser beam, drilling, groove formation or cutting is performed. There is provided a laser ablation processing method, wherein a laser beam applied to a workpiece is a Bessel beam.
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、被加工物表面にレーザービームを照射することにより、被加工物表面を除去して穴あけ、溝形成または切断を行うレーザーアブレーション加工装置であって、レーザー光源と、レーザービームをベッセルビームに変換する変換光学手段と、被加工物が載置されるテーブルと、を備えるレーザーアブレーション加工装置、が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a laser ablation processing apparatus that removes a surface of a workpiece to form a hole, form a groove, or cut by irradiating the surface of the workpiece with a laser beam. There is provided a laser ablation processing apparatus including a laser light source, conversion optical means for converting a laser beam into a Bessel beam, and a table on which a workpiece is placed.
本発明によれば、被加工物がレーザー光に対して透明であるか不透明であるかを問わず、被加工物と集光のための精密な位置合わせが不要で、複雑な装置を必要としない、微細穴開口または微細線幅の、高アスペクト比の穴、溝または切断の加工をする方法および装置が提供される。その理由を以下に説明する。
本発明の特徴は、被加工物にレーザー光パルスとしてベッセルビームを照射していることにある。ベッセルビームに関しては、特願2002−339520に詳しく記載されている。ベッセルビームの中心スポット直径φbは、ビームと光軸(レーザー光の伝播軸)との交差角をθbとして、近似的に(3)式で表される(図1参照)。
φb=2.405 λ /(π sinθb) (3)
通常の凸レンズ集光の場合の集光スポット直径は、(1)式においてtanθc=a/(2 f)と置く事で、(4)式に書き換えることができる。
φc=1.22 λ / tanθc (4)
ここで角度θcは、凸レンズで屈折して焦点に向かうレーザー光の光束の一番外側の光線が、光軸(伝播軸)と交差する角である(図2参照)。
According to the present invention, regardless of whether the workpiece is transparent or opaque to the laser beam, precise alignment for the workpiece and light collection is unnecessary, and a complicated apparatus is required. There is provided a method and apparatus for processing fine hole openings or fine line width, high aspect ratio holes, grooves or cuts. The reason will be described below.
A feature of the present invention resides in that a workpiece is irradiated with a Bessel beam as a laser light pulse. The Bessel beam is described in detail in Japanese Patent Application No. 2002-339520. The center spot diameter φb of the Bessel beam is approximately expressed by equation (3), where θb is the intersection angle between the beam and the optical axis (laser beam propagation axis) (see FIG. 1).
φb = 2.405 λ / (π sin θb) (3)
The condensing spot diameter in the case of normal convex lens condensing can be rewritten into equation (4) by setting tan θc = a / (2 f) in equation (1).
φc = 1.22 λ / tan θc (4)
Here, the angle θc is an angle at which the outermost light beam of the laser light beam refracted by the convex lens toward the focal point intersects the optical axis (propagation axis) (see FIG. 2).
波長λ=532nmのレーザー光を用いた場合の、同じスポット直径を得るのに必要な、交差角を計算し、図3に示す。いずれのスポット直径の場合も、通常の凸レンズ集光の場合よりも、ベッセルビームの方が交差角は小さい。
凸レンズで集光したスポットにより穴あけを行う場合の様子を図2に示す。被加工物1の表面に凸レンズにより集光されたレーザー光2を照射すると、アブレーションにより穴があけられる。この穴の内部を、次のレーザー光パルスが反射を繰り返しながら進むが、レーザー光束最外側光と伝播軸3とのなす角:交差角θcが大きいため、単位距離進むのに多くの反射が必要になる。また、穴側面に対する反射角θrが小さく、フレネル反射で理解されているように、反射の度毎に多くのエネルギーを失う。従って、凸レンズで集光したスポットの場合には、穴底に達するエネルギーは小さいものでしかない。
ベッセルビームにより穴あけを行う場合の様子を図1に示す。被加工物1の表面にベッセルビームであるレーザー光2を照射すると、アブレーションにより穴があけられ、この穴の内部を、次のレーザー光パルスが反射を繰り返しながら進むが、この場合、交差角θbが小さく、単位距離進むのに要する反射の回数が少ない。また、穴側面に対する反射角θrが大きく、フレネル反射で理解されているように、反射の度毎に失うエネルギーは小さい。従って、ベッセルビームのスポットの場合には、開口を通過したレーザー光のエネルギーの多くが穴底にまで達する。従って、交差角が小さいベッセルビームを用いた方が、より深い穴底にまで高いエネルギーを保ったままレーザー光が届くため、深い穴を加工することが可能になる。
When a laser beam having a wavelength λ = 532 nm is used, the crossing angle necessary for obtaining the same spot diameter is calculated and shown in FIG. In any of the spot diameters, the crossing angle of the Bessel beam is smaller than that in the case of normal convex lens focusing.
FIG. 2 shows a state where drilling is performed with a spot condensed by a convex lens. When the surface of the
FIG. 1 shows the state of drilling with a Bessel beam. When the surface of the
図4(a)に、波長532nm、ビーム直径(1/e2)4mmの強度分布がガウシアンであるレーザー光束を、アクシコンレンズや回折型光学素子等の集光手段を用いて生成した、交差角θbが約1.17°であるベッセルビームの、伝播軸上の光強度分布を示す。この場合のスポット直径は約20μmである。
また、伝播軸上光強度は、集光手段からの伝播距離が約50mmで最大値を持ち、最大強度の80%の値を維持している伝播距離区間(焦点深度、伝播距離約30mmから約75mmまで)は長さ45mmに及んでおり、少なくともこの区間内において、図4(b)に示されるビーム断面内の光強度分布が維持されている。通常の凸レンズ集光において、集光スポット径が約20μmの場合の焦点深度が約250μmであるのに比べ、ベッセルビームは遥かに深い焦点深度を有しており、加工時に被加工物と集光のためのレンズの位置を精密に調節する必要がなくなる。
以下に実施の形態、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
In FIG. 4A, a laser beam having a wavelength distribution of 532 nm and a beam diameter (1 / e 2 ) of 4 mm and having a Gaussian intensity distribution is generated using a condensing means such as an axicon lens or a diffractive optical element. The light intensity distribution on the propagation axis of a Bessel beam having an angle θb of about 1.17 ° is shown. In this case, the spot diameter is about 20 μm.
Further, the light intensity on the propagation axis has a maximum value when the propagation distance from the light collecting means is about 50 mm and maintains a value of 80% of the maximum intensity (focus depth, about 30 mm to about 30 mm). (Up to 75 mm) extends to a length of 45 mm, and at least in this section, the light intensity distribution in the beam cross section shown in FIG. 4B is maintained. In a normal convex lens condensing, the Bessel beam has a much deeper depth of focus when the condensing spot diameter is about 20 μm and is about 250 μm. Eliminates the need for precise adjustment of the lens position.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and examples, but the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made without departing from the scope of the present invention.
図5は、本発明のレーザーアブレーション加工装置の概略の構成を示す断面図である。必須の構成要件ではないが、被加工物13が載置されるX−Yテーブル2は、減圧チャンバ11内に置かれる。減圧チャンバ11の外に、パルス発振するレーザー光源14が配置されており、レーザー光源14より出射されたレーザー光ビームは、減圧チャンバ11の窓を通して減圧チャンバ11内に導入され、拡大・コリメート光学系15により平行化された後、アクシコンレンズ16によりベッセルビーム化され、被加工物13上に照射される。レーザー光源14と拡大・コリメート光学系15との間あるいは拡大・コリメート光学系15とアクシコンレンズ16との間に、レーザー光ビームの強度を調整する光減衰器を配置してもよい。また、レーザー光源14から出射される光ビームのビーム径が十分に大きくその平行度が高い場合には拡大・コリメート光学系15を省略してもよい。あるいは、拡大・コリメート光学系15、アクシコンレンズ16及び光減衰器は、減圧チャンバ11の外側に置かれてもよい。
レーザー光源14から出射される光のパルス幅は、好ましくは100ns以下であり、一層好ましくは30ns以下である。レーザー光源14には、Nd:YAGレーザー、Nd:ルビーレーザーやTi:サファイアレーザーなどの固体レーザーあるいはその第二高調波出力などが用いられる。拡大・コリメート光学系15にはケプラータイプやガリレオタイプのビームエキスパンダーなどが用いられ、これによりレーザー光源14より出射された光ビームはビーム径が広げられ平行ビーム化される。この平行光ビームは、円錐形レンズであるアクシコンレンズ16によりベッセルビーム化されるが、アクシコンレンズ16に代え同様の機能を有する回折型光学素子を用いてもよい。被加工物13は、X−Yテーブル2により水平面内を移動される。例えば被加工物13に溝加工を加えるとき、X-Yテーブル2は制御装置(図示なし)により制御される。X−Yテーブル2に上下方向移動の機能を持たせることができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the laser ablation processing apparatus of the present invention. Although not an essential component, the XY table 2 on which the
The pulse width of the light emitted from the
所望により、被加工物13のレーザービーム照射部位にガスボンベ17中のガスをアシストガスとしてノズル18を介して吹きつける。アシストガスとしては、He、Ar、O2、N2ガス等が用いられる。また、所望により、減圧チャンバ11内の空気(ガス)をポンプ(図示なし)により排気する。穴あけ、溝及び切断加工において、被加工物表面の照射部位を含む領域にアシストガスを吹き付けながら、レーザー光パルスを照射することは、加工速度が速くなるとともに表面平滑度が向上するので効果的である。また、穴あけ、溝及び切断加工において、被加工物表面の照射部位を含む領域を減圧しながら、レーザー光パルスを照射することは、除去物の穴や溝からの排出を促進するので、加工速度向上、加工面平滑性向上に効果がある。
If desired, the gas in the
ベッセルビームの特徴は、パワー密度が高くかつ100μm程度以下の中心ピーク直径が容易に得られ、さらにその中心ピーク直径が比較的長い伝播距離に渡って維持されることにある。これよりも大きい集光スポット直径は、通常の凸レンズ集光でも容易に得られるし、図3からも分かるように大きなスポット直径におけるベッセルビームと凸レンズ集光の伝播軸との交差角は、依然としてベッセルビームの方が小さいものの、両者ともに十分小さい値となっており、従来の手法で十分な加工の実施が可能である。本発明の特徴が特に発揮される穴の短直径、あるいは、溝幅または切断幅は、100μm以下である。穴あけ加工は多くの場合真円度の高い円形穴あけであるが、楕円や異形穴形状の場合もある。
穴あけ加工における短直径とは、穴形状に内接する最大面積の円または楕円の、円の場合には直径、楕円の場合には短軸(最短直径)とする。照射するレーザー光の集光により高められたパワー密度の値に依存するが、一般的には穴の短直径と同程度の深さまでは従来技術により容易に穴あけ加工を実施できる。本発明の特徴が特に発揮される、穴の短直径φと穴の深さdの比d/φ、あるいは、溝の幅または切断幅wと溝深さまたは切断厚さtの比t/w、すなわちアスペクト比は2以上である。穴あけ加工の場合、照射するレーザー光パルスのパルス数及びパルスあたりのエネルギーを適宜選択することで、穴の深さを調節することができ、貫通穴だけでなく、所望の深さのブラインド穴を加工することが可能である。
溝及び切断加工の場合、照射するレーザー光パルスのパルスあたりのエネルギー及び照射位置の移動速度を適宜選択することで、溝の深さを調節することができ、切断だけでなく、所望の深さの溝を加工することが可能である。
A characteristic of the Bessel beam is that a center peak diameter of high power density and about 100 μm or less can be easily obtained, and the center peak diameter is maintained over a relatively long propagation distance. A condensing spot diameter larger than this can be easily obtained by ordinary convex lens condensing, and as can be seen from FIG. 3, the crossing angle between the Bessel beam at the large spot diameter and the propagation axis of the convex lens condensing is still Bessel. Although the beam is smaller, both values are sufficiently small, and sufficient processing can be performed by the conventional method. The short diameter, groove width, or cutting width of the hole in which the characteristics of the present invention are particularly exhibited is 100 μm or less. In many cases, the drilling process is circular drilling with high roundness, but there are also cases of elliptical or irregular hole shapes.
The short diameter in the drilling process is the circle or ellipse of the maximum area inscribed in the hole shape, the diameter in the case of a circle, and the short axis (shortest diameter) in the case of an ellipse. Although it depends on the value of the power density increased by condensing the laser beam to be irradiated, in general, drilling can be easily performed by the conventional technique at a depth similar to the short diameter of the hole. The ratio d / φ of the short diameter φ of the hole and the depth d of the hole, or the ratio t / w of the groove width or cutting width w and the groove depth or cutting thickness t, in which the features of the present invention are particularly exhibited. That is, the aspect ratio is 2 or more. In the case of drilling, the depth of the hole can be adjusted by appropriately selecting the number of laser light pulses to irradiate and the energy per pulse, and not only through holes but also blind holes of the desired depth can be adjusted. It is possible to process.
In the case of groove and cutting, the depth of the groove can be adjusted by appropriately selecting the energy per pulse of the laser light pulse to be irradiated and the moving speed of the irradiation position, and not only the cutting but also the desired depth It is possible to machine the groove.
繰返し周波数10Hzのパルス発振Nd:YAGレーザーの第二高調波出力である、パルス幅約10ns、波長532nm、ビーム断面内の光強度分布がニアガウシアンで、ビーム直径(1/e2)が約7mmの概ね平行光束であるレーザー光パルス列を、光源に用いた。
合成石英ガラス製アクシコンレンズ(円錐形状、底円半径30mm、半頂角68°)の光学軸とレーザー光パルス列光束の軸を概ね一致させて、レーザー光パルス列光束をアクシコンレンズの底面に概ね垂直に入射させ、交差角θb約11.2°、中心ピーク直径約2μm、焦点深度がアクシコンレンズ円錐底面からの距離約17mmから約24.5mmにわたるベッセルビームを生成した。X-Yテーブルに厚さ約20μmのSUS304の箔を固定し、SUS304箔の表面をアクシコンレンズの円錐底面からの距離約20mmに設置した。SUS304箔の表面に概ね垂直にベッセルビームが入射するように調整し、10Hzの繰返しでベッセルビームであるレーザー光パルスを、1パルスあたり1.25mJのエネルギーで、約50パルス照射した。
穴の短直径は約4μmで、穴はSUS304箔の裏面に達する貫通穴であり、アスペクト比d/φは約5である。レーザー顕微鏡による貫通穴の断面形状測定結果を、図6に示す。但し、レーザー顕微鏡では微細穴の中の形状評価ができないので、斜線を引いてある。
The second harmonic output of a pulsed Nd: YAG laser with a repetition rate of 10 Hz, pulse width of about 10 ns, wavelength of 532 nm, light intensity distribution in the beam cross section is near Gaussian, and beam diameter (1 / e 2 ) is about 7 mm. A laser light pulse train having a substantially parallel luminous flux was used as a light source.
The optical axis of the synthetic quartz glass axicon lens (conical shape, base circle radius 30 mm, half apex angle 68 °) and the axis of the laser beam pulse train light beam are made to substantially coincide with each other so that the laser light pulse train light beam is generally applied to the bottom surface of the axicon lens. A Bessel beam was generated that was incident perpendicularly and had a crossing angle θb of about 11.2 °, a center peak diameter of about 2 μm, and a depth of focus of about 17 mm to about 24.5 mm from the bottom of the axicon lens cone. A SUS304 foil having a thickness of about 20 μm was fixed to the XY table, and the surface of the SUS304 foil was set at a distance of about 20 mm from the conical bottom surface of the axicon lens. The surface of the SUS304 foil was adjusted so that the Bessel beam was incident substantially perpendicularly, and a laser beam pulse as a Bessel beam was irradiated at an energy of 1.25 mJ per pulse at a repetition rate of 10 Hz.
The short diameter of the hole is about 4 μm, the hole is a through hole reaching the back surface of the SUS304 foil, and the aspect ratio d / φ is about 5. FIG. 6 shows the result of measuring the cross-sectional shape of the through hole using a laser microscope. However, since the shape inside the microscopic hole cannot be evaluated with a laser microscope, it is hatched.
実施例1と同じ光源を用い、アクシコンレンズの半頂角を87°に代えて、交差角θb約1.38°、中心ピーク直径約17μm、焦点深度がアクシコンレンズ底面からの距離約42mmから約110mmにわたるベッセルビームを生成した。
X-Yテーブルに厚さ約300μmのSUS304板を固定し、SUS304板の表面をアクシコンレンズの円錐底面からの距離約74mmに、SUS304板の表面に概ね垂直にベッセルビームが入射するように調整・設置した。10Hzの繰返しでベッセルビームであるレーザー光パルスを、1パルスあたり11mJのエネルギーで、約12000パルス照射した。穴の開口の短直径は約20μmで、穴はSUS304板の裏面に達する貫通穴であり、アスペクト比d/φは約15である。
Using the same light source as in Example 1, the half apex angle of the axicon lens was changed to 87 °, the crossing angle θb was about 1.38 °, the center peak diameter was about 17 μm, and the focal depth was about 42 mm from the bottom surface of the axicon lens. A Bessel beam spanning about 110 mm from
An SUS304 plate with a thickness of about 300 μm is fixed to the XY table, and the surface of the SUS304 plate is adjusted and installed so that the Bessel beam is incident on the surface of the SUS304 plate at a distance of about 74 mm from the conical bottom surface of the axicon lens. did. A laser beam pulse that is a Bessel beam at a repetition rate of 10 Hz was irradiated with about 12000 pulses at an energy of 11 mJ per pulse. The short diameter of the opening of the hole is about 20 μm, the hole is a through hole reaching the back surface of the SUS304 plate, and the aspect ratio d / φ is about 15.
実施例1と同じ光源、アクシコンレンズ、厚さ約20μmのSUS304箔を用いた。X-YテーブルにSUS304箔を固定し、SUS304箔の表面をアクシコンレンズの円錐底面からの距離約20mmに、SUS304箔の表面に概ね垂直にベッセルビームが入射するように調整・設置した。X-Yテーブルを毎分約60μmの速度で直線的に、レーザー光パルスの入射方向とは垂直な方向に、5分間移動させる間、10Hzの繰返しでベッセルビームであるレーザー光パルスを、1パルスあたり1.25mJのエネルギーで繰返し照射し続けた。SUS箔は、幅約4μm、長さ約300μmにわたり、裏面まで切断されており、アスペクト比t/wは約5であった。 The same light source, axicon lens, and SUS304 foil having a thickness of about 20 μm were used as in Example 1. The SUS304 foil was fixed to the XY table, and the surface of the SUS304 foil was adjusted and installed so that the Bessel beam was incident on the surface of the SUS304 foil at a distance of about 20 mm from the conical bottom surface of the axicon lens. While the XY table is moved linearly at a speed of about 60 μm per minute in a direction perpendicular to the incident direction of the laser light pulse for 5 minutes, a laser light pulse that is a Bessel beam with a repetition of 10 Hz is 1 per pulse. Continued irradiation repeatedly at an energy of .25 mJ. The SUS foil had a width of about 4 μm and a length of about 300 μm, was cut to the back surface, and the aspect ratio t / w was about 5.
1 被加工物
2 レーザー光
3 伝播軸
θb、θc 交差角
θr 反射角
11 減圧チャンバ
12 X−Yテーブル
13 被加工物
14 レーザー光源
15 拡大・コリメート光学系
16 アクシコンレンズ
17 ガスボンベ
18 ノズル
DESCRIPTION OF
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003270386A JP2005021964A (en) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | Laser beam ablation processing method and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003270386A JP2005021964A (en) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | Laser beam ablation processing method and device therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005021964A true JP2005021964A (en) | 2005-01-27 |
Family
ID=34190347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003270386A Pending JP2005021964A (en) | 2003-07-02 | 2003-07-02 | Laser beam ablation processing method and device therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005021964A (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007077468A2 (en) * | 2005-12-23 | 2007-07-12 | Lako Sandor | Multiplexed data storage method |
JP2009000732A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Mitsubishi Materials Corp | Neodymium magnet machining method |
JP2011522769A (en) * | 2008-05-27 | 2011-08-04 | コーニング インコーポレイテッド | Non-flat material scribing |
CN102528293A (en) * | 2012-01-11 | 2012-07-04 | 广东省南方彩色制版有限公司 | Depth-adjustable femtosecond laser punching device for printing stencils |
US8389891B2 (en) * | 2005-09-08 | 2013-03-05 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
JP2013063863A (en) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Glass plate cutting method and glass plate cutting device |
CN104692640A (en) * | 2013-12-10 | 2015-06-10 | Lts有限公司 | Method for cutting substrate |
US9138913B2 (en) | 2005-09-08 | 2015-09-22 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
JP2016078024A (en) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 株式会社アマダホールディングス | Piercing processing method and laser beam machine |
US9422184B2 (en) | 2011-09-15 | 2016-08-23 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Cutting method for glass sheet and glass sheet cutting apparatus |
KR101778418B1 (en) * | 2012-11-14 | 2017-09-13 | 쇼오트 아게 | Method for producing aligned linear breaking points by ultra-short focussed, pulsed laser radiation, and method and device for separating a workpiece by means of ultra-short focussed laser radiation using a protective gas atmosphere |
JP2020061462A (en) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 株式会社ディスコ | Wafer processing method |
-
2003
- 2003-07-02 JP JP2003270386A patent/JP2005021964A/en active Pending
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9138913B2 (en) | 2005-09-08 | 2015-09-22 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
US9751154B2 (en) | 2005-09-08 | 2017-09-05 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
US8389891B2 (en) * | 2005-09-08 | 2013-03-05 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
US8530786B2 (en) | 2005-09-08 | 2013-09-10 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
US9636773B2 (en) | 2005-09-08 | 2017-05-02 | Imra America, Inc. | Transparent material processing with an ultrashort pulse laser |
WO2007077468A3 (en) * | 2005-12-23 | 2007-09-27 | Sandor Lako | Multiplexed data storage method |
WO2007077468A2 (en) * | 2005-12-23 | 2007-07-12 | Lako Sandor | Multiplexed data storage method |
JP2009000732A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Mitsubishi Materials Corp | Neodymium magnet machining method |
JP2011522769A (en) * | 2008-05-27 | 2011-08-04 | コーニング インコーポレイテッド | Non-flat material scribing |
JP2013063863A (en) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Glass plate cutting method and glass plate cutting device |
US9764979B2 (en) | 2011-09-15 | 2017-09-19 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Cutting method for glass sheet and glass sheet cutting apparatus |
US9422184B2 (en) | 2011-09-15 | 2016-08-23 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Cutting method for glass sheet and glass sheet cutting apparatus |
KR101962661B1 (en) * | 2011-09-15 | 2019-03-27 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | Glass plate cutting method and glass plate cutting device |
KR101949777B1 (en) | 2011-09-15 | 2019-02-19 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | Glass plate cutting method and glass plate cutting device |
KR20180057729A (en) * | 2011-09-15 | 2018-05-30 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | Glass plate cutting method and glass plate cutting device |
KR20180056799A (en) * | 2011-09-15 | 2018-05-29 | 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 | Glass plate cutting method and glass plate cutting device |
CN102528293A (en) * | 2012-01-11 | 2012-07-04 | 广东省南方彩色制版有限公司 | Depth-adjustable femtosecond laser punching device for printing stencils |
KR101778418B1 (en) * | 2012-11-14 | 2017-09-13 | 쇼오트 아게 | Method for producing aligned linear breaking points by ultra-short focussed, pulsed laser radiation, and method and device for separating a workpiece by means of ultra-short focussed laser radiation using a protective gas atmosphere |
US10626039B2 (en) | 2012-11-14 | 2020-04-21 | Schott Ag | Separation of transparent workpieces |
CN104692640A (en) * | 2013-12-10 | 2015-06-10 | Lts有限公司 | Method for cutting substrate |
JP2016078024A (en) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 株式会社アマダホールディングス | Piercing processing method and laser beam machine |
CN107000121A (en) * | 2014-10-10 | 2017-08-01 | 株式会社天田控股集团 | Through processing method and laser machine |
CN107000121B (en) * | 2014-10-10 | 2019-06-11 | 株式会社天田控股集团 | Through processing method and laser machine |
US10328528B2 (en) | 2014-10-10 | 2019-06-25 | Amada Holdings Co., Ltd. | Piercing processing method and laser processing machine |
JP2020061462A (en) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 株式会社ディスコ | Wafer processing method |
JP7146555B2 (en) | 2018-10-10 | 2022-10-04 | 株式会社ディスコ | Wafer processing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4490883B2 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
Kamlage et al. | Deep drilling of metals by femtosecond laser pulses | |
US9346130B2 (en) | Method for laser processing glass with a chamfered edge | |
JP4418282B2 (en) | Laser processing method | |
TWI584906B (en) | Method and apparatus for non-abaltive, photoaccoustic compression machining in transparent materials using filamentation by burst ultrafast laser pulses | |
US6864459B2 (en) | High precision, rapid laser hole drilling | |
JP4551086B2 (en) | Partial machining with laser | |
WO2010137475A1 (en) | Laser machining device and laser machining method | |
JP4835927B2 (en) | Method of splitting hard and brittle plate | |
JP5308431B2 (en) | Line processing method and laser processing apparatus using laser light | |
JP2005021964A (en) | Laser beam ablation processing method and device therefor | |
CN105904105B (en) | Laser drilling device and method for improving hole taper | |
WO2015008482A1 (en) | Laser processing device, laser processing method, and laser oscillation device | |
JP2006319198A (en) | Laser machining method for wafer and device thereof | |
JP2004526575A (en) | Ultraviolet laser ablation patterning method of fine structure in semiconductor | |
JP2008036641A (en) | Laser beam machining apparatus and method | |
JP5873978B2 (en) | Laser processing method and nozzle manufacturing method | |
JP2004154813A (en) | Laser beam machining method and device | |
JP2006095529A (en) | Laser beam machining apparatus | |
JP2006159747A (en) | Laser beam machining method and its apparatus | |
JP4740556B2 (en) | Line processing method and laser processing apparatus using laser light. | |
JP2006114786A (en) | Laser beam machining method | |
JP2014054668A (en) | Laser processing method and laser processing apparatus | |
JP6744624B2 (en) | Method and apparatus for cutting tubular brittle member | |
JP2008515643A (en) | Hard material processing apparatus and processing method using laser having irradiance in the range of 106 to 109 Wcm-2 and repetition rate in the range of 10 to 50 kHz |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050816 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051213 |