專利名稱：：激光加工方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種激光加工方法及激光加工品，其使用激光對例如各種片材、電路基板、半導體晶片、玻璃基板、陶資基板、金屬基板、半導體激光等發(fā)光或受光元件基板、MEMS基板、半導體封裝、布、皮、紙等的被加工物進行半切割加工等形狀加工。
背景技術：
：近來隨著電氣/電子設備的小型化等，部件的小型化和高精密化不斷發(fā)展，各種材料的外形加工也追求加工精度為土50um或其以下的高精密/高精度化。然而，在以往的沖壓加工等的沖孔加工中，精度充其量為±100mm左右，現(xiàn)狀下已不能對應其精度要求。因此，利用激光的各種材料的加工方法作為可進行上述精密加工的方法引起了人們的關注。隨著激光光源的高輸出化、低價格化的不斷推進，利用激光的各種材料的切斷技術在各種領域中得到產業(yè)上的廣泛應用。例如，在日本特開2003-33389號公報中，公開了利用激光對在支持體上層疊有粘接劑層的疊層材料進行半切割的內容。但是，在利用激光進行半切割時，由于激光振蕩器的輸出穩(wěn)定性、疊層材料中支持體片的加工性及厚度的影響，有時甚至會完全切斷支持體片。此外，即使在沒有被完全切斷的情況下，由于支持體片在搬運時所受到張力負荷，支持體片會產生以激光加工時對支持體造成的損傷為起點發(fā)生斷裂的問題。
發(fā)明內容本發(fā)明是鑒于上述以往的問題點而做出的，其目的在于提供一種激光加工方法以及由該方法所獲得的激光加工品，即使是在激光振蕩器的輸出穩(wěn)定性不穩(wěn)定、激光功率增大的情況下，也可在規(guī)定的容許范圍內進行被加工物的半切割加工，可抑制成品率的降低。本發(fā)明的發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述以往的問題點，對于激光加工方法以及激光加工品進行了研究。結果，發(fā)現(xiàn)了相對于被加工物的每單位長度的輸入能量、蝕刻深度、以及功率變動影響度的關系性，由此，即使在激光振蕩器的激光功率增大而變動的情況下，也可在容許范圍內控制蝕刻深度，進行半切割加工，從而完成本發(fā)明。即，為了解決上述課題，本發(fā)明所述的激光加工方法利用激光對被加工物進行形狀加工至規(guī)定的深度位置，在該激光加工方法中，其特征在于，根據上述被加工物而進行最佳設定的對應于每單位長度被加工物的激光的能量，在由于激光振蕩器的功率變動而使該激光功率增大的情況下，為了使該能量控制在不貫通上述被加工物的能量范圍內，增大激光的激光功率以及被加工物與激光間的相對移動速度，并減少激光加工需要的照射次數(shù)。在利用激光對被加工物進行形狀加工至規(guī)定深度位置的情況下，為了形成所希望的蝕刻深度，根據被加工物的物理性能等，針對激光的激光功率或被加工物和激光之間的相對移動速度、照射次數(shù)等，設定最佳的加工條件。但是，由于激光振蕩器的輸出穩(wěn)定性不穩(wěn)定，因該變動激光的激光功率有時會增大，這樣，蝕刻出的深度有時比所期望的深度要深，而不能進行規(guī)定形狀的加工。在加工條件設定為照射次數(shù)較多的情況下，受上述功率增大的影響最大。因為即使是對應每單位長度的能量值相同、蝕刻量也相同的條件下，照射次數(shù)較多時，因激光的激光功率增大而增加的蝕刻量也在每次照射中累加。在本發(fā)明中，根據上述被加工物而進行最佳設定的對應于每單位長度被加工物的激光的能量，在由于激光振蕩器的功率變動而使該激光功率增大的情況下，為了使該能量控制在不貫通上述被加工物的能量范圍內，增大上述激光功率以及移動速度，并減少激光加工需要的照射次數(shù)。這樣，即使上述激光功率增大，由于盡可能地降低了每次照射所累加的激光功率的增大量，因而可抑制蝕刻深度超出其容許的范圍進行激光加工。在上述方法中，上述激光加工優(yōu)選為通過使激光對于同一區(qū)域多次掃描來進行。此外，上述被加工物優(yōu)選為包含高分子樹脂層的疊層體。優(yōu)選采用二氧化碳激光作為上述激光的光源。為了解決上述課題，本發(fā)明所述的激光加工品，其特征在于，通過上述記載的激光加工方法獲得。本發(fā)明通過如上所述的方法，可產生下述技術效果。即，根據本發(fā)明所述，根據被加工物而進行最佳設定的對應于每單位長度被加工物的激光的能量，在由于激光振蕩器的功率變動而使該激光功率增大的情況下，為了使該能量控制在不貫通上述被加工物的能量范圍內，增大上迷激光功率以及移動速度，并減少激光加工需要的照射次數(shù)，因此，即使激光振蕩器的輸出不穩(wěn)定、激光功率增大，也可減少其變動對被加工物的激光加工帶來的影響。這樣，在提高了作業(yè)性的同時，也提高了成品率。圖l是表示本發(fā)明的實施方式的激光加工方法，對被加工物進行半切割加工的剖面示意圖。圖2是表示用上述方法進行了半切割加工的^L加工物的立體圖。圖3(a)表示使每單位長度的輸入能量同值，提高激光功率，并提高掃描速度進行加工時的蝕刻深度；圖3(b)表示減小激光功率，并降低掃描速度進行加工時的蝕刻深度。圖4(a)表示使每單位長度的輸入能量同值，提高激光功率，并提高掃描速度進行加工的情況下，激光功率增大時的蝕刻深度；圖4(b)表示減小激光功率，并且降低掃描速度進行加工的情況下，激光功率增大時的蝕刻深度。圖5是表示作為上述被加工物的帶隔板的偏振片的剖面示意圖。具體實施例方式以下參照圖1圖5對本發(fā)明的實施方式進行說明。但是，說明中省略了不必要的部分，此外，還具有為了便于說明進行擴大或縮小同時圖示的部分。本實施方式所述的激光加工方法為，利用激光對被加工物進行高精度的形狀加工直至規(guī)定的深度位置的方法，可適用于例如半切割加工、打標記、槽加工或劃線加工等。下面，以對被加工物進行半切割加工為例，i兌明本發(fā)明的加工原理。圖l是表示利用激光對被加工物進行半切割加工的剖面示意圖。圖2是表示通過半切割加工形成半切割部分8的被加工物狀況的立體圖。在本實施方式中使用的被加工物l由被加工層lb層疊于支持體la上的疊層體構成(詳細結構如下述)。被加工物l的激光加工固定于例如吸附臺的吸附板上進行，通過透鏡使規(guī)定的激光振蕩器輸出的激光3聚光，并照射在被加工物1上。在照射的同時，使激光照射位置在沿著規(guī)定的加工線上移動，進行半切割加工。半切割加工為采用電流掃描或X-Y工作臺掃描的激光加工方法、或掩膜成像方式激光加工等公知的方法。對于激光3不做特別的限定，可使用例如ArF準分子激光、KrF準分子激光、XeCl準分子激光、YAG激光的第3高次諧波或第4高次諧波，YLF或YVCU的固體激光的第3高次諧波或第4高次諧波，Ti:S激光、半導體激光、纖維激光或二氧化碳激光等。在這些激光中，由于二氧化碳激光的高輸出功率帶來生產率提高，因而本發(fā)明特別優(yōu)選二氧化碳激光。利用激光3對上述被加工物1進行半切割加工的情況下，蝕刻深度通過每單位長度輸入的能量[J/mm]進行控制。上述每單位長度輸入的能量為用掃描速度[mm/s]除激光功率[W]而得到的數(shù)值，這樣，例如為了獲得所期望的蝕刻深度而進行半切割加工時，通過變換激光功率或掃描速度的任一者即可調整每單位長度輸入的能量。若在規(guī)定的條件下(即，激光功率(W)、掃描速度(mm/s)、重復頻率(MHz)、光斑直徑(cj)nm)以及光束重疊數(shù)(脈沖)(表示在激光掃描中的某一點上，激光3照射幾個脈沖的數(shù)值))對被加工物l進行加工，則在所期望的蝕刻深度可進行半切割加工的情況下，在本發(fā)明中，增大激光功率以及掃描速度，并減少光束重疊數(shù)，使每單位長度的輸入能量同值，(參照圖3(a))。另一方面，即使減小激光功率及掃描速度并增加光束重疊數(shù)，也可使每單位長度的輸入能量同值(參照圖3(b))。這樣，在激光振蕩器的輸出穩(wěn)定的情況下，兩者的蝕刻深度相同，可以所期望的蝕刻深度進行半切割加工。然而，由于各個光束重疊數(shù)不同，因此即使最終的蝕刻量相同，每一個脈沖的蝕刻量也是不同的。例如，在前者的情況下，如圖3(a)所示，通過一個脈沖所蝕刻的部分形成蝕刻部分5。此外，在后者的情況下，如圖3(b)所示，通過一個脈沖所蝕刻的部分形成蝕刻部分6。下面，對于振蕩器的輸出功率變動，激光的激光功率增大的情況進行說明。此時，即使在對應每單位長度的能量同值、蝕刻量相同的條件下，如圖4所示，因激光功率增大而增加的蝕刻部分7在每次照射中被累加。因此，在本發(fā)明所述的光束重疊數(shù)較少的圖4(a)的情況下，激光加工至支持體la的一部分，或形成比所期望的蝕刻深度更深的深度，但被加工物l不會被完全切斷。此外，在光束重疊數(shù)較多的圖4(b)的情況下，功率變動的影響度增大，被加工物l被完全切斷。如上所述，本發(fā)明中，根據被加工物l而進行最佳設定的激光3的每單位長度的能量，在由于激光3的振蕩器的功率變動而使該激光功率增大的情況下，為了使該能量控制在不貫通上述被加工物l的能量范圍內，增大激光功率以及掃描速度，并減少激光加工需要的照射次數(shù)。最佳設定的激光3的每單位長度的能量，可根據被加工物l的光吸收特性以及厚度、熱量特性等進行適當變更。因而，根據被加工物l的構成材料，激光加工條件需要每一次都進行最適化，但在可半切割的范圍內，將激光3的激光功率及掃描速度同時設定為較大值，降低激光3的激光功率對于蝕刻深度的影響度，在激光功率增大的情況下也不會貫通被加工物，這對進行半切割加工4艮重要。此外，其它的激光加工條件可根據被加工物1的種類等進行適當設定。例如，在將本發(fā)明的激光加工方法應用于半切割加工的情況下，激光3的重復頻率沒有做特別限定，通常，優(yōu)選為lkHz~100kHz,通過設定在該范圍內，可提高生產率。激光3的聚光直徑可根據施加于被加工物l的加工種類進行適當設定。在進行半切割加工的情況下，加工寬度與激光3的聚光直徑(光斑直徑)大致相同。因而，通過調節(jié)聚光直徑，可控制加工寬度。聚光直徑(加工寬度)通常優(yōu)選為10500iam,最好為100~300wm。若聚光直徑不到10Mm的話，加工速度會變??；此外，若聚光直徑超過50Qwm的話，從被加工物的制品取出效率會降低。此外，激光加工也可使激光3對于同一區(qū)域進行多次掃描。此時，也可對每次掃描變換各種加工條件，也可在同一條件下進行。作為在本發(fā)明中加工的加工物l,例如可列舉出圖5中所示的帶隔板的偏振片11。帶隔板的偏振片11包括在聚乙烯醇(PVA)薄膜的兩面粘接一對三乙酰纖維素(TAC)薄膜構成的偏振片(被加工物層)9。此外，在一側的TAC薄膜側設有通過丙烯類粘接劑層由PET薄膜組成的隔板(支持體)10;在另一側的TAC薄膜側可設置表面保護薄膜。該表面保護薄膜為在聚對苯二甲酸乙酯(PET)薄膜上設置丙烯類粘接劑層的結構，丙烯類粘接劑層形成為與另一側的TAC薄膜的粘接面。此外，作為被加工物l，除了上述帶隔板的偏振片11,只要是可通過激光加工的物品，沒有特殊的限制均可適用。具體而言，可列舉出例如各種片材、電路基板、半導體晶片、玻璃基板、陶瓷基板、金屬基板、半導體激光等發(fā)光或受光元件基板、MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)基板、半導體封裝、布、皮、紙、單層或多層的薄膜材料等。作為各種片材，可以列舉出例如聚酰亞胺類樹脂、聚酯類樹脂、環(huán)氧類樹脂、尿烷類樹脂、聚苯乙烯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚碳酸酯類樹脂、或含有填充劑的聚乙烯類、聚丙烯樹脂等高分子薄膜或無紡布、通過對這些樹脂進行延展加工、浸滲加工等而增加物理的或光學功能的產物、銅、鋁、不銹鋼等金屬片、或將上述聚合物片及/或金屬片直接或通過粘接劑層疊的產物等。此外，作為電^各基—反，可以列舉出例如單面、雙面或多層柔性印刷基板、由環(huán)氧玻璃或陶資、金屬芯基板等組成的剛性基板、形成于玻璃或聚合物上的光電路或光電混合電路基板等。此外，作為單層或多層的薄膜材料，可列舉出各種粘接薄膜、光學薄膜等。下面，以本發(fā)明的較佳實施例為例進行詳細說明。但是，在本實施例中記載的材料或混合量等，除非做出特別限定的描述，否則本發(fā)明的宗旨并不是將本發(fā)明的范圍限定于此，而只是做一個簡單的說明例。(實施例1)在本實施例l中，作為被加工物釆用如圖5所示結構的帶隔板的偏振片(總厚度270jum)，切斷加工偏振片9，而不對作為支持體的隔板IO(厚度38um)進行激光加工。使用的激光照射裝置如下所述。激光光源二氧化碳激光激光波長10.6ium最大輸出功率250W[激光照射條件]在下述的條件下，進行帶隔板的偏振片的半切割加工。激光功率42W光斑直徑4)120jum重復頻率20kHz掃描速度400mm/s掃描次數(shù)l次每單位長度輸入能量0.105J/mm在上述加工條件下，進行帶隔板的偏振片的半切割加工。這樣，可只對偏振片9進行激光加工，可相對于帶隔板的偏振片形成半切割形狀。然后，有意地變換激光功率，確認可進行半切割加工的激光功率的范圍。結果，相對于初始值42W,7W及其以下的增加量為可進行半切割加工的范圍。(比較例l)在本比較例l中，如下述表l所示，除了變換激光功率、掃描速度以及光束重疊數(shù)以外，與上述實施例l相同，進行帶隔板的偏振片的半切割加工。此外，有意地變換激光功率，確認可進行半切割加工的激光功率的范圍。結果，認為相對于初始值21W，3.5W及其以下的增加量為可進行半切割加工的范圍，在激光功率增大的情況下，通過激光進行激光加工直到隔板10，進行所期望的半切割加工^艮困難。(比較例2)在本比較例2中，如下述表l所示，除了變換激光功率、掃描速度以及光束重疊數(shù)以外，與上述實施例l相同，進行帶隔板的偏振片的半切割加工。此外，有意地變換激光功率，確認可進行半切割加工的激光功率的范圍。結果，認為相對于初始值10.5W，1.8W及其以下的增加量為可進行半切割加工的范圍，在激光功率增大的情況下，通過激光進行激光加工至隔板表l<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>(實施例2)在本實施2中，作為被加工物采用如圖5所示結構的帶隔板的偏振片11(總厚度270ym),切斷加工偏振片9，而不對作為支持體的隔板IO(厚度38jam)進行激光加工。激光照射裝置采用與實施例l相同的裝置，激光照射條件除下述表2所示之外，掃描次數(shù)為2次。此外，與實施例l相同，有意地變換激光功率，確認可進行半切割加工的激光功率的范圍。結果，認為21W及其以下的增加量為可進行半切割加工的范圍。(比較例3)在本比較例3中，如下述表2所示，除了變換激光功率、掃描速度以及光束重疊數(shù)以外，與上述實施例2相同，進行帶隔板的偏振片的半切割加工。此外，有意地變換激光功率，確認可進行半切割加工的激光功率的范圍。結果，認為14W及其以下的增加量為可進行半切割加工的范圍，在激光功率增大的情況下，通過激光進行激光加工直到隔板IO，進行所期望的半切割加工4艮困難。(比較例4)在本比較例4中，如下述表2所示，除了變換激光功率、掃描速度以及光束重疊數(shù)以外，與上述實施例l相同，進行帶隔板的偏振片的半切割加工。此外，有意地變換激光功率，確認可進行半切割加工的激光功率的范圍。結果，認為7W及其以下的增加量為可進行半切割加工的范圍，在激光功率增大的情況下，通過激光進行激光加工直到隔板IO,進行所期望的半切割力口工^艮困》,。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>權利要求1.一種激光加工方法，該激光加工方法利用激光對被加工物進行形狀加工至規(guī)定的深度位置，其特征在于，根據上述被加工物而進行最佳設定的對應于每單位長度被加工物的激光的能量，在由于激光振蕩器的功率變動而使該激光功率增大的情況下，為了使該能量控制在不貫通上述被加工物的能量范圍內，增大激光的激光功率以及被加工物與激光間的相對移動速度，并減少激光加工需要的照射次數(shù)。2.根據權利要求l所述的激光加工方法，其特征在于，上述激光加工為通過使激光對于同一區(qū)域多次掃描來進行。3.根據權利要求l所述的激光加工方法，其特征在于，上述被加工物為包含高分子樹脂層的疊層體。4.根據權利要求l所述的激光加工方法，其特征在于，采用二氧化碳激光作為上述激光的光源。5.—種激光加工品，其特征在于，通過權利要求l所述的激光加工方法獲得。全文摘要本發(fā)明的激光加工方法為一種利用激光對被加工物進行形狀加工至規(guī)定的深度位置的激光加工方法，其特征在于，根據上述被加工物而進行最佳設定的對應于每單位長度被加工物的激光的能量，在由于激光振蕩器的功率變動而使該激光功率增大的情況下，為了使該能量控制在不貫通上述被加工物的能量范圍內，增大激光的激光功率以及被加工物與激光間的相對移動速度，并減少激光加工需要的照射次數(shù)。文檔編號B23K26/38GK101347869SQ20081012657公開日2009年1月21日申請日期2008年7月18日優(yōu)先權日2007年7月19日發(fā)明者日野敦司,松尾直之,西田干司申請人:日東電工株式會社