專利名稱：貫通孔形成方法及貫通孔形成加工產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用激光的貫通孔形成方法。具體涉及利用激光燒蝕加工法的貫通 孔形成方法。
背景技術(shù)：
樹脂材料滲透到從工業(yè)制品到家庭用品的所有領(lǐng)域，另外，為了保持在各自中 保持獨(dú)特的功能而實(shí)施各種加工，并在逐漸要求高的加工精度。然而，對(duì)樹脂的微細(xì)孔 加工雖然有鉆孔加工、沖壓加工、電子束加工、蝕刻加工等，但形成材料厚度以下孔徑 的貫通孔和以材料的厚度以下的孔距形成貫通孔存在著困難。激光加工應(yīng)用技術(shù)從用CO2激光的切割·開孔·焊接擴(kuò)展到用YAG激光的更 精密的切割·開孔·焊接加工、打標(biāo)記，以及利用準(zhǔn)分子激光的除去薄膜或高分子加工 和應(yīng)用領(lǐng)域，也應(yīng)用于如上所述的樹脂材料的加工領(lǐng)域。此處，在利用作為紅外光的CO2激光進(jìn)行由樹脂材料組成的物品的開孔加工 的情況下，貫通孔的周圍受熱的影響隆起或者附著噴出物，不能進(jìn)行整潔的孔品質(zhì)的加 工，在使孔距過(guò)窄的情況下產(chǎn)生鄰接的孔之間連接等問(wèn)題，不能進(jìn)行高密度的孔加工。目前，正在推進(jìn)使用YAG激光的三次諧波、四次諧波等的UV光源的加工工藝 的實(shí)用化，使用在UV區(qū)域的波長(zhǎng)的激光，利用光子能量切斷高分子材料的結(jié)構(gòu)分子內(nèi)的 化學(xué)鍵，使激光照射部分瞬間分解飛散的燒蝕現(xiàn)象利用的開發(fā)正在進(jìn)展中。利用該燒蝕現(xiàn)象的加工由于向周邊部分的熱擴(kuò)散量少，因此進(jìn)行熱影響小的精 密加工成為可能，同時(shí)不需要后加工或修飾加工等許多優(yōu)點(diǎn)，其利用正在迅速推廣。然而，有報(bào)道在加工對(duì)象物上形成貫通孔的開孔加工中，由于激光的特性， 所形成的貫通孔的直徑為加工對(duì)象物的激光射出側(cè)比入射側(cè)小，形成所謂的錐形。因此，為了得到充分的開口面積而需要形成孔徑更大的貫通孔的形成或更多貫 通孔的形成，此時(shí)，被加工位置的機(jī)械強(qiáng)度下降或加工效率下降和加工成本上升，以 及，在規(guī)定面積內(nèi)設(shè)計(jì)上所要求的開孔率不能確保等成為問(wèn)題。這樣，人們正在尋求可以控制所形成的貫通孔的形狀的新的貫通孔形成方法， 例如貫通孔的直徑為加工對(duì)象物的激光的入射側(cè)和射出側(cè)相等的貫通孔的形成，以及， 根據(jù)用途，所形成的貫通孔的直徑為加工對(duì)象物的激光的射出側(cè)比入射側(cè)大的所謂倒錐 狀的貫通孔的形成。此處，特開2003-158358公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中記載了方法，其中，在加工對(duì)象 物的背面?zhèn)葔汉腺N附保護(hù)片作為二層結(jié)構(gòu)，對(duì)加工對(duì)象物照射激光，直至保護(hù)片的中段 形成孔后，剝離保護(hù)片，得到貫通孔。另外，特開2004-243404公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中記載了技術(shù)，其中，對(duì)于基板垂 直照射激光，形成錐形孔，接著，邊使激光相對(duì)于基板傾斜邊照射，使入射側(cè)和射出側(cè) 的孔徑一致從而形成直孔。另外，特開平11-58051號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中記載了技術(shù)，其中，當(dāng)在絕緣基板的背面?zhèn)扰渲昧朔瓷洳牧?銅箔)的狀態(tài)下，以使激光的焦點(diǎn)位置成為絕緣基板的上方 的方式照射激光時(shí)，自基板的上面持續(xù)形成孔，形成到達(dá)銅箔的錐孔。當(dāng)進(jìn)一步繼續(xù)照 射時(shí)，激光反射在銅箔上，照在錐孔的內(nèi)面，因此直徑擴(kuò)大，最終，貫通孔成為直孔。另外，特開2001-79677公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)中記載了技術(shù)，其中，在激光的照射 部彎曲形成合成樹脂彈性片來(lái)進(jìn)行激光加工，由此形成在激光射出側(cè)成為大直徑的孔， 加工后通過(guò)使該片平坦，貫通孔成為直孔。另外，特開平8-141766號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)5)中記載了技術(shù)，其中，通過(guò)在加 工對(duì)象物的下面配設(shè)高反射率板，在利用所照射的激光束在加工對(duì)象物上形成貫通孔之 后，由該高反射率板反射所入射的激光束，該反射激光束照在貫通孔內(nèi)面或切口內(nèi)面來(lái) 進(jìn)行激光加工，由此得到無(wú)錐度的貫通孔或切口。然而，在專利文獻(xiàn)1記載的技術(shù)中，激光的入射側(cè)和射出側(cè)的孔徑取決于加工 對(duì)象物的厚度，厚度越厚其差越大，其結(jié)果，難以形成所謂的筆直形狀的貫通孔。另 外，加工對(duì)象物的形狀的自由度也變低。另外，在加工對(duì)象物上貼附保護(hù)片意味著增加 貼附工序和激光加工后剝離保護(hù)片的工序。進(jìn)而，具有因利用防護(hù)片造成的成本上升及 剝離后的保護(hù)片不能再利用而成為廢棄物的問(wèn)題。再有，在該專利文獻(xiàn)1中記載的技 術(shù)，關(guān)于形成倒錐狀的貫通孔的方法既無(wú)記載也無(wú)教導(dǎo)，其在該技術(shù)上事實(shí)上是不可能 的。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)存在著問(wèn)題相對(duì)于基板垂直地照射激光 后，接著使激光發(fā)光部或者加工對(duì)象物傾斜，且邊使其旋轉(zhuǎn)邊進(jìn)行照射等，裝置及其控 制復(fù)雜且高級(jí)，結(jié)果產(chǎn)品成本升高。在專利文獻(xiàn)3記載的方法中，由于配置于絕緣基板的背面?zhèn)鹊姆瓷洳牧厦看问?激光照射，因此，有反復(fù)使用的情況下的反射材料的反射率下降導(dǎo)致加工精度下降的顧 慮。另外，在加工對(duì)象物應(yīng)用于由樹脂組成的薄材料時(shí)，存在這樣的問(wèn)題必須使加工 對(duì)象物和反射材料充分地密接，否則不可期望其效果，進(jìn)而，加工對(duì)象物的形狀的自由 度變低，同時(shí)，增加反射材料的壓粘及剝離的工序，成本變高。在專利文獻(xiàn)4記載的方法中，存在這樣的缺點(diǎn)必須按照在激光照射部所形成 的錐形狀使加工對(duì)象物彎曲，由于加工對(duì)象物越厚越必須加大彎曲率，因此在加工時(shí)加 工對(duì)象物有可能發(fā)生破裂或彎曲，除了象片一樣的平板狀的加工對(duì)象物外，對(duì)例如箱體 或各種殼體等事實(shí)上不能應(yīng)用。在專利文獻(xiàn)5的方法中，是在加工對(duì)象物的下面配設(shè)高反射率板，但當(dāng)不使加 工對(duì)象物和高反射率板密合時(shí)，利用反射激光束的加工有可能出現(xiàn)斑痕。另外，由于反 射板受激光束照射，因此當(dāng)反射率下降時(shí)，有可能加工精度也下降。這樣，沒有可以說(shuō)能容易地控制所形成的貫通孔的形狀的貫通孔形成方法的技 術(shù)，如，不論加工對(duì)象物形狀如何，貫通孔的直徑為加工對(duì)象物的激光入射側(cè)和射出側(cè) 均相等的貫通孔的形成；以及，根據(jù)用途，所形成的貫通孔的直徑為加工對(duì)象物的激光 的射出側(cè)比入射側(cè)大的所謂倒錐狀的貫通孔的形成等。此外，現(xiàn)有技術(shù)中，如上所述，在為了使貫通孔的形狀為激光的射出側(cè)相對(duì)于 入射側(cè)小，鄰接設(shè)置多個(gè)(許多)貫通孔的情況下，根據(jù)貫通孔的入射側(cè)的直徑的大小確 定貫通孔之間的軸間(貫通孔的中心軸之間)的距離的最小值，但由于貫通孔的入射側(cè)直徑大，因此不能使貫通孔之間的軸間距離減小。在這樣的現(xiàn)有技術(shù)的情況下，在應(yīng)用于 設(shè)計(jì)上要求將貫通孔的大小設(shè)定為以目測(cè)不能識(shí)別的大小例如ΙΟΟμιη以下的設(shè)備，例如 攜帶電話或便攜式音樂設(shè)備等中的光的通過(guò)部(顯示裝置等)或聲音的通過(guò)部(揚(yáng)聲器或 麥克風(fēng)等)的情況下，還存在不能提高開孔率和不能使足夠的光或聲音通過(guò)的問(wèn)題。專利文獻(xiàn)1 特開2003-158358號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開2004-243404號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開平11-58051號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 特開2001-79677號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 特開平8-141766號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供新的貫通孔形成方法，其不具有上述以往的應(yīng)用激光的 貫通孔形成方法帶有的很多問(wèn)題，并且其能容易地控制這些現(xiàn)有技術(shù)得不到的所形成的 貫通孔的形狀，如，不論加工對(duì)象物形狀如何，加工對(duì)象物的激光入射側(cè)的直徑和射出 側(cè)的直徑均相等的貫通孔的形成；以及，所形成的貫通孔的直徑為加工對(duì)象物的激光的 射出側(cè)比入射側(cè)大的所謂倒錐狀貫通孔的形成等。本發(fā)明人為了解決上述課題，從各種各樣的角度進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在利 用激光燒蝕加工法形成貫通孔時(shí)，通過(guò)使特定的物質(zhì)與加工對(duì)象物的射出面接觸，不僅 在加工對(duì)象物為樹脂材料的情況下，即使是在一般認(rèn)為是更困難的金屬材料的情況下也 能夠控制入射側(cè)的直徑和射出側(cè)的直徑的比率，從而完成了本發(fā)明。S卩，為了解決上述課題，本發(fā)明的貫通孔形成方法，如權(quán)利要求1所記載為貫 通孔形成方法，該方法是通過(guò)由激光加工裝置對(duì)加工對(duì)象物照射激光使所述加工對(duì)象物 的一部分升華，以將貫通孔形成于所述加工對(duì)象物的利用激光燒蝕法的貫通孔形成方 法，其特征在于，對(duì)所述加工對(duì)象物相對(duì)于激光的射出面，在使高分子物質(zhì)的膠體溶 液、高分子物質(zhì)的溶液及多元醇中的任一種以上與其接觸的狀態(tài)下，照射所述激光。另外，本發(fā)明的貫通孔形成方法如權(quán)利要求2所述，為權(quán)利要求1所述的利用激 光的貫通孔形成方法，其特征在于所述激光為紫外光。另外，本發(fā)明的貫通孔形成方法如權(quán)利要求3所述，為權(quán)利要求1或權(quán)利要求2 所述的貫通孔形成方法，其特征在于所述激光為選自固體激光的三次諧波、四次諧波及 五次諧波中的任一種。另外，本發(fā)明的貫通孔形成方法如權(quán)利要求4所述，為權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所 述的貫通孔的形成方法，其特征在于所述激光為選自Q開關(guān)脈沖振蕩的YAG激光、Q開 關(guān)脈沖振蕩的YLF激光及Q開關(guān)脈沖振蕩的YVO4激光中的任一種。另外，本發(fā)明的貫通孔形成方法如權(quán)利要求5所述，為權(quán)利要求1或權(quán)利要求2 所述的貫通孔形成方法，其特征在于上述激光為準(zhǔn)分子激光。另外，本發(fā)明的貫通孔形成加工產(chǎn)品如權(quán)利要求6所述，為貫通孔形成加工產(chǎn) 品，其特征在于利用權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的貫通孔形成方法形成了貫通孔。另外，本發(fā)明的貫通孔形成加工產(chǎn)品如權(quán)利要求7所述，其設(shè)置有許多直徑為 IOOym以下的貫通孔，其中，開孔加工部的大小比各邊為0.3mm的正方形大，且其開孔
5加工部的開孔率為35%以上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用于例如顯示器面等時(shí)，盡管在非點(diǎn)亮 時(shí)不能用目測(cè)分辨孔，但在點(diǎn)亮?xí)r可成為極其明亮的顯示。另外，本發(fā)明的貫通孔形成加工產(chǎn)品如權(quán)利要求8所述，其設(shè)置有許多直徑為 IOOym以下的貫通孔，其中，各孔的兩個(gè)面的直徑比為100 75 75 100。由此， 盡管不能用目測(cè)分辨孔，但可實(shí)現(xiàn)極其高的開孔率。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的貫通孔形成方法，以對(duì)上述加工對(duì)象物相對(duì)于激光的射出面，以 使高分子物質(zhì)的膠體溶液、高分子物質(zhì)的溶液或多元醇與其接觸的狀態(tài)，照射上述激 光，由此，能容易地控制所形成的貫通孔的形狀，如加工對(duì)象物的激光的入射側(cè)的孔徑 和射出側(cè)的直徑相等的貫通孔的形成，以及，所形成的貫通孔的直徑為加工對(duì)象物的激 光射出側(cè)比入射側(cè)大的所謂倒錐狀的貫通孔的形成等。此時(shí)，由于使高分子物質(zhì)(聚合物)的膠體溶液及高分子物質(zhì)(聚合物)的溶液 的粘度成為較高的粘度，或者，僅是使用粘度比較高的多元醇涂布在加工對(duì)象物的射出 面上，也可形成如上所述的接觸狀態(tài)，因此，可在不受加工對(duì)象物形狀的影響下形成貫 通孔，并且，不會(huì)將激光加工時(shí)的加工對(duì)象物的位置限制為水平，即使為垂直或者傾斜 的狀態(tài)也可加工。進(jìn)而，能對(duì)加工對(duì)象物的激光的入射側(cè)的孔徑和射出側(cè)的孔徑相等的貫通孔的 形成、以及所形成的貫通孔的孔徑為加工對(duì)象物的激光射出側(cè)比入射側(cè)變大的所謂倒錐 狀的貫通孔的形成等所形成的貫通孔的形狀容易地進(jìn)行控制，同時(shí)，在一個(gè)加工對(duì)象物 上形成多個(gè)貫通孔時(shí)，可以高密度地形成貫通孔，進(jìn)而，由于不會(huì)發(fā)生變色或變形，所 以不需要在貫通孔周邊的后加工或修飾加工。另外，高分子物質(zhì)的膠體溶液、高分子物質(zhì)的溶液及多元醇只通過(guò)擦去，或者 只用分散劑或溶劑清洗就可簡(jiǎn)單地除去，在后者的情況下，只要組合過(guò)濾、濃縮或回收 等方法，還可進(jìn)行分散質(zhì)、溶質(zhì)、分散劑、溶劑等的再利用，此時(shí)，可以完全除掉廢棄 物的排放。根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2涉及的貫通孔形成方法，除上述結(jié)構(gòu)以外，由激光加工 裝置照射的激光設(shè)為紫外光。紫外光由于每一個(gè)光子的能量高，因此可以高效地切斷加 工對(duì)象物的結(jié)構(gòu)分子內(nèi)的化學(xué)鍵，可以容易地進(jìn)行可將材料瞬間升華·除去的激光燒蝕 加工。進(jìn)而，因其光子能量高之故，和與加工對(duì)象物背面(激光射出面)接觸的高分子 物質(zhì)的膠體溶液、高分子物質(zhì)的熔液、或者多元醇引起化學(xué)反應(yīng)，使等離子體或自由基 等活性種產(chǎn)生，從而有助于高效率的高分子材料的加工。另外，根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3的貫通孔形成方法，上述激光為選自固體激光的 三次諧波、四次諧波及五次諧波中的任一種。此處，三次諧波、四次諧波、五次諧波的 紫外光對(duì)于激光，對(duì)由不透明的樹脂組成的加工對(duì)象物有效，四次諧波、五次諧波的紫 外光對(duì)于激光，無(wú)論透明·不透明，對(duì)所有的由樹脂組成的加工對(duì)象物均有效。另外，根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求4的貫通孔形成方法，上述激光具有為選自Q開關(guān)脈 沖振蕩的YAG激光器、Q開關(guān)脈沖振蕩的YLF激光器及Q開關(guān)脈沖振蕩的YVO4激光器 中任一種的構(gòu)成。即，由激光加工裝置照射的激光均優(yōu)選使用Q開關(guān)脈沖振蕩的YAG三次諧波(355nm)、YAG 四次諧波(266nm)、YAG 五次諧波(213nm)、YLF 三次諧波(351nm)、 YLF四次諧波(263nm)、YLF五次諧波(211nm)、YVO4三次諧波(355nm)、YVO4四次 諧波(266nm)、YVO4五次諧波(213nm)的各激光。這些激光的特征在于，不僅可以微細(xì)加工，而且裝置價(jià)格比較廉價(jià)、操作性良 好、處理簡(jiǎn)單。進(jìn)而，通過(guò)在這些激光中使用Q開關(guān)脈沖振蕩型，使激光的儲(chǔ)備能量暫 時(shí)蓄積便一下子輸出，所以有即使是低輸出的激光裝置也可以得到高峰值輸出這樣的優(yōu) 點(diǎn)，可以以更高密度(以窄孔距)形成從錐形狀到筆直形狀、倒錐狀的貫通孔。另外，權(quán)利要求5涉及的發(fā)明使用準(zhǔn)分子激光來(lái)進(jìn)行。準(zhǔn)分子激光除可進(jìn)行與固體激光的三次諧波、四次諧波、五次諧波的紫外光幾 乎同樣的加工以外，輸出振蕩可以更高，所以并用光掩?；蚨嗤哥R陣列時(shí)，可以在加工 對(duì)象物的多個(gè)位置以高密度的窄孔距一起形成貫通孔。另外，權(quán)利要求6涉及的貫通孔形成加工產(chǎn)品，如權(quán)利要求6所述，是利用權(quán)利 要求1 權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的貫通孔形成方法形成貫通孔的貫通孔形成加工產(chǎn)品， 其中所形成的貫通孔的形狀設(shè)定為所要求的形狀，所述貫通孔的形狀為現(xiàn)有技術(shù)得不到 的，如，不論加工對(duì)象物的形狀如何，加工對(duì)象物的激光的入射側(cè)的孔徑和射出側(cè)的孔 徑均相等的貫通孔的形成，以及，所形成的貫通孔的孔徑為加工對(duì)象物的激光的射出側(cè) 比入射側(cè)大的所謂倒錐狀的貫通孔的形成等。另外，本發(fā)明的貫通孔形成加工產(chǎn)品如權(quán)利要求7所述，是設(shè)置有許多直徑 為ΙΟΟμιη以下的貫通孔的開孔加工產(chǎn)品，其特征在于，開孔加工部的大小大于各邊為 0.3mm的正方形，且其開孔加工部的開孔率為35%以上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用于例如顯 示器面等時(shí)，雖然非展示時(shí)不能以目測(cè)分辨孔，但在點(diǎn)亮?xí)r為極其明亮的顯示。另外，本發(fā)明的貫通孔形成加工產(chǎn)品如權(quán)利要求8所述，是設(shè)置有許多直 徑為ΙΟΟμιη以下的貫通孔的開孔加工產(chǎn)品，其特征在于，各孔的兩個(gè)面的直徑比為 100 75 75 100，此時(shí)可以使孔間的間距更窄，其結(jié)果，開孔率改善，例如開孔率 為50%以上。由此，盡管不能用目測(cè)分辨孔，但可以實(shí)現(xiàn)極其高的開孔率。
圖1是在本發(fā)明中使用的一例激光加工裝置的概略構(gòu)成圖；圖2是表示貫通孔形成時(shí)的加工對(duì)象物附近的狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖3是實(shí)施利用激光的貫通孔形成加工的透明PET片(實(shí)施例1)的顯微鏡照 片；圖4是包含圖3的片的貫通孔的截面的顯微鏡照片；圖5是在實(shí)施例2-1中經(jīng)過(guò)貫通孔形成加工的片的截面的顯微鏡照片；圖6是表示照射次數(shù)和孔形狀的關(guān)系(射出孔徑/入射孔徑的比率)(實(shí)施例5) 的曲線圖；圖7是用三次諧波進(jìn)行激光加工的金屬風(fēng)格裝飾片(實(shí)施例6)的顯微鏡照片；圖8是經(jīng)激光加工的透明聚碳酸酯片(實(shí)施例7)的顯微鏡照片；圖9是經(jīng)激光加工的鋁板(實(shí)施例8)的顯微鏡照片；圖10是經(jīng)激光加工的不銹鋼板(實(shí)施例9)的顯微鏡照片；
圖11是用可見光進(jìn)行激光加工的金屬風(fēng)格裝飾片(比較例5)的顯微鏡照片；圖12是用紅外光進(jìn)行激光加工的金屬風(fēng)格裝飾片(比較例6)的顯微鏡照片；圖13是表示實(shí)施例10中的結(jié)果的圖；圖14是表示實(shí)施例10中的結(jié)果的圖；圖15是表示實(shí)施例10中的結(jié)果的圖；圖16是表示實(shí)施例10中的結(jié)果的圖；圖17是表示實(shí)施例11中的結(jié)果的圖；圖18是表示實(shí)施例12中的結(jié)果的圖；圖19是表示實(shí)施例13中的結(jié)果的圖；圖20是表示實(shí)施例14中的結(jié)果的圖；圖21是表示實(shí)施例15中的結(jié)果的圖；圖22是表示實(shí)施例16中的結(jié)果的圖；圖23是表示實(shí)施例17中的結(jié)果的圖。附圖標(biāo)記Ia共振鏡(全反射鏡)Lb共振鏡(部分反射鏡)2Q 開關(guān)3非線性光學(xué)元件4控制裝置5激光掃描裝置(檢流(galvano)掃描鏡)6聚光透鏡7透鏡保護(hù)罩8加工對(duì)象物9固定臺(tái)10紫外激光11入射面12射出面13高分子物質(zhì)的膠體溶液14高分子物質(zhì)的溶液15多元醇LP激光加工裝置LS紫外激光光源LM固體激光媒介
具體實(shí)施例方式本發(fā)明可以進(jìn)行例如如下操作，使用將概略構(gòu)造圖示于圖1的激光加工裝置LP 來(lái)實(shí)施。如圖1所示，激光加工裝置LP是對(duì)加工對(duì)象物8實(shí)施加工的裝置，具有紫外 激光光源(激光振蕩器)LS，和用于用激光10在所設(shè)定的激光照射范圍對(duì)加工對(duì)象物8表面進(jìn)行掃描的激光掃描裝置(檢流掃描鏡)5，用于控制Q開關(guān)2和激光掃描裝置5的控 制裝置4，用于將激光10進(jìn)行聚光的聚光透鏡6，用于防止向聚光透鏡6的激光反射及保 護(hù)透鏡表面的透鏡保護(hù)罩7，用于載放加工對(duì)象物8的固定臺(tái)9。另外，作為紫外激光光 源LS也可以使用準(zhǔn)分子激光器。紫外激光光源LS由固體激光媒介L(zhǎng)M和全反射鏡構(gòu)成的共振鏡la，由部分反射 鏡構(gòu)成的共振鏡lb，Q開關(guān)2以及將由固體激光媒介L(zhǎng)M振蕩的基本波轉(zhuǎn)換為三次諧波 或者四次諧波的非線性光學(xué)元件3構(gòu)成。在共振鏡Ia和Ib之間將固體媒介激光LM配 置于共振鏡Ia側(cè)，將Q開關(guān)2配置于共振鏡Ib側(cè)，以便用共振鏡la、lb、固體激光媒 介L(zhǎng)M來(lái)進(jìn)行光共振。另外，在共振鏡la、固體激光媒介L(zhǎng)M、Q開關(guān)2、共振鏡Ib之間持續(xù)光共振， 通過(guò)使Q開關(guān)2動(dòng)作，使所積蓄的能量一下子放出，由此可得到高峰值功率的激光，因 此，也可以通過(guò)控制Q開關(guān)2的定時(shí)來(lái)控制照射能量，另外，也可以控制供給構(gòu)成紫外激 光光源LS的激勵(lì)用的激光二極管(未圖示)或者燈的電流值來(lái)改變照射能量。圖2是表示載放于固定臺(tái)9的加工對(duì)象物(在該例中為樹脂制薄板狀材料。具 體為攜帶電話的框體材料)8附近的狀態(tài)的說(shuō)明圖。作為加工對(duì)象物8的材質(zhì)，可舉出例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET樹脂)、丙 烯酸系樹脂、聚碳酸酯(PC)、聚酰亞胺(PI)等高分子樹脂材料；或者各種增強(qiáng)塑料或例 如金屬風(fēng)格裝飾片等包含金屬層的樹脂層合材料等；或者鋁或鐵(不銹鋼)、鈦、鎂等或 它們的合金等金屬材料等。另外，按照高分子物質(zhì)的膠體溶液13、高分子物質(zhì)的溶液14、多元醇15與加工 對(duì)象物8的激光的入射面11的背面(射出面12)接觸的方式進(jìn)行配置。具體地，也可以以加工對(duì)象物的激光入射面11的背面與放入容器的這些高分子 物質(zhì)的膠體溶液13、高分子物質(zhì)的溶液14、或者多元醇15的液面接觸的方式來(lái)保持加工 對(duì)象物，這種情況下即使在入射面11的背面設(shè)置有凹凸的情形中也可以實(shí)施本發(fā)明的貫 通孔形成方法，但也可以在加工對(duì)象物的激光的入射面11的背面涂布這些液體，這時(shí)， 加工對(duì)象物的入射面11的背面?zhèn)鹊男螤钭杂啥冗M(jìn)一步提高。在利用涂布接觸的情況下，可以利用輥、毛刷、噴射等方法將高分子物質(zhì)的膠 體溶液13、高分子物質(zhì)的溶液14或者多元醇15涂布在加工對(duì)象物8的射出面12側(cè)，或 者使用使加工對(duì)象物8的射出面12側(cè)接觸所積存的高分子物質(zhì)的膠體溶液13、高分子 物質(zhì)的溶液14、或者多元醇15的液面等一般的方法進(jìn)行涂布。此時(shí)，由于當(dāng)涂布厚為 IOym以上時(shí)可穩(wěn)定地得到擴(kuò)徑效果，所以優(yōu)選。并且，由于即使加厚到一定程度，例 如超過(guò)2000 μ m，效果也不變，所以優(yōu)選設(shè)定為容易形成涂布層的范圍，例如50μιη 2000 μ m。此處，在粘度低的涂布劑的情況下，當(dāng)加厚涂布層時(shí)，有可得到良好的結(jié)果 的傾向。作為高分子物質(zhì)的膠體溶液，可舉出例如淀粉水溶液(市售的淀粉糊等)、 聚醋酸乙烯酯乳液、天然橡膠系膠乳、丙烯酸系膠乳、聚氨酯系膠乳、合成橡膠系膠乳 等，可以使用其中的一種，或只要無(wú)損本發(fā)明的效果，也可以將多種混合使用。對(duì)于這些膠體溶液的分散質(zhì)濃度，預(yù)先分別對(duì)每個(gè)種類進(jìn)行研究，根據(jù)加工對(duì) 象物厚度或定為目標(biāo)的貫通孔的孔徑等預(yù)先適當(dāng)研究來(lái)確定，以得到目標(biāo)孔形狀。
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此處，在使用沒有流動(dòng)性的凝膠代替膠體水溶液的情況下不能得到本發(fā)明的效 果。即，凝膠由于沒有形狀自由性，所以加工對(duì)象物8的射出面12的形狀自由度變低， 進(jìn)而不能得到本發(fā)明的效果。即，凝膠由于與膠體溶液(溶膠)比較沒有流動(dòng)性，因此 不能包圍射出孔，由于等離子脫離的影響而不能將能量集中在孔的附近，因此被認(rèn)為得 不到貫通孔形狀的調(diào)節(jié)功能。另一方面，作為高分子物質(zhì)的溶液，可舉出例如聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸聚合 物、聚丙烯酰胺(PAM)、聚氧化乙烯(PEO)、羧甲基纖維素鈉(CMC、CM纖維素)、甲 基纖維素(MC)的水溶液、或者硝化纖維素等有機(jī)溶劑溶液等。對(duì)在這些溶液中的溶質(zhì) 的濃度，預(yù)先分別對(duì)每個(gè)種類進(jìn)行研究，根據(jù)加工對(duì)象物厚度或定為目的的貫通孔的孔 徑等預(yù)先進(jìn)行適當(dāng)研究來(lái)確定，以得到目標(biāo)孔形狀。作為上述高分子物質(zhì)的水溶液，由于以聚乙烯醇(PVA)為溶質(zhì)、以水為溶劑的 水溶液比較廉價(jià)，并且具有生物降解性或生物相容性，是廢棄處理時(shí)不給環(huán)境施加負(fù)荷 的生物降解性高分子，因此特別優(yōu)選。進(jìn)而，在將這樣的以聚乙烯醇(PVA)為主成分的高分子物質(zhì)的水溶液13涂布在 加工對(duì)象物8的情況下，因?yàn)榫垡蚁┐?PVA)有容易溶解于熱水的性質(zhì)，所以通過(guò)在激 光加工后用熱水對(duì)加工對(duì)象物8進(jìn)行清洗，可以從加工對(duì)象物8上容易地除去高分子物質(zhì) 的水溶液13。進(jìn)而，通過(guò)將該清洗水過(guò)濾，除去激光燒蝕飛散物后，只要調(diào)節(jié)水分使聚 乙烯醇(PVA)為適當(dāng)?shù)臐舛?，就可再利用，此時(shí)，幾乎沒有廢棄物。在本發(fā)明中，除了上述高分子物質(zhì)的膠體溶液、高分子物質(zhì)的溶液以外，可使 用多元醇、即多醇(帶有2個(gè)以上的羥基-OH的脂肪族化合物)。作為多元醇，可以使用 羥基的數(shù)為2以上的液狀多元醇。作為這樣的多元醇，可舉出乙二醇、甘油、雙甘油、 聚甘油(以下示出聚甘油的通式(1)。式中的重復(fù)單位η平均為10的物質(zhì)容易得到)等， 可以將它們直接使用或者與水混合使用。另外，也可以使用通常是固體，添加水即可形 成成液狀的多元醇。作為這樣的例子，可舉出聚乙烯醇的水溶液(PVA)。[化學(xué)式1]
權(quán)利要求
1.貫通孔形成方法，是通過(guò)由激光加工裝置對(duì)加工對(duì)象物照射激光使所述加工對(duì) 象物的一部分升華，以將貫通孔形成于所述加工對(duì)象物的利用激光燒蝕法的貫通孔形成 方法，其特征在于，對(duì)所述加工對(duì)象物相對(duì)于激光的射出面，在使高分子物質(zhì)的膠體溶 液、高分子物質(zhì)的溶液及多元醇中的任一種以上與其接觸的狀態(tài)下，照射所述激光。
2.如權(quán)利要求1所述的利用激光的貫通孔形成方法，其特征在于，所述激光為紫外光。
3.如權(quán)利要求1或2所述的貫通孔形成方法，其特征在于，所述激光為選自固體激光 的三次諧波、四次諧波及五次諧波中的任一種。
4.如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的貫通孔形成方法，其特征在于，所述激光為選自Q 開關(guān)脈沖振蕩的YAG激光、Q開關(guān)脈沖振蕩的YLF激光及Q開關(guān)脈沖振蕩的YV04激 光中的任一種。
5.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的貫通孔形成方法，其特征在于，所述激光為準(zhǔn)分子激光。
6.貫通孔形成加工產(chǎn)品，其特征在于，利用權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的貫通孔形 成方法形成了貫通孔。
7.貫通孔形成加工產(chǎn)品，其設(shè)置有多個(gè)直徑為100μ m以下的貫通孔，其特征在于， 開孔加工部的大小大于各邊為0.3mm的正方形，且該開孔加工部的開孔率為35%以上。
8.貫通孔形成加工產(chǎn)品，其設(shè)置有多個(gè)直徑為100μ m以下的貫通孔，其特征在于， 各孔的兩個(gè)面的直徑比為100 75 75 100。
全文摘要
本發(fā)明提供新的貫通孔形成方法，其不具有以往應(yīng)用激光的貫通孔形成方法所具有的許多問(wèn)題，并且，能容易地控制這些現(xiàn)有技術(shù)得不到的所形成的貫通孔的形狀，如，不論加工對(duì)象物形狀如何，加工對(duì)象物的激光入射側(cè)的直徑和射出側(cè)的直徑均相等的貫通孔的形成；以及所形成的貫通孔的直徑為加工對(duì)象物的激光的射出側(cè)比入射側(cè)大的所謂倒錐狀貫通孔的形成等。其為在加工對(duì)象物中形成貫通孔的利用激光燒蝕加工法的貫通孔形成方法，其中，在使高分子物質(zhì)的膠體溶液、高分子物質(zhì)的溶液或多元醇對(duì)于激光接觸的狀態(tài)下，對(duì)加工對(duì)象物的射出面照射上述激光。
文檔編號(hào)B23K26/38GK102015196SQ200980113930
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者中村獎(jiǎng), 板垣薰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社維塞微技術(shù), 獨(dú)立行政法人國(guó)立高等專門學(xué)校機(jī)構(gòu)