利用飞秒激光的薄膜片层叠用上模的微孔加工方法技术

本发明专利技术涉及一种利用超短脉冲激光、特别是飞秒激光来加工微孔的方法，包括如下步骤：沿上模的厚度方向设定n个断层，n为2以上的自然数，在断层的表面以规定的图案照射飞秒激光，以到下一个断层为止的厚度对孔进行二维加工，沿Z轴方向将所述飞秒激光的焦点每次降低1/n，并依次向所述断层照射所述飞秒激光，从而钻成孔；镗孔步骤，沿着所述孔的内表面以三维形状照射所述飞秒激光，从而调整要加工的所述微孔的直径尺寸，并提高孔内表面的表面粗糙度；以及通过将振镜的x

【技术实现步骤摘要】
利用飞秒激光的薄膜片层叠用上模的微孔加工方法


[0001]本专利技术涉及一种利用超短脉冲激光、特别是飞秒激光对传送或层叠薄膜片时使用的上模的微孔进行加工的方法，涉及一种如下方法，即能够提高在薄膜片的分离及层叠中使用的上模上形成的微孔内表面的表面粗糙度的同时，确保真圆度和圆柱度，从而提高微孔的质量，并使加工速度的提高所带来的生产率最大化。

技术介绍

[0002]为了吸附并传送薄膜陶瓷片、薄膜金属片、薄膜涂层膜等，并将其依次层叠于精确的位置，而利用作为真空板的上模。
[0003]在该上模上形成数千个至数十万个微孔，来吸附薄膜片或通过鼓风机使薄膜片脱离，适用于层叠陶瓷电容器、层叠陶瓷变阻器、层叠陶瓷促动器等的层叠型电子部件的制造中的层叠工序、以及包括电动汽车在内的各种电子设备中使用的层叠电池的制造中的层叠工序等。
[0004]图1示出了上述薄膜片层叠用上模的代表性使用例。
[0005]如图1所示，当将具有预定电路的薄膜片粘贴于粘贴膜并且从放卷辊进行供应时，上述上模(vacuum plate)与薄膜片(thin film sheet)的上表面接触，通过真空压力来吸附薄膜片。以上述上模吸附薄膜片的状态进行之后，将薄膜片切割成恒定大小后，经过将薄膜片从粘贴膜剥离的剥离(flaking)步骤后，接着，粘贴膜被卷辊卷绕的同时，被剥离的薄膜片被层叠在下模(laminated platemold)的上表面，从上模分离并被加压而进行层叠。
[0006]在上述工序中使用的上模中，需要形成用于吸附和分离的数千个至数十万个微细孔、即微孔。
[0007]作为对这种上模的上模上形成的微孔进行加工的方法，有利用钻孔机的机械式方法和利用化学蚀刻的方法，但由于都是表面粗糙度不好、孔直径的偏差大，因此150μm以内的微孔大部分使用激光。
[0008]作为利用激光来加工微孔的具体方法，有单脉冲钻孔、重复脉冲钻孔、开孔(trepanning)钻孔、盘旋钻孔方式等，但最广泛使用的是开孔钻孔方式。
[0009]开孔钻孔方式是向将被加工的微孔中心照射激光束而穿透之后，使下工作台旋转期望的孔直径程度的孔加工方式。
[0010]在这种使用激光的各种方式的钻孔方式中，形成于上模的微孔也由于通过现有的平台的旋转的方式而难以确保真圆度，并且由于是基于材料的熔融的加工方法，因此在孔内部产生毛刺(Burr)而难以确保表面粗糙度。
[0011]另外，微孔在周边部产生熔融突出物和碎片粒子，为了去除这些，执行第二次的ELID(ELectrolytic In
‑
process Dressing，电解在线修整)这样的研磨加工，虽然看起来已解决，但在纳米级的微细粒子停留在微孔内部的粗糙表面上的状态下无法完全解决，这在层叠薄膜片时会引起问题。
[0012]特别是，在上模中，薄膜片进行数十至数百万次以上的吸附、分离及加压，其中，通
过对未确保真圆的微孔进行抽吸(Suction)而进行薄膜平的吸附和分离，薄膜片的微细粒子因孔内部的毛刺而残留，出现孔的堵塞现象，并且存在于微孔内部的微细粒子掉落，从而影响薄膜片。
[0013]由于这些现象，薄膜被按压或撕裂的现象等持续出现，从而在本领域中被认为是重要的改善课题。

技术实现思路

[0014]要解决的技术问题
[0015]本专利技术是为了解决上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种加工上模的微孔的方法，在该方法中，在薄膜片层叠用上模形成的微孔的入口侧和出口侧几乎没有直径偏差，微孔内表面的表面粗糙度非常优异，微孔的表面形成倾斜，从而不会发生薄膜的撕裂。
[0016]另外，本专利技术的另一目的在于提供一种上模的微孔加工方法，在该方法中，在用激光来加工微孔时，确保孔的真圆度的同时去除碎片粒子，防止产生堵塞微孔内部的毛刺(burr)，从而能够使薄膜片的损伤最小化。
[0017]不仅如此，本专利技术的另一个目的在于提供能够对被反复施加巨大负荷的上模上形成的微孔的入口侧的形状进行倒角或倒圆加工的方法。
[0018]解决问题的手段
[0019]为了解决上述技术问题，本专利技术的利用飞秒激光的薄膜片层叠用上模的微孔加工方法，所述微孔形成于上模，所述上模用于吸附并传送薄膜陶瓷片、薄膜金属片、薄膜涂层膜等，所述微孔加工方法包括如下步骤：沿所述上模的厚度方向设定n个断层，n为2以上的自然数，在所述断层的表面以规定的图案照射飞秒激光，以到下一个断层为止的厚度对孔进行二维加工，沿Z轴方向将所述激光的焦点每次降低1/n，并依次向所述断层照射所述飞秒激光，从而钻成孔；镗孔步骤，沿着所述孔的内表面以三维形状照射所述飞秒激光，从而调整要加工的所述微孔的直径尺寸，并提高孔内表面的表面粗糙度；以及对所述孔的入口侧边缘进行倒角或倒圆加工，以防止激光加工时可能发生的毛刺的产生以及薄膜片的按压、撕扯、撕裂现象等薄膜片的损伤。
[0020]此时，本专利技术的特征在于，向所述断层的表面照射飞秒激光的图案为具有恒定螺距的螺旋(spiral)形状，所述镗孔步骤中的所述飞秒激光的三维形状为盘旋(helica)形状。
[0021]另外，本专利技术的特征在于，所述螺旋形状的飞秒激光照射通过将振镜扫描器的x
‑
y轴运动相互组合的控制来实现，所述盘旋形状的图案通过将振镜的x
‑
y轴运动和扩束器的z轴运动组合的控制来实现。
[0022]其中，优选为，考虑到金属的金属的吸热率，所述飞秒激光的波长为515nm～532nm的绿色波段。
[0023]另外，本专利技术的特征在于，在孔的入口侧形成的倒角或倒圆加工通过将振镜的x
‑
y轴运动和扩束器的z轴运动相互组合的控制来实现。
[0024]专利技术效果
[0025]根据具有上述结构的本专利技术的利用飞秒激光的薄膜片层叠用上模的微孔加工方
法，形成于上模的微孔的入口侧和出口侧几乎没有直径偏差，微孔内表面的表面粗糙度非常优异，在微孔的入口侧边缘形成倒角或倒圆，因此不会产生薄膜的撕裂。
[0026]另外，根据本专利技术的利用飞秒激光的微孔加工方法，能够防止在利用激光来加工微孔时可能发生的熔融突出物、表面的弯曲、碎片粒子的产生，确保孔的真圆度，并防止产生堵塞微孔内部的毛刺，从而发挥能够使薄膜片的损伤最小化的特有的效果。
附图说明
[0027]图1是表示本专利技术的微孔加工方法中适用的薄膜片层叠用上模的使用例的图。
[0028]图2是表示用于实现本专利技术的微孔加工方法的微孔加工装置的图。
[0029]图3是用于说明根据本专利技术的实施例的微孔的钻孔步骤的图。
[0030]图4是表示图3所示的钻孔步骤中的振镜扫描器的动作和设定因子的图。
[0031]图5(a)是将基于图3所示的钻孔方式的微孔的入口与基于现有的激光加工方式的微孔的入口进行比较的照片，图5(b)是各出口侧的照片。
[0032]图6是表示根据本专利技术的实施例的镗孔步骤中的三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用飞秒激光的薄膜片层叠用上模的微孔加工方法，所述微孔形成于上模，所述上模用于吸附并传送薄膜陶瓷片、薄膜金属片、薄膜涂层膜等，所述微孔加工方法包括如下步骤：沿所述上模的厚度方向设定n个断层，n为2以上的自然数，在所述断层的表面以规定的图案照射飞秒激光，以到下一个断层为止的厚度对孔进行二维加工，沿Z轴方向将所述飞秒激光的焦点每次降低1/n，并依次向所述断层照射所述飞秒激光，从而钻成孔；镗孔步骤，沿着所述孔的内表面以三维形状照射所述飞秒激光，从而调整要加工的所述微孔的直径尺寸，并提高孔内表面的表面粗糙度；以及通过将振镜的x
‑
y轴运动和扩束器的z轴运动组合的控制，对所述孔的入口侧边缘周边进行倒角或倒圆加工，以防止激光加工时可能发生的毛刺的产生以及薄膜片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成焕，姜炯植，朴东燮，
申请(专利权)人：二一世纪株式会社，
类型：发明
国别省市：