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UVレーザによる高アスペクト比小径穴あけ加工（第2報）: 集光条件の影響

机译：UV激光器高纵横比小直径钻孔（第二次报告）：聚焦条件的影响

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摘要

High-aspect-ratio microdrilling of borosilicate glass has been demonstrated by the forth harmonic of nanosecond Nd:YV04 laser. In this paper, we investigated about the influence of the beam profile on the hole profile. Beam profile was changed by using focal lens with the focal length of 10 mm, 20 mm, 30 mm, 50 mm and 100 mm. As a result the glass was drilled deeper than 2200 um using the focusing lenses with the focal length of 20 mm, 30 mm and 50 mm. On the other hand, the depths of the holes were less than 800 um using the focusing lenses with the focal length of 10 mm and 100 mm. The profiles of the holes drilled with the focusing lens with the focal length of 20 mm, 30 mm and 50 mm were almost same. The diameters of the holes were smaller than 15 um in the range deeper than 500 um, therefore the aspect ratio was higher than 110. Drilled depths and profiles were measured with changing focus positions. No clear were difference were observed when the defocus distances were less than ~70 % of Rayleigh range. Transmitted laser energy passing through the holes were measured by using the glass plates with different thickness and compared with calculated energy supposing the laser beam propagates as Gaussian beam and no reflection on the inner surface of the drilled hole. As a result the energy of the transmitted light was almost same as that of the calculated energy when the plate was thinner than 1 mm. On contrast, when the plate thickness was 2 mm, the transmitted light was larger than that of the calculated energy. This result conducts the laser beam was reflected and the reflected laser was dominant when the hole was deeper than lmm.%極細，高アスペクト比の穴加工は，多くのニーズがある．このような極細穴あけには，レーザ1）2），ドリル，放電加工（EDM）3），反応性イオンエッチング（RIE）粛といった加工法が利用されている．この中で，著者らはプラズマの吸収が少ない紫外域，かつ，熱の蓄積効果により，加工速度の向上と加工間借の低下が期待できる高繰り返しのレーザを用いることで高いアスペクトの極細穴加工を試みた．前報5）においては，ホウ珪酸ガラスを対象とし，￠8・2±3・1いmでアスペクト比190，￠6．3±1．0トmでアスペクト比100以上の穴あけの実現を報告した．
机译：纳秒级Nd：YVO4激光的四次谐波已证明了高倍率的硼硅酸盐玻璃微钻孔。在本文中，我们研究了光束轮廓对孔轮廓的影响。通过使用焦距为10mm，20mm，30mm，50mm和100mm的聚焦透镜来改变光束轮廓。结果，使用焦距为20 mm，30 mm和50 mm的聚焦透镜将玻璃钻孔的深度大于2200 um。另一方面，使用焦距为10mm和100mm的聚焦透镜，孔的深度小于800μm。用焦距为20 mm，30 mm和50 mm的聚焦透镜钻出的孔的轮廓几乎相同。孔的直径在大于500 um的范围内小于15 um，因此长宽比大于110。钻孔深度和轮廓是通过更改焦点位置来测量的。当散焦距离小于瑞利范围的约70％时，没有观察到明显差异。通过使用具有不同厚度的玻璃板测量穿过孔的透射激光能量，并与计算的能量进行比较，假设激光束以高斯光束的形式传播并且在钻孔的内表面没有反射。结果，当板的厚度小于1mm时，透射光的能量几乎与计算出的能量相同。相反，当板厚度为2mm时，透射光大于计算出的能量。这个结果使激光束被反射，并且当孔的深度大于1mm时，反射的激光成为主导。％极细， 2），ドリル，放电加工（EDM）3），反応性イオンエッチング（RIE）粛といった加工法が利用されている。この中で，著者らはプラズマの吸收が少ない紫外域，かつ，热の蓄积前报5）においては，ホウ珪酸ガラスを対象とし，で8 ・2±3 ・ 1いmでアスペクト比190，￠ 6．3±1．0トmでアスペクト比100以上の穴あけの実现を报告した。

著录项

  • 来源
    《精密工学会誌》 |2010年第11期|p.1266-1270|共5页
  • 作者

    比　田井洋史; 伊東　翔; 戸倉　和;

  • 作者单位

    正会員東京工業大学大学院（東京都目黒区大岡山2－12－1）（現;

    千葉大学大学院）;

    学生会員東京工業大学大学院（現;

    日本電気硝子（株））;

    正会員東京工業大学大学院;

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