JP5283124B2 - 電解，レーザ複合加工方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属（合金を含む）などの高品位微細加工方法及びその装置に関し、特に、電解加工とレーザ加工を複合して高アスペクト比のパターン孔（非貫通孔及び貫通孔）の加工を行うのに好適な複合加工方法及び装置に関するものである。

従来、パターン孔の加工技術として、例えば、特許文献１には、ステントの金属製管状部材の外面を感光性レジスト材料で被覆し、感光性レジスト材料で被覆された管状部材の一部分を紫外光に露光し硬化させ、露光した後、管状部材を現像液に浸漬して未硬化のレジストを洗い流し、その後、電解加工などの電気化学的処理または化学的処理によりレジストに被覆されない部分の金属を除去することによりパターン孔を形成する加工技術が記載されている。しかしながら、電解加工などの電気化学的処理または化学的処理では高アスペクト比の加工が困難であった。
また、特許文献２には、リードフレームの加工技術であって、金属板の両面に耐電解加工性のレジスト膜を被覆しておき、レーザ光を照射して金属板を貫通する切断溝をリードフレームの形状に従って形成し、続いてレーザ加工後の金属板に電解加工を施し、組織の異なる金属板の地金と加工変質層の界面を選択的に腐食し、最後にレジスト膜を除去してリードフレームのパターン溝を形成する加工技術が記載されている。しかしながら、レーザ加工により、加工変質層が発生し、電解加工はその加工変質層を除去するために利用されるものであった。

特表２００２−５１１７７９号公報 特開平８−７００７３号公報

レーザ加工により金属を除去してパターン孔を形成すると、溶融凝固物、熱影響層が発生し、機能の低下が起こるので、この溶融凝固物及び熱影響層を、別途電解加工などで除去することが必要となり問題であった。
電解加工により金属を除去してパターン孔を形成すると、電解加工は電流の流れた材料を溶解する特性を持つため、加工・非加工領域をコントロールすることが難しく、電解加工では微細形状を効率よく形成することができないという問題点があり、また、電解加工時の加工材料表面は等方的に除去されるため、高アスペクト比の加工ができないという問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決し、金属加工物に対して、レーザ加工による熱的影響層が存在せず、かつ、高アスペクト比の微細なパターン孔を精度良く効率的に形成できる電解・レーザ複合加工方法及びその装置を提供することにある。

本発明の電解・レーザ複合加工方法は、金属加工物の外表面全体に絶縁被膜を形成する第１の工程と、前記絶縁被膜のうち、パターン孔を形成する部分の絶縁被膜を除去する第２の工程と、前記絶縁被膜を除去した部分から電解加工により金属を除去しパターン孔を形成する第３の工程と、前記電解加工を続けているうちにパターン孔内面全体に不動態膜が生成され、それが絶縁被膜として作用するようになった絶縁被膜コート工程である第４の工程と、前記第４の工程でパターン孔内面全体に生成された被膜のうち、パターン孔底面の被膜をレーザ照射により除去する第５の工程と、前記第５の工程でパターン孔底面の被膜が除去された部分から、電解加工により金属を除去する第６の工程と、以下、パターン孔が貫通または予め決められた深さに達するまで、上記第４の工程、上記第５の工程、上記第６の工程を繰り返すことを特徴とする。
また、本発明の電解・レーザ複合加工方法はさらに、金属加工物は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ａｌなど、及び、これらを主体とする合金からなることを特徴とする。
また、本発明の電解・レーザ複合加工装置は、基台上に設置され、Ｘ−Ｚ平面内で位置決め可能なＸ−Ｚステージと、Ｘ−Ｚステージ上に回転位置決め可能に設けられた回転テーブルと、回転テーブル上に固定されたスピンドルと、スピンドルに回転位置決め可能に軸支されたスピンドル軸と、スピンドル軸先端に固定され、金属加工物を支持する金属加工物支持部材と、基台上に設置され、Ｙ方向に位置決め可能なＹステージと、Ｙステージ上に設置された電解槽とレーザ照射装置と、電解槽の電解液中に設けられた電極（負極）と、電解槽中の電極（負極）と金属加工物支持部材に支持された金属加工物（陽極）とに電圧を印荷する電源とを備えた電解・レーザ複合加工装置であって、パターン孔を形成する部分の絶縁被膜が除去された絶縁被膜を外表面に形成した金属加工物を、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして金属加工物を電解槽の電解液中に浸漬し、電極と金属加工物とに電源電圧を印荷して電解加工により前記絶縁被膜が除去された部分から金属を除去し、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして金属加工物のパターン孔底面にレーザを照射して前記電解加工において生成されたパターン孔底面の被膜を除去し、さらに、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして金属加工物を電解槽の電解液中に浸漬し、電極と金属加工物とに電源電圧を印荷して電解加工により前記被膜が除去されたパターン孔底面から金属を除去し、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで、電解加工によるパターン孔底面からの金属の除去とレーザ照射によるパターン孔底面の被膜の除去を繰り返し行うことを特徴とする。
また、本発明の電解・レーザ複合加工装置は、電解液及び電極を内蔵した解解槽と、長尺状金属加工物の一部を電解槽の電解液中に浸漬した状態で、長尺状金属加工物の長手方向中心軸を水平な回転軸として、回転位置決め可能に支持する加工物回転支持装置と、パターン孔形成位置に沿ってレーザを走査するレーザ照射装置と、レーザ照射位置に不活性ガスを吹き付けて酸化を防止するノズルと、電解槽中に設けられた電極と長尺状金属加工物とに電圧を印加する電源とを備えた電解・レーザ複合加工装置であって、パターン孔を形成する部分の絶縁被膜が除去された絶縁被膜を外表面に形成した長尺状金属加工物を、加工物回転支持装置に装着し、電極と長尺状金属加工物とに電源電圧を印荷して電解加工により前記絶縁被膜が除去された部分から金属を除去してパターン孔を形成し、長尺状金属加工物を回転して長尺状金属加工物のパターン孔底面にレーザを照射して前記電解加工において生成されたパターン孔底面の被膜を除去し、さらに、長尺状金属加工物を回転して長尺状金属加工物の前記被膜が除去された部分を電解液中に再び浸漬して電解加工により前記被膜が除去されたパターン孔底面から金属を除去し、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで、電解加工によるパターン孔底面からの金属の除去とレーザ照射によるパターン孔底面の被膜の除去を繰り返し行うことを特徴とする。
また、本発明の電解・レーザ複合加工装置は、電解液及び電極を内蔵した解解槽と、電解槽の壁面に設けられた窓と、長尺状金属加工物を電解槽の電解液中に浸漬した状態で、長尺状金属加工物の長手方向中心軸を垂直な回転軸として、回転位置決め可能に支持する加工物回転支持装置と、前記窓を通して電解液中のパターン孔形成位置に沿ってレーザを走査するレーザ照射装置と、電解槽中に設けられた電極と長尺状金属加工物とに電圧を印加する電源とを備えた電解・レーザ複合加工装置であって、パターン孔を形成する部分の絶縁被膜が除去された絶縁被膜を外表面に形成した長尺状金属加工物を、加工物回転支持装置に装着し、電極と長尺状金属加工物とに電源電圧を印荷して電解加工により前記絶縁被膜が除去された部分から金属を除去してパターン孔を形成し、長尺状金属加工物を回転して長尺状金属加工物のパターン孔底面にレーザを照射して前記電解加工において生成されたパターン孔底面の被膜を除去し、さらに、長尺状金属加工物を回転して長尺状金属加工物の前記被膜が除去された部分を電極に対向させて電解加工により前記被膜が除去されたパターン孔底面から金属を除去し、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで、電解加工によるパターン孔底面からの金属の除去とレーザ照射によるパターン孔底面の被膜の除去を繰り返し行うことを特徴とする。

本発明の電解・レーザ複合加工方法によれば、レーザ照射は、パターン孔底部の不動態膜の除去のために照射されるものであり、レーザ照射により金属の除去を行うものではないから、レーザ照射による熱的影響層や溶融凝固物が発生せず、加工面の機能低下がない。
また、電解加工時に、パターン孔の全内面には、次第に不動態膜が生成され、該不動態膜が絶縁被膜として作用するが、レーザ照射によりパターン孔底面の不動態膜だけを除去し、さらに電解加工を続行するから、パターン孔周面に生成された不動態膜は絶縁被膜として作用するので、パターン孔底面から金属が除去されることとなり、高アスペクト比のパターン孔が高精度で効率良く形成できる。さらに、電解加工時に電解生成物が発生しパターン孔内底部に堆積することがあるが、パターン孔底面の不動態膜をレーザ照射により除去する際に、パターン孔内に堆積した電解生成物も一緒に除去され、効率良く高アスペクト比のパターン孔が形成できる。なお、レーザ照射によりパターン孔内に堆積した電解生成物のみを除去するにとどめた場合であっても、次の工程で電解加工を行うことによりパターン孔をさらに深く形成することができる。
本発明の電解・レーザ複合加工装置によれば、簡単な構成で電解加工とレーザ加工の複合加工が行え、特に、パターン孔底面に生成された不動態膜による絶縁被膜をレーザ照射で除去する工程とパターン孔底面の絶縁被膜が除去された部分から電解加工により金属を除去する工程とを繰り返し行うことができる。

図１は、本発明の電解・レーザ複合加工方法を説明する説明図である。 図２は、本発明の加工方法を実現するための電解・レーザ複合加工装置の一実施例を示した図である。 図３は、本発明の加工方法を実現するための電解・レーザ複合加工装置の他の実施例を示した図である。 図４は、本発明の加工方法を実現するための電解・レーザ複合加工装置のさらに他の実施例を示した図である。

本発明は、パターン孔底部の不動態膜（絶縁被膜）の除去だけのためにレーザ照射を用い、金属の除去には専ら電解加工を用いることにより、レーザ加工による熱的影響層や溶融凝固物が発生しない微細なパターン孔を形成する電解・レーザ複合加工方法を実現した。
また、本発明は、パターン孔底面に生成された不動態膜による絶縁被膜をレーザ照射で除去する工程とパターン孔底面の絶縁被膜が除去された部分から電解加工で金属を除去する工程とを簡単な構成で繰り返し行うことができる電解・レーザ複合加工装置を実現した。

（電解・レーザ複合加工方法）
図１は、本発明の電解・レーザ複合加工方法を説明する図であって、加工工程を、工程順に示した図である。
図１において、１の工程は、金属加工物の外表面全体に絶縁被膜を形成する絶縁被膜コート工程である。絶縁被膜の形成法としては、例えば、塗布、スパッタリング、蒸着などを用いることができ、また、絶縁被膜の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、フォトレジスト樹脂、エナメル樹脂、パレリン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、アルミナ、窒化珪素などのセラミックを用いることができる。さらには、電解加工により生成される不動態膜を絶縁被膜として利用することもできる。
２の工程は、１の工程でコートした絶縁被膜のうち、パターン孔を形成する部分の絶縁被膜を除去する絶縁被膜除去工程である。２の工程における絶縁被膜の除去は、パターン孔を形成する部分にレーザ照射をして除去しても良く、また、絶縁被膜の材料としてフォトレジスト樹脂を採用した場合には、露光・現像のフォトレジスト方により除去しても良い。
３の工程は、２の工程で絶縁被膜を除去した部分から電解加工により金属を除去しある程度の深さのパターン孔を形成する電気化学的除去工程である。
４の工程は、３の電解加工により電気化学的除去工程を続けているうちにパターン孔内面全体に不動態膜が生成されてそれが絶縁被膜として作用するようになった絶縁被膜コート２工程である。電解加工中に表面に不動態膜を生成するものとしては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ａｌなど、及び、これらを主体とする合金がある。
５の工程は、４でパターン孔内面全体に生成された不動態膜による絶縁被膜のうち、パターン孔底面の絶縁被膜をレーザ照射により除去する絶縁被膜除去２工程である。このとき、パターン孔内底部に堆積していた電解加工の電解生成物があれば、前記レーザ照射によって電解生成物も同時に除去されるので、その後の電解加工が支障なく行え、かつ、電解生成物を除去するための工程を別途設ける必要がない。なお、レーザ照射によりパターン孔内に堆積した電解生成物のみを除去するにとどめた場合であっても、次の工程で電解加工を行うことによりパターン孔をさらに深く形成することができる。
５の工程の後、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで３〜５の工程を繰り返す。すなわち、再び３の電解加工に戻って、５でパターン孔底面の絶縁被膜が除去された部分から、電解加工により金属を除去する。このとき、パターン孔周面は絶縁被膜で覆われたままであるので、アスペクト比の高い孔の形成が可能となる。電解加工を続けていると、再び４のように、パターン孔内面全体に不動態膜が生成されてそれが絶縁被膜として作用するようになる。そこで、再び５のように、パターン孔底面の絶縁被膜をレーザ照射により除去し、電解加工を行い、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで繰り返す。

なお、金属加工物の形状は、板状、塊状、管状、棒状など、多様な形状に適用可能である。
また、パターン孔は、貫通孔、非貫通孔（有底孔）を問わず、或いは溝状のものであってもよく、高アスペクト比のパターン孔が得られる。
また、例えば、医療用ステントのパターン孔の形成に適用すれば、レーザ照射により金属の除去を行うものではないから、レーザ照射による熱的影響層や溶融凝固物が発生せず、加工面の機能低下がなく、血小板の付着量を削減し、血管・赤血球の損壊を低減したステントが得られる。医療用ステントには、例えば、ステンレス、ナイチノール（ＮｉＴｉ合金）などの合金を採用することが好ましい。
また、レーザ照射に代えて、イオンビーム照射を採用することもできる。

（電解・レーザ複合加工装置１）
図２は、本発明の加工方法を実施するための電解・レーザ複合加工装置の一実施例を示した図であって、図では、板状の金属加工物を用いて説明してあるが、板状に限定されるものではない。
図において、基台上には、Ｘ−Ｚ平面内で位置決め可能なＸ−Ｚステージが設置され、Ｘ−Ｚステージ上に回転位置決め可能な回転テーブルが設けられ、回転テーブルにはスピンドルが設置され、スピンドルにはスピンドル軸が回転位置決め可能に軸支され、スピンドル軸先端には金属加工物を支持する金属加工物支持部材が設けられている。また、基台上にはＹ方向に位置決め可能なＹステージが設置されており、Ｙステージ上には電解液及び電極（負極）を内蔵した電解槽と、レーザ照射装置とが設けられている。また、電解槽中の電極（負極）と、金属加工物支持部材に支持された金属加工物（陽極）とに電圧を印荷する電源が備えられている。
なお、絶縁被膜材料を金属加工物に塗布するスプレーと、塗布した絶縁被膜を乾燥させるヒータを設けておけば、絶縁被膜のコートも本装置で行うことができる。

本装置で電解・レーザ複合加工を行うには、金属加工物を金属加工物支持部材に支持し、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル及びスピンドル軸で金属加工物をスプレーに対向位置決めしてスプレーで絶縁被膜材料を塗布し、次に、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル及びスピンドル軸で金属加工物をヒータに対向位置決めして前記塗布した膜を乾燥させ絶縁被膜を形成する。なお、予め絶縁被膜を別途形成した金属加工物を用いることもできる。また、電界加工で生成される不動態膜を絶縁被膜として利用する場合には、金属加工物をＸ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして電解槽の電解液中に浸漬し、電極と金属加工物とに電源電圧を印荷して金属加工物外表面上に電界加工による不動態膜を生成して絶縁被膜を形成すればよい。
次に、金属加工物外表面上に形成した前記絶縁被膜を、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めしながらレーザ照射してパターン孔形成部分の絶縁被膜のみを除去する。なお、予めフォトレジスト法によりパターン孔形成部分の絶縁被膜が除去された金属加工物を用いる場合には、省略できる。
次に、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして金属加工物を電解槽の電解液中に浸漬し、電極と金属加工物とに電源電圧を印荷して前記絶縁被膜が除去された部分から電解加工により金属を除去していきパターン孔を形成する。
次に、電解加工中にパターン孔内面に生成された不動態膜が絶縁被膜として機能するようになったら、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めしながらパターン孔底面の不動態膜（絶縁被膜）にレーザを照射して、パターン孔底面の不動態膜を除去するとともに、パターン孔内部に堆積している電解成物をも除去する。なお、レーザ照射を、パターン孔内底部に堆積した電解生成物のみの除去にとどめた場合であっても、次の工程で電解加工を行うことによりパターン孔をさらに深く形成することができる。
次に、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして金属加工物を電解槽の電解液中に浸漬し、電極と金属加工物とに電源電圧を印荷してパターン孔底面の不動態膜（絶縁被膜）が除去された部分から電解加工により金属を除去していきパターン孔を形成する。このとき、パターン孔周面には不動態膜が残っているから、電解加工による金属の除去はパターン孔底面からのみ行われて、高アスペクト比のパターン孔が形成されることとなる。
次に、電解加工中にパターン孔内面に生成された不動態膜が絶縁被膜として機能しだしたら、上記パターン孔底面の不動態膜（絶縁被膜）にレーザを照射して、パターン孔底面の不動態膜を除去する加工と、パターン孔底面の不動態膜（絶縁被膜）が除去された部分から電解加工により金属を除去していきパターン孔を形成する加工とを繰り返し、パター
ン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで行う。

（電解・レーザ複合加工装置２）
図３は、本発明の加工方法を実施するための電解・レーザ複合加工装置の他の実施例を示した図であって、図では、金属加工物として金属製管にパターン孔を形成する場合について説明しているが、金属製管に限定されるものではなく長尺状の金属加工物であればよい。
本実施例の加工装置は、電解液及び電極（負極）を内蔵した電解槽と、長尺状金属加工物（金属製管）の一部を電解槽の電解液中に浸漬した状態で、長尺状金属加工物の長手方向中心軸を水平な回転軸として、回転位置決め可能に支持する加工物回転支持装置と、パターン孔形成位置に沿ってレーザを走査するレーザ照射装置と、レーザ照射位置に不活性ガスを吹き付けて酸化を防止するノズル（ガス供給２）と、電解槽中に設けられた電極（負極）と長尺状金属加工物（陽極）とに電圧を印加する電源とを備えている。なお、電解液中から回転上昇してきた長尺状金属化合物の外表面にガスを吹き付けて外表面に付着している電解液を除去するためのノズル（ガス供給１）を設けてもよい。

上記の装置を用いて電解・レーザ複合加工を行うには、別途、長尺状金属加工物（金属製管）の外表面全体に絶縁被膜を形成して（１の工程）おき、予め外表面上に絶縁被膜が形成された長尺状金属化合物を、加工物回転支持装置に装着する。なお、絶縁被膜として、電解加工により生成される不動態膜を絶縁被膜として利用する場合には、加工物回転支持装置に長尺状金属加工物を装着して、電解槽で電解加工を行い電解加工で生成された不動態膜を絶縁被膜として利用する。
次に、レーザ照射装置により、レーザをパターン孔形成位置に沿って走査してレーザ照射を行い、絶縁被膜除去（２の工程）を行う。このとき、レーザ照射位置に、不活性ガスなどをノズルで吹き付け、酸化防止をはかる。なお、絶縁被膜の材料としてフォトレジスト樹脂を採用した場合には、露光・現像のフォトレジスト法により予めパターン孔形成部分の絶縁被膜を削除しておく。
次に、長尺状金属加工物を回転移動し、前記絶縁被膜が除去された部分を電解液中に浸漬して電解加工を行い、絶縁被膜が除去された部分から金属を除去しパターン孔を形成する（３の工程）。
さらに、電界加工を続行し、電解加工によりパターン孔内面に生成された不動態膜が絶縁被膜として機能するようになるまで電界加工を続ける（４の工程）。
次に、長尺状金属加工物を回転し、ガス供給１のガスをノズルから吹き付けて電解液を吹き飛ばし乾燥させる。
次に、長尺状金属加工物を回転し、レーザ照射装置により、レーザをパターン孔底面の不動態膜（絶縁被膜）にレーザ照射を行い、パターン孔底面の不動態膜を除去するとともに、パターン孔内に堆積した電解生成物をも除去する（５の工程）。このとき、酸化防止のために不活性ガス等のガスを、レーザ照射位置に吹き付ける。なお、レーザ照射を、パターン孔内底部に堆積した電解生成物のみの除去にとどめた場合であっても、次の工程で電解加工を行うことによりパターン孔をさらに深く形成することができる。
次に、長尺状金属加工物を回転し、パターン孔底面の不動態膜（絶縁被膜）が除去された部分から電解加工により金属を除去していきパターン孔を形成する。このとき、パターン孔周面には不動態膜が残っているから、電解加工による金属の除去はパターン孔底面からのみ行われて、高アスペクト比のパターン孔が形成されることとなる。
さらに、電解加工を続行し、電解加工により生成された不動態膜が絶縁被膜として機能するようになったら、上記のレーザ照射によるパターン孔底面の不動態膜の除去と、上記電解加工によるパターン孔底面からの金属の除去とを繰り返し行い、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで行う。

（電解・レーザ複合加工装置３）
図４は、本発明の加工方法を実施するための電解・レーザ複合加工装置のさらに他の実施例を示した図である。図４の装置で、図３と異なる主な点は、加工物回転支持装置が、長尺状金属加工物の長手方向中心軸を垂直な回転軸として、回転位置決め可能に支持する点、レーザ照射装置は、電解槽の壁に設けた窓を通して、電解液中に浸漬している部分にレーザ照射を行うよう配置されている点が異なっている。レーザ照射は、電解液中の照射位置に照射するので、図３のガス供給１及びガス供給２のためのノズルは無い。

図４の装置を用いて電界・レーザ複合加工を行うには、図３の装置と同様に、まず、別途、長尺状金属加工物の外表面全体に絶縁被膜を形成しておき、外表面上に予め絶縁被膜が形成された長尺状金属加工物を、加工物回転支持装置に装着する。なお、不動態膜を絶縁被膜として利用する場合は、加工物回転支持装置に長尺状金属加工物を装着して、電解槽で電解加工を行い電解加工で生成された不動態膜により絶縁被膜を形成する。
次に、電解槽の槽壁に設けた窓から電解液中を通して、レーザをパターン孔形成位置に沿って照射して、絶縁被膜除去を行う（２の工程）。なお、絶縁被膜の材料としてフォトレジスト樹脂を採用した場合には、露光・現像のフォトレジスト法により予めパターン孔形成部分の絶縁被膜を削除しておく。
次に、長尺状金属加工物を回転移動し、前記絶縁被膜が除去された部分を電極に対向させて電解加工を行い、絶縁被膜が除去された部分から金属を除去しパターン孔を形成する（３の工程）。
さらに、電解加工を行い、電解加工によりパターン孔内面に生成された不動態膜が絶縁被膜として機能するようになるまで電解加工を続行する（４の工程）。
次に、長尺状金属加工物を回転移動し、レーザ照射装置により、前記パターン孔底面の不動態膜にレーザを照射してパターン孔底面の絶縁被膜を除去するとともに、パターン孔内に堆積した電解生成物をも除去する（５の工程）。なお、レーザ照射を、パターン孔内に堆積した電解生成物のみの除去にとどめた場合であっても、次の工程で電解加工を行うことによりパターン孔をさらに深く形成することができる。
次に、長尺状金属加工物を回転移動し、パターン孔底面の不動態膜（絶縁被膜）が除去された部分から電解加工により金属を除去していきパターン孔を形成する。このとき、パターン孔周面には不動態膜が残っているから、電解加工による金属の除去はパターン孔底面からのみ行われて、高アスペクト比のパターン孔が形成されることとなる。
さらに、電解加工を続行し、電解加工により生成された不動態膜が絶縁被膜として機能するようになったら、上記のレーザ照射によるパターン孔底面の不動態膜の除去と、上記電解加工によるパターン孔底面からの金属の除去とを繰り返し行い、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで行う。

本発明の電解・レーザ複合加工方法及びその装置によれば、金属加工物に、レーザ加工による熱的影響層や溶融凝固物が発生しない微細なパターン孔（非貫通孔及び貫通孔）を高アスペクト比で形成する加工方法を実現できる。
金属加工物の形状は、板状、塊状、管状、棒状など、多様な形状に適用できる。例えば、医療用ステントのパターン孔の形成に適用すれば、血小板の付着量を削減し、血管・赤血球の損壊を低減したステントが得られる。

Claims (6)

1. 金属加工物の外表面全体に絶縁被膜を形成する第１の工程と、
   前記絶縁被膜のうち、パターン孔を形成する部分の絶縁被膜を除去する第２の工程と、
   前記絶縁被膜を除去した部分から電解加工により金属を除去しパターン孔を形成する第３の工程と、
   前記電解加工を続けているうちにパターン孔内面全体に不動態膜が生成され、それが絶縁被膜として作用するようになった絶縁被膜コート工程である第４の工程と、
   前記第４の工程でパターン孔内面全体に生成された被膜のうち、パターン孔底面の被膜をレーザ照射により除去する第５の工程と、
   前記第５の工程でパターン孔底面の被膜が除去された部分から、電解加工により金属を除去する第６の工程と、
   以下、パターン孔が貫通または予め決められた深さに達するまで、上記第４の工程、上記第５の工程、上記第６の工程を繰り返すことを特徴とする電解・レーザ複合加工方法。
2. 上記金属加工物は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ａｌなど、及び、これらを主体とする合金からなることを特徴とする請求項１記載の電解・レーザ複合加工方法。
3. 基台上に設置され、Ｘ−Ｚ平面内で位置決め可能なＸ−Ｚステージと、Ｘ−Ｚステージ上に回転位置決め可能に設けられた回転テーブルと、回転テーブル上に固定されたスピンドルと、スピンドルに回転位置決め可能に軸支されたスピンドル軸と、スピンドル軸先端に固定され、金属加工物を支持する金属加工物支持部材と、基台上に設置され、Ｙ方向に位置決め可能なＹステージと、Ｙステージ上に設置された電解槽とレーザ照射装置と、電解槽の電解液中に設けられた電極（負極）と、電解槽中の電極（負極）と金属加工物支持部材に支持された金属加工物（陽極）とに電圧を印荷する電源とを備えた電解・レーザ複合加工装置であって、
   パターン孔を形成する部分の絶縁被膜が除去された絶縁被膜を外表面に形成した金属加工物を、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして金属加工物を電解槽の電解液中に浸漬し、電極と金属加工物とに電源電圧を印荷して電解加工により前記絶縁被膜が除去された部分から金属を除去し、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして金属加工物のパターン孔底面にレーザを照射して前記電解加工においてパターン孔底面に生成された被膜を除去し、さらに、Ｘ−Ｚステージ、回転テーブル、スピンドル軸、Ｙステージで位置決めして金属加工物を電解槽の電解液中に浸漬し、電極と金属加工物とに電源電圧を印荷して電解加工により前記被膜が除去されたパターン孔底面から金属を除去し、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで、電解加工によるパターン孔底面からの金属の除去とレーザ照射によるパターン孔底面の被膜の除去を繰り返し行うことを特徴とする電解・レーザ複合加工装置。
4. 電解液及び電極を内蔵した解解槽と、長尺状の金属加工物の一部を電解槽の電解液中に浸漬した状態で、長尺状の金属加工物の長手方向中心軸を水平な回転軸として、回転位置決め可能に支持する加工物回転支持装置と、パターン孔形成位置に沿ってレーザを走査するレーザ照射装置と、レーザ照射位置に不活性ガスを吹き付けて酸化を防止するノズルと、電解槽中に設けられた電極と長尺状の金属加工物とに電圧を印加する電源とを備えた電解・レーザ複合加工装置であって、
   パターン孔を形成する部分の絶縁被膜が除去された絶縁被膜を外表面に形成した長尺状の金属加工物を、加工物回転支持装置に装着し、電極と長尺状金属加工物とに電源電圧を印荷して電解加工により前記絶縁被膜が除去された部分から金属を除去してパターン孔を形成し、長尺状の金属加工物を回転して長尺状金属加工物のパターン孔底面にレーザを照射して前記電解加工において生成されたパターン孔底面の被膜を除去し、さらに、長尺状の金属加工物を回転して長尺状の金属加工物の前記被膜が除去された部分を電解液中に再び浸漬して電解加工により前記被膜が除去されたパターン孔底面から金属を除去し、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで、電解加工によるパターン孔底面からの金属の除去とレーザ照射によるパターン孔底面の被膜の除去を繰り返し行うことを特徴とする電解・レーザ複合加工装置。
5. 電解液及び電極を内蔵した解解槽と、電解槽の壁面に設けられた窓と、長尺状の金属加工物を電解槽の電解液中に浸漬した状態で、長尺状の金属加工物の長手方向中心軸を垂直な回転軸として、回転位置決め可能に支持する加工物回転支持装置と、前記窓を通して電解液中のパターン孔形成位置に沿ってレーザを走査するレーザ照射装置と、電解槽中に設けられた電極と長尺状の金属加工物とに電圧を印加する電源とを備えた電解・レーザ複合加工装置であって、
   パターン孔を形成する部分の絶縁被膜が除去された絶縁被膜を外表面に形成した長尺状の金属加工物を、加工物回転支持装置に装着し、電極と長尺状の金属加工物とに電源電圧を印荷して電解加工により前記絶縁被膜が除去された部分から金属を除去してパターン孔を形成し、長尺状の金属加工物を回転して長尺状の金属加工物のパターン孔底面にレーザを照射して前記電解加工において生成されたパターン孔底面の被膜を除去し、さらに、長尺状の金属加工物を回転して長尺状の金属加工物の前記被膜が除去された部分を電極に対向させて電解加工により前記被膜が除去されたパターン孔底面から金属を除去し、パターン孔が貫通又は予め決められた深さに達するまで、電解加工によるパターン孔底面からの金属の除去とレーザ照射によるパターン孔底面の被膜の除去を繰り返し行うことを特徴とする電解・レーザ複合加工装置。
6. 上記金属加工物は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ａｌなど、及び、これらを主体とする合金からなることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項記載の電解・レーザ複合加工装置。