JPH0469870B2 - - Google Patents
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- JPH0469870B2 JPH0469870B2 JP63057657A JP5765788A JPH0469870B2 JP H0469870 B2 JPH0469870 B2 JP H0469870B2 JP 63057657 A JP63057657 A JP 63057657A JP 5765788 A JP5765788 A JP 5765788A JP H0469870 B2 JPH0469870 B2 JP H0469870B2
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- Japan
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
- B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
- B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
- B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
- B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
-
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- B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、熱可塑性プラスチツクに超音波振動
を加えて波着するために用いる超音波溶着機用工
具ホーンに関する。
を加えて波着するために用いる超音波溶着機用工
具ホーンに関する。
熱可塑性プラスチツクを超音波溶着する場合、
プラスチツクと接せしめられる工具ホーンの面
（加工面、放射面）が同位相でほぼ均一の縦振動
変位をなすことが、溶着を均一に行なうために必
要である。
プラスチツクと接せしめられる工具ホーンの面
（加工面、放射面）が同位相でほぼ均一の縦振動
変位をなすことが、溶着を均一に行なうために必
要である。
プラスチツクに形成する溶着部の長さが、工具
ホーンの振動の波長の1/4波長以上の長さになる
と、第１１図に示すように、板形の場合、加振面
１から放射面２の方向に延長するスリツト８を横
幅ｌの長さに応じて設けないと、放射面２を均一
に振動できないことが知られている。この縦幅
Ｌ、スリツトの幅ｓ、スリツト数、スリツト間の
幅ｗ、スリツト８の両端から加振面１や放射面２
までの距離ｔは、これを決定するための設計方法
がないため、経験的におおよその寸法に削り出
し、振動させて使用周波数の調整や、振動変位が
放射面２で均一となるように試行錯誤的に削り直
しを行なつて作つている。この問題を解決するた
めに、境界値問題を扱う観点から有限要素法によ
り、振動モードの解析や、応力分布の解析を行な
い多数のモデルについて実証し上記の縦幅Ｌ、ス
リツトの幅ｓ、スリツト数、スリツト間の幅ｗ、
スリツト８の両端から加振面１や放射面２までの
距離ｔ等を決定する方法が特公昭62−58899号公
報にて提案されている。
ホーンの振動の波長の1/4波長以上の長さになる
と、第１１図に示すように、板形の場合、加振面
１から放射面２の方向に延長するスリツト８を横
幅ｌの長さに応じて設けないと、放射面２を均一
に振動できないことが知られている。この縦幅
Ｌ、スリツトの幅ｓ、スリツト数、スリツト間の
幅ｗ、スリツト８の両端から加振面１や放射面２
までの距離ｔは、これを決定するための設計方法
がないため、経験的におおよその寸法に削り出
し、振動させて使用周波数の調整や、振動変位が
放射面２で均一となるように試行錯誤的に削り直
しを行なつて作つている。この問題を解決するた
めに、境界値問題を扱う観点から有限要素法によ
り、振動モードの解析や、応力分布の解析を行な
い多数のモデルについて実証し上記の縦幅Ｌ、ス
リツトの幅ｓ、スリツト数、スリツト間の幅ｗ、
スリツト８の両端から加振面１や放射面２までの
距離ｔ等を決定する方法が特公昭62−58899号公
報にて提案されている。
しかし、このようなスリツト８を有する工具で
は、使用によりスリツト８の両端部から亀裂が発
生し、使用できなくなることがある。この原因
は、この部分に繰返し応力が集中するためと考え
られ、その対策としてスリツト８の両端内面を鏡
面仕上げにすることも行なわれているが、完全な
解決に至つていない。
は、使用によりスリツト８の両端部から亀裂が発
生し、使用できなくなることがある。この原因
は、この部分に繰返し応力が集中するためと考え
られ、その対策としてスリツト８の両端内面を鏡
面仕上げにすることも行なわれているが、完全な
解決に至つていない。
又この工具ホーンは共振現象を利用している
為、横幅ｌは、使用周波数によつてとびとびの値
をとり、溶着部の長さ又は形状によつて、プラス
チツクに傷がついたり、溶着不完全となつたりす
ることがあつた。
為、横幅ｌは、使用周波数によつてとびとびの値
をとり、溶着部の長さ又は形状によつて、プラス
チツクに傷がついたり、溶着不完全となつたりす
ることがあつた。
本発明は、スリツトがなく従つて亀裂の発生を
防止でき、横幅ｌも使用周波数に関係なく自由に
定めることのできる工具ホーンを提供することに
ある。
防止でき、横幅ｌも使用周波数に関係なく自由に
定めることのできる工具ホーンを提供することに
ある。
本発明による課題を解決するための手段は、使
用超音波振動の波長で、縦幅が1/2波長、横幅が
１／４波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体であつ
て、加振面が上記の縦幅及び横幅を有する正面及
び背面から見て、中央が高い左右対称の山形をな
し、正面及び背面の、前記山の裾と放射面との間
に、横幅方向に一列に、中央に凸部と、その左右
に凹部が、左右対称に、正面及び背面で同一に形
成されている超音波溶着機用工具ホーン、及び使
用超音波振動の波長で、縦幅が1/2波長、横幅が
１／４波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体であつ
て、加振面が、上記の縦幅及び横幅を有する正面
及び背面から見て、中央とその左右に頂部を有す
る左右対称の波形をなし、正面及び背面の、前記
波形の谷と放射面との間に、横幅方向に一列に、
前記波形の中央の頂部に対応する位置に凸部が、
前記波形の傾斜部の途中から谷に対応する位置に
凹部が、前記波形の中央の頂部の左右にある頂部
に対応する位置に凸部が、順次に前記波形に対応
して左右対称に、正面及び背面で同一に形成され
ている超音波溶着機用工具ホーンにある。
用超音波振動の波長で、縦幅が1/2波長、横幅が
１／４波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体であつ
て、加振面が上記の縦幅及び横幅を有する正面及
び背面から見て、中央が高い左右対称の山形をな
し、正面及び背面の、前記山の裾と放射面との間
に、横幅方向に一列に、中央に凸部と、その左右
に凹部が、左右対称に、正面及び背面で同一に形
成されている超音波溶着機用工具ホーン、及び使
用超音波振動の波長で、縦幅が1/2波長、横幅が
１／４波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体であつ
て、加振面が、上記の縦幅及び横幅を有する正面
及び背面から見て、中央とその左右に頂部を有す
る左右対称の波形をなし、正面及び背面の、前記
波形の谷と放射面との間に、横幅方向に一列に、
前記波形の中央の頂部に対応する位置に凸部が、
前記波形の傾斜部の途中から谷に対応する位置に
凹部が、前記波形の中央の頂部の左右にある頂部
に対応する位置に凸部が、順次に前記波形に対応
して左右対称に、正面及び背面で同一に形成され
ている超音波溶着機用工具ホーンにある。
本発明は、振動モードの解析を縦幅が1/2波長、
横幅が1/4波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体
に限定して、有限要素法により解析を行ない、多
数のシユミレーシヨンを行なつた。第７図から第
８図に示す振動モードの解析図は、何れも板状の
工具ホーンの加振面の中央に振動子を結合して振
動させた場合の加振点から右半分の振動モードを
示したものである。これらの図において、実線は
静止状態を、点線は動作（振動）状態を示したも
のである。第７図はスリツトを有しない表面が平
らな矩形の板からなる工具ホーンを振動させた場
合であつて、両端（図では右端、以下同じ）で大
きく歪むことが判る。第８図は第１〜３図に示し
た実施例の振動モードを示したもので、正面３か
らみて振動子を結合する部分を頂部とする左右対
称な山形に加振面１を形成し、この山に対応して
正面３及び背面４に同一の、凸部５及び凹部６を
形成すると、放射面２を均一に振動させることが
出来ることを見いだしたものである。第９図は、
正面３及び背面４が平らな板の加振面１に、中央
と両端に山を作りその間に谷を有する波形とした
ものである。この場合には、谷に相対する放射面
２では振動が殆ど生ぜず、その両側では大きく振
動し、放射面２が均一に振動しないことが判る。
第１０図は、第４〜６図に示した実施例の振動モ
ードを示したもので、正面３及び背面４の、加振
面１の中央の山に対応する部分には、凸部５を、
加振面１の両端の山に対応する部分には凸部７
を、加振面１の中央の山の裾から谷にかけてに対
応する部分には凹部６を形成すると、放射面２が
均一に振動することを示すものである。
横幅が1/4波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体
に限定して、有限要素法により解析を行ない、多
数のシユミレーシヨンを行なつた。第７図から第
８図に示す振動モードの解析図は、何れも板状の
工具ホーンの加振面の中央に振動子を結合して振
動させた場合の加振点から右半分の振動モードを
示したものである。これらの図において、実線は
静止状態を、点線は動作（振動）状態を示したも
のである。第７図はスリツトを有しない表面が平
らな矩形の板からなる工具ホーンを振動させた場
合であつて、両端（図では右端、以下同じ）で大
きく歪むことが判る。第８図は第１〜３図に示し
た実施例の振動モードを示したもので、正面３か
らみて振動子を結合する部分を頂部とする左右対
称な山形に加振面１を形成し、この山に対応して
正面３及び背面４に同一の、凸部５及び凹部６を
形成すると、放射面２を均一に振動させることが
出来ることを見いだしたものである。第９図は、
正面３及び背面４が平らな板の加振面１に、中央
と両端に山を作りその間に谷を有する波形とした
ものである。この場合には、谷に相対する放射面
２では振動が殆ど生ぜず、その両側では大きく振
動し、放射面２が均一に振動しないことが判る。
第１０図は、第４〜６図に示した実施例の振動モ
ードを示したもので、正面３及び背面４の、加振
面１の中央の山に対応する部分には、凸部５を、
加振面１の両端の山に対応する部分には凸部７
を、加振面１の中央の山の裾から谷にかけてに対
応する部分には凹部６を形成すると、放射面２が
均一に振動することを示すものである。
実施例 １
第１図ないし第３図は、請求項(1)に対応する実
施例を示したものである。使用超音波振動の波長
で、縦幅Ｌが1/2波長、横幅ｌが1/4波長以上、厚
さｔが1/6波長以下の板状体の長手方向に沿う一
側面を加振面１とし、加振面１を、縦幅Ｌ及び横
幅ｌを有する正面３及び背面４からみて、中央が
高い左右対称の山形に形成してある。正面３及び
背面４の、前記山の裾と、放射面２との間に、横
幅ｌ方向に一列に、中央に凸部５と、その左右に
凹部６が、左右対称に正面３及び背面４で同一に
形成されている。凹部６は両端側半分が中央側よ
りも深くなつている。この図形は、材質をジユラ
ルミンとし、18.362KHzで、厚さT45mm、横幅
l255mm、縦幅L160.2mmでシユミレーシヨンして得
たものである。横幅ｌ及び縦幅Ｌが多少大きくて
も小さくても、同様に加振面２がほぼ均一に振動
する。
施例を示したものである。使用超音波振動の波長
で、縦幅Ｌが1/2波長、横幅ｌが1/4波長以上、厚
さｔが1/6波長以下の板状体の長手方向に沿う一
側面を加振面１とし、加振面１を、縦幅Ｌ及び横
幅ｌを有する正面３及び背面４からみて、中央が
高い左右対称の山形に形成してある。正面３及び
背面４の、前記山の裾と、放射面２との間に、横
幅ｌ方向に一列に、中央に凸部５と、その左右に
凹部６が、左右対称に正面３及び背面４で同一に
形成されている。凹部６は両端側半分が中央側よ
りも深くなつている。この図形は、材質をジユラ
ルミンとし、18.362KHzで、厚さT45mm、横幅
l255mm、縦幅L160.2mmでシユミレーシヨンして得
たものである。横幅ｌ及び縦幅Ｌが多少大きくて
も小さくても、同様に加振面２がほぼ均一に振動
する。
実施例 ２
第４図ないし第６図は請求項(2)に対応する実施
例を示したものである。縦幅Ｌが1/2波長、横幅
ｌが1/4波長以上、厚さＴが1/6波長以下の板状体
の長手方向に沿う一側面を加振面１とし、加振面
１を、縦幅Ｌ及び横幅ｌを有する正面３及び背面
４からみて、中央とその左右に頂部を有する左右
対称の波形に形成してある。正面３及び背面４
の、前記波形の谷と放射面２との間に、横幅方向
に一列に、前記波形の中央の頂部に対応する位置
に凸部５を、前記波形の傾斜部の途中から谷に対
応する位置に凹部６を、前記波形の中央の頂部の
左右にある頂部に対応する位置に凸部７を、順次
に前記波形に対応して左右対称に、正面３及び背
面４で同一に形成されている。左右両端の凸部７
は中央側半分が外側半分よりもやゝ低くなつてい
る。この図形は、材質をジユラルミンとし、使用
周波数18.360KHzで、厚さT40mm、縦幅L152mm、
横幅l400mmでシユミレーシヨンして得たものであ
る。この場合も、縦幅Ｌ、横幅ｌが多少大きくて
も、小さくても、放射面２を均一に振動させるこ
とが出来る。又、横幅ｌが更に長い場合には、放
射面２で振動が均一となるように、シユミレーシ
ヨンにより、谷や山を左右に連続して形成すると
共に、それに対応して正面３及び背面４に凹部や
凸部を形成することができる。
例を示したものである。縦幅Ｌが1/2波長、横幅
ｌが1/4波長以上、厚さＴが1/6波長以下の板状体
の長手方向に沿う一側面を加振面１とし、加振面
１を、縦幅Ｌ及び横幅ｌを有する正面３及び背面
４からみて、中央とその左右に頂部を有する左右
対称の波形に形成してある。正面３及び背面４
の、前記波形の谷と放射面２との間に、横幅方向
に一列に、前記波形の中央の頂部に対応する位置
に凸部５を、前記波形の傾斜部の途中から谷に対
応する位置に凹部６を、前記波形の中央の頂部の
左右にある頂部に対応する位置に凸部７を、順次
に前記波形に対応して左右対称に、正面３及び背
面４で同一に形成されている。左右両端の凸部７
は中央側半分が外側半分よりもやゝ低くなつてい
る。この図形は、材質をジユラルミンとし、使用
周波数18.360KHzで、厚さT40mm、縦幅L152mm、
横幅l400mmでシユミレーシヨンして得たものであ
る。この場合も、縦幅Ｌ、横幅ｌが多少大きくて
も、小さくても、放射面２を均一に振動させるこ
とが出来る。又、横幅ｌが更に長い場合には、放
射面２で振動が均一となるように、シユミレーシ
ヨンにより、谷や山を左右に連続して形成すると
共に、それに対応して正面３及び背面４に凹部や
凸部を形成することができる。
本発明工具ホーンによれば、スリツトが無いの
で亀裂が発生しにくい。従つて、工具寿命を著し
く大きくできる。スリツトがないので工具ホーン
の横幅を使用周波数に無関係に取ることが出来る
ので、必要な溶着長さに一致した工具ホーンを提
供できる。放射面を溶着面に合わせて途中を一部
切り欠く場合、スリツトがあるとスリツトの端か
ら切り欠きまでが薄くなり、亀裂が発生しやすい
問題があつたが、この問題も無くなる。
で亀裂が発生しにくい。従つて、工具寿命を著し
く大きくできる。スリツトがないので工具ホーン
の横幅を使用周波数に無関係に取ることが出来る
ので、必要な溶着長さに一致した工具ホーンを提
供できる。放射面を溶着面に合わせて途中を一部
切り欠く場合、スリツトがあるとスリツトの端か
ら切り欠きまでが薄くなり、亀裂が発生しやすい
問題があつたが、この問題も無くなる。
第１図は本発明工具ホーンの実施例１の正面
図、第２図は第１図の上面図、第３図は第１図の
右側面図、第４図は本発明工具の実施例２の正面
図、第５図は第４図の上面図、第６図は第４図の
右側面図、第７図は正面及び背面に凸部、凹部が
なくスリツトもない表面が平らな板を加振面１で
振動せしめた場合のシユミレーシヨン図、第８図
は実施例１のシユミレーシヨン図、第９図は加振
面１に左右対称に２個の谷を有する正面、背面が
平らな板のシユミレーシヨン図、第１０図は実施
例２のシユミレーシヨン図、第１１図はスリツト
を有する従来の工具ホーンの正面図、第１２図は
第１１図の右側面図である。 Ｌ……縦幅、ｌ……横幅、Ｔ……厚さ、１……
加振面、２……放射面、３……正面、４……背
面、５……凸部、６……凹部、７……凸部、８…
…スリツト、ｓ……スリツト幅、ｗ……スリツト
間の幅、ｔ……スリツトの両端から加振面、放射
面までの距離。
図、第２図は第１図の上面図、第３図は第１図の
右側面図、第４図は本発明工具の実施例２の正面
図、第５図は第４図の上面図、第６図は第４図の
右側面図、第７図は正面及び背面に凸部、凹部が
なくスリツトもない表面が平らな板を加振面１で
振動せしめた場合のシユミレーシヨン図、第８図
は実施例１のシユミレーシヨン図、第９図は加振
面１に左右対称に２個の谷を有する正面、背面が
平らな板のシユミレーシヨン図、第１０図は実施
例２のシユミレーシヨン図、第１１図はスリツト
を有する従来の工具ホーンの正面図、第１２図は
第１１図の右側面図である。 Ｌ……縦幅、ｌ……横幅、Ｔ……厚さ、１……
加振面、２……放射面、３……正面、４……背
面、５……凸部、６……凹部、７……凸部、８…
…スリツト、ｓ……スリツト幅、ｗ……スリツト
間の幅、ｔ……スリツトの両端から加振面、放射
面までの距離。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 使用超音波振動の波長で、縦幅が1/2波長、
横幅が1/4波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体
であつて、加振面が、上記の縦幅及び横幅を有す
る正面及び背面から見て、中央が高い左右対称の
山形をなし、正面及び背面の、前記山の裾と放射
面との間に、横幅方向に一列に、中央に凸部と、
その左右に凹部が、左右対称に、正面及び背面で
同一に形成されている超音波溶着機用工具ホー
ン。 ２ 使用超音波振動の波長で、縦幅が1/2波長、
横幅が1/4波長以上、厚さが1/6波長以下の板状体
であつて、加振面が、上記の縦幅及び横幅を有す
る正面及び背面から見て、中央とその左右に頂部
を有する左右対称の波形をなし、正面及び背面
の、前記波形の谷と放射面との間に、横幅方向に
一列に、前記波形の中央の頂部に対応する位置に
凸部が、前記波形の傾斜部の途中から谷に対応す
る位置に凹部が、前記波形の中央の頂部の左右に
ある頂部に対応する位置に凸部が、順次に前記波
形に対応して左右対称に、正面及び背面で同一に
形成されている超音波溶着機用工具ホーン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057657A JPH01316249A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 超音波溶着機用工具ホーン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63057657A JPH01316249A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 超音波溶着機用工具ホーン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316249A JPH01316249A (ja) | 1989-12-21 |
| JPH0469870B2 true JPH0469870B2 (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=13061970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63057657A Granted JPH01316249A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 超音波溶着機用工具ホーン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01316249A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7179726B2 (en) | 1992-11-06 | 2007-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing apparatus and laser processing process |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP63057657A patent/JPH01316249A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7179726B2 (en) | 1992-11-06 | 2007-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing apparatus and laser processing process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01316249A (ja) | 1989-12-21 |
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