代表的なレーザ加工レーザ微細加工

レーザ光を極めて小さな面積に集めて行うレーザ加工は、微小領域の加工に適しています。その理由のひとつが出力や繰り返し周波数、発振方式(パルス/連続発振)、パルス幅を自由に変更でき、必要な箇所に最適なエネルギーを照射できることです。こちらでは、レーザ微細加工の原理や特徴、活用されている用途などをご説明します。

レーザ微細加工の種類

レーザ微細加工には、「微細穴加工」「微細溝加工」「微細切断加工」「微細マーキング」「薄膜除去」「微細溶接」などがあり、医療機器や半導体などのナノテク電子部品、航空分野、自動車分野で活用されています。

微細加工に使用するレーザ光の種類

微細加工では、主に以下のようなレーザ光を使用します。

近紫外線レーザ
発振波長 発振特性 加工例
355nm
  • 平均出力:中
  • パルス幅:数ns~数十ns
  • マイクロ加工
  • 微細穴加工
  • 薄膜表層加工
266nm
532nm
遠紫外線レーザ
発振波長 発振特性 加工例
157nm
  • 平均出力:大
  • パルス幅:~数ns
  • 微細穴加工
  • 大面積加工
  • リングラフィー
193nm
248nm
308nm
超短波パルスレーザ
発振波長 発振特性 加工例
266~1069nm
  • 平均出力:小
  • パルス幅:100fs~10ps
  • 透明体内部加工
  • 3D光導波路加工
  • 高機能非熱加工
1060nm
1560nm
780nm

レーザ微細加工の原理

レーザ微細加工の利用が飛躍的に高まっている背景には、パルス幅の短い「ナノ秒レーザ」「フェムト秒レーザ」「ピコ秒レーザ」などの超短波パルスレーザの存在があります。ミクロンサイズの微細加工では熱損傷を回避して「穴あけ」「切断」「マーキング」などを行う必要がありますが、超短波パルスレーザなら熱損傷が起きる前に材料の結合を壊して原子化するため、低温で加工を行うことが可能です。この現象をアプレーションと呼び、これを利用した加工を「アプレーション加工」と言います。

■アプレーション加工
アプレーション加工

超短波パルスレーザとは

パルス幅が非常に短いレーザ光を超短波パルスレーザと呼んでいます。波長によって、「ナノ秒レーザ(パルス幅:10-9秒)」、「ピコ秒レーザ(パルス幅:10-12秒)」、「フェムト秒レーザ(パルス幅:10-15秒)」などに区別されます。

超短波パルスレーザとは

超短波パルスレーザの特徴

超短波パルスレーザの特徴はパルス幅が短く、高ピークパワーだということです。そのため、加工部位周辺の熱変性領域が小さく、ワイドバンドギャップ材料の加工にも対応。通常であれば加工が難しい、ガラスなどの微細加工も可能です。

超短波パルスレーザの特徴

これらの特徴を活かすことで、ウエハのスクライビングやガラス基板上のITO膜剥離のような、非常に精密なレーザ加工が可能になりました。

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