レーザー微細加工とは

レーザー微細加工とは

レーザー微細加工とは、従来の機械加工とは異なり、極微小スポットを使って複雑な形状の切断や狭い部分の表面処理を行うことができる技術であります。

レーザー微細加工によれば、セラミック、ポリイミド、ステンレス、真鍮での微細穴加工、ニッケル、ステンレス、ポリイミド、PMMA、 PDMS、サファイヤでの微細溝加工、ステンレス、ポリイミドでの微細切断加工、ステンレス、ガラス内部の微細マーキング、O薄膜の除去、ガラス基板上のAu薄膜の除去、有機太陽電池の薄膜除去などの薄膜の除去、チタン/チタン、チタン/セラミックにおける微細な溶接が可能であり、多種多様な材料をレーザー微細加工することにより、医療機器や太陽電池、半導体などのナノテク電子部品を製造することが可能であります。

レーザー微細加工装置では、ピコ秒レーザーを使うのが普通ですが、ナノ秒レーザー、エキシマレーザーを搭載したものもあります。

レーザー微細加工装置は、おおまかに言えば、6つのシステム、レーザー光源、光路、集光システム・スキャナ・アシストガス、駆動系、観察システム・位置合わせシステム、制御システム、材料吸引・排気システムからなっております。

レーザー微細加工の種類

レーザー微細加工には、ピコ秒レーザー、ナノ秒レーザー、エキシマレーザーを使うほかにフェムト秒レーザーを用いることもあります。

フェムト秒レーザーを用いるレーザー微細加工では、無クラックで熱影響の少ないレーザー加工が可能であり、これは航空機産業や自動車部品産業で用いられております。

フェムト秒レーザーを用いるレーザー微細加工では、従来の熱加工とは異なる物理過程が起きていると考えられます。

高出力の超短パルスレーザーでは、材料にとって具合の悪い熱反応が起きてしまいます。

フェムト秒レーザーを用いるレーザー微細加工では、熱反応が起こる前に光吸収層が飛散し、熱を発散させてしまいます。

この熱減少は、アブレーションと呼ばれており、これを利用した加工をアブレーション加工とも呼んでおります。

レーザー微細加工に用いるレーザーの分類には別のもあります。

近紫外レーザー、遠紫外レーザー、超短パルスレーザーです。

近紫外レーザーでは、可視光も含んでおり、マイクロ加工、微細穴加工、薄膜表層加工を行い、遠紫外レーザーでは、微細穴加工、大面積加工、リソフラフィーを行い、超短パルスレーザーでは、透明体内部加工、3D光導波路加工、高機能非熱加工が行います。

レーザー微細加工の実績

レーザー微細加工は、先にも述べたように、多種多様な加工に利用できます。

その主な実績を挙げると、ガラス内部の加工があります。

ガラスのような透明な材料は、レーザー透過率が非常に大きいけれど、レーザービームを集光させて髙エネルギー密度にすることで、ガラス内部に多光子吸収が起こり、局所的な屈折率変化を起こさせます。

このとき、ガラスに熱の影響はありません。

こうして、ガラス内部への3次元加工が可能となり、3次元光学素子の製造や、ガラス内部への3次元導波路の形成が可能となります。

レーザー微細加工機は、薄膜太陽電池加工でも活躍します。

薄膜太陽電池には不可欠な髙精度パターニング(膜面除去)が可能です。

最先端技術結集のレーザー微細加工システム

デッドエリアを減少させて発電効率を上げるためには、より高い技術による髙精度・高品質のパターニングが必要なのです。

このレーザー微細加工技術は、はんだ付け、ろう付け、溶接、切断、穴あけに利用できますが、これが電子産業向け装置、天体観測機器にも応用でき、天体観測機器では天体望遠鏡で培った光学技術と結びつき、素晴らしい実績を上げております。