レーザ加工の種類

レーザ穴あけ加工

レーザ穴あけ加工は、ドライで非接触加工であるため機械加工などのように
刃物の摩擦や摩耗を起こすことがない。そのため、安定した加工を行うことができる。

また、サンドブラスト、プレスなどの既存工法と比較すると穴径を小さくすることができる上に、
多穴の高速加工が可能となる。

そのため、レーザによる穴あけ加工は既存工法よりも生産性が高い加工工法といえる。

レーザ穴あけ加工の特長

  1. 非接触で加工を行うことができる。
  2. 高速に多穴加工を行うことができる。
  3. 10μm以下の穴径で加工を行うことができる。
  4. 加工装置の自動化が容易である。
  5. 加工穴のテーパー角を制御することができる。
  6. 完全ドライ加工である。

穴あけ加工のための光学系

  • ■ 単穴シングル加工-集光光学系
  • ■ 多穴加工-スキャニング光学系・結像光学系・特殊光学系

穴あけ加工のアプリケーション


1.集光光学系の穴あけ加工

集光光学系では集光レンズの選択に幅があるため、用途に合った集光レンズを
選ぶことができる。
そのため、光学系の収差の問題や加工テーパー角などに対処しやすい。
また、ステージの精度がそのまま加工精度に反映されるため、比較的高い精度で
加工を行うことができる。

  1. 一穴ずつ加工する
  2. 理論値近くまで(回折限界まで)レーザ光を
    絞ることができる
  3. 加工精度がよい
  4. テーパー角を制御した加工を行うことができる

集光光学系での穴あけ加工


2.スキャニング光学系の多穴加工

多穴加工を高速に行う場合に有効なのがガルバノスキャナーである。
多穴といっても集光光学系と同じく、一穴ずつ加工を行うが移動するスピードが
ステージより速く、集光光学系と比べて加工タクトが劇的に向上する。

  1. f-θの照射有効面積内の加工エリアに対し、
    高速に多穴加工を行うことができる。
  2. 加工位置精度がアナログスキャナーで10μm、
    デジタルスキャナーで5μm以下となる。
  3. ガルバノスキャナーをステージと同期させる
    ことにより広範囲に高速穴あけ加工を行うこと
    ができる。

スキャニング光学系での多穴加工


3.結像光学系の多穴同時加工

マスクにある穴パターンの像を転写(縮小投影)することで多穴を同時に
加工することができる。
この加工光学系は主にエキシマレーザに採用されており、多穴同時加工の中で
最もバラツキの少ない高精度な加工を行うことができる。

  1. エキシマレーザの特殊なビーム形状を
    考慮した加工光学系である。
  2. 穴の寸法形状や位置精度はマスクパターンの
    精度に依存するため、マスクパターンの
    精度が高ければ高いほど精度のよい加工を
    行うことができる。
  3. マスクパターン以外の配列で穴あけ加工を
    行うことができない。
  4. マスクでのレーザ光の透過率が低い。

結像光学系での多穴同時加工


4.特殊光学系の多穴同時加工

回折光学素子(DOE:Diffractive Optics element)を使用すれば、
レーザ光を複数に分岐することができるため、多穴を同時に加工することができる。

  1. レーザ光の強度に中央部(光強度:大)と
    端(光強度:小)とでバラツキが生じる。
  2. 回折パターン以外の配列で穴あけ加工を
    行うことができない。
  3. 回折効率が低い。

特殊光学系での多穴同時加工


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