最終更新日: 2016/6/15

非熱加工、微細加工分野でレーザが注目されている理由

非熱加工の分野では、従来機械加工法が多くの場面で使われてきました。しかし、近年マイクロエレクトロニクスから自動車部品、バイオメディカルデバイスに至るまで、最終製品 の小型化や高機能化を目的として、精密微細加工の市場が急速に成長する中、レーザでの加工のニーズが高まっています。

レーザ加工は、従来の機械加工法とは違い、微小スポットで複雑な形状の切断や狭隘部の表面処理が可能で、機械的接触が無いため、対象物の薄型化により加工スピードを抑 えるなどの必要がなく、またドライプロセスの為、前後処理工程が省けるメリットがあります。

レーザが非熱加工、特に微細加工の分野で浸透してきている中、加工用途において炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、固体レーザ、イオンレーザなど、様々なタイプのレーザが活用されています。その中でも短波長のエキシマレーザや短パルスのレーザ(ピコ秒レーザなど)が近年注目を集めています。特にピコ秒レーザを用いると、シリコン、ガラス、メタル、プラスチックなどの様々な材料に対し、低熱影響のもと、微細かつ高速な加工が可能になるという点で期待が寄せられています。

当社の産業用レーザは長時間の連続稼動を実現し、ダウンタイムを最小化するため、生産性を飛躍的に向上させます。特に今回 5のセクション にてご紹介する弊社の産業用ピコ秒レーザは、 高い信頼性を兼ね備え、コストを抑えたミクロンレベルの高品位な微細加工が実現可能です。

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用途に応じた最適なレーザ加工のアプローチ

アイコン 虫眼鏡のアイコンのついた画像は、マウスオーバーもしくはクリックしていただくと拡大画像をご確認いただけます。

加工方式による場合

ご希望の加工方式により最適なレーザが違います。対象ワークのサイズ、構成、または実際に加工したいパターン形状により加工方式を選択する必要がございます。

ガルバノスキャン方式

パターンが随時変化する場合に有効

ガルバノスキャン方式

マスク投影方式

同パターンを大量に生産する場合に有効

マスク投影方式

アプリケーションによる場合

要求される処理品質、タクト、設備コストに合わせて、最もバランスのとれたアプローチを選択いただく必要がございます。以下では、代表的なアプリケーションにおけるレーザ活用のメリット/レーザ加工概念、推奨レーザをご紹介いたします。下記にないアプリケーション事例に関してはお気軽にお問い合わせください。   おといあわせ

レーザリフトオフ(高輝度LED・電子ペーパー)

レーザリフトオフ(高輝度LED・電子ペーパ)のメリット

レーザリフトオフ(高輝度LED・電子ペーパ)
レーザリフトオフの概念図 GaN LEDチップのレーザリフトオフ
レーザリフトオフ(レーザ照射による薄膜剥離)
ガラス基板上の薄膜剥離(樹脂フィルム、極薄Si 等)

推奨レーザ

  • 全固体パルスレーザ
  • エキシマレーザ

FPDガラス切断

FPDガラス切断のメリット

レーザによるFPDガラス割断の概念図
レーザによるFPDガラス割断の概念図
加工結果の違いガラスのメカニカル切断(左)とレーザ切断(右)
加工結果の違いガラスのメカニカル切断(左)とレーザ切断(右)

推奨レーザ

  • CO2レーザ
  • 全固体モードロックレーザ
  • 産業用全固体ピコ秒レーザ
    

レーザアニーリング(特性改質)

レーザアニーリング(特性改質)メリット

応用例

レーザアニーリング(特性改質)
ラインビーム レーザアニーリング 局部レーザアニーリング

推奨レーザ

  • 全固体CWレーザ
  • エキシマレーザ
  • Qスイッチ全固体パルスレーザ
  • 半導体レーザシステム

サファイア基板の高品位スクライビング/
  シリコンウェハダイシング

サファイア基板の高品位スクライビング/シリコンウェハダイシングのメリット

LEDチップのレーザスクライブ

LEDチップのレーザスクライブ

Low-Kのスクライブ

Low-Kのスクライブ

推奨レーザ

  • CO2レーザ
  • 全固体モードロックレーザ
    

薄膜レーザドライエッチング

メリット

応用例

応用例
ラインビーム レーザアニーリング 局部レーザアニーリング

推奨レーザ

  • CO2レーザ
  • 全固体モードロックレーザ
  • 全固体モードロックレーザ

加工例

加工例

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微細加工において、熱影響の少ない加工を実現する方法

精密な微細加工を行う際、特に加工物への熱影響は大きな課題として挙げられます。熱影響が起こると加工物にダメージを与え、歩留まりを低下させてしまうからです。レーザの中でも、「短波長のレーザ」と「短パルスレーザ」は下記の理由により、熱影響(HAZ)を最小限に抑えた加工が可能です。

短波長のレーザ

短波長のレーザ

エキシマレーザ(157/193/248 nm)による高い材料吸収特性が、高品位な加工を実現します。

特長

短波長のレーザ

短パルスのレーザ

ピコ秒レーザはナノ秒レーザと比較し、加工材料への熱的ダメージを最小限に抑えた精密微細加工を実現します。

特長

    

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エレクトロニクス分野にて最近注目のレーザ加工事例

代表的な加工事例をご紹介いたします。

加工例1

加工例1

加工例1

LEDの応用においては、成膜基板としてサファイアガラスが採用され、低熱影響での高速スクライブ加工が求められていますが、この応用において、ピコ秒レーザで良好な結果を得ることが上記よりわかります。
従来では、ナノ秒のUVないしDUVレーザが適応されていましたが、ピコ秒レーザを用いた場合、高ピークパワーによる熱影響の少ない加工となり、光取り出し効率の向上が期待できます。

 

加工例2

従来より薄膜太陽電池セルのパターニングには、ナノ秒レーザが使用されるケースが多く見られますが、近年、太陽電池材料の多様化、またリーク電流の低減要求に伴い、より高品質なレーザパターニングが期待されています。その要求を充たす事が出来るため、ピコ秒レーザによる非熱加工が適用されています。

    

他にも、下記などの加工事例と写真がございますので、お問い合わせください。

Siウェハ上のSiNをシングルパルスで除去した例、Siウェハ上のSiO2膜をシングルパルスで除去した例、
Siダイシング、Siウェハの孔明け、ポリアミド上の銅薄膜の孔明け、SiN上のITO膜をパターニングした例、
ガラス上のクロム膜のパターニング、結晶シリコン保護膜のパターニング、サファイアガラスのスクライビング、
ガラスのマイクロミリングなど。

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注目のピコ秒レーザ導入のメリット

注目のピコ秒レーザ導入のメリット

注目のピコ秒レーザ

基本コンセプト

独自のハイブリッド構造により、ファイバーレーザ技術とフリースペース増幅器を用い高生産性と高信頼性を同時に実現した当社の産業用全固体ピコ秒レーザTaliskerシリーズは、これまでのレーザと比較し、小型で信頼性が高い完全ハンズフリー動作を実現しています。

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コヒレント社の微細加工用レーザ製品ラインアップ

加工方法、加工スピード、加工面積の大きさ、レーザ出力の大きさなど、様々な観点でお客様に最適なレーザを選択頂く必要がございます。コヒレント社では、以下の通り豊富なラインアップより、お客様のニーズに最適な製品をご提案いたします。

微細加工応用向け 推奨レーザ ▲▲ ▲▲ Talisker Ultra/HE Talisker 500/1000 HYPER_RAPID_NX VYPER Paladin AVIANX MATRIX Helios Flare

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