レーザー洗浄とは
レーザー洗浄は、汚染されたワークピースの表面に集中したレーザーエネルギーを照射することで、基板プロセスにダメージを与えることなく、汚れ層を瞬時に除去します。これは、次世代の産業用洗浄技術にとって理想的な選択肢です。
レーザー洗浄技術は、タイヤ金型表面のゴム汚れの除去、金箔表面のシリコンオイル汚染物質の除去、マイクロエレクトロニクス産業の高精度洗浄など、工業、造船、航空宇宙などのハイエンド製造分野でも欠かせない洗浄技術となっています。
レーザー切断、レーザー彫刻、レーザークリーニング、レーザー溶接といったレーザー技術については、ご存知かもしれませんが、関連するレーザー光源についてはよくご存知でしょう。参考までに、4種類のレーザー光源と、それに適した材料および用途についてまとめたフォームをご用意しております。
レーザー洗浄に関する4つのレーザー光源
異なるレーザー光源の波長や出力、異なる材料や汚れの吸収率などの重要なパラメータが異なるため、特定の汚染物質除去要件に応じてレーザー洗浄機に適したレーザー光源を選択する必要があります。
▶ MOPAパルスレーザー洗浄
（あらゆる素材に取り組んでいます）
MOPAレーザーは、最も広く使用されているレーザー洗浄方式です。MOはマスターオシレーターの略です。MOPAファイバーレーザーシステムは、システムに接続されたシード信号源に厳密に従って増幅されるため、中心波長、パルス波形、パルス幅などのレーザーの関連特性は変化しません。そのため、パラメータ調整範囲が広く、調整範囲も広くなります。様々な材料の様々なアプリケーションシナリオへの適応性が高く、プロセスウィンドウ間隔が広いため、様々な材料の表面洗浄に対応できます。
▶ 複合ファイバーレーザー洗浄
（塗装除去に最適）
レーザー複合洗浄は、半導体連続レーザーを用いて熱伝導出力を発生させ、洗浄対象基板がエネルギーを吸収してガス化とプラズマ雲を発生させ、金属材料と汚染層の間に熱膨張圧力を形成し、層間結合力を低下させます。レーザー光源が高エネルギーパルスレーザービームを生成すると、振動衝撃波が弱い接着力を持つ付着物を剥離し、迅速なレーザー洗浄を実現します。
レーザー複合洗浄は、連続レーザーとパルスレーザーの機能を同時に組み合わせた洗浄方法です。高速、高効率、そしてより均一な洗浄品質を実現し、様々な材質に対して、異なる波長のレーザー洗浄を同時に行うことで、汚れの除去という目的を達成します。
例えば、厚いコーティング材のレーザー洗浄では、単一レーザーのマルチパルスエネルギー出力が大きく、コストが高くなります。パルスレーザーと半導体レーザーの複合洗浄は、洗浄品質を迅速かつ効果的に向上させ、基板への損傷を引き起こしません。アルミニウム合金などの高反射材料のレーザー洗浄では、単一レーザーでは反射率が高いなどの問題があります。パルスレーザーと半導体レーザーの複合洗浄を使用すると、半導体レーザーの熱伝導伝達作用により、金属表面の酸化層のエネルギー吸収率が向上し、パルスレーザービームが酸化層をより速く剥離できるため、除去効率がより効果的に向上し、特に塗装除去効率が2倍以上に向上します。
▶ CO2レーザー洗浄
（非金属素材の洗浄に最適）
炭酸ガスレーザーは、CO2ガスを作動物質とするガスレーザーで、CO2ガスとその他の補助ガス（ヘリウム、窒素、少量の水素またはキセノン）が充填されています。CO2レーザーは、その独特な波長特性から、接着剤、コーティング、インクの除去など、非金属材料の表面洗浄に最適です。例えば、CO2レーザーを用いてアルミニウム合金表面の複合塗装層を除去しても、陽極酸化皮膜の表面を損傷したり、その厚さを減少させたりすることはありません。
▶ UVレーザー洗浄
（高度な電子機器に最適）
レーザーマイクロマシニングに使用される紫外線レーザーには、主にエキシマレーザーと全固体レーザーがあります。紫外線レーザーの波長は短く、単一光子一つ一つが高エネルギーを放出し、材料間の化学結合を直接切断することができます。これにより、コーティングされた材料はガスまたは粒子の形で表面から剥離され、洗浄プロセス全体を通して発生する熱エネルギーは低く、ワークピース上の小さな領域にのみ影響を与えます。その結果、UVレーザー洗浄は、Si、GaNなどの半導体材料、石英、サファイアなどの光学結晶、ポリイミド（PI）、ポリカーボネート（PC）などのポリマー材料の洗浄など、マイクロマニュファクチャリングにおいて独自の利点を有し、製造品質を効果的に向上させることができます。
UVレーザーは、精密電子工学分野における最良のレーザー洗浄方式と考えられています。その最も特徴的な微細「冷間」加工技術は、対象物の物理的特性を変化させることなく、表面の微細加工と加工が可能であり、通信、光学、軍事、犯罪捜査、医療などの産業分野に広く応用されています。例えば、5G時代はFPC加工の市場需要を生み出しています。UVレーザー加工機の応用により、FPCなどの材料の精密冷間加工が可能になります。
投稿日時: 2022年10月10日