ナノ秒レーザー、ピコ秒レーザー、フェムト秒レーザーの違いがわかりますか？
▌最初に時間単位の変換を理解しましょう
1ms（ミリ秒）= 0.001秒= 10-3秒
1μs（マイクロ秒）= 0.000001 = 10-6秒
1ns（ナノ秒）= 0.0000000001秒= 10-9秒
1ps（ピコ秒）= 0.0000000000001秒= 10-12秒
1fs（フェムト秒）= 0.000000000000001秒= 10-15秒
時間の単位がわかれば、フェムト秒レーザーは非常に短いパルスレーザー処理であることがわかります。過去10年間で、超短パルスレーザー加工技術は急速な発展を遂げました。
▌超短パルスレーザーの意義
https://www.htrlaser.com/product-p2724127.html
人々は長い間、マイクロマシニングにレーザーを使用しようとしてきました。ただし、レーザーのパルス幅が長く、レーザー強度が低いと、材料が溶けて蒸発し続けます。レーザービームを小さなスポットに集束させることはできますが、材料への熱衝撃は依然として大きく、精度が制限されます。処理。熱の影響を減らすことによってのみ、加工品質を向上させることができます。
ピコ秒のオーダーのパルス時間でレーザーが材料に適用されると、処理効果が大幅に変化します。パルスエネルギーが急激に上昇するにつれて、高い電力密度は外部電子を取り除くのに十分です。レーザーは非常に短時間で材料と相互作用するため、イオンはエネルギーが周囲の材料に伝達される前に材料の表面からすでに除去されており、周囲の材料に熱をもたらさないため、「」とも呼ばれます。冷間加工」。冷間加工の利点により、短パルスレーザーと超短パルスレーザーは工業生産アプリケーションに参入しました。
レーザー加工：長パルスVS超短パルス
超短パルス処理エネルギーは、作用の小さな領域に非常に迅速に注入され、瞬間的な高エネルギー密度の堆積は、電子の吸収と移動モードを変更し、レーザーの線形吸収、エネルギー伝達と拡散の影響を回避し、基本的にレーザーと材料の相互作用メカニズムを変更します。
長パルスレーザーで加工された部品
高出力レーザーポインター
超高速レーザーパルスで処理された部品
▌レーザー加工の幅広い応用
レーザー加工には、高出力の切断と溶接、ドリル、スクライビング、切断、テクスチャリング、ストリッピング、分離などのマイクロ加工が含まれます。さまざまなレーザー加工方法の主な用途は次のとおりです。
1.掘削
回路基板の設計では、熱伝導率を向上させるために、従来のプラスチック基板の代わりにセラミック基板を使用するようになりました。電子部品を接続するためには、通常、ボードに数十万μmレベルの小さな穴を開ける必要があります。したがって、基板の安定性が穴あけプロセス中の入熱の影響を受けないようにすることが非常に重要です。ピコ秒レーザーは、このアプリケーションに理想的なツールです。
ピコ秒レーザーは、パーカッションドリルによる穴の処理を完了し、穴の均一性を確保できます。回路基板に加えて、ピコ秒レーザーは、プラスチックフィルム、半導体、金属フィルム、サファイアなどの高品質の材料を穴あけすることもできます。
100μmステンレス鋼板、ドリル穴、3.3ns対200fs、10,000パルス、アブレーションしきい値付近：
2.スクライブとカット
線は、スキャンによってレーザーパルスを重ね合わせることによって形成することができます。線の深さが材料の厚さの1/6に達するまで、セラミックの奥深くまで浸透するには通常、多くのスキャンが必要です。次に、個々のモジュールは、これらのスクライブラインに沿ってセラミック基板から分離されます。この分離方法はスクライビングと呼ばれます。
別の分離方法は、アブレーションカッティングとしても知られる超短パルスレーザーアブレーションカッティングを使用することです。レーザーは材料をアブレーションし、切断されるまで材料を取り除きます。この技術の利点は、処理された穴の形状とサイズの柔軟性が高いことです。すべてのプロセスステップは、ピコ秒レーザーで完了することができます。
ポリカーボネート材料に対するピコ秒レーザーとナノ秒レーザーの異なる効果。
3.ワイヤーアブレーション（メッキの除去）
マイクロマシニングと見なされることが多い別のアプリケーションは、基板材料に損傷を与えたり、わずかに損傷を与えたりすることなく、コーティングを正確に除去することです。アブレーションは、幅が数マイクロメートルの線または数平方センチメートルの広い領域のいずれかです。
コーティングの厚さは通常、アブレーションの幅よりもはるかに薄いため、側面に熱を伝導することはできません。したがって、ナノ秒のパルス幅のレーザーを使用することができます。
高平均出力レーザー、正方形または長方形の導電性ファイバー、フラットトップ光強度分布の組み合わせにより、これらの技術により、レーザー表面アブレーションを産業分野に適用できます。例：TRUMPFのTruMicro 7060レーザーを使用して、薄膜太陽電池ガラスのコーティングを除去します。同じレーザーを自動車産業で使用して、その後の溶接に備えて防食コーティングを除去することもできます。
4.表面構造化
構造化すると、材料表面の物理的特性が変化する可能性があります。ロータス効果によると、疎水性の表面構造により、水が表面から流出します。この機能は、超短パルスレーザーを使用して表面にサブミクロン構造を作成することで実現でき、作成する構造はレーザーパラメーターを変更することで正確に制御できます。
親水性表面などの反対の効果も達成でき、マイクロマシニングはより大きな寸法の構造を作成することもできます。これらのプロセスは、エンジンの燃料タンクで使用して、摩耗を減らすいくつかの微細構造を作成したり、プラスチックとの溶接を実現するために金属表面を構造化することができます。
5.彫刻と成形
彫刻成形とは、材料をアブレーションして立体的な形状を作ることです。アブレーションのサイズは、従来の意味でのマイクロマシニングのカテゴリを超える場合がありますが、必要な精度により、このタイプのレーザーアプリケーション分野に分類されます。ピコ秒レーザーは、フライス盤で多結晶ダイヤモンド工具のエッジを加工するために使用できます。
レーザーは多結晶ダイヤモンドを処理するための理想的なツールです。多結晶ダイヤモンドは、フライス盤の刃を作るために使用できる非常に硬い材料です。フライスの切りくず溝や歯を加工するために彫刻技術を使用します。この場合、レーザーの利点は非接触で高い加工精度です。
マイクロマシニングは非常に幅広いアプリケーションの見通しがあり、レーザーマイクロマシニングを通じてますます多くの日用品が私たちの視野に入っています。
レーザー加工は非接触加工であり、フォローアップ工程が少なく、可制御性が高く、統合が容易で、加工効率が高く、材料損失が少なく、環境汚染が少ない。自動車、電子機器、電化製品、航空、冶金、機械製造およびその他の産業は、製品の品質、労働生産性、自動化の改善、および材料消費の削減においてますます重要な役割を果たしています。