UVレーザの優位性と特徴

近年は、様々な産業分野で微細加工のアプリケーションが脚光を浴びています。
技術の進歩と共に、製品サイズも最小化し、それに見合った最適な加工(切断、穴あけ、マーキング等)が求められています。

また製品サイズが小さくなるにつれ、加工時に伴う影響は非常に大きくなり、最小限に抑制する技術が必要となります。

本記事では、今注目されている短波長であるUVレーザの優位性と特徴についてご紹介します

レーザの波長領域について

一般的に使用されているレーザとしてCO2レーザやYAGレーザ・ファイバレーザ等があげられます。

人間の目で確認できる光の波長(可視光)は380nmから780nmまでとなり、それよりも波長が短い光、長い光は人間の目では確認する事ができません。

CO2レーザ(波長10600nm)・YAGレーザ(波長1064nm)・ファイバレーザ(波長1070nm)は780nmより長い波長の赤外光となるため、目では見えません。
UVレーザ(波長355nm)は380nmより短い波長で紫外光となるためこちらも目ではみえません。

まずは一般的に使用されているCO2レーザ・YAGレーザ・ファイバレーザの特徴をご紹介します。

CO2レーザの特徴及び用途

CO2レーザ(波長10600nm)の特徴は、安価で高出力という事です。紙や木材、プラスチックへのマーキング・加工用途に多く使用されています。金属への吸収は低いのですが、高出力で照射すれば金属加工も可能なので、汎用性の高いレーザとなっています。

YAGレーザの特徴及び用途

YAGレーザ(波長1064nm)の特徴は、樹脂・金属共に加工が可能で、CO2レーザと同様、汎用性の高いレーザとなります。こちらはCO2レーザと違い、金属への吸収が比較的に良い波長域となるため、金属の溶接・マーキング・加工が可能です。樹脂へのマーキングも行えますが、透明な樹脂・ガラスなどは吸収されず透過してしまう為、基本的には加工を行う事は出来ません。樹脂マーキング時の発色については、CO2レーザより発色性が良い傾向にあります。

UVレーザの特徴及び用途

UVレーザ(波長355nm)の特徴は、上記でご紹介したCO2レーザ、YAGレーザ・ファイバレーザと比較し、各素材へのレーザ吸収率が非常に高く、且つレーザスポット径を小さくする事ができます。また素材に与える熱影響を少なく出来るという特徴があります。
355nm以上の波長域(可視光~赤外光)のレーザは基本熱加工となります。対象ワークに照射したレーザが表面で吸収され熱に変換されます。その熱エネルギーによって素材を溶融させて溶接・加工・切断をおこなうプロセスになるので、少なからず素材への熱影響は発生します。
しかしUVレーザは光子の持つエネルギーが大きいため、分子結合が弱い材料(樹脂・木・紙など)に対して、分子結合部を直接解離できる光分解加工がおこなえます。よって熱影響の少ない加工が可能になります。しかし金属などの分子結合が強いものに関しては、光分解加工ができず熱加工になります。

熱加工、光分解加工

またレーザの特性として、波長が短いほどスポット径を小さく絞る事ができ、光子エネルギーが高くなります。

スポット径計算式

よって品質の高い、微細加工に適したレーザと言えます。

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