レーザアブレーションとは何ですか？

レーザアブレーション

レーザアブレーション 多くの用途において同様の利点レーザアブレーション 、その手法は様々な方法によって行われます。これらは、レーザーの種類、材料そのもの、および作業要件によって異なります。しかし、大まかに言えば、すべてのアブレーションプロセスは、光熱的相互作用または光アブレーション的相互作用を通じて行われます。単一のプロセス内でこの2つが組み合わされることも珍しくありません。

光熱プロセスでは、局所的に集中させた強力な加熱によって物質を除去します。具体的には、物質が急速に加熱され、蒸発するか、あるいは昇華（液体段階を経ずに固体から直接気体またはプラズマへと変化すること）するまで加熱されます。  

光熱加工では、通常、被加工物にかなりの熱が加わります。そのため、熱に敏感な部品（熱伝導率の高い材料）や、小型の被加工物（熱が部品の他の部分に容易に伝わりやすいもの）には、通常使用されません。光熱加工は一般的に比較的速い材料除去速度を実現するため、高スループットの生産用途や、広範囲にわたる加工に適しています。

2つ目の方法である光アブレーション 、物質を加熱するのではなく、物質を構成する分子や原子の結合を直接切断するものです。そのため、これは「低温」プロセスとなります。この結合切断を実現するには、一般的に2つの方法があります。 

• 前者は、化学結合エネルギーよりも高いエネルギーを持つ光子が吸収 依存しています。これは事実上常に紫外線（UV）レーザーに依存しています。なぜなら、ほとんどの固体において結合を切断するのに十分なエネルギーを供給できるのは紫外線光子だけだからです。これは、光子のエネルギーが波長 増加し、紫外線は可視光や波長 短いからです。
• 光アブレーション を引き起こす2つ目の方法は光アブレーション 吸収を引き起こすのに十分なピークパルス出力を備えたレーザー光アブレーション この種の「マルチフォトンプロセスでは、波長通常は透明であるレーザエネルギー 吸収します。吸収 を引き起こすために必要なピーク出力は、通常、超短パルス USP）レーザーを使用することでしか吸収 。 

光アブレーション 最高精密 、極めて狭い熱影響部（HAZ：多くの場合わずか数十ミクロン）が求められる精密 光アブレーション 。しかし、その材料除去率は、一般的に光熱アブレーションよりもはるかに低くなります。また、光アブレーション用の光源は、光熱プロセスに使用されるレーザーに比べて、通常、大型で高価です。 

多種多様な用途に対応する数多くのレーザー

事実上、あらゆるレーザー切断および穴あけ加工はアブレーションとみなすことができます。しかし、ここでは貫通切断ではなく、材料の選択的除去や表面加工を伴う用途に限定して議論することを推奨します。多岐にわたるアブレーションの用途を分類する一つの方法は、材料に基づいて行うことです。 

金属：金属のア ブレーションは 、さまざまな産業用途で利用されています。その中には、金属部品の表面から異物を除去する作業が含まれます。例えば、錆、腐食、塗料、その他の被膜を除去することが挙げられます。また、塗装、コーティング、接着、その他の工程を行う前に、部品表面から油分、接着剤、その他の不要な汚染物質を除去する作業もこれに含まれます。  

理想的には、この種のアブレーションに用いるレーザー光源は、異物に吸収されつつも、その下にある金属には吸収されないものであることが望ましい。これにより、部品を損傷するリスクを伴わずに、表面を比較的容易に洗浄することができる。具体的な材料によっては、通常、ファイバーレーザー、_{CO₂レーザー}、あるいはナノ秒パルス幅半導体レーザ（DPSS）レーザーが用いられる。

工業用マーキングや装飾目的などで行われる金属のレーザエッチング 彫刻では、部品そのものから材料を除去することが目的となります。これには通常、ファイバーレーザーやナノ秒DPSSレーザーが用いられ、出力は緑色または紫外線（UV）の波長域になります。 後者は、特に薄型、繊細、または熱に敏感な部品の加工に用いられます。熱への影響が最も大きい金属アブレーション用途では、超短パルス（USP）レーザ 使用超短パルス（USP）レーザ こともあります。 

半導体： 半導体 レーザアブレーション 主な用途は、マイクロエレクトロニクス回路の製造過程において、ウェハーにエッチングや刻印を施すことです。これは主に、緑色または紫外色の出力を有するナノ秒DPSSレーザーを用いて行われます。これは、ほとんどの半導体が、波長 赤外線波長 に対して少なくともある程度は透過性を持っているためです。

USPは、主に研究用途において、各種半導体の精密 に用いられることがある。また、量産集積回路の故障解析（デカプセル化）の過程における精密 除去にも使用される。 

ガラス：ガラスは極めて幅広い用途で利用されており、ガラスのアブレーションにレーザーを用いる用途も同様に多岐にわたります。 装飾用エッチング用途（コップ、ワイングラス、マグカップ、ボトルなどへのパーソナライズや模様付けなど）は、ほぼ例外_なくCO₂レーザーを用いて行われます。半導体、ディスプレイ、製薬業界で使用される製品や容器へのマーキングなど、精密 ッチング作業には、通常、_{CO₂レーザー}またはUV DPSSレーザーが使用されます。 

レーザーによるガラスアブレーションのもう一つの重要な用途は、「マイクロ流体」デバイスの製造です。これらは、流体の流れを精密に制御できる微細な流路（断面が1ミリメートル未満）を備えたガラス基板です。マイクロ流体技術は、PCR増幅やDNA解析などの技術に用いられる、いわゆる「ラボ・オン・ア・チップ」デバイスの基盤となっています。UV DPSSレーザーやUSPレーザーを使用することで、これらの流路精密アブレーションすることができます。 

最も一般的な用途として、レーザーはガラス基板の表面に流路を形成するために使用されます。その後、これを別のガラス片と接合することで、内部流路が作られます。しかし、USPレーザーを使用すれば、固体ガラス基板内に直接内部流路を形成することさえ可能です。これはUSPレーザーならではの特長です。 

ポリマー：ポリマーも、さまざまな産業分野でレーザーアブレーションの対象となっています。例えば、精密 レーザアブレーション 、医療用インプラントの表面にテクスチャを施すため、あるいは医療機器からポリマーコーティングを選択的に除去するためにレーザアブレーション 。 マイクロエレクトロニクスのパッケージング分野では、ポリマー樹脂で封止されたシステム・イン・パッケージ（SiP）デバイスの周囲を「トレンチング」するためにレーザアブレーション 。これは、シングレーション（個々のデバイスへの分離）の前に実施されます。これらの用途には多種多様なポリマーが関与しており、さらにプロセス速度やその他の要因に対する要件も様々であるため、精密 アブレーションにはほぼあらゆる種類のレーザーが採用されています。

アブレーション加工 もう一つの重要なアブレーション加工 バスバーの絶縁被覆剥離 アブレーション加工 。ここでは、_CO2レーザーを用いて、銅導体からプラスチック製の絶縁体を高速で除去します。 

ポリマー（特にアクリル）のエッチングや彫刻は、屋内・屋外用看板の製作においても広く用いられています。これもまた、ほぼすべてが_{CO₂レーザー}方式のシステムで行われています。これらのシステムは、石材だけでなく、木材や皮革などの有機素材のエッチングや彫刻にも使用できます。 

組織：多くの 外科的および治療的医療処置が、レーザアブレーションに依存しています。これには、エキシマレーザ を用いて角膜を蒸散エキシマレーザ 再形成エキシマレーザ LASIKやPRKが含まれます。これら2つの処置は、世界中で年間100万件以上行われています。 

レーザーは、その他の多くの外科的および歯科的治療において、軟組織と硬組織の両方の切除に用いられています。これには、腫瘍の切除、良性前立腺肥大症（BPH）の治療、体外衝撃波砕石術（腎結石の破砕）、顎顔面外科手術、およびさまざまな形態の脳神経外科手術などが含まれます。 

Er:YAG、Nd:YAG、Ho:YAG、およびツリウムファイバーレーザー（TFL）など、さまざまな種類のDPSSレーザーが、外科的用途の大部分で使用されています。これらのレーザーはいずれも、高出力の中赤外光（水の吸収 付近）を発生させ、その光をファイバーを介して伝送することも可能です。これにより、低侵襲な手術器具を用いて、効率的かつ選択性の高い組織切除を行うことができます。 

ファイバー伝送が容易ではない_{CO₂レーザー}は、口腔外科や耳鼻咽喉科の分野で広く用いられています。_{CO₂レーザー}の大きな利点は、組織を蒸散させると同時に凝固させる能力にあることです。これにより、手術中の出血が抑えられ、患者の回復が早まります。

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Coherent 、開発から量産に至るまでのレーザアブレーション Coherent 。Coherent 、多種多様な材料のアブレーションにおいて豊富な実績を有しており、プロセスレシピの試験や開発に使用できるほぼすべての種類のレーザーを揃えています。 

Coherent 、産業用および科学用のエッチング用途向けに、幅広い製品ラインナップCoherent 。これには、ほぼすべての種類のレーザー光源、OEM用レーザーエンジン（レーザー、ビーム伝送システム、およびコントローラーを統合したもの）、および完全なターンキー方式のレーザー装置が含まれます。 医療用アブレーション用途においては、医療用レーザーおよび外科用システム一式メーカー向けに、レーザー増幅用および非線形結晶、ビーム伝送ファイバー、ならびに完成済みの光ファイバーアセンブリを提供しています。