laser micromachining of glas, silicon and ceramic
https://www.hindawi.com/journals/amse/2015/584952/
L. Rihakova, H. Chmelickova, “Laser Micromachining of Glass, Silicon, and Ceramics”, Advances in Materials Science and Engineering, vol. 2015, Article ID 584952, 6 pages, 2015. https://doi.org/10.1155/2015/584952
Laser Micromachining of Glass, Silicon, and Ceramics
L. Rihakova1 and H. Chmelickova2
概要
- ガラス、シリコンとセラミックのレーザー微細加工のレビュー
- 超短パルスレーザーでは、高ピークパワーで熱が伝わる前に加工を完了させられるメリットがある。
- レーザーが照射されると強力な電磁場が発生し、イオン化され、プラズマが発生する。イオンは正の電荷を持っており、お互い反発する。これによりシャープなエッジの加工ができる。
- パルス幅の影響としては、熱の伝達時間がある。電子ーフォトン緩和時間と呼ばれ、まず、電子が熱せられ、その後、格子が熱せされる。超短パルスレーザーでは、レーザー照射の時間が極端に短いため、格子が熱せられることなく加工を終了する。
- ガラス加工では、熱膨張と結晶化がおこる。
- ガラスシートの切断はレーザー以外の加工方法では難しく、レーザー波長、パルス幅、熱吸収剤の塗布などの工夫をしたレーザー加工が提案されている。
- 興味深い加工方法として、水の効果を利用したLIBWE(Laser-induced back-sidewet etching)が開発されており、クラックなしの高品質な加工を実現できている。
- シリコン加工では、レーザーの吸収、熱伝達、エネルギー密度が鍵となる。
- 短波長レーザーを用いると、シリコンの溶融が減り高品質な加工ができる。例えば、ナノ秒のNd:YAGレーザー、355nm, 10^11J/cm-2 で高品質な加工ができる。
- セラミックの加工では、波長と空間的なエネルギーの吸収特性が影響する。また、レーザーの入射角や走査方向も加工に影響を与える。