新しい高出力UVレーザ Coherent AVIA LX 355-30のご紹介

最新のCoherent AVIA LX 355-30ナノ秒紫外線（UV）レーザは、高出力、高信頼性、長寿命という比類のない組み合わせを実現し、特にマイクロエレクトロニクス製造における高精度の切断、ドリリング、マイクロストラクチャリング作業の生産性を大きく向上させます。特に、AVIA LXは、355 nmで30 W（パルスエネルギーは最大500 μJ）を出力し、スポットの移動なしで20,000時間という前例のない連続周波数3倍化結晶寿命を実現しています。これにより、加工方法の一貫性が向上し、メンテナンスによるダウンタイムが減少します。

マイクロエレクトロニクス加工アプリケーションがUVレーザの恩恵を受ける理由

UVレーザは、特にマイクロエレクトロニクスやディスプレイ製造など、幅広い産業分野で活躍しています。その理由は、UV光には独特な特性があり、より高い精度で、かつ部品への熱ダメージを少なくしてマイクロマシニングやその他のストラクチャリング作業を行えるからです。

UVレーザがそれを可能にする大きな理由は3つあります。第一に、プラスチック、有機物、金属、半導体など、あらゆるものが紫外線を強く吸収します。そのため、レーザエネルギーは単に材料を通過するのではなく、効果的に加工を行うことができます。そのため、UVレーザはマイクロエレクトロニクスや他の業界でますます使用されている複合材料や多層材料の加工にも適しています。

第二に、吸収率が高いということは、UVレーザ光が材料の奥深くまで浸透しないことも意味します。その結果、いわゆる「熱影響部（HAZ）」の大きさが実質的に最小限に抑えられます。HAZとは、レーザで生成される加工部（切断面、穴など）の周囲の領域のうち、レーザ光によって損傷を受けたり、特性が変化したりする可能性のある部分を指します。

第三に、UV光は波長の長い可視光や赤外（IR）光と比較してより良好に焦点を絞り込むことができます。つまり、UVレーザでより小さい穴の加工や狭い切断を行うことができます。

申し分のないナノ秒レーザ

ナノ秒パルス幅のダイオード励起固体レーザは、ほとんどのメーカーにとって申し分のないもの（「スイートスポット」）であるため、産業用UV光源として最も人気があります。（出力あたりの費用という点で）経済的にも魅力的で、比較的高いパルス繰り返し率で動作し、かなりの高出力のものもあります。これにより、コスト効率の高い、ハイスループットの生産が可能になります。

しかし、メーカーは加工方法をさらに改善してコストを削減することを常に求めています。レーザ光源に関しては、通常は加工方法のスループットを向上させることができるため、多くの場合高出力です。

ただ、固体UVレーザでそれを行うには、1つだけ小さな問題があります。（実際にはたくさんありますが、ここではそのうちの1つについて説明します）。これは、固体レーザが赤外線（IR）を発するからです。そこで、レーザ内部に第3高調波発生（THG）結晶を使用して、赤外（IR）光をUVに変換しています。

しかし、UV光がほとんどの材料にどのように吸収されるか覚えていますか？ つまり、THG結晶では、少なくともある程度のレーザエネルギーの吸収を避けることは非常に困難です。また、レーザ内部にあるため、THG結晶は多くのUV光にさらされます。

この問題を解決する1つの方法は、レーザの中にTHG結晶を周期的に物理的に動かす機構を組み込むことです。このアイデアは、レーザビームが特定の場所で壊滅的に機能しなくなる前に、結晶の中でレーザビームの焦点を合わせる場所を変え続けることです。

この方法はうまく機能し、Coherentは何年も前から自社製品にこの方法を採用しています。しかし、当然のことながら、レーザのコストと複雑さが増します。加えて、結晶が新しい位置に移動するたびに、出力やその他のビームパラメータに微妙な変化が生じ、加工方法、ひいては部品の品質に影響することがあります。

もう1つの方法は、この問題を完全に無視して、レーザが機能しなくなるまでTHG結晶を1つの場所に留めることです。これにより、レーザヘッドの価格が大幅に下がります。レーザの信頼性の低下、出力の一貫性の低下、寿命の短縮（3000時間未満）などを気にしない限り、これは素晴らしいアイデアです。

マイクロエレクトロニクス製造向けの信頼性の高いUV出力

現在、CoherentはPureUVと呼んでいる優れた方法を採用しています。これは、実際には、複数の独自の結晶の成長、準備、組み立てのステップを組み合わせたものです。その結果、高品質で、UV吸収率の低いTHG結晶が完成し、1つのスポットで20,000時間のメンテナンスフリーを実現しました。このため、スポットの移動、定期的なダウンタイム、レーザパラメータの変更などはありません。まさに、トラブルのないパフォーマンスです。

CoherentがPureUVを導入できるのは、結晶成長からレーザの最終組み立てまでを行う縦断的に統合されたサプライヤーだからです。これにより、生産のすべての段階を完全に管理することができ、非常に厳しい品質管理と加工方法管理を行うことができます。

新製品の30 W AVIA LX 355は、PureUVを組み込んだ当社初の製品です。また、この製品があるからこそ、これほどまでに高いUV出力レベルを実現しながら、耐用年数や信頼性の面でも他の追随を許していません。

AVIA LX 355についてさらに詳しくご覧ください。