NEWピコ秒レーザー 穴あけ・切断装置
ガラスや透明材料にパルスエネルギーの高いピコ秒レーザーと焦点深度の深い独自開発のレーザービアカッターを組み合わせることで
厚板（t≧25mm）の切断と穴あけが可能になりました。
参考写真
参考写真
加工サンプル(拡大する)ピコ秒レーザー 穴あけ・切断装置の配置図
ビアカッター・ヘッド、ガラスブレイク・ヘッドがレーザーに対応して左から右に一列に並び、光路調整フレームが垂直板上に空間的にずらして配置され、最後に防塵用のカバーで保護されている。
(1)大理石定盤：加工装置として設計する場合には熱膨張、慣性振動の除去の為大理石等の重厚で膨張率の低い素材を使用します。
(2-1)IRピコ秒レーザー：厚板ガラス切断の為LEONIS-80W搭載。
(2-2)ブレイク＆切断用 100W炭酸ガスレーザー：板ガラス切断兼用に向け100W炭酸ガスレーザーを搭載。
(3)Z軸フォーカスモジュール(ビアカッター)：レーザーの出射光の仕様に合わせた照射ビームの絞り込み光学系の設計が加工深さとアスペクト比等を左右します。
(4)XYリニアステージ：ステージのサイズと精度は加工対象により推奨が変わります。
ピコ秒レーザー 穴あけ・切断装置の構成
- 作業テーブルの最大サイズ：400x400mm
- 対応ガラス厚み: 30mm以下
- 位置決め精度：±1.5μm
- SUPER WAVE社製LEONIS-80 （80W@20KHz, ≧4mJ搭載)
- 高精度二次元リニアモータープラットフォームと完全なクローズドループ制御システムを採用し、工作機械の位置決めと再現性を確保
- 高画素CCDカメラを搭載し、自動画像認識、高精度画像位置決め、シルクスクリーンマーク（ターゲットマーク：ラウンドクロスダイヤモンドクロスとソリッドサークル）のすべての種類を画像認識可能。ワークのエッジ、面取り、穴あけなども画像認識可能
- 産業用特殊制御コンピュータを搭載し、全加工プロセスをコンピュータソフトウェアで自動制御操作性、マシン全体安定性能に優れ、安定した長時間運転を可能に
- 高剛性構造設計、衝撃吸収マシンフットカップと天然大理石の組み合わせでテーブルの起動/停止によって生じる慣性振動を排除温度変化によるステージ等の変形を防ぐ
仕様パラメータ
機器設置の必須設備
加工例
例1：ホウケイ酸ガラス（テンパックス）の切断・穴あけ
ホウケイ酸ガラスや石英の様に熱膨張率が小さく固いガラス材料は、一般的にピコ秒レーザーでの切断・穴あけは困難ですが、渋谷光学独自の光学系とノウハウでこれを可能にしました。
フェムト秒レーザー 非熱加工
フェムト秒レーザー 非熱加工は、材料に熱影響を残さずに微細加工を行う技術です。
フェムト秒レーザーやピコ秒レーザーといった超短パルスを使用するパルスレーザー照射での加工がこれにあたります。
一般的には10ピコ秒以下の超短パルスの照射は、加工対象に熱影響が殆ど発生しません。これにより、難加工材や高硬度脆性素材の微細加工が可能となります。
その高いピークエネルギーは非線形効果を発生させ、透明材料の切断やマイクロドリリングに利用されています。
また、ほぼ全ての加工対象の表面に周期的構造を発生させたりするなど、他のレーザー熱加工では出現しない効果が確認されており、アプリケーションは広がり続けています。
ガラスの切断およびマーキング
セラミックの加工
高硬度脆性素材の穴あけ主な特徴
高ピークパワー：短いパルス幅で高いピークパワーを発生させるため、焦点に瞬間的にエネルギーを集中させます。
熱影響の最小化：パルス幅が非常に短いため、材料に熱が伝わる前に加工が完了しバリやクラック、熱変形が発生しにくくなります。
高精度な微細加工：微細な構造や複雑な形状の加工が可能で、電子部品や医療品などの精密加工に適しています。
主な用途
- 切断：薄膜金属、ガラス、サファイア、セラミック、シリコン各基板のダイシング＆マイクロドリリング
- マーキング：撥水性出現、QRコード刻印、表面周期構造形成、摩擦低減
- 改質：光導波路形成、マイクロ流路作成、透明材マイクロ溶接
加工例
例1：（Ultra-Thin Glass）の切断
ピコ秒レーザー照射ではUTG（折り畳みが出来る程の薄さ＝50μｍ以下）の穴あけや切断は困難です。脆性材料の加工と同様に微細なアブレーションを繰り返すフェムト秒レーザー照射を推奨しています。
例2：フェムト秒レーザー照射内部マーキング（硝材内部での屈折率変化）
透明材料の内部でフェムト秒レーザーの強力なピークパワーが集光すると閾値を超えたピンポイントで２光子（多光子）吸収が起きます。効果としてそのポイントでは屈折率が変化します、このポイントを前後左右に連ねることで文字や図章のマーキングが可能となります。 注）ナノ秒レーザーやピコ秒レーザーによるマイクロクラックによる白濁とは異なり、肉眼で確認する事は難しいです。光学品の外観を損なわずに、トレーサビリティーやシリアルの記録が可能となります。このほかガラス表面へのフェムト秒照射により周期構造を作る事で回折格子による反射の様に虹色の表面マーキングも作成可能な事も知られています。
例3：レーザー融着（硝材界面での溶融）
プティカルコンタクトと合わせて同種、異種硝材の接着界面にフェムト秒レーザーを集光する事でピンポイントでの溶融が起こりスポット或いは線での融着が出来る事が実証されています。
NEW三次元ガラス微細加工（スピンドル穴あけ他）
渋谷光学は、さまざまな種類の三次元ガラス微細加工をご提供します。 リング、正方形、長方形、正円錐、逆円錐、ブラインドホール、斜め穴、段付き穴、その他不規則な形状などにも対応しますのでお問い合わせください。
特徴
- 最小開口径：30μm
- 最大径深比：1:100
- ガラスの厚さ：30μm〜10mm
- ガラスサイズ：200mm x 200mm
- 材質：合成石英、テンパックス、白板、青板等
- 表面：マイクロクラック（微小なひび割れ）や破片がなく、側壁の粗さは1μm未満で滑らか
- カスタマイズ：複数の角度、テーパー、および構造をカスタマイズ可能
製品例
光ファイバーアライメントアレイ
光ファイバーアライメントアレイは、光通信システムにおける重要なコンポーネントであり、低損失、高速、大容量の通信伝送に役立ちます。この製品は、1次元と2次元の両方に対応し、高い加工精度と位置決め精度が特徴です。
- 公差：厳密な位置と寸法の公差（±0.5μm）
- 形状：ストレートホール、正円錐、逆円錐など、複数の形状から選択可能
- 開口径：80μm、125μm、250μmなど、さまざまな用途に対応
- 密度：通常は250μm間隔の高密度
- 角度：垂直または傾斜した穴（例：8°の傾斜）
参考写真
参考写真
参考写真(拡大する)マイクロ流体ガラスデバイス
従来の材料と比較して、石英微細構造はさまざまなマイクロ流体技術に適しています。さまざまなガラス材料に基づいて、複数のマイクロ流体用途向けにカスタマイズされたチップを提供します。 これらのデバイスは、細胞分析、細胞生物学、ポイントオブケア、化学合成など、多くの分野で中心的なコンポーネントとして使用されています 。
- 最小構造サイズ：1μm
- 粗さ：1μm未満（研磨後はさらに小さくなります）
- チャンネルの径方向寸法と深さの比率：最大1:100
- 基板の厚さ：100μm〜10mm
- 切断：高精度の垂直または不規則な切断
- 表面：表面に残留物がなく、接着が容易
- コストと時間：金型が不要なため、コストが低く、製造時間が短縮されます 。
- カスタマイズ：顧客のユニークなデザインに合わせたカスタムメイドが可能
- 迅速な対応：2〜4週間での迅速な試作品製作と、高い精度および多層構造設計に対応
参考写真
参考写真
参考写真(拡大する)切削・研磨加工、ケミカルエッチング
レンズ
ミラー
色ガラス
プリズム
ビームスプリッター
NDフィルター
ガラスセル・石英セル●光学ガラス(BK7相当品) ●耐熱ガラス(テンパックス、パイレックス) ●低膨張ガラス(クリアセラム、ゼロデュア)
●ゼロ膨張結晶化ガラス(ネオセラム) ●フォトマスク材(蒸着基板、メッキ基板) その他。
●エッチング ●コーティング・蒸着 ●マシニング その他。