「レーザスライシング」の版間の差分

2018年12月19日 (水) 18:03時点における最新版

レーザスライシング（Laser slicing）は、レーザ光線の材料への透過性と吸収性を利用したスライシング方法である。

詳細

シリコンのレーザスライシングにおける原理図

１．社会的ニーズ
　従来、硬脆材料のスライシング加工は薄い内周刃砥石やワイヤーによってなされてきた。しかし、材料の大口径化に伴って、内周刃砥石では対応できず、またマルチワイヤソーでは長時間を要し、高価なインゴットの半分近くが切屑となるため無駄が生じると同時に環境負荷対策にもコストを要している。工具摩耗や破損の問題も伴ってくる。とくに半導体結晶材料では、切断工程に数日を有しており加工時間の短縮が大きな課題となっている。

２．原理
　材料に対して透過性と吸収性を有するレーザ光線は、材料内部に焦点を絞ることで加工痕を与えることができる。レーザスライシングはこの加工痕を内部に面状に連続的に形成することで材料を剥離させる加工法である。通常、結晶材料では劈開面の影響を強く受けるが、レーザスライシングでは微小な加工痕の連鎖によって影響を最小限に食い止めることが可能である。最終的に材料の剥離によってスライシングが完了するため、基本的に切屑は生じないが、変質層分の除去が必要な場合は層厚み分が切り代となる。

３．特長
　材料内部で微小な焦点によって変質層を形成するため、切り代は機械加工の1/10以下となる。加工時間はレーザ光線の多分岐化により数日を要していた半導体結晶材料でも瞬時にスライシングできるようになると考えられている。また、レーザ焦点を3次元に走査することで機械加工では不可能であった3次元スライシングが可能である。これによりパターニングとスライシングが同時にできることが実証されている。

４．実施事例
　レーザスライシングは埼玉大学と信越ポリマーによって世界で初めて実現した技術である^[1]。シリコン、サファイア、炭化珪素、酸化マグネシウム、ガラスなど多くの材料で実証されている。半導体結晶材料では大口径のウエハ製造プロセスの効率化で将来が期待されている。光学ガラスや石英ガラスにおいては、剥離面の粗さがナノレベルであるため、非球面レンズなどの直接的な加工技術として期待されている。

関連項目

• レーザダイシング

外部リンク

• 埼玉大学大学院理工学研究科　生産環境科学研究室

引用

1. ↑ 伊東宏季，池野順一，鈴木秀樹，国司洋介：YAGレーザを用いたシリコンの簿化技術，2009年度精密工学会秋季大会学術講演論文集，3～4，2009．