微細穴加工

     
 
セラミックへの Φ1 mm 穴加工

厚さ 1 mm のセラミック(AlN)へテーパーがなく垂直な穴があいているのが分ります。また、熱影響がなく非常にきれいなエッジとなっています。

 
逆テーパー穴加工

穴加工結果の断面図です。厚さ 1 mm のステンレス板に穴加工を行いました。写真の左から右へレーザー加工した結果です。テーパーを制御しレーザー出射側が穴の大きな逆テーパーとなっています。
 
 
     
 
ポリイミドの穴加工

レーザー入射側です。直径 25 µm の穴加工がなされています。非常にきれいなエッジとなっています。熱影響もほとんどありません。材料は 25 µm 厚のポリイミドです。これはインクジェットノズルへの応用で1ヘッドに1,000穴以上を加工します。
 
ポリイミドの穴加工

レーザー入射側です。直径 25 µm の穴加工がなされています。非常にきれいなエッジとなっています。熱影響もほとんどありません。材料は 25 µm 厚のポリイミドです。これはインクジェットノズルへの応用で1ヘッドに1,000穴以上を加工します。
 
 
     
 
超微細穴加工

厚さ100 µmの金属板に約Φ10 µmの穴をレーザーにて加工しました。熱影響もなく非常にきれいな丸穴となっています。このような高アスペクト比のレーザー微細加工も可能です。
 
ステンレスへの穴加工

100 µm厚さのステンレスSUS430への穴加工です。直径Φ35 µm の微細穴をレーザーにて加工できています。熱によるゆがみのない多穴加工でメッシュ構造を作ることも可能です。
 
     
 
超微細穴加工

100 µm厚のステンレス板に約Φ10 µm〜Φ30 µmの穴をレーザー加工。穴径を自由に変えることができます。品質管理に重要なリークテスターとしても利用可能です。材料は問いません。
 
インクジェットノズル加工

Ultra short pulse レーザーを用いて、従来の工法を超越した高品質のインクジェットノズルの加工に成功しました。テーパー角や穴形状などを正確に制御できます。

高速微細多穴加工

     
 
ポリイミドへの多穴加工

ポリイミド(125 µm厚)へΦ 20 µmの穴を加工しました。加工時間は0.1sec/穴以下でした。熱によるゆがみや歪みがなく加工後も平らなフィルム形状です。on-the-fly技術を応用して数千穴/secの高速加工も可能です。
 
ステンレスへの穴加工

厚さ35 µmのステンレスSUS430にΦ 20 µmの多くの穴をレーザー加工しました。各穴の形状も良くきれいな穴加工ができています。より狭ピッチの加工も可能です。
 
 
     
 
ステンレスのメッシュ加工

厚さ100 µmのステンレスSUS430へ直径Φ30µmの貫通孔を50µmピッチで加工しメッシュ構造を作りました。穴数は80,000穴以上です。加工速度は0.25sec/穴です。写真のようなグリッド配置ではなく千鳥配置にも可能です。また、より大面積のメッシュ加工もできます。レーザースポットを走査して穴加工しているため、丸穴だけではなく、長穴・四角穴・三角穴など様々な形状の穴を実現できます。
 
真鍮へのディンプル加工

直径Φ30µm, 深さ15µmの止り穴を40µmピッチで配置した加工です。レーザーでは貫通孔だけではなく止り穴の加工もできます。1秒間に30以上のディンプルを作製できます。ピッチや深さは自由に設定できます。Brassへは加工できないレーザーもありますが、弊社では長年の経験から加工するノウハウがあります。
 

精密形状切出し

     
 
Y字型に穴加工

500 µm 厚以上のステンレス板へもテーパー制御しながら穴あけができます。レーザー入射側です。加工時間は 100 秒でした。テーパーを制御しながら異形穴を加工できます。
 
C字型に穴加工

穴形状は自由自在です。こちらはレーザー出射側の様子。寸法公差の厳しい要求にも精密なレーザー加工で応えます。ワイヤ放電加工機(EDM)の代替として注目が集まっています。
 
 
     
 
Y字型穴加工

500 µm 厚のステンレス板へY字型に穴加工しています。レーザー入射側のSEM写真です。溝幅は 50 µm です。エッジがシャープです。
 
溝付き丸穴加工

溝付きの丸穴を加工しています。このように自由な形状に切り出すことが可能です。生産性の高い装置として高い評価を得ています。
 

微細溝加工

     
 
ニッケルへの溝加工

ニッケルに溝加工を行いました。溝幅は 8 µm です。熱影響がなく非常にきれいな溝ができていることが確認できます。
 
ステンレスの溝加工

80 µm 幅の溝をステンレスに作成しました。溝表面は非常に滑らかです。
 
 
     
 
ポリイミドの微細流路

ポリイミドへ幅 20 µm、深さ 2 µm のマイクロチャネル加工です。特筆すべきは、流路の交差部でも深さが一定です。盛上りや過剰彫込みは 0.4 µm 以下に抑えられています。表面粗さは 0.1 µm(Rz)以下でした。µTASにも十分に使用できる品質です。
 
PMMAの溝加工

PMMAに幅 5 µm、深さ 6.5 µm の溝加工を行いました。溝幅、深さは自由に設定でき、加工速度は 2 m/s 以上も可能です。
 
 
     
 
PDMSへのキャビティー加工

PDMS上にcavityを形成しました。微細な形状でも表現可能です。表面粗さも 0.5 µm 以下を実現しています。バイオテクノロジーなど研究用途でのマイクロ流路や流体チップ(µTAS, Lab on a Chip)、マイクロアレイとしてご使用いただける品質です。
 
サファイアへの溝加工

レーザーにて材料を問わず微細な加工ができます。テーパー角を制御した微細3次元構造も達成可能です。15 µm 以下の極狭な溝も高速に加工します。
耐久性があり透明度が高いので、セルソータやDNA抽出、マイクロリアクター等の用途にも適しています。レーザーはライフサイエンスの分野にも貢献します。
 
 
     
 
真鍮への溝加工

真鍮へ幅10 µm の溝加工を行いました。このような微細な溝も高品質で加工されています。超短パルスレーザーの強みを発揮した加工結果です。
 
セラミックピラー

セラミックへ溝加工を繰返し行い、微細な円柱形状(ピラー)を作成しました。1つの円柱直径は15 µm 程度と非常に細いですが、レーザーでの非接触加工のおかげで、カケや倒れが無くきれいなピラー形状を維持できています。
 
 
     
 
透明材料への溝加工

透明で硬い材料へも、デブリなく精度の良い加工が行えます。マイクロ流路や穴だけではなく、より複雑な形状の加工も可能です。
 
ステンレスへの微細溝加工

ステンレスへ周期的な微細溝加工を行った例です。溝ピッチ 20 µm、深さ 5 µm の微細周期構造となっています。溝底部は、3 µm となっています。高品質な溝加工へも超短パルスレーザーば非常に有効です。
 

微細切断/溝加工

     
 
ステンレス切断

Y字型に切込を入れています。材料は厚さ 1 mm のステンレスです。
 
ポリイミド切断

厚さ 0.03 mm のポリイミドを熱影響(HAZ)なくシャープに切断しています。
 
 
     
 
透明材料の切断

ガラスなどの透明材料を高品質に切断できます。形状は、写真のとおり円形以外にも任意の形状に対応できます。
 
肉厚材料の精密切断

通常のレーザー加工では困難な肉厚材料の加工を可能にしました。~1mm程度の厚さの材料に対応します。しかも、任意形状の切断ができます。切断幅も0.1mm以下と材料を無駄にせず効率的です。
 
 
     
 
微細溝加工

品質管理において、故意に欠陥を作成して製品評価をすることは重要です。レーザー微細加工で欠陥モデルを作成することもできます。10 µm 以下の擬似クラックモデルも作成可能です。微細な切込を入れています。材料は厚さ 0.1 mm のステンレスです。リークテスト用に微細な穴も寸法精度よく加工できます。
 
表面粗さ制御

深さや断面形状を制御した溝も作成可能です。また、表面粗さを自由に変えることもできます。金属、樹脂、ガラス、セラミックなど材料を問いません。
 
 
     
 
微細溝加工

円筒形状の表面にも溝加工ができます。外径φ0.6mm、内径φ0.4mmの真鍮円筒の表面に幅 50 µm、長さ470 µm の溝加工を行いました。円周上任意の位置へ加工ができます。最後に760 µm 長さに切断してあります。熱影響がなく金属光沢が残っています。このようなパイプにも微細なレーザー加工を寸法精度よく加工できます。
 
微細スリット加工

外径φ0.34mm, 肉厚0.02mmのポリイミドチューブに微細なスリットを形成しました。溝幅は10µmです。溝の貫通/不貫通の選択や、溝幅・長さ・深さの制御も自在に可能です。材料も樹脂以外でも可能です。
 

テクスチャリング

     
 
微細テクスチャリング

材料表面に微細な凹凸を周期的に作製します。寸法はµmオーダーで制御できます。比較的広い面積を一度に加工できるため、レーザーダイレクトライティングに比べ、加工時間の短縮が可能です。

 
微細テクスチャリング

ダイレクトに模様を描画していくことも可能です。周期的なパターンのみならず、任意の形状を創生できます。
 
 
     
 
アレイ構造体

マイクロレンズアレイのような構造体の作製も可能です。レンズピッチや形状、深さを自由に設定できます。

 
微細テクスチャリング深さ制御

同じパターンでも深さを帰ることもできます。これにより、同じ構造でも異なる機能を持たせることができます。
 
 

微細構造体

     
 
構造体形成

サーメットに微細な彫り込みを行いました。加工が難しい材料に対しても高品質に加工ができます。加工部の表面粗さはRa 300nmを実現しました。
 
構造体形成

難加工材であるタングステンカーバイドへの微細加工。深さ500 µm の彫り込みを 5 µ m の分解能で制御しました。表面粗さもRa400nmと非常に小さいです。
 
 
     
 
円柱加工

タングステンカーバイド円柱表面に溝を加工しました。再現性良く溝加工ができています。レーザー加工機が多軸同時制御が可能なため、実現できた結果です。
 
円管溝加工

中空円管に溝を加工しました。ステントなどへも応用可能な技術です。
 

微細マーキング

     
 
虹色に変色するマーキング

光の照射具合により七色に変化します。目視できる色の制御も可能です。 
 
ガラス内部/表面にマーキング

ガラスの内部でも表面でもマーキングできます。ですので、3次元的なマーキングも可能です。
 
 
     
 
ガラス内部へのマーキング

ガラス内部の屈折率をレーザーにて局所的に変化させて、マーキングすることができます。内部にクラックを発生させていないため、微小ドットを高品質で安定的に生成できます。3次元的な配置により立体的なマーキングも可能です。
 
ガラス内部マーキング 微小ドット

ガラス内部へのマーキングはドット径が数µmと極小のため薄板内部への加工も可能。クラックの発生がないため、ドット間の最小ピッチは10µm以下です。
 
 
     
 
ガラス内部へのマーキング 極細線

ガラス内部へ極小ドットを重ねることでライン描画を行った例です。3µm以下のライン幅も可能です。
 
ガラス加工

ガラス表面を幅80µm、深さ50µmだけ削りました。クラックなくシャープなエッジの加工ができます。
 
 
     
 
セキュリティーマーキング

七色に変化する技術はセキュリティーへの応用が期待されています。写真はステンレスへのマーキング例ですが、樹脂へもマーキングが可能です。
 
黒色マーキング

故意に熱影響を持たせて黒色のマーキングをすることも可能です。
 

薄膜除去

     
 
ITO薄膜除去

基材にほとんど影響を与えずにITO膜のみを除去します。薄膜デバイスを製造するために必要な技術です。
 
ガラス基板上の Au 薄膜除去

ガラス基材にほとんど損傷させずに金薄膜のみを除去しました。センサーの電極として使用されています。
 
 
     
 
有機太陽電池の薄膜除去

有機太陽電池に使用されることもある P3HT:PCBM と PEDOT:PSS からなる層をレーザースクライブした例です。下地である PEDOT:PSS 層に影響を与えることなく P3HT:PCBM 層のみを除去できています。太陽電池製造工程では必須の技術です。
 
有機太陽電池の薄膜除去

レーザー条件を最適化することで PEDOT:PSS 層も除去できます。この場合、最下層の ITO 層には影響を与えていません。超短パルスレーザーができる技術です。
 
 
     
 
超微小ドット形成

ガラス上のCr薄膜を剥離しました。形状は直径φ 3 µm の超微小ドットです。レーザーにて高速パターニングが可能です。
 
蛇行パターン

薄膜をMeander形状にパターニング。センサー等で多用される櫛歯電極形状への応用も可能です。線幅は3 µmを実現しました。
 

時計分野応用

     
 
マイクロギア

テーパーを 0.6° 以内に抑えながらギア形状を切り出します。加工後のゆがみなどは一切ありません。
 
マイクロレバー

厚さ 400 µm のステンレスを、テーパー 0.5°以内で加工した結果です。小型レバーは 12.5 分、大型レバーは 29 分で加工しました。加工後の酸洗がなくともきれいな仕上がりです。
 
 
     
 
サファイア切り出し

厚さ 700 µm のサファイアを、7°以内のテーパーで切断しました。小さいギア形状部は約 4 分で加工できました。
 
微細マーキング

時計の装飾用にマーキングも可能です。このような虹色マーキングは金属以外の材料へもマーキングできます。
 

医療分野応用

     
 
医療機器で用いるワイヤ処理

直径 0.5 mm ワイヤの樹脂皮膜の剥離。50 µm 程度の皮膜をきれいに剥がしています。金属芯への影響もありません。
 
医療機器で用いるステント

非常に細かい網目模様が精巧に作られています。熱によるゆがみ等もありません。レーザー微細加工はメディカル分野でも威力を発揮します。
 
 
     
 
医療デバイス試作

溶液混合用のデバイス。このような立体形状も加工できます。研究開発から生産まで幅広く対応できるレーザー加工です。
 
医療デバイス試作

3D形状を含むシャープな角部も実現できます。このように立体形状の加工も非常に高精度で可能です。
 

ロール・トゥ・ロール プロセス

     
 
RFIDアンテナ

アルミ薄膜をレーザーカットしてRFIDアンテナを作成可能です。
このプロセスを用いることで、従来に比べコストを1/10に削減することができました。ロール・トゥ・ロールプロセスのメリットを最大限に生かした応用例の一つです。
 
RFIDアンテナ印刷

インクジェット印刷を活用すればアンテナパターンのデジタル印刷が可能です。
異なるパターンの印刷でも版を変更する必要がなく、ソフトウエア上でのデータ変更のみで対応できます。
ロール・トゥ・ロール装置を組み合わせることで多品種少量生産を効率よく実現できます。
 
 
     
 
フレキシブルOLED

OLEDのパターン化に必要な P1, P2, P3 プロセスをレーザーで実現します。また、顕微鏡を使用した検査工程も組み込むことができ、ショート欠陥に対してはレーザーでのリペアも可能です。
 
有機太陽電池

P1, P2, P3 のスクライビングをレーザーにて実現します。各素材の塗布工程、ラミネーション、切断まですべて含めたロール・トゥ・ロールシステムをご提供できます。
 
 
     
 
ポリイミドフィルムの穴加工

厚さ100µm超のポリイミドフィルムへ直径20µmの穴を狭ピッチで多数加工できます。
 
フレキシブル電極

複雑なパターンであってもWebを停止することなくon-the-flyでパターニングが可能です。
 

デバイス

     
 
有機EL照明

3D-Micromac社が提供する装置で有機EL照明を生産できます。検査工程も含めた一貫した設備により、効率的な生産を実現できます。
 
フレキシブルバッテリー

印刷工程によりフレキシブルなバッテリーを試作できます。
 
 
     
 
微細ノズル

φ0.8mm, 肉厚0.1mmのステンレス中空パイプにφ 20 µm の微細穴を複数加工しました。右下写真は水の吐出の様子です。液体や気体を吐出するノズルとして活用できます。穴直径やピッチは自由に変更できますので、ウェルマイクロプレートへの分注ノズルや、高粘度液体吐出が可能な特殊ディスペンサノズル、DDS(マイクロカプセル)製造用ノズル等に応用できます。
 
精密部品組立治具

精密部品を組み立てるための治具の一部です。φ 140 µm の貫通孔と隣接した幅 70 µm の溝(特殊断面形状)があります。溝内部には φ 20 µm の微細穴があります。複数の異なる形状が組み合わさった立体形状でも加工できます。
 

3Dプリンティング

     
 
指輪

3D-MicroPrint社は金属微細粉末を焼結させて3次元立体構造を形成する3Dプリンティングを行います。形状は自由自在で、写真のリング構造を1個から加工できます。
 
組合せリング

3Dプリンタの利点は、データを入れるとその形状が簡単にできあがる点です。写真のような組合せリングも部品を個別に作製し組み立てる必要が無く、完成時にはすでに組み上がっています。
 
 
     
 
チェーン

複雑な微細チェーン構造も簡単に作成でき、機能的にも十分です。金属材料のため、強度も申し分ありません。3次元プリンタはデータの変更だけでサイズやデザインを簡単に変更できます。
 
微細ギア

微細なギヤーも形成できます。歯形状も忠実に再現できます。また、どのような形状のギアであっても作製できることが3Dプリンタの利点です。微細焼結(micro sintering)のため、線幅15µmの垂直壁も構築できます。
 
 
     
 
微細樹脂構造体

特殊なポリマーを用いれば、超高分解能な微細構造体も形成できます。除去加工ではなく、Additiveな加工のため、3次元的に構造の制約はほぼありません。オーバーハング形状も問題なく加工できます。
 
微細チェーン

樹脂素材で微細なチェーンも形成できます。加工後に組み立てるのではなく、レーザー加工が完了した時点ですでに組み立てられた状態となっています。サブミクロンレベルの超微細な構造体も形成できます。
 
 
     
 
微細パイル構造体

微細なパイル構造体もできます。フォトニック結晶へも応用できる技術です。
 
球体を含有する格子

通常では組み立てられない構造体も3次元的に作成できます。これは、格子の中に球体が入っている構造体です。
 

その他

     
 
マッチへのマーキング

非熱加工のため発火性のある頭薬部にもレーザーでマーキングできます。通常の熱加工用のレーザーでは不可能な技術です。
 
髪の毛へのマーキング

髪の毛にもマーキング可能です。この加工では溝幅 1 µm を実現しました。