レーザークリーニングとは
レーザー洗浄は、汚染されたワークピースの表面に集束レーザーエネルギーを照射することで、基材を損傷することなく汚れ層を瞬時に除去できます。これは、新世代の産業洗浄技術として理想的な選択肢です。
レーザー洗浄技術は、タイヤ金型表面のゴム汚れの除去、金膜表面のシリコンオイル汚染物質の除去、マイクロエレクトロニクス産業の高精度洗浄など、産業、造船、航空宇宙、その他のハイエンド製造分野において不可欠な洗浄技術となっている。
レーザー切断、レーザー彫刻、レーザー洗浄、レーザー溶接といったレーザー技術については、既にご存知かもしれませんが、関連するレーザー光源については、参考までに、4種類のレーザー光源と、それぞれに適した材料および用途をまとめた表をご用意しました。
レーザークリーニングに関する4つのレーザー光源
レーザー光源の波長や出力などの重要なパラメータ、異なる材料や汚れの吸収率には違いがあるため、レーザー洗浄機には、除去したい汚染物質の具体的な要件に応じて適切なレーザー光源を選択する必要があります。
▶ MOPAパルスレーザー洗浄
（あらゆる種類の素材に取り組んでいる）
MOPAレーザーは、最も広く使用されているレーザー洗浄方式です。MOはマスターオシレーターの略です。MOPAファイバーレーザーシステムは、システムに結合されたシード信号源に厳密に従って増幅されるため、中心波長、パルス波形、パルス幅などのレーザーの関連特性は変化しません。したがって、パラメータ調整の次元が高く、範囲が広くなります。さまざまな材料のさまざまなアプリケーションシナリオに対して適応性が高く、プロセスウィンドウの間隔が広いため、さまざまな材料の表面洗浄に対応できます。
▶複合ファイバーレーザー洗浄
（塗料除去に最適な選択肢）
レーザー複合材洗浄では、半導体連続レーザーを用いて熱伝導出力を発生させ、洗浄対象基板がエネルギーを吸収して気化・プラズマ雲を生成し、金属材料と汚染層の間に熱膨張圧力を発生させて層間結合力を低減します。レーザー光源が高エネルギーパルスレーザービームを生成すると、振動衝撃波によって接着力の弱い付着物が剥離され、迅速なレーザー洗浄が実現します。
レーザー複合洗浄は、連続レーザーとパルスレーザーの機能を同時に組み合わせたものです。高速かつ高効率で、より均一な洗浄品質を実現し、様々な素材に対応できます。また、異なる波長のレーザー洗浄を同時に使用することで、汚れ除去の目的を達成することも可能です。
例えば、厚いコーティング材のレーザー洗浄では、単一レーザーのマルチパルスエネルギー出力は大きいものの、コストが高くなります。パルスレーザーと半導体レーザーの複合洗浄は、洗浄品質を迅速かつ効果的に向上させることができ、基材に損傷を与えることもありません。アルミニウム合金などの高反射性材料のレーザー洗浄では、単一レーザーには高い反射率などの問題があります。パルスレーザーと半導体レーザーの複合洗浄を使用すると、半導体レーザーの熱伝導伝達作用により、金属表面の酸化層のエネルギー吸収率が増加し、パルスレーザービームが酸化層をより速く剥離できるため、除去効率がより効果的に向上し、特に塗料除去効率が2倍以上向上します。
▶ CO2レーザー洗浄
（非金属素材の洗浄に最適）
二酸化炭素レーザーは、CO2ガスを作動材料とするガスレーザーで、CO2ガスとその他の補助ガス（ヘリウム、窒素、少量の水素またはキセノン）が充填されています。独自の波長を持つCO2レーザーは、接着剤、コーティング、インクなどの非金属材料の表面洗浄に最適です。例えば、CO2レーザーを使用してアルミニウム合金表面の複合塗料層を除去しても、陽極酸化皮膜の表面を損傷したり、その厚さを減少させたりすることはありません。
▶ UVレーザー洗浄
（高度な電子機器に最適な選択肢）
レーザーマイクロ加工で使用される紫外線レーザーは、主にエキシマレーザーと全固体レーザーに分類されます。紫外線レーザーは波長が短く、個々の光子が高いエネルギーを供給できるため、材料間の化学結合を直接切断できます。このようにして、コーティングされた材料は気体または粒子の形で表面から剥離され、洗浄プロセス全体で発生する熱エネルギーは少なく、ワークピースのごく一部にしか影響を与えません。その結果、UVレーザー洗浄は、シリコン、窒化ガリウムなどの半導体材料、石英、サファイアなどの光学結晶、ポリイミド（PI）、ポリカーボネート（PC）などのポリマー材料の洗浄など、マイクロ製造において独自の利点を持ち、製造品質を効果的に向上させることができます。
UVレーザーは、精密電子機器分野において最高のレーザー洗浄方式と考えられており、その最も特徴的な微細な「冷間」加工技術は、対象物の物理的特性を変化させることなく、表面の微細加工と処理を同時に行うことができ、通信、光学、軍事、犯罪捜査、医療などの産業や分野で幅広く活用されています。例えば、5G時代はFPC加工に対する市場ニーズを生み出しました。UVレーザー加工機の応用により、FPCなどの材料の精密冷間加工が可能になります。
投稿日時：2022年10月10日