微細・精密加工のための『パルス幅』（ns/ps/fs）基礎
パルスレーザの原理や種類別特性を整理し、微細加工・表面処理・マーキングといった産業用途への適用方法を解説。さらに、ピコ秒・フェムト秒レーザによる高精度加工事例も紹介します。
このカタログについて
| ドキュメント名 | 熱影響を抑える！製品・材質に合わせたパルスレーザの選び方 |
|---|---|
| ドキュメント種別 | ホワイトペーパー |
| ファイルサイズ | 10.9Mb |
| 登録カテゴリ | |
| 取り扱い企業 | IPGフォトニクスジャパン株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧) |
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このカタログの内容
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パルスレーザ 活用術、パルスレーザ 活用術、本日の内容、事例紹介①｜接着剤塗布前処理 、事例紹介②｜ステンレス医療ツールへのブラックマーキング、光トラップ・ナノ周期構造、IPG 超短パルスレーザの特長、IPG製 超短パルス・ファイバーレーザの特長、IPG製 ピコ秒パルスレーザ 製品マップ、IPG製 超短パルス・ファイバーレーザの特長、IPG製 超短パルス・ファイバーレーザの特長、ナノ秒深紫外 ファイバーレーザ、アプリケーション I PCB 穴あけ、The Pioneering Force I Any Application Any Industry
パルスレーザ活用術
IPGフォトニクスジャパン株式会社
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レーザの活用
レーザの活用
Any Application Any Industry
代表的な産業 代表的な用途
自動車 E-モビリティ部品 溶接 ろう付け 加熱・乾燥 クリーニング
航空宇宙 鉄道
切断・穴あけ 金属3D造形 肉盛り
電気・電子部品 半導体
マーキング 彫刻 先端技術用途 医療
メディカル 食品
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パルスレーザとは
パルスレーザとは
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パルスレーザとは｜CWレーザとパルスレーザ
パルスレーザとは｜CWレーザとパルスレーザ
• CWレーザ(Continuous Wave)は連続的に一定の出力で光を照射
• パルスレーザは断続的に光を照射
一般的にこちらを
パルスレーザと呼ぶ
CW ゲートパルス 高出力パルス
【パルスレーザの特長】
CWレーザと比較し、連続的にレーザを照射しないことで、材料に対する入熱を抑えること
ができる
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パルスレーザとは｜CWレーザとパルスレーザ
パルスレーザとは｜CWレーザとパルスレーザ
CWレーザ こちらに3つのレーザ出力波形がありますが、実はすべて平均出力は同じになります。
CWレーザは一定の出力で連続的にレーザを照射します。結果、加工対象物に熱が入り
続けます。
一方、パルスレーザは平均出力が同じでも、下の2つの図のように、パルス幅、単位時
平均出力 間あたりに
照射する周波数により、ピークの出力が大きく変わり、加工対象物に与える作用も変
わってきます。
0 例えば、パルス幅が短くなると入熱が抑えられます。
時間
パルスレーザ ピーク出力 1
パルス幅
ピーク出力 1 0.5
パルス幅
0.5
平均出力 平均出力
0 0
時間 時間
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パルスレーザ 種類と用途
パルスレーザ
種類と用途
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パルスレーザとは｜
パルスレーザとは｜ ミリ秒 ナノ秒 ピコ秒 フェムト秒
種類と用途
パルス幅 主な用途 特徴 加工例
•金属の溶接（精密部品） 熱影響：大 SUS : 溶接・切断
ミリ秒 •金属の切断（精密部品） 作用：熱伝導、融解 ガラス : －
•金属の穴あけ（精密部品） 材料を熱で溶かす。連続波と比較し、熱の
10-3秒 影響を抑えながら過剰な溶け込みを抑制
• 微細加工（切断、穴あけ） 熱影響：小 SUS : マーキング・切断
•マーキング（金属への印字） 作用：アブレーション（除去） ガラス : ヒビ
ナノ秒 •除膜（塗膜、酸化膜の除去） 高いピーク出力と低い熱影響が特徴で、精
•クリーニング 密加工や微細加工に向いている。
スピードとコストバランスが良い
10-9秒
• 精密穴あけ 熱影響：極小 SUS : 微細穴あけ
ピコ秒 • 透明材料加工 作用：非熱的加工（高精度）、 ガラス : 穴あけ、マーキング
•マーキング クリーンアブレーション微細加工 ICチップ：微細加工
10-12秒 • 表面処理
•光ファイバ加工 熱影響：ほぼゼロ SUS : 高精度ミクロ構造形成穴
フェムト秒 •ナノ構造形成 作用：多光子吸収、ナノ構造形成など、材 ガラス : 3D内部の加工
10-15秒 •超精密加工 料の組織を壊さずに加工。
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ミリ秒パルスレーザ｜
ミリ秒パルスレーザ｜ ミリ秒 ナノ秒 ピコ秒 フェムト秒
作用
溶接・切断・穴あけなど : CWレーザと比較し、高いピーク出力の特長により
ワークへの熱影響を低く抑えながら、切断や溶接を行うことが可能
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ナノ秒パルスレーザ｜
ナノ秒パルスレーザ｜ ミリ秒 ナノ秒 ピコ秒 フェムト秒
作用
アブレーション・切断・穴あけなど : CWレーザと比較し、高いピーク出力の特長により
ワークへの熱影響を低く抑えながら、切断や溶接を行うことが出来る
より熱影響を抑えながら、アブレーションやより微細な切断穴あけ等、多くの用途に使用されます。
また、レーザマーカの多くはこのナノ秒パルスレーザが使用されています。
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ピコ秒パルスレーザ｜
ピコ秒パルスレーザ｜ ミリ秒 ナノ秒 ピコ秒 フェムト秒
作用
• ピコ秒ファイバーレーザの作用はナノ秒と同じアブレーション（除去、微細加工）
• ナノ秒レーザで発生する入熱をさらに抑えることが可能
• 近赤外の波長では吸収効率の低いガラス等に対しても焦点位置での加工が可能
ナノ秒 ピコ秒
HAZ : Heat Affected Zone（熱影響域）向かって左の絵はナノ秒レーザとピコ秒レーザを比較した場合の熱影響の差を表したものです。
また右の写真は、縦線がナノ秒、横線がピコ秒の加工結果です。
このように熱影響の差が仕上がりに大きな影響を及ぼします。
このため速度が必要な時はナノ秒、品質を要求する際にはピコ秒と
ご要望によりパルス幅を選択いただきます。
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フェムト秒パルスレーザ｜
フェムト秒パルスレーザ｜ミリ秒 ナノ秒 ピコ秒 フェムト秒
作用
• ピコ秒レーザと比較し熱影響はほぼゼロ
• 超精密で、非常になめらかな加工が可能
• ピーク出力が非常に高い
• 焦点だけでアブレーションが起きる→ ガラスなどの透明帯の内部に加工も可能
ピコ秒よりさらに熱を抑え、仕上がりはこの写真のようにきれいな形となります。
熱影響はほぼゼロで非常に微細な加工を行うことが可能です。
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超短パルスレーザでできること
超短パルスレーザでできること
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ピコ秒パルスレーザ｜加工事例
ピコ秒パルスレーザ｜加工事例
ミリ秒 ナノ秒 ピコ秒 フェムト秒
• 超短パルスレーザは、切断、穴あけ、表面改質、マーキングなど
• さまざまな微細加工で使用される
シリコン・石英 バッテリー箔、セパレータ切断 ブラックマーキング
サファイアの切断 滅菌処理しても消えない
穴あけ・マーキング 医療や時計等に使用
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事例紹介①｜接着剤塗布前処理
ミリ秒 ナノ秒 ピコ秒 フェムト秒
• 基材： 樹脂（ABS）＋アルミ1000番台
• 接着剤： 市販品（湿気硬化型弾性変性シリコン）
50 100
25 25
レーザ レーザ
処理 処理
樹脂（ABS） アルミ
表面処理による、接着強化アプリケーションをご紹介します。
テスト材料はABSとアルミの板材で、それぞれにピコ秒パルスレーザでアブレーション加工を施します。
その後、接着剤を塗布し、これら２枚の板が接着されたところで引っ張り強度を測定しました。
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50
50
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引張応力 試験結果
引張応力 試験結果
ミリ秒 ナノ秒 ピコ秒 フェムト秒
引張応力（MPa）
250
Max. 229 こちらが実験の結果となります。
「レーザを照射しない場合」、と「出
200 力を変えて照射した場合, ２パータン
」の計3つのケースで接着後のひっぱ
Max. 157 り強度を測定しました。
150
【結果】
100 Max. 95 レーザ前処理で接着強度
2.4倍 UP
50
0 変位量（㎜）
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
処理2 処理1 処理なし
※正しい接着剤使用方法により、上記以上の効果が得られる可能性があります
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Thank you!
ありがとうございました！
Thank you!
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