Laser processing - Laser beam machining

The process of processing materials using the focused optical energy of a laser. The lasers that are widely used in industry are carbon dioxide gas lasers and yttrium aluminum garnet (YAG) lasers. Machines using these lasers, combined with robotics technology, are a key element of factory automation (FA).

Carbon dioxide lasers can produce a high output of 40 kilowatts in the far-infrared range with a wavelength of 10.6 micrometers, have a high oscillation efficiency of 15-20%, and have excellent absorption in ceramics, glass, plastics, etc., so they are used for cutting, welding, drilling, and surface modification. They have good processing precision and can cut complex shapes without using dies, so they are often used by sheet metal processing manufacturers.

YAG lasers are available in the infrared range with a wavelength of 1.06 micrometers, up to 3 kilowatts. They have good absorption in metals and good selectivity for materials, so they are widely used in semiconductor-related electronic component processing, such as trimming (removing part of thin-film resistors), scribing (grooving and separating IC chips), mask repair (repairing defects in exposure masks), and marking. In addition, the use of optical fiber makes it convenient to use in narrow or remote locations.

In addition, carbon dioxide lasers and YAG lasers are used for medical scalpels, while visible-range ruby ​​and argon lasers are used in ophthalmology to repair retinal detachment. Laser scalpels have the advantage of being able to stop bleeding easily, vaporize and destroy even hard tissue without contact, and can be used under a microscope. In addition, ultraviolet excimer lasers, developed for ultra-fine processing, have made it possible to produce gigabit-class semiconductor memories, and are also attracting attention as ophthalmic scalpels for corneal slicing.

[Michinori Iwata]

"Excimer Lasers" edited by Ohashi Yuichi (1997, Medical View Co., Ltd.) " ▽ "The Fundamentals of Semiconductor Lasers" by Suhara Toshiaki (1998, Kyoritsu Shuppan)" ▽ "Laser Processing" by Kanaoka Masaru (1999, Nikkan Kogyo Shimbun) " ▽ "Laser Optics" by Obara Minoru, Kaminari Fumihiko, and Sato Shunichi (1999, Kyoritsu Shuppan) " ▽ "Power Laser Technology" edited by Nakai Sadao (1999, Ohmsha) ▽ "How Lasers Were Born" by C.H. Townes, translated by Shimoda Koichi (1999, Iwanami Shoten)" ▽ "Illustrated Guide to Lasers" by Tanokoshi Kinji (2000, Nihon Jitsugyo Shuppan)" ▽ "Light of the 21st Century" by Karube Norio (2001, Bungeisha)" ▽ "The New Science of Light" by Tadashi Okada, Tetsuro Kobayashi, and Tadashi Ito (2001, Osaka University Press)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

レーザーのもつ集束された光エネルギーを利用して、物質を加工すること。産業用に広く利用されているレーザーは、炭酸ガスレーザーとイットリウム・アルミニウム・ガーネット（YAG）レーザーである。これらを用いた加工機は、ロボット技術と組み合わされてファクトリー・オートメーション（FA）の主要素となっている。

　炭酸ガスレーザーは、波長10.6マイクロメートルの遠赤外域で40キロワット級の大出力が得られ、発振効率は15～20％と高く、セラミックス、ガラス、プラスチックなどへの吸収が優れているので、切断、溶接、穴あけ、表面改質に用いられる。加工精度はよく、金型を使用せずに複雑な形状でも切断できるので、板金加工メーカーで多く用いられる。

　YAGレーザーは、波長1.06マイクロメートルの赤外域で3キロワット級のものまである。金属に対する吸収はよく、材料に対する選択性がよいので、トリミング（薄膜抵抗の一部除去）、スクライビング（ICチップの溝切り分離）、マスクリペアリング（露光用マスクの欠陥修正）、マーキングなど、半導体関連の電子部品加工に広く利用される。また、光ファイバーが使用できるので、狭い箇所や離れた箇所でも使用できる便利さがある。

　そのほか、医療用メスには炭酸ガスレーザーとYAGレーザーが、眼科では網膜剥離(はくり)の癒着に可視域のルビーレーザーやアルゴンレーザーが用いられる。レーザーメスは止血性がよく、硬い組織でも非接触で気化消滅でき、顕微鏡下でも利用できるという利点がある。また、超微細加工用に開発された紫外域のエキシマレーザーは、ギガビット級の半導体メモリーの生産を可能にし、角膜スライス用の眼科メスとしても注目されている。

［岩田倫典］

『大橋裕一編『エキシマレーザー』（1997・メジカルビュー社）』▽『栖原敏明著『半導体レーザの基礎』（1998・共立出版）』▽『金岡優著『レーザ加工』（1999・日刊工業新聞社）』▽『小原実、神成文彦、佐藤俊一著『レーザ応光学』（1999・共立出版）』▽『中井貞雄編著『パワーレーザーの技術』（1999・オーム社）』▽『C・H・タウンズ著、霜田光一訳『レーザーはこうして生まれた』（1999・岩波書店）』▽『谷腰欣司著『「図解」レーザーのはなし』（2000・日本実業出版社）』▽『軽部規夫著『21世紀の光』（2001・文芸社）』▽『岡田正・小林哲郎・伊藤正著『新しい光の科学』（2001・大阪大学出版会）』

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例