【応用】レーザートリミング

レーザーは、微小な領域へエネルギーを集めることができ、除去量も精密に制御できるというメリットがあります。このように、微小な量だけ材料を除去する応用例の一つとしてレーザートリミングがあります。

ここでいうトリミングとは、抵抗やコンデンサなどの電子部品を少しだけ削り、その性能を調整することです。このような電子部品は最終製品の小型化・高性能化によって、どんどん小さく精度が高くなってきています。そのため、品質のばらつきが無視できなくなってきました。そこで、例えば抵抗であれば、抵抗そのものを少しだけ削り抵抗値を調整する作業が行われるようになりました。これにより、精度向上、歩留まり向上、製造工程での自動化、データ化ができるというメリットがあります。このような作業は、ファンクショントリミングと呼ばれ、そのための装置はファンクショントリマと呼ばれています。

ファンクショントリマは、レーザー、ガルバノミラーを含む光学系の他に、サンプルを移動させるステージや観察・アライメント系、性能を測る測定系などから構成されています。対象サンプルは、電子部品として個別になったものもあれば、ウエハを直接扱えるものもあります。装置形状は、多くを手動で行う卓上タイプからウエハを連続的に自動加工できる大型の装置まであります。

使用されるレーザーは、サンプルによって様々です。ナノ秒レーザーが使われる場合もあれば、より高精度の非熱加工を求め超短パルスレーザーが使用される場合もあるようです。波長もIRからGreen、UVまで幅広く使われているようです。レーザー出力も数Wの小出力タイプから、数十Wの高出力タイプまで用途に合わせて選択します。多くのメーカーでは、お客様の用途に合わせたカスタマイズを行っており、サンプルに最適な装置構成となっています。

かつては、微小粉体を高速・高圧で噴射して材料を除去するサンドブラストによるトリミングも行われていたようです。マイクロクラックが発生せず高速に低コストで導入できるというメリットがあったものの、微小量の制御が困難であり、削りすぎ(オーバーシュート)も起き、表面が荒れる(電子部品のノイズや安定性の原因)という課題がありました。

世界で最初にレーザートリミングを実用化したのは、米モトローラと言われています。1971年にネオジウムYAGとCOレーザーを組み合わせたレーザートリミングの開発に着手し、翌72年に米テレダインが最初の装置を市場に投入したようです。

このような、レーザーを用いたファンクショントリミンマを製造・販売しているメーカーは、国内外を問わず多く存在しているようです。また、その需要の増加、多様化によって、レーザトリマを専門に行う受託加工業者もあるようです。

今後も電子部品の小型化・高機能化、低コスト化が進むと考えられ、レーザートリマの重要性はさらに高まりそうです。

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