ガラスおよび溶融石英部品向けのレーザー穴あけ加工

レーザー穴あけ加工は、ガラスや光学基板に微細穴、盲孔、テーパービア、スリット、および特殊な形状の穴を形成するために用いられます。この加工法は、溶融石英、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、サファイア、ガラスセラミックス、光学ガラス、シリコン、CaF₂、コーティングガラス、および工業用セラミックスに適しています。.

レーザー穴あけ加工の仕様としては、穴径5～500 μm、穴径公差±2 μm以下、位置精度±2 μm以下、および高密度穴配列向けのピッチ50 μm以下に対応しています。穴あけ方法としては、パーカッション穴あけ、トレパニング、ヘリカル穴あけ、およびレーザー補助化学エッチングなどが挙げられます。.

代表的な用途としては、ガラス貫通ビア、マイクロ流体デバイスの流入口・流出口、インクジェットノズルプレート、MEMSのリリースホール、光ファイバーフェルールの穴、センサーウィンドウ用の圧力ポート穴などが挙げられます。 DXF、GDS-II、または座標データファイルに基づき、レーザー加工によるガラス部品の受注生産が可能です。オプションとして、高周波（HF）平滑化、超音波洗浄、光学検査、位置検証も承ります。.

レーザー穴あけ加工とは？

ガラスや光学基板向けのレーザー穴あけは、非接触型の微細加工プロセスであり、高密度に集束されたレーザービームを用いてZ軸方向に材料をアブレーションし、直径が数ミクロンから数百ミクロンまでの貫通穴、盲穴、およびテーパービアを形成します。工具の直径や剛性によって制限される機械式CNC穴あけとは異なり、レーザー穴あけには物理的な工具が不要です。集束スポットのサイズが最小穴径を決定するため、いかなる機械式ドリルでも達成できないほど微細な加工が可能です。穴の形状や基板に応じて、主に3つのレーザー穴あけ手法が用いられます。単発パルス打撃式穴あけ（最も高速で、小さくて浅い穴に適しています）、多発パルストレパニング（壁面の品質を制御しながら、より大きく深い穴を開けるのに適しています）、およびヘリカル穴あけ（最も滑らかな壁面仕上げと、最も厳しい直径公差を実現するのに適しています）です。超高速のピコ秒およびフェムト秒レーザーは、熱影響域を無視できるほど小さく抑えた低温アブレーションを実現し、サファイア、溶融シリカ、ガラスセラミックなどの脆性材料においても、クリーンで亀裂のない穴壁を形成します。高度な半導体パッケージング用のガラス貫通ビア（TGV）アレイは、最も要求の厳しい用途の一つであり、直径公差が±2 µm以内の、数千もの正確に配置された穴が必要とされます。.

プロセス能力

穴径の範囲： 5 µm – 500 µm（レーザー）；CNC穴あけ加工（300 µm以上）を補完する
直径の公差： ±2 µm（高精度トレパニング）；±5 µm（標準）
位置精度： 基板全体で±2 µm
深さ対直径比： 最大50:1（パーカッション法とトレパネーション法を併用した場合）
穴の種類： スルーホール、ブラインドホール、テーパービア、非円形（スロット、角形、カスタム）
壁面の粗さ（Ra）： 0.5～2.0 µm（穿孔直後）；≤ 0.2 µm（エッチング後）
最大配列密度： ピッチを50 µm（中心間距離）まで縮小する

対応素材

1	溶融石英	コーニング 7980 / 東ソー ES-2000
2	石英ガラス	SCHOTT Lithosil Q / Heraeus Suprasil 1
3	ホウケイ酸ガラス	パイレックス 7740 / ボロフロート 33
4	ソーダ・ライムガラス	フロートガラス／強化ガラス
5	サファイア	C面／A面
6	結晶化ガラス	ZERODUR / PYROCERAM 9606
7	光学ガラス	BK7 / N-BK7
8	シリコン	フロートゾーン／チョクラルスキー法
9	CaF₂	UV対応グレード／IR対応グレード
10	コーティングガラス	ITO／AR／金属コーティング基板
11	工業用セラミックス	Al₂O₃ / AlN / Si₃N₄

掘削戦略の選定

パーカッション掘削： 単パルスまたはマルチパルスによる軸上アブレーション — サイクルタイムが最も短く、直径 50 µm 未満の浅い穴に最適。わずかなテーパーが生じることは避けられない。
トレパネーション： レーザースポットが円軌道を描きます。これにより、壁面の品質が向上し、直径の公差が厳密になり、直径 50～500 µm の加工に適しています。
ヘリカルドリリング： Z軸送り付きスパイラル加工経路 — 最高品質の壁面仕上げ（Ra ≤ 0.5 µm）、高アスペクト比の精密ビアに最適
LACE（レーザー＋高周波エッチング）： レーザーによる前処理とそれに続く化学エッチング — 極めて滑らかな内壁、アスペクト比最大100:1
戦略の選定： スピード重視ならパーカッション・サイズ制御ならトレパニング・品質重視ならヘリカル・極端なARならLACE

代表的な用途

ガラス貫通ビア（TGV）： 先進的な半導体パッケージング向けガラスインターポーザーにおける高密度ビアアレイ
マイクロ流体ビア： 接着されたガラスマイクロ流体チップにおける流入口・流出口の貫通孔
インクジェットノズルプレート： インクジェットおよびディスペンシングヘッド用、溶融石英およびシリコン製の精密オリフィスアレイ
MEMSデバイス： ガラス製MEMS基板へのエッチング用アクセスホールおよびリリースビアの形成
光ファイバーフェルール： ガラスフェルールブランクにおけるシングルモードファイバーの位置合わせ用の高精度穴あけ
航空宇宙用センサー： サファイアおよび溶融石英製のセンサー窓に設けられた圧力ポート穴

カスタム仕様

DXF、GDS-II、またはお客様からご提供いただいた座標ファイルに基づいた、レーザー穴あけの受注を承っております。単一の穴を開ける試作から、基板1枚あたり数千個の穴を開ける高密度アレイの量産まで対応可能です。カスタマイズ可能なパラメータには、穴径、深さ、テーパー角、壁面の品質グレード、および穴あけ戦略の選択が含まれます。ガラス貫通ビア用途向けに、レーザー穴あけと無電解銅メッキ、ビア充填、CMP平坦化を組み合わせた統合ワークフローを提供しています。穴あけ後のサービス（HF平滑化、超音波洗浄、光学検査、CMMによる位置検証など）も、包括的な加工パッケージの一部としてご利用いただけます。穴あけ加工済みの基板はすべて、穴径マップ、位置精度レポート、および完全な材料トレーサビリティとともに納品されます。.