パナソニック スマートファクトリーソリューションズ株式会社は2021年12月1日に大阪府豊中市の事業所に電子デバイス用銅材料を高出力・高ビーム品質の青色レーザーで加工するためのプロセス実証センター Advanced Material Processing Connect Lab(AMP Connect Lab)を開設すると11月26日に発表し、説明会を開いた。
昨今、各国が推進するグリーントランスフォーメーションにおけるCO2排出量削減に向けて、電動自動車の開発・普及が進んでおり、搭載される駆動用モータや二次電池などの各電子デバイスの高効率化/小型化の開発も加速している。こうした電子デバイスには多くの銅材料が使われている。銅をいかに精度よく加工できるかがモノづくりにおける課題となっている。
パナソニックでは、銅を品質良く加工できる青色レーザー加工機を開発しており、今回、その青色レーザー加工機で加工実証を行えるプロセス実証センターを開設した。
波長合成技術で精密加工が可能な青色レーザー加工機
Advanced Material Processing Connect Lab(AMP Connect Lab)
同社の青色レーザー加工機は、複数の異なる波長をもったダイレクトダイオードレーザー(DDL)から放射されたビームを回折格子上に重ね、1つのビームに結合させる「波長合成技術」を用いることで(2020年1月29日発表)、高いビーム品質での高出力でのレーザー発振を特長としている。熱伝導溶接、キーホール溶接、切断加工において、凝固後の溶接金属内に生じる空洞や気泡(ポロシティ)や溶接加工時に発生する溶融金属の飛散(スパッタ)の発生抑制、熱歪みの少ない加工、深い溶込みによる強い接合強度の実現が可能となっている。
特に、近赤外レーザーでは光を跳ね返してしまう銅材料に対して、光吸収率が良くビーム品質が高い。このことから電子機器や電子デバイスの狭隘部で、小スポット径で周囲への熱影響が少なく、深い溶込みの溶接が可能となっており、さらなる小型化や軽量化を実現することができ、構造設計の自由度も高めることができる。
加えて、レーザー発振の光出力ヘッドの発振端面と加工対象の距離を十分に確保できるリモート加工も特長であり、量産工程での生産性向上も期待できるという。加工工程における省エネ・CO2削減も可能となる。
試作された青色レーザー発信器。発振波長445±20nm、出力400W。ファイバー径50μm
加工サンプル。横幅50mm、縦20mm。銅二枚重ね溶接で厚み0.3+0.3で0.6m。目盛り線の幅は約70μm
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