窒化ケイ素 (Si₃N4) のレーザー切断にアシストガスが必要かどうかは、材料の密度と厚さに依存します。
1. アプリケーションシナリオ
----多孔質、低密度 Si₃N₄ (8mm): 空気と特殊なパラメーターを使用して 1kW QCW レーザー (ピーク 3kW) で切断できます。品質は許容範囲内です。
----高密度、ホットプレス Si₃N₄ (8mm): 10kW のピーク レーザーを使用する場合でも、窒素アシストを推奨します。空気は避けるべきです。
2. 重要な原則
厚さ 8mm の Si₃N4 の場合、レーザー切断には熱アブレーションとガス化が含まれます。アシストガスは 3 つの重要な役割を果たします。
----溶融/蒸発した残留物の除去: 高温により溶融 Si と SiO₂ が生成されます。ガスがないと切り口が詰まり、不完全な切断や欠けが発生します。
----冷却して亀裂を防止: 厚いボードには高い熱応力が蓄積します。ガスが熱を奪い、割れやエッジの欠けを防ぎます。
----酸化を避けるために酸素を排除します。空気またはO₂は酸化層を形成し、切り口が黒くなり、粗さが増し、強度が低下します。
3. アシストガスの選択
----高純度窒素 (N₂、99.99%): 最も一般的でコスト効率が高い。酸化を防ぎ、破片を吹き飛ばし、冷却し、きれいな切り口を残します。圧力：0.6～0.8MPa。クリップ、位置決めクランプ、複雑な部品、半導体、NEV コンポーネントに適しています。
----高純度アルゴン (Ar、99.999%): 不活性で熱影響部が小さく、チッピングがほぼゼロで非常に滑らかな切断が可能です。自動車グレードの高精度基板に最適ですが、コストがかかります。
----空気または O₂ 禁止: 黒ずんだ切り傷、バリ、ひどい欠けの原因となります。精密セラミックスには使用できません。
4. 実用的なパラメータ
----レーザータイプ:ファイバーレーザー/UVピコ秒
----アシストガス: 高純度N₂、0.7MPa
----出力: ファイバーレーザー 500 ～ 1000W
----切断方法：積層リング切断、3～4パスで割れを防止
----フォーカス: ネガティブフォーカス (材料表面の下) により均一な切り口が確保されます。
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