吸収のキーワードサーチ

マーキング技術通信 vol.1
この度、キーエンスFIGNA事業部では、レーザマーカなどの非接触マーキング機器に関する
技術情報やマーキング ノウハウなど、お客様のお役に立つ情報をお届けする『マーキング技術
通信』を発行させていただく運びとなりま した。
末永くご愛顧賜ります う
よ よろしくお願いいたします。



レーザとは
レーザは 『LASER』 と書きます。
その語源は “誘導放出による光の増幅” という意味の英語の頭文字を並べたものです。
『Light A mplification by S timulated E mission of Radiation』= L A S E R と名付けられました。




レーザの発振原理
レーザ光が発振するまでの原理について説明します。

❶ 吸収
外部から光が入射すると、原子中の電子は光を吸収し、 一番低いエネルギー状態＝基底状態からより
高いエネルギー状態になります。エネルギーが高まると電子は通常の軌道から外側の軌道に移ります。
このエネルギーが高まっている状態を『励起』といいます。


原子の状態 電子の状態

光 高いエネルギー状態



光
電子


基底状態
基底状態の原子 励起状態の原子




❷ 自然放出
励起された電子は、 吸収したエネルギー量に応じて、エネルギー準位が上がります。エネルギーを高め
られた電子は、ある緩和時間が経過すると安定しようとしてエネルギーを放出し、 低いエネルギー状態
に戻ろうとします。この時、放出したエネルギーと同じエネルギーの光が放出されます。
この現象を『自然放出』といいます。


原子の状態 電子の状態
さらに高いエネルギー状態

光

高いエネルギー状態
光

02
選定の基礎知識
■ Ｃ 2レーザマーカとＹＶ 4レーザマーカ/Ｙ Ｇ
Ｏ Ｏ Ａ レーザマーカの違い
レーザ光の波長が違うため、印字ができる対象物が変わります。
また印字の仕上がり感も変わりますので目的によって選定機種が変わります。


レーザマーカとしての主な使い分け

ＣＯ2 レーザマーカ 波長10.6μｍ：紙・樹脂・ガラス・セラミックへのマーキングに良く使用されます。
透明体へも吸収される波長のため、フィルムへのマーキングなどにも使用されます。
高出力化の実現により、成型品のゲートカット・ＰＥＴシートの切断などにも利用可能です。
ＹＶ 4 レーザマーカ
Ｏ
波長1.06μｍ：金属・樹脂・セラミックへのマーキングに良く使用されます。
樹脂材へ発色性が良く、視認性の高い印字が可能です。
Ｙ Ｇレーザマーカ
Ａ これまではハイパワーが必要な用途にはＹＡＧレーザ、ローパワーで微 細印字が
必要な印字ではＹＶＯ４レーザが選ばれていましたが、ＹＶＯ４レーザの
ハイパワー化によりＹＡＧレーザからＹＶＯ４レーザへの置き換えも可能です。


SHGレーザマーカ 波長532μｍ：一般的にレーザの波長は短いほど、エネルギーは高く、物質に対する吸収率が上がります。
よってYAG,YVO４波長ではレーザ光が吸収されにく 印字が難しい素材に適しています。
く、



不可視光（UV） 可視光 不可視光（IR）
紫外線 赤外線




SHGレーザ（532μm） YVO 4レーザ（1.064μm） CO2レーザ（10.6μm）
YAGレーザ （1.064μm）

表面温度を手軽に管理




ast ser


高速応答 レーザポイ タ
ン
※
クラス最速 10ms

2つのレーザポイ タ※が検出範囲をはっ り示しますので、
FTシリーズでは、
温度検出を行なうサーモパイルの応答性にこだわり ン き センサの
① ②
ました。 遠赤外線吸収膜を極限まで薄く、 熱電対を幾何学的に 設置が簡単にな ます。
り
効率よく配置し、
吸収した熱を素早く確実に検出することで、
サーモ
パイルの応答性を画期的に高めています。




熱電対 遠赤外線吸収膜




約0.6mm×0.6mm
サーモパイルチ プ ッ


mm
0.6




※代表例10ms、最大15msと り
な ます。 ※クラス FDA class1,JIS クラス1 ,IEC class1
：




アンプ機能
デジ ルで見える と も
タ こ は ちろん、
使いやすさにこだわ ま
り した。
「ややこしい」 「難しい」
や を無くしつつ、
現場で使える機能を搭載しています。

表面温度をダイ トに
レク
表面温度
表示温度を直接設定可能 入力します。


物質には固有の放射率があるため、
検出体の材質に応じた放射率を設
定しなければ、 く温度を見る と
正し こ はで ませんで
き した。FTシ ーズな
リ ら
検出体の現在温度を イ ク
ダ レ ト入力するだけで、
放射率を自動演算します。
ややこしい放射率の設定で悩むこ はあ ません。
とり
放射率
「SET」 ンを押すと、
ボタ
自動で最適な放射率を
表面温度
＜放射率と ＞
は ＜例＞ 計算し、 設定します。
温度が同じであって 材質が異なる
も、 と放 水 0.92∼0.96
：
出する遠赤外線の量が異な ます。
り 放出 プラスチッ ：
ク 0.85∼0.95
量の多さに応じて、0から1の範囲で材質 ステンレス鋼 0.45
：
ごとに固有の放射率があ ます。
り セラ ッ ：
ミ ク 0.90∼0.94


放射率




6

グリーンレーザの発振原理
Y VO 4 結晶を通して変 換された10 6 4nmの標準波を、
さらにSHG結晶（非線形結晶）を通すことで5 32nmの光へと変 換されます。


励起光 標準波長 SHG波長




1064nm 532nm
Y V O4 結 晶 SHG結晶




2 グリーンレーザマーカの特長

樹 脂への吸収率が高く、半導体デバイスへ
マーキングした時の内部ダメージが少ない
表面実装タイプのIC LSIなどは高機能化に伴い、 実装の高密度化」

・ 「
・「低背化」が加速しています。
それに比例して、パッケージの肉厚は非常に薄くなってきています。

現在パッケージ表面への捺印方法としてはレーザマーキングが主流になってきていますが、肉厚
が薄くなってくると当然内部デバイスへの影響が懸念材料となってきます。
通常レーザ光はパッケージのエポキシ面に吸収されますが、肉厚が薄い場 合にはエネルギーが
内部シリコン面へ到達して、そのシリコン面を透過してしまうと内部デバイスへダメージを与えて
しまう可能性があります。

波長 5 32nmのグリーンレーザならば、樹脂への発 色性が高く低いパワーで表面を浅 彫りマーキ
ングが可能です。また特にシリコンに対しては、 6 4nmの標準波長が約3 0 % - 4 0％透過するの
10
に対して、532nmの波長であればシリコン表面に吸収されてほとんど透過しません。これにより、
内部回路を損傷せずに鮮明なマーキングを実現します。


■ 低背化パッケージへのマーキング




2

マーキング技術通信 vol.1
この度、キーエンスFIGNA事業部では、レーザマーカなどの非接触マーキング機器に関する
技術情報やマーキング ノウハウなど、お客様のお役に立つ情報をお届けする『マーキング技術
通信』を発行させていただく運びとなりま した。
末永くご愛顧賜ります う
よ よろしくお願いいたします。



レーザとは
レーザは 『LASER』 と書きます。
その語源は “誘導放出による光の増幅” という意味の英語の頭文字を並べたものです。
『Light A mplification by S timulated E mission of Radiation』= L A S E R と名付けられました。




レーザの発振原理
レーザ光が発振するまでの原理について説明します。

❶ 吸収
外部から光が入射すると、原子中の電子は光を吸収し、 一番低いエネルギー状態＝基底状態からより
高いエネルギー状態になります。エネルギーが高まると電子は通常の軌道から外側の軌道に移ります。
このエネルギーが高まっている状態を『励起』といいます。


原子の状態 電子の状態

光 高いエネルギー状態



光
電子


基底状態
基底状態の原子 励起状態の原子




❷ 自然放出
励起された電子は、 吸収したエネルギー量に応じて、エネルギー準位が上がります。エネルギーを高め
られた電子は、ある緩和時間が経過すると安定しようとしてエネルギーを放出し、 低いエネルギー状態
に戻ろうとします。この時、放出したエネルギーと同じエネルギーの光が放出されます。
この現象を『自然放出』といいます。


原子の状態 電子の状態
さらに高いエネルギー状態

光

高いエネルギー状態
光

グリーンレーザの発振原理
Y VO 4 結晶を通して変 換された10 6 4nmの標準波を、
さらにSHG結晶（非線形結晶）を通すことで5 32nmの光へと変 換されます。


励起光 標準波長 SHG波長




1064nm 532nm
Y V O4 結 晶 SHG結晶




2 グリーンレーザマーカの特長

樹 脂への吸収率が高く、半導体デバイスへ
マーキングした時の内部ダメージが少ない
表面実装タイプのIC LSIなどは高機能化に伴い、 実装の高密度化」

・ 「
・「低背化」が加速しています。
それに比例して、パッケージの肉厚は非常に薄くなってきています。

現在パッケージ表面への捺印方法としてはレーザマーキングが主流になってきていますが、肉厚
が薄くなってくると当然内部デバイスへの影響が懸念材料となってきます。
通常レーザ光はパッケージのエポキシ面に吸収されますが、肉厚が薄い場 合にはエネルギーが
内部シリコン面へ到達して、そのシリコン面を透過してしまうと内部デバイスへダメージを与えて
しまう可能性があります。

波長 5 32nmのグリーンレーザならば、樹脂への発 色性が高く低いパワーで表面を浅 彫りマーキ
ングが可能です。また特にシリコンに対しては、 6 4nmの標準波長が約3 0 % - 4 0％透過するの
10
に対して、532nmの波長であればシリコン表面に吸収されてほとんど透過しません。これにより、
内部回路を損傷せずに鮮明なマーキングを実現します。


■ 低背化パッケージへのマーキング




2

表面温度を手軽に管理




ast ser


高速応答 レーザポイ タ
ン
※
クラス最速 10ms

2つのレーザポイ タ※が検出範囲をはっ り示しますので、
FTシリーズでは、
温度検出を行なうサーモパイルの応答性にこだわり ン き センサの
① ②
ました。 遠赤外線吸収膜を極限まで薄く、 熱電対を幾何学的に 設置が簡単にな ます。
り
効率よく配置し、
吸収した熱を素早く確実に検出することで、
サーモ
パイルの応答性を画期的に高めています。




熱電対 遠赤外線吸収膜




約0.6mm×0.6mm
サーモパイルチ プ ッ


mm
0.6




※代表例10ms、最大15msと り
な ます。 ※クラス FDA class1,JIS クラス1 ,IEC class1
：




アンプ機能
デジ ルで見える と も
タ こ は ちろん、
使いやすさにこだわ ま
り した。
「ややこしい」 「難しい」
や を無くしつつ、
現場で使える機能を搭載しています。

表面温度をダイ トに
レク
表面温度
表示温度を直接設定可能 入力します。


物質には固有の放射率があるため、
検出体の材質に応じた放射率を設
定しなければ、 く温度を見る と
正し こ はで ませんで
き した。FTシ ーズな
リ ら
検出体の現在温度を イ ク
ダ レ ト入力するだけで、
放射率を自動演算します。
ややこしい放射率の設定で悩むこ はあ ません。
とり
放射率
「SET」 ンを押すと、
ボタ
自動で最適な放射率を
表面温度
＜放射率と ＞
は ＜例＞ 計算し、 設定します。
温度が同じであって 材質が異なる
も、 と放 水 0.92∼0.96
：
出する遠赤外線の量が異な ます。
り 放出 プラスチッ ：
ク 0.85∼0.95
量の多さに応じて、0から1の範囲で材質 ステンレス鋼 0.45
：
ごとに固有の放射率があ ます。
り セラ ッ ：
ミ ク 0.90∼0.94


放射率




6

表面温度を手軽に管理




ast ser


高速応答 レーザポイ タ
ン
※
クラス最速 10ms

2つのレーザポイ タ※が検出範囲をはっ り示しますので、
FTシリーズでは、
温度検出を行なうサーモパイルの応答性にこだわり ン き センサの
① ②
ました。 遠赤外線吸収膜を極限まで薄く、 熱電対を幾何学的に 設置が簡単にな ます。
り
効率よく配置し、
吸収した熱を素早く確実に検出することで、
サーモ
パイルの応答性を画期的に高めています。




熱電対 遠赤外線吸収膜




約0.6mm×0.6mm
サーモパイルチ プ ッ


mm
0.6




※代表例10ms、最大15msと り
な ます。 ※クラス FDA class1,JIS クラス1 ,IEC class1
：




アンプ機能
デジ ルで見える と も
タ こ は ちろん、
使いやすさにこだわ ま
り した。
「ややこしい」 「難しい」
や を無くしつつ、
現場で使える機能を搭載しています。

表面温度をダイ トに
レク
表面温度
表示温度を直接設定可能 入力します。


物質には固有の放射率があるため、
検出体の材質に応じた放射率を設
定しなければ、 く温度を見る と
正し こ はで ませんで
き した。FTシ ーズな
リ ら
検出体の現在温度を イ ク
ダ レ ト入力するだけで、
放射率を自動演算します。
ややこしい放射率の設定で悩むこ はあ ません。
とり
放射率
「SET」 ンを押すと、
ボタ
自動で最適な放射率を
表面温度
＜放射率と ＞
は ＜例＞ 計算し、 設定します。
温度が同じであって 材質が異なる
も、 と放 水 0.92∼0.96
：
出する遠赤外線の量が異な ます。
り 放出 プラスチッ ：
ク 0.85∼0.95
量の多さに応じて、0から1の範囲で材質 ステンレス鋼 0.45
：
ごとに固有の放射率があ ます。
り セラ ッ ：
ミ ク 0.90∼0.94


放射率




6

レーザ光線の人体に与える影響


1 有害作用

レーザ光線が身体局所に照射される と熱作用による蛋白の変性、細胞組織との光化学反応及び衝撃波（プラズマ流
及びそれに伴う圧力波） る組織破壊が起こ このよ な生体影響は、
によ る。 う レーザ光線の波長、
出力、出力波形（連続
波又はパルス波）等によって異なるが、一般に皮膚よ も眼の方が重篤で不可逆的な変化を生じやすい。
り なお、
レーザ
光線の直接的な生体作用のほかに、 レーザ光線が被加工物や装置周辺の他の物体を照射して起こる有害物の発
散等による二次的障害に も留意する必要がある。




2 眼の障害

イ）連続波又は長パルスレーザを放射するアルゴンレーザー、 Ｇ レーザ、 Ｏ2 レーザー等では、
ＹＡ Ｃ 熱作用又は光化
学作用により次に掲げる障害が起こる。

1.視覚焦点域外の波長（紫外部（200∼400nm）及び赤外部の一部（1,400∼106nm）を
） もつレーザ光線は、 角膜、
水晶体等の
組織に吸収されて角膜火傷、視力低下を伴う 白内障等を起こす。
2.視覚焦点域内の波長（可視部（400∼780nm）及び赤外部の一部（780∼1,400nm）を レーザ光線は、
） もつ 眼の光学系（角膜、
水晶体） り網膜上に集光されて密度が概ね105倍大き なるため、
によ く 以下に掲げる う よ な障害を た
も らす。

i） （中心か付近）
網膜 に吸収される連続波レーザ光線は、 して熱作用によ
主と り網膜火傷を起こす。
ii）波長が概ね430nm付近の可視光レーザ（網膜視細胞の視感色素に吸収される。 は、 して光化学作用によ
） 主と り
網膜障害を起こす。

ロ）短パルスの高いピークパワーのレーザを放射する Ｇ
ＹＡ （Q− イ チ）
ス ッ レーザ、 Ｏ2レーザ等では、
Ｃ 衝撃波により網
膜火傷、 眼底出血等が起こ しばしば高度の視力低下を伴う。
り、

眼球における吸収概要 CIE の波長領域(nm) 眼に対する作用、障害


200
UV-C
光化学作用、熱作用による角膜、
280
UV-B 結膜の激痛を伴う炎症
紫外線
315
UV-A
熱作用による水晶体混濁（白内障）
400
視
覚 可視部
焦
点 780
域
可視光の光化学作用による網膜障害光化学作用、
熱作用、衝撃波による網膜損傷
IR-A
1,400

赤外線 IR-B 熱作用による角膜火傷、白内障
3,000

IR-C
10°


※CIE はCommission Internationaie de Eniuminure
（国際照明委員会）の略




3 皮膚の障害

高出力のレーザー光線に対する過度のばく露を受けると軽度の紅斑から水泡形成、
熱凝固、
炭化までの変化が起
こる。
※労働省通達「レーザー光線による障害の防止対策について」昭和61 年基発第39 号より抜粋




17

7
B asic knowledge <<< c hapter



レーザの種類について




レーザの種類
YAGレーザとCO2レーザ

産業用のレーザマーキング機器には、ＹＡＧ（ヤグ）レーザマーカ、SHG
（グリーン）レーザマーカ、ＣＯ２レーザマーカの
3種が使われその違いはレーザ光の波長にあります。
YAGレーザの波長→ 1.064μm
SHGレーザの波長→532nm
CO2レーザの波長→10.6μm


不可視光（UV） 可視光 不可視光（IR）
紫外線 赤外線




SHGレーザ（532nm） YAGレーザ（1.064μm） CO 2レーザ（10.6μm）
YVO 4レーザ（1.064μm）



YAGレーザはCO2レーザに比べ波長が1/10短いため、金属表面でのレーザ光の反射率が低く、エネルギー損失が抑えられ、
金属への加工がしやすくなります。また、 2レーザはYAGレーザに比べ波長が10倍長いため、
CO ガラスなどにも吸収されやす
く透明体への印字に適しています。一般的にレーザの波長は短いほど、エネルギーは高く、物質に対する吸収率が上がります。
ＳＨＧ波長はＹＡＧの基本波長を１/２にしたことで物質への吸収率が良くなり、必要以上にパワーを上げることなく印字がで
きます。金や銅、電子部品のパッケージなどのワークへの印字に最適です。ただし、実際には波長の違いだけでなくレーザ機器
のパワーの違いによっても印字の仕上がりは異なりますので、考え方の参考にしてください。




印字ニーズで選ぶ レーザマーカ／インクジェットプリンタ
レーザマーキングの分類




ディスチャージバルブ




＝印刷面剥離＝ ＝表面層剥離＝ ＝発 色＝
ワーク表面の塗装や印刷を剥離させて ワーク表面層を削り、彫り込みます。 ワークそのものが発色し、
基材色とのコントラストを出します。 コントラストがでます。




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