レーザー大手コヒレント社が新しいセラミック3Dプリント技術を発表、半導体熱管理システム分野に参入

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-8-11 15:11 に最後に編集されました

2023年8月11日、南極熊は、米国の専門レーザーメーカーであるコヒレント社が、既存の射出成形プロセスに代わる新しいセラミック3Dプリント製造プロセスを開発したと主張していることを知りました。このプロセスは、次世代の半導体装置市場とチップパッケージングに特別な可能性を秘めています。

△コヒレント社の射出成形セラミック部品。アンタークティックベアは、コヒレント社がレーザー技術の優位性を生かしてセラミック粉末材料の直接レーザー焼結を実現し、セラミック3Dプリントを実現する可能性が高いと推測している。
セラミック 3D プリントの新規参入者

2022年、ペンシルベニア州サクソンバーグに本拠を置く光学およびフォトニクス製品の設計・製造会社であるルメンタムは、カリフォルニア州サンタクララに本拠を置く光学開発会社コヒレント社を57億ドルで買収すると発表しました。合併後の会社は現在、Coherent という名前で運営されています。この買収以前に、コヒレント社はすでにドイツの企業 OR Laser を買収しており、これによりサンタクララに拠点を置くコヒレント社は、現在は製造中止となっている Coherent Creator 金属粉末床溶融結合 (PBF) プリンターのメーカーとなった。

現時点では、Creator が新しいセラミックプロセスの開発に役割を果たしたかどうかは明らかではありませんが、材料開発が 3D プリント OEM ビジネスの一部としてだけでなく、より長期的で価値の高い用途のために検討されるかどうかは興味深いところです。いずれにせよ、こうした背景とコヒレント社の規模を合わせると、比較的小規模なセラミック 3D プリント製造市場で同社が優位に立つ可能性が高いと言えます。

△生産終了となったCoherent Creator金属プリンター
米国における3Dプリント半導体構造レイアウト

セラミック積層造形プロセスの開発成功について、コヒレント社のエンジニアードマテリアルおよびレーザー光学事業部門のシニアバイスプレジデントであるスティーブ・ランメル氏は次のように述べています。「セラミック 3D プリント製造により、より軽量な部品と新しい形状が可能になります。これはまさに次世代の半導体デバイス設計に求められるものです。これまで、これらの部品は従来の成形セラミック部品に比べて品質と精度が劣っていました。この革新的なブレークスルーにより、お客様は両方のメリットを享受できるようになります。当社は、カリフォルニア州テメキュラに新しいセラミック積層造形生産ラインを迅速に構築しています。さらに、当社はお客様と協力して、積層造形機能をセラミック材料から金属を含むより幅広い材料に拡大するための戦略的ロードマップも作成しました。」

Coherent 社独自の付加製造プロセスにより、最大 365 GPa の弾性係数と 290 MPa の曲げ強度を実現するセラミック部品が製造されるため、リソグラフィー、堆積、エッチングなどのさまざまな半導体装置に最適です。また、冷却チャネルを統合した高度なパッケージング部品や、CPU や GPU などの高性能コンピュータプロセッサにも最適なソリューションです。

△半導体3Dプリントパッケージ部品イラスト半導体産業は積層造形産業よりも何倍も大きいため、米国の半導体サプライチェーン構造に3Dプリント技術を組み込むことが重要になります。規模の問題（パッケージングなど）を超えて、半導体生産に使用される高価値機械や一般的なハードウェアの製造と修理への 3D プリント技術の応用も同様に重要です。

おそらく最も興味深いのは、コヒレントとその顧客が 3D プリント製造活動のために開発した「戦略ロードマップ」です。同社の顧客が主に半導体企業であることを考えると、これは、付加製造が米国のチップサプライチェーンの将来の発展の構造に実際に統合されつつあることを示唆している。

展示会場レポートCoherent

2019年11月19日、世界最大の専門3Dプリント展示会FORMNEXTがドイツのフランクフルトで開催されました。世界各国から800社以上の3Dプリントメーカーが展示会に参加し、その中には70社以上の中国出展者も含まれていました。中国国内の何十万人ものクマ愛好家が世界の3Dプリントの最新動向を知りたいというニーズに応えるため、中国におけるFORMNEXT2019の専門戦略パートナーメディアであるAntarctic Bearが展示会場でレポートしました。

△コヒレントブース
展示会で、アンタークティックベアはレーザーと関連電子製品の世界的大手メーカーであるコヒレント社のブースを視察しました。複数の端末市場で金属切断用途の高出力ファイバーレーザーの需要が高まる中、コヒレント社は金属3Dプリントの巨大な応用可能性を予見していました。コヒレント社はドイツのOR Lasertechnologie（OR Laser）を買収することで金属3Dプリント分野に参入しました。OR Laserは金属3Dプリント機器の研究開発と販売において豊富な経験を持っています。OR Laserの買収はコヒレント社の製品開発プロセスを効果的に加速し、顧客にカスタマイズされた製品とサービスを提供する能力を向上させるでしょう。

△コヒーレントブース
△ 各種コヒーレントディスプレイデバイス

展示会では、コヒレント社は、歯科用部品、ツール、金型製造、粉末開発研究など幅広い用途に最適な、広々としたスタジオを備えたコンパクトな3D金属プリンターである金属3DプリンターCREATORも展示しました。
△コヒーレントCREATOR3D金属プリンター
Coherent CREATOR 3D 金属プリンターは、プロトタイプや短期生産部品の製造において、比類のない使いやすさ、手頃な価格、スピードを提供します。このシステムは従来の3D金属プリンターよりも大幅に安価で、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、コバルトクロム、真鍮、青銅など、さまざまな粉末金属合金を使用して部品を素早く作成できます。

△金属3Dプリントサンプル
このシステムは、次のような幅広いアプリケーションに最適なソリューションを提供します。

歯科用部品
ツーリング
金型製作
粉体開発研究

Orient CREATOR 3D 金属プリンターは、レーザー積層造形の利点をすべて備えています。このシステムは、追加のツールを必要とせずに、従来の製造技術では得られない形状の部品も含め、考えられるほぼあらゆる形状の部品を簡単かつ迅速に製造できます。

このシステムは、革新的なコーティングコンセプトを備えたビルドチャンバーを採用しており、高速かつスムーズな操作が可能で、市場の他のシステムと比較して製造速度が 30% 向上します。中核となるのは、高いビーム品質と優れたパフォーマンス安定性を備えた 250 W ファイバーレーザーです。これにより、一貫したプロセス条件が提供され、高い空間解像度と高いコンポーネント密度を備えた部品の製造が容易になります。

さらに、CREATOR は CAD ファイルから直接操作し、独自の内部 3D 印刷モジュールを使用して付属の APP SUITE CAD/CAM ソフトウェアと統合します。 CREATOR は、速度、部品品質、経済性、使いやすさの比類のない組み合わせを提供します。さまざまな環境に簡単に統合でき、設計者、エンジニア、生産ライン担当者が使用できるスタンドアロンシステムです。

Coherent が展示したその他の機器と 3D プリントサンプル:

△コヒレントブース