高出力超高速レーザー機器のアプリケーション市場に参入するにはどうすればよいでしょうか?

産業用レーザー加工は、高効率、高精度、そして最高品質という3つの重要な特性を誇ります。これら3つの特性こそが、レーザー加工が様々な製造業で広く採用されている理由です。高出力金属切断から中低出力での微細加工まで、レーザー加工は従来の加工技術に比べて大きな利点を示してきました。その結果、レーザー加工は過去10年ほどの間に急速に普及し、その応用範囲も広がっています。

中国における超高速レーザーの開発

レーザー加工の用途は徐々に多様化し、中・高出力ファイバーレーザー切断、大型金属部品の溶接、超高速レーザーによる微細加工精密製品など、様々な用途に広がっています。ピコ秒レーザー（10-12秒）やフェムト秒レーザー（10-15秒）に代表される超高速レーザーは、わずか20年で進化を遂げました。2010年に商用化され、医療分野や産業加工分野にも徐々に浸透しました。中国では2012年に超高速レーザーの産業利用が開始されましたが、成熟した製品が登場したのは2014年になってからでした。それ以前は、超高速レーザーはほぼすべて輸入品でした。

2015年までに、海外メーカーの技術は比較的成熟していたものの、超高速レーザーの価格は200万元を超えました。精密超高速レーザー切断機1台の販売価格は400万元を超えました。この高コストは、中国における超高速レーザーの普及を阻む要因となりました。2015年以降、中国は超高速レーザーの国産化を加速させました。技術革新が急速に進み、2017年までに10社を超える中国の超高速レーザー企業が外国製品と互角に競争できるようになりました。中国製の超高速レーザーの価格はわずか数万元であり、輸入品はそれに応じて価格を下げることを余儀なくされました。この間、国産の超高速レーザーは低出力段階（3W～15W）で安定し、普及が進みました。中国の超高速レーザーの出荷台数は、2015年の100台未満から2021年には2,400台に急増しました。2020年の中国の超高速レーザー市場は約27億4,000万元でした。

超高速レーザーのパワーは新たな高みに到達し続けている

近年、中国の研究者の努力により、中国製の超高速レーザー技術は飛躍的な進歩を遂げ、50W紫外線ピコ秒レーザーの開発に成功し、50Wフェムト秒レーザーも徐々に成熟してきました。2023年には、北京に拠点を置く企業が500Wの高出力赤外線ピコ秒レーザーを発表しました。現在、中国の超高速レーザー技術は欧米の先進レベルとの差を大幅に縮めており、最大出力、安定性、最小パルス幅といった主要指標においてのみ遅れをとっています。

超高速レーザーの今後の開発は、1000W赤外線ピコ秒レーザーや500Wフェムト秒レーザーといった高出力レーザーの導入に重点が置かれ、パルス幅の継続的な改善が期待されます。技術の進歩に伴い、アプリケーションにおける特定のボトルネックが克服されることが期待されます。

中国国内市場の需要はレーザー生産能力の発展に遅れをとっている

中国の超高速レーザー市場の成長率は、出荷量の急増に大きく遅れをとっています。この乖離は主に、中国の超高速レーザーの下流アプリケーション市場が未だ十分に開拓されていないことに起因しています。国内外のレーザーメーカー間の熾烈な競争、市場シェア獲得をめぐる価格競争、アプリケーションエンドにおける未成熟なプロセス、そして過去3年間のスマートフォン向け電子機器／パネル市場の低迷が相まって、多くのユーザーが超高速レーザーラインへの生産拡大を躊躇しています。

可視レーザーによる板金の切断や溶接とは異なり、超高速レーザーの加工能力は非常に短時間で作業を完了するため、様々なプロセスにおいて広範な研究が求められています。現在、超高速レーザーは、フルスクリーンスマートフォン、ガラス、OLED PETフィルム、FPCフレキシブル基板、PERC太陽電池、ウエハー切断、回路基板の止まり穴加工など、様々な分野で成熟した用途を有しているとよく言及されています。さらに、航空宇宙・防衛分野においては、特殊部品の穴あけ・切断においてその重要性が顕著です。

超高速レーザーは多くの分野に適していると主張されていますが、実際の応用は別の問題であることは注目に値します。半導体材料、チップ、ウエハー、プリント基板、銅張基板、SMTといった大規模生産産業では、超高速レーザーの重要な応用例はほとんど、あるいは全くありません。これは、超高速レーザーの応用分野とプロセスの開発が遅れており、レーザー技術の進歩のペースに遅れをとっていることを示しています。

超高速レーザー加工の応用を探る長い旅

中国では、精密レーザー機器を専門とする企業の数は比較的少なく、金属レーザー切断企業の約20分の1を占めるに過ぎません。これらの企業は一般的に規模が小さく、チップ、PCB、パネルなどの業界におけるプロセス開発の機会は限られています。さらに、端末アプリケーションにおいて成熟した生産プロセスを持つ業界は、レーザー微細加工への移行において、多くの試行錯誤を経る必要があります。信頼性の高い新しいプロセスソリューションを見つけるには、設備コストを考慮すると、かなりの試行錯誤が必要です。この移行は決して容易なプロセスではありません。

超高速レーザーが特定のニッチ市場へ参入する現実的な道筋となる可能性を秘めています。モバイルガラススクリーンにおけるレーザー切断の急速な普及は、その成功例と言えるでしょう。しかし、他の産業における特殊材料部品や半製品への超高速レーザーの適用には、更なる探究が必要です。現在、超高速レーザーの応用分野は限定的で、主に非金属材料の切断に特化しています。OLEDや半導体といったより広範な分野への応用は乏しく、中国の超高速レーザー加工技術の総合的なレベルがまだ高くないことを浮き彫りにしています。これはまた、今後の発展に大きな可能性があることを意味しており、今後10年間で超高速レーザー加工の応用分野が徐々に拡大すると予想されています。