DD207347A1 - ARRANGEMENT FOR MATERIAL TRANSMISSION BY MEANS OF LASER RADIATION - Google Patents

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DD207347A1
DD207347A1 DD23951282A DD23951282A DD207347A1 DD 207347 A1 DD207347 A1 DD 207347A1 DD 23951282 A DD23951282 A DD 23951282A DD 23951282 A DD23951282 A DD 23951282A DD 207347 A1 DD207347 A1 DD 207347A1
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Joerg Neumann
Heinz Kieburg
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Joerg Neumann
Heinz Kieburg
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Abstract

Die Erfindung kann ueberall dort eingesetzt werden, wo mit einem technischen Aufwand durch gezielte Bewegung des Werkstuecks eine hochgenaue und gleichmaessige Rastermaterialabtragung erreicht werden soll. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine aus einem drehbaren Polarisationsrotator mit nachfolgendem Prisma bestehende Polarisationsgruppe zwischen dem Laser und der Fokussierungoptik mit nachgeordnetem Werkstueck eingefuehrt ist.The invention can be used anywhere where a highly accurate and uniform Rastermaterialabtragung to be achieved with a technical effort by targeted movement of the workpiece. The arrangement is characterized in that at least one of a rotatable polarization rotator with subsequent prism polarization group between the laser and the focusing optics is introduced with downstream workpiece.

Description

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Titel derJSrfindung^ Title of the invention ^

Anordnung zur Materialabtragung mittels LaserstrahlungArrangement for material removal by means of laser radiation

Anwendungsgebiet der Erfindung; Applicability of the invention;

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Materialabtragung mittels Laserstrahlung. Sie kann überall dort eingesetzt werden, wo mit einem geringen technischen Aufwand durch gezielte Bewegung des Werkstückes eine hochgenaue und gleichmäßige Rastermaterialabtragung, z.B. bei der Perforation von Trägermaterialien zum Zwecke der Chipvereinzelung, erreicht werden soll. Desweiteren kann die Erfindung zur Erzeugung eines Grübchenrasters für definierte Oberflächenmattierungen oder zum Schweißen von dünnen Metallteilen angewendet werden.The invention relates to an arrangement for material removal by means of laser radiation. It can be used everywhere, where with a low technical effort by targeted movement of the workpiece a highly accurate and uniform Rastermaterialeabtragung, e.g. in the perforation of substrates for the purpose of chip separation, to be achieved. Furthermore, the invention can be used to create a dimple grid for defined surface matting or for welding thin metal parts.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Es sind zahlreiche Verfahren und Anordnungen zur Materialabtragung mittels Laserstrahlung bekannt geworden, bei denen durch Aufspaltung eines Laserstrahlenbündels verschiedene Teilbündel erzeugt werden, die auf unterschiedliche Orte des zu bearbeitenden Werkstücks fokussiert werden. Characteristic of the known technical solutions: Numerous methods and arrangements for material removal by means of laser radiation have become known, in which various partial bundles are generated by splitting a laser beam, which are focused on different locations of the workpiece to be machined.

So ist ein Verfahren zum Bearbeiten dünner Schichten von elektrischen Schaltkreisen mit Laserstrahlen bekannt geworden, bei dem aus einem parallelen Laserbündel ein divergentes Bündel erzeugt und durch eine Pacettenlinsenanordnung in Teilbündel verschiedener Richtung aufgespalten und fokussiert wird (AS 1 765 145).Thus, a method for processing thin layers of electrical circuits with laser beams has become known in which a divergent bundle is generated from a parallel laser bundle and split and focused by a pacette lens arrangement into sub-beams of different directions (AS 1 765 145).

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Durch die Fokussierung der teilweisen schiefen Lichtbündel entstehen unterschiedliche Brennpunkte mit schlechter Qualität. Eine Veränderung der Intensität der einzelnen Teillichtbundel untereinander ist nicht möglich.Focussing the partially oblique light beams produces different foci with poor quality. A change in the intensity of the individual partial light bundles with each other is not possible.

Es ist weiterhin bekannt, über einen teildurchlässigen Spiegel das Laserstrahlenbiindel in zwei Bündel aufzuspalten, die über je einen beweglichen Umlenkspiegel die Pokussierungsoptik in zwei verschiedenen Richtungen zueinander durchlaufen und in der Pokalebene zwei voneinander getrennte Brennpunkte liefern (AS 2 014 448). Die Ausführung ist sehr kompliziert und teuer, da die Spiegel sowohl translatorisch als auch rotatorisch bewegt werden müssen. Die Teilbündel können durch Reflexionsunterschiede der Spiegel unterschiedliche, nicht veränderliche Intensitäten erhalten.It is also known to split the Laserstrahlenbiindel in two bundles on a partially reflecting mirror, which pass through each of a movable deflecting the Pokussierungsoptik in two different directions to each other and deliver two separate focal points in the cup level (AS 2 014 448). The design is very complicated and expensive, since the mirrors must be moved both translationally and rotationally. The sub-beams can receive different, non-variable intensities due to reflection differences of the mirrors.

Ziel der Erfindung;Aim of the invention;

Die Erfindung verfolgt das Ziel, mit einem geringen technischen Aufwand eine schrittweise Materialabtragung mittels Laserstrahlung zu ermöglichen.The invention pursues the goal of enabling a gradual material removal by means of laser radiation with a low technical outlay.

Darlegung des Wesens der Erfindung;Explanation of the essence of the invention;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Materialabtragung mittels Laserstrahlung zu schaffen, die mit einem geringen technischen Aufwand eine definierte schrittweise Materialabtragung mit verschiedenen Teilstrahlenbündeln gewährleistet und dabei eine Veränderung der Intensitäten der Teilstrahlenbündel ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine aus einem drehbaren Polarisationsrotator 2 mit nachfolgendem Prisma 3 bestehende Polarisationsgruppe * zwischen dem Laser 1 und der Pokussierungsoptik 11 mit nachgeordnetem Werkstück 12 eingefügt ist· Dabei besteht der erste drehbare Polarisationsrotator 2 bei unpolarisierter Laserstrahlung aus einem Polarisator und bei polarisierter Laserstrahlung aus einer Λ/2-Platte.The invention has for its object to provide an arrangement for removal of material by means of laser radiation, which ensures a defined gradual removal of material with different partial beams with little technical effort and thereby allows a change in the intensities of the partial beams. This object is achieved in that at least one of a rotatable polarization rotator 2 with subsequent prism 3 existing polarization group * between the laser 1 and the Pokussierungsoptik 11 is inserted with downstream workpiece 12 · Here, the first rotatable polarization rotator 2 at unpolarized laser radiation from a polarizer and with polarized laser radiation from a Λ / 2 plate.

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Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, daß das Prisma als Wollastön-Pristna ausgebildet ist.According to the invention, it is advantageous that the prism is designed as Wollastön-Pristna.

AusführungsbeispieltAusführungsbeispielt

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert·The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.

Ein Laser 1 sendet ein Lichtstrahlenbündel aus, das durch zwei Polarisationsgruppen 4» bestehend aus einem drehbaren P-olarisationsrotator 2 mit nachfolgendem Prisma 3 in Teilstrahlenbündel 7, 8, 9» 10 aufgespalten wird und durch eine Fokussierungsoptik 11 auf die Oberfläche eines Werkstückes 12 einwirkt. Wird durch den Laser 1 ein unpolarisiertes Laserstrahlenbündel ausgesendet, so besteht der erste drehbare Polarisationsrotator 2 aus einer Polarisationseinheit, die das Laserstrahlenbündel linear oder partiell polarisiert. Bei Verwendung eines Lasers 1 mit einem polarisierten Laserstrahlenbündel wird für den drehbaren Polarisationsrotator 2 eine A/2-Platte verwendet·A laser 1 emits a light beam, which is split by two polarization groups 4 "consisting of a rotatable P polarization rotator 2 with subsequent prism 3 in partial beams 7, 8, 9» 10 and acts by a focusing optics 11 on the surface of a workpiece 12. If an unpolarized laser beam is emitted by the laser 1, then the first rotatable polarization rotator 2 consists of a polarization unit which linearly or partially polarizes the laser beam. When using a laser 1 with a polarized laser beam, an A / 2 plate is used for the rotatable polarization rotator 2.

Die erzeugten Teilstrahlenbündel 5,6 werden durch das Prisma 3, vorzugsweise durch ein Wollaston-Prisma, in zwei rechtwinklig zueinander polarisierten Teilstrahlenbündel aufgeteilt. Die unterschiedlichen Intensitäten der Teilstrahlenbündel erhält man durch Drehung der Polarisationsebene mittels des Polarisationsrotators 2· Entsprechend dem Aufspaltungswinkel des Prismas 3 und der Brennweite der Pokussierungsoptik 11 erhält man in einem bestimmten Abstand zueinander auf der Oberfläche des Werkstücks 12, d. h. in der Brennpunktebene der Pokussierungsoptik 11, vier Brennpunkte, die bei unterschiedlicher Intensität der Teilstrahlenbündel eine definierte Materialabtragung hervorrufen. Dabei wird das energiereichere Teilstrahlenbündel auf der Materialoberfläche einen Fleck mit größerem Durchmesser erzeugen.The generated partial beams 5.6 are divided by the prism 3, preferably by a Wollaston prism, in two mutually perpendicular polarized partial beams. The different intensities of the partial beams are obtained by rotation of the plane of polarization by means of the polarization rotator 2. In accordance with the splitting angle of the prism 3 and the focal length of the Pokussierungsoptik 11 is obtained at a certain distance from each other on the surface of the workpiece 12, d. H. in the focal plane of the Pokussierungsoptik 11, four focal points, which cause a defined material removal at different intensity of the partial beams. In this case, the higher-energy partial beam on the material surface will produce a spot with a larger diameter.

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Die z.B. für die Grübchenrasterherstellung gewünschte Form der Materialabtragung wird nach vier Schritten durch vierfache Überlagerung erreicht. Dazu wird das Werkstück um genau definierte Beträge verschoben. Die so erhaltenen Oberflächenprofile des Werkstücks 12 sind auf der Zeichnung mit 12a und 12b dargestellt.The e.g. The desired material removal method for dimple grid production is achieved after four steps by fourfold overlapping. For this purpose, the workpiece is shifted by precisely defined amounts. The surface profiles of the workpiece 12 thus obtained are shown on the drawing at 12a and 12b.

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Claims (3)

'"1 f*\ f'"1 f * \ f Eri'indungjsanspruGh: Eri'indingjsansp ruGh: 1. Anordnung zur Materialabtragung mittels Laserstrahlung, bei der im Strahlengang eines Lasers eine Strahlungsauf te ilimgsanordnung und ein Werkstück in der Brennpunkt· ebene einer Fokussierungsoptik angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens eine aus einem drehbaren Polarisationsrotator (2) mit nachfolgendem Prisma (3) bestehende Polarisationsgruppe (4) zwischen dem Laser (1) und der Pokussierungaoptik (11) mit nachgeordnetem Werkstück (12) eingefügt ist·1. Arrangement for material removal by means of laser radiation, in which a radiation path is arranged in the beam path of a laser and a workpiece is arranged in the focal plane of a focusing optic, characterized in that at least one of a rotatable polarization rotator (2) with subsequent prism (3) existing polarization group (4) is inserted between the laser (1) and the Pokafierungaoptik (11) with downstream workpiece (12) 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der erste drehbare Polarisationsrotator (2) bei unpolarisierter Laserstrahlung aus einem Polarisator und bei polarisierter Laserstrahlung aus einer A/2-Platte besteht·2. Arrangement according to item 1, characterized in that the first rotatable polarization rotator (2) with unpolarized laser radiation consists of a polarizer and in the case of polarized laser radiation consists of an A / 2 plate. 3. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Prisma (3) als Wollaston-Prisma ausgebildet ist·3. Arrangement according to item 1, characterized in that the prism (3) is designed as a Wollaston prism · 39903990
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1991011290A1 (en) * 1990-01-23 1991-08-08 Oxford Sensor Technology Limited Imaging device
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