DE10148759C2 - Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines SubstratesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Laser
gravur in eine Oberfläche eines Substrates, bei dem während ei
nes Graviervorganges ein Laserstrahl in Strahlintervallen oder
ständig auf die zu gravierende Oberfläche gerichtet wird, wobei
das Substrat während des Graviervorganges in einer senkrecht
zur Strahlrichtung liegenden x-y-Ebene bewegt wird und den Be
wegungen des Substrates Bewegungen des Laserstrahles in x- und
y-Richtung überlagert werden.
In der US 6,121,574 ist ein Verfahren der eingangs genannten
Art beschrieben, bei dem Substrat während des Graviervorganges
in einer senkrecht zur Strahlrichtung liegenden x-y-Ebene be
wegt wird und den Bewegungen des Substrates Bewegungen des
Laserstrahles in x- und y-Richtung überlagert werden.
In der DE 198 40 926 A1 ist eine Anordnung beschrieben, bei der
mehrere Laserstrahlen in einem Laserpunkt zusammengefasst wer
den. Dabei besteht die Möglichkeit, das Substrat in senkrechter
z-Richtung zu bewegen, um verschiedene Substrathöhen auszuglei
chen und den Laserstrahl auf der jeweiligen Oberfläche fokus
siert zu halten.
In der EP 0 601 857 A1 ist eine Anordnung beschrieben, die ei
nen Lasergenerator aufweist. Zur Gravur von transparenten Mate
rialien eignen sich Excimer Laser, die im tiefen UV-Spektrum
arbeiten und sehr gute Ablationseigenschaften aufweisen.
Im Strahlengang des von dem Lasergenerator erzeugten Laser
strahles sind Strahlformungsblenden angeordnet. Diese schirmen
einerseits einen Teil des Laserstrahles ab, um diesen in die
Form, beispielsweise von alphanumerischen Zeichen zu bringen,
die auf der Oberfläche eines Substrates aufgebracht werden sol
len. Andererseits dienen die Strahlformungsblenden dazu, den
geformten Laserstrahl in mehrere Teilstrahlen zu zerlegen, die
dann dafür Sorge tragen, dass das zu gravierende Zeichen aus
mehreren von den Teilstrahlen erzeugten Punkten besteht, wo
durch sich die Lesbarkeit erheblich verbessert.
Zur Abbildung des derart geformten Strahles ist eine Fokussier
einheit vorgesehen. Diese Fokussiereinheit dient dazu, den La
serstrahl auf die Oberfläche des auf der Substratauflage lie
genden Substrates zu fokussieren und damit das über die Strahl
formungsblenden aufgeprägte Zeichen scharf abzubilden, welches
dann durch Ablation in die Oberfläche eingraviert wird.
Bei dem Graviervorgang ist der Laserstrahl entweder ständig auf
die Oberfläche des Substrates gerichtet oder es wird ein soge
nannter Pulslaser eingesetzt, der die Oberfläche in Strahlin
tervallen bestrahlt.
Es hat sich gezeigt, dass diese bekannte Anordnung und das da
mit realisierte Verfahren wenig flexibel ist, da jeder Zeichen
wechsel auch einen Wechsel der Strahlformungsblenden erfordert.
Außerdem wird ein erheblicher Teil der Laserenergie an den
Strahlformungsblenden reflektiert oder in Wärme umgesetzt.
Eine Möglichkeit, zu einem schnelleren und flexibleren Zeichen
wechsel zu gelangen, ist in der US 4 194 814 A dargestellt.
Diese Lösung sieht ebenfalls den Einsatz von Strahlformungsmas
ken vor, die auf einer drehbaren Maskentrommel angeordnet sind.
Je nach gewünschtem Zeichen wird das entsprechende Maskenteil,
dass das Zeichen formt, in den Strahlengang des Laserstrahles
gedreht.
Neben dem nicht unerheblichen mechanischen Aufwand erfordert
diese Lösung bei einem Verschleiß eines Maskenteiles, das bei
spielsweise das am meisten benutzte Zeichen trägt, das Auswech
seln der gesamten Maskentrommel, wodurch ein erheblicher In
standhaltungsaufwand entsteht.
In der Anordnung nach der bereits beschriebenen EP 0 601 857 A1
ist auch eine Strahlablenkeinheit in Form eines Umlenkspiegels
vorgesehen, der den Laserstrahl ablenkt, um ihn auf die Ober
fläche des Substrates zu bringen. Diese Ablenkung erfolgt im
Strahlengang vor Passieren des Planfeldobjektives.
Es ist nun bekannt eine derartige Strahlablenkungseinheit für
eine programmierbare und flexible Lasergravur einzusetzen indem
der Umlenkspiegel in einem Galvanometerkopf angeordnet wird.
Mit Hilfe des Galvanometerkopfes kann der Laserstrahl innerhalb
des Beschriftungsfeldes auf der Oberfläche des Substrates be
wegt werden. Damit kann die Form des abzubildenden Zeichens
durch eine Bewegung des Galvanometerkopfes und nicht mehr aus
schließlich durch eine Strahlformungsblende beeinflusst werden.
Um eine Abbildung des Laserstrahles auf dem gesamten Beschrif
tungsfeld zu erreichen, wird ein Planfeldobjektiv eingesetzt.
Eine derartige Anordnung und ein damit realisiertes Verfahren
zeigt insbesondere bei dem bevorzugten Laserspektrum den Nach
teil, dass ein derartiges Planfeldobjektiv nur sehr aufwändig
herstellbar ist und mit ihm nur kurze Standzeiten erreicht wer
den können.
Aus der DE 37 28 622 C1 und der DE 196 12 406 C2 ist ein Ver
fahren bekannt, bei dem einer makroskopisch, also im wesentli
chen mit dem bloßen Auge sichtbaren Information eine makrosko
pisch nicht sichtbare Information über- oder eingelagert ist.
Diese Information kann aus einer maschinenlesbaren Form, wie
einem Barcode bestehen oder einfach durch Weglassen von Ein
brennpunkten oder der Realisierung kleiner und großer Einbrenn
punkte realisiert werden. Damit wird entweder eine maschinen
lesbare Information erzeugt, die jedoch mit einer Lasertechnik
nicht mit vertretbaren Aufwand hergestellt werden kann, oder
beim Weglassen von Bildpunkten ist die Informationsbreite sehr
geschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine individu
elle und frei programmierbare Lasergravur in der Oberfläche ei
nes Substrates zusammen mit einer nicht sichtbaren Information
mit einem im Vergleich zum herkömmlichen Lasergravieren annä
hernd gleichen Herstellungszeitaufwand einzubringen.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass die
Lasergravur aus einer makroskopischen Struktur besteht, die aus
einem Muster von mikroskopischen Gravurelementen zusammenge
setzt wird, wobei der Struktur kodierte Informationen durch
makroskopisch nicht sichtbare Abweichungen des Musters von ei
nem Soll-Muster aufgeprägt werden, indem die Struktur mittels
der x- und y-Bewegung des Substrates und die Abweichungen mit
tels der x- und y-Bewegungen des Laserstrahles erzeugt werden.
Die Form des Zeichens kann also über die Bewegung des Substra
tes eingestellt werden. Damit wird es möglich, mit einer einfa
chen Veränderung des Bewegungsprogrammes verschiedenste Zeichen
herzustellen. Dies erlaubt die Herstellung sogenannter Mikro
gravuren, bei denen die Zeichen aus Gravurpunkten innerhalb ei
ner Matrix bestehen. Hinter dem Vorhandensein oder Fehlen von
Gravurpunkten innerhalb dieser Matrix sind Informationen ver
schlüsselt.
Die einfache Änderung des zu gravierenden Musters durch das er
findungsgemäße Verfahren erlaubt es, sogar substratspezifische
Muster zu gravieren und weiterhin mittels Mikrogravuren sub
stratspezifische codierte Informationen einzugravieren und da
mit zu speichern.
Durch die Überlagerung der Bewegungen des Substrates mit Bewe
gungen des Laserstrahles in x- und y-Richtung wird es möglich,
die erforderliche Präzision der Bewegung des Substrates zu mi
nimieren, da die Feinjustage durch die Bewegung des Laserstrah
les vorgenommen werden kann. Andererseits bietet dies den Vor
teil, dass während der Gravur durch den Laserstrahl zusätzliche
Bewegungen aufgebracht werden können. Somit wird es beispiels
weise möglich, durch ein Kreisen des Strahles eine Verbreite
rung der Gravurlinien zu erreichen.
Dadurch, dass die Lasergravur aus einer makroskopischen Struk
tur besteht, die aus einem Muster von mikroskopischen Gravur
elementen zusammengesetzt wird, werden der Struktur kodierte
Informationen durch makroskopisch nicht sichtbare Abweichungen
des Musters von einem Soll-Muster aufgeprägt. Somit wird die
Möglichkeit geschaffen, in einer normal sichtbaren Struktur,
die ihrerseits sichtbare Informationen vermitteln kann, auch
nicht sichtbare Informationen unterzubringen. Diese nicht
sichtbare Information kann dann durch entsprechende Vergröße
rung der Struktur und durch einen Vergleich des Musters, d. h.
des Ist-Musters, mit dem Soll-Muster dann wieder ausgelesen
werden.
Die Einbringung der Information erfolgt mit zwei Bewegungen,
indem die Struktur mittels der x- und y-Bewegung des Substrates
und die Abweichungen mittels der x- und y-Bewegungen des Laser
strahles erzeugt wird. Da die Abweichungen nur sehr kleine geo
metrische Veränderungen der Position des Laserstrahles auf der
Substratoberfläche erfordern, die allerdings mit einiger Präzi
sion ausgeführt werden müssen, ist es zweckmäßig, hierfür nicht
die relativ träge Bewegung des Substrates zu verwenden, sondern
den masselosen Laserstrahl zu bewegen, was mit höherer Ge
schwindigkeit und größerer Präzision erfolgen kann.
In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Substrat während des Graviervorganges in einer paral
lel zur Strahlrichtung liegenden z-Richtung bewegt wird.
Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, verschiedene Ober
flächenstrukturen und/oder verschiedene Materialstärken der
Substrate zu berücksichtigen.
Besonders zweckmäßig ist es hierbei, dass die Bewegung in z-
Richtung in Abhängigkeit von der Struktur der Oberfläche er
folgt. Dies geschieht derart, dass der Fokus des Laserstrahles
bei unterschiedlichen Stellungen des Substrates in der x-y-
Ebene stets auf der Oberfläche liegt.
Zur Realisierung der z-Bewegung kann eine bekannte Oberflächen
struktur der nacheinander zu gravierenden Substrate bei einem
Steuerprogramm berücksichtigt werden, die Oberflächenstruktur
sozusagen festprogrammiert werden. Dadurch wird dann die z-
Bewegung in Abhängigkeit der Substratstellung in der x-y-Ebene
gesteuert.
Eine andere Möglichkeit der Steuerung der z-Bewegung besteht in
einer Regelung des Fokussierens. Hierbei wird gemessen, in wie
weit der Laserstrahl auf der Oberfläche des Substrats scharf
abgebildet wird und dementsprechend die z-Bewegung eingeleitet,
bis der Fokus des Laserstrahlen auf der Oberfläche abgebildet
wird.
In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird der Strahl
über Strahlformungsblenden geformt und die Form der Strahlfor
mungsblenden als Gravurpunkt auf der Oberfläche scharf abgebil
det. Damit besteht die Möglichkeit durch verschiedene Strahl
formungsblenden Gravurpunkte mit einer besonderen Form, die
beispielsweise für eine automatische Erkennung besonders geeig
net sind, zu erzeugen.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass die Bewegungen des Substrates diskontinuierlich erfolgen.
Hierdurch kann eine punktweise Gravur derart erfolgen, dass das
Substrat in einer ersten Stellung verharrt, anschließend in die
nächste Stellung bewegt wird, dort wieder verharrt usw.
Eine weitere Ausgestaltung der diskontinuierlichen Bewegung be
steht darin, dass bei einem Einsatz von Strahlintervallen die
Bewegungen in zeitlichen Zwischenräumen zwischen den Strahlin
tervallen erfolgen. Somit wird ein step-by-step-Betrieb reali
siert: Ein Laserimpuls mit relativ hoher Energie erzeugt die
punktartige Gravur während eines Impulsintervalls. Nach dem
Laserimpuls und vor dem nächsten wird die Stellung des Substra
tes verändert. Dies bietet den Vorteil, das mit relativ hoher
Strahlungsenergie gearbeitet werden kann und dass eine sehr ge
naue Abbildung der Gravurpunkte erfolgt, da eine Ablation auf
der Oberfläche des Substrates während des Verfahrens vermieden
wird.
Es ist weiterhin möglich, dass die Lasergravur aus einer Viel
zahl makroskopischer Strukturen besteht. Somit können bei
spielsweise sichtbare Punkte aneinander gereiht werden. Dabei
können die einzelnen Strukturen wiederum der Gruppierung von
Informationen dienen.
Es ist zweckmäßig, das Soll-Muster als Matrix von gesetzten o
der nicht gesetzten Gravurelementen zu wählen. Die Abweichungen
werden dann durch ein Weglassen oder Hinzufügen oder von Gra
vurelementen gebildet. Sichtbar ist diese Matrix als kleiner
Punkt oder kleines Viereck. Dabei ist es möglich, auf kleinster
geometrischer Fläche eine hohe Informationsdichte zu erreichen.
Bedingt durch die geringe geometrische Ausdehnung der Matrix
können auch auf gekrümmten Oberflächen die Informationen ge
speichert werden, da in Folge der geringen geometrischen Aus
dehnung auch bei einer starken Krümmung nur eine unwesentliche
räumliche Erstreckung der Struktur entsteht. Damit wird sowohl
das Schreiben als auch das Lesen der Information erheblich er
leichtert.
Es ist möglich, dass die Matrix mit einem Matrixrahmen aus Gra
vurelementen versehen wird. Damit erscheint die Matrix im
makroskopischen Bereich immer als ein geometrisches Gebilde,
unabhängig von der Anzahl der eingebrachten oder fehlenden Gra
vierelemente. Auch definiert ein solcher Matrixrahmen genau die
Grenzen der Matrix.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
das Soll-Muster aus auf einer Linie liegenden Gravurelementen
und die Abweichungen durch einen makroskopisch
nicht sichtbaren Versatz der Gravurelemente von der Linie zu
bilden. Dem Betrachter erscheint eine solche Linie gera
de, da er den Versatz nicht wahrnimmt, obwohl in der Linie
selbst noch weitere Information nicht sichtbar gespeichert ist.
In einer Variante hierzu ist vorgesehen, dass das Soll-
Muster als auf einer Doppellinie hintereinander liegenden
Gravurelementen gewählt wird, deren Linienabstand im mikro
skopischen Bereich liegt. Dabei liegen die Gravurelemente
bei der Darstellung einer logischen 0 in der kodierten In
formation auf der einen Linie der Doppellinie und bei der
Darstellung einer logischen 1 auf der anderen Linie der Dop
pellinie. Damit ergibt sich eine genaue Zuordnung des seit
lichen Versatzes und dadurch eine Erhöhung in der Erken
nungsgenauigkeit.
Durch ein Auslassen von Gravurelementen auf der einen oder auf
der anderen Linie kann dann die Information sogar doppelt binär
verschlüsselt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispie
les näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen
zeigt
Fig. 1 eine Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer einfachen Stahlablenkungsein
heit,
Fig. 2 eine Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung mit einem Galvanometerkopf,
Fig. 3 eine Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Mikrogravur in Form einer
Matrix und
Fig. 4 die Darstellung einer makroskopischen Struktur mit
einem eine Information enthaltenden mikroskopischen
Muster.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist einen Lasergenerator
1 auf, der einen Laserstrahl 2 erzeugt. Dieser Laserstrahl 2
passiert eine Strahlformungsblende 3, die als Lochblende ausge
bildet ist. Durch diese Strahlformungsblende 3 wird ein der La
serstrahl 2 mit einem scharf abgegrenzten kreisrunden Quer
schnitt geformt. Damit kann er später in guter Qualität abge
bildet werden.
In einer Korrekturblende 4 erfährt der Laserstrahl 2 eine noch
malige Formkorrektur.
Im weiteren Strahlengang passiert der Laserstrahl eine
Strahlablenkungseinheit 5, in dem ein Umlenkspiegel 6 angeord
net ist, der den Laserstrahl 2 senkrecht zu seiner bisherigen
Richtung ablenkt.
Dieser abgelenkte Laserstrahl 2 wird in einer Fokussiereinheit
7, die aus einer einfachen Fokussierlinse besteht, welche mit
der Strahlablenkungseinheit 5 verbunden ist, fokussiert.
Unter dem Fokus 8 ist eine Substratauflage 9 vorgesehen, die
mit einem x-y-Kreuztisch 10 verbunden ist. Dieser x-y-
Kreuztisch 10 ist in einer x-y-Ebene, die durch die Bewegungs
richtungen x und y bestimmt wird, und die senkrecht zu der
Richtung des abgelenkten Laserstrahles 2 liegt, bewegbar.
Zusätzlich ist unter dem x-y-Kreuztisch 10 ein z-Antrieb 1 vor
gesehen, durch den der x-y-Kreuztisch 10 und damit die Sub
stratauflage 9 in einer parallel zum Laserstrahl 2 liegenden z-
Richtung bewegbar ist.
Diese Anordnung erlaubt die Herstellung einer sogenannten Mik
rogravur, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, auf einem Substrat
12, das auf der Substratauflage 9 aufliegt und dort in nicht
näher dargestellter Art und Weise fixiert ist. Diese Mikrogra
vur besteht aus Gravurelementen, die in diesem Beispiel als
Gravurpunkte 13 ausgeführt sind. Diese Gravurelemente können
aber auch andere Formen aufweisen, wobei die Wahl der Form auch
bereits eine Information enthalten kann.
Die Gravurpunkte 13 sind innerhalb einer Matrix 14 angeordnet.
Hinter dem Vorhandensein oder Fehlen von Gravurpunkten 13 in
nerhalb dieser Matrix 14 sind Informationen, z. B. über das Sub
strat 12, verschlüsselt, indem das Muster, das mit den Gravur
punkten 13 innerhalb der Matrix 14 erzeugt wird, von einem
Soll-Muster, das in dem Falle der vollständig ausgefüllten Mat
rix 14 entsprechen würde, abweicht. Zur genauen Definition ist
die Matrix 14 mit einem Matrixrahmen 15 versehen. Die Gravur
punkte 13 in dem Matrixrahmen 15 stehen für eine Kodierung der
Information nicht zur Verfügung.
An den Stellen innerhalb der Matrix 14, an denen ein Gravur
punkt 13 erzeugt werden soll, fährt der x-y-Kreuztisch 10 das
Substrat 12 unter den Fokus 8, so dass der Fokus 8 an dem zu
erzeugenden Gravurpunkt 13 liegt. Da das Substrat 12 nicht eben
ist, erfolgt eine genaue Einstellung des Fokus 8 mittels des z-
Antriebes 11.
In dieser Position verharrt das Substrat 12, bis der Gravur
punkt 13 erzeugt ist. Anschließend wird bei dem nächsten zu er
zeugenden Gravurpunkt 13 in der Matrix 14 in gleicher Weise
verfahren.
Wie aus dem Verfahren ersichtlich wird, erfordert die Positio
nierung des Fokus 8 auf dem Substrat 12 eine hohe Genauigkeit,
die durch den x-y-Kreuztisch 10 realisiert werden muss. Dies
erfordert einen hohen Herstellungsaufwand und bringt auch grö
ßere Positionierzeiten mit sich.
Um dies zu umgehen, ist in Fig. 2 die Anordnung anstelle der
Strahlablenkungseinheit 5 in Fig. 1 mit einem Galvanometerkopf
16 versehen. Der Galvanometerkopf 16 beinhaltet einen ersten
Galvanometerspiegel 17 und einen zweiten Galvanometerspiegel
18. Der erste Galvanometerspiegel 17 ist um eine erste Achse
19, die senkrecht zur Richtung des nicht abgelenkten Laser
strahles 2 und parallel zu einer x-y-Ebene liegt, schwenkbar.
Der zweite Galvanometerspiegel 18, ist um eine zweite Achse
20, die senkrecht zur Richtung des nicht abgelenkten Laser
strahles 2 und senkrecht zu der x-y-Ebene liegt, schwenkbar
ist. Die x-y-Ebene ist eine gedachte und nicht dargestellte E
bene, die sich in x- und in y-Richtung ausdehnt.
Die Galvanometerspiegel 17 und 18 werden magnetisch vorgespannt
und durch ein elektrisches Feld ausgelenkt. Damit wird es mög
lich, Auslenkungen des Fokus 8 mit hoher Geschwindigkeit und
hoher Präzision vorzunehmen. Durch diese Anordnung kann eine
Bewegung des Fokus 8 der Bewegung des Substrates 12 überlagert
werden. Somit wird es wesentlich leichter möglich, die nur mik
roskopisch sichtbaren Abweichungen des Musters von Gravurpunk
ten 13 zu erzeugen. Auch bietet die elektrische Ansteuerung der
Galvanometerspiegel 17 und 18 die Möglichkeit, dass die Infor
mation aus einer rechentechnischen Einrichtung heraus direkt
geschrieben werden kann.
Wie in Fig. 4 dargestellt, besteht die Lasergravur aus einer
makroskopischen Struktur 21, die aus einem Muster von Gravur
punkten 13 zusammengesetzt wird. Dabei sind der Struktur 21 ko
dierte Informationen durch makroskopisch nicht sichtbare Abwei
chungen des Musters von einem Soll-Muster aufgeprägt worden.
Wie in der Vergrößerung 22 eines Ausschnittes 23 der Struktur
21 zu erkennen ist, ist das Muster als auf einer Doppellinie 24
hintereinander liegenden Gravurpunkten 13 ausgeführt. Der Li
nienabstand der Doppellinie 24 liegt im mikroskopischen Be
reich. Dabei liegen die Gravurpunkte 13 bei der Darstellung ei
ner logischen 0 in der kodierten Information auf der einen Li
nie der Doppellinie 24 und bei der Darstellung einer logischen
1 auf der anderen Linie der Doppellinie 24.
1
Lasergenerator
2
Laserstrahl
3
Strahlformungsblende
4
Korrekturblende
5
Stahlablenkungseinheit
6
Umlenkspiegel
7
Fokussiereinheit
8
Fokus
9
Substratauflage
10
x-y-Kreuztisch
11
z-Antrieb
12
Substrat
13
Gravurpunkt
14
Matrix
15
Matrixrahmen
16
Galvanometerkopf
17
erster Galvanometerspiegel
18
zweiter Galvanometerspiegel
19
erste Achse
20
zweite Achse
21
Struktur
22
Vergrößerung
23
Ausschnitt
24
Doppellinie
x Bewegungsrichtung
y Bewegungsrichtung
z Bewegungsrichtung
x Bewegungsrichtung
y Bewegungsrichtung
z Bewegungsrichtung
Claims (11)
1. Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberflä
che eines Substrates, bei dem während eines Graviervorgan
ges ein Laserstrahl in Strahlintervallen oder ständig auf
die zu gravierende Oberfläche gerichtet wird, wobei das
Substrat (12) während des Graviervorganges in einer senk
recht zur Strahlrichtung liegenden x-y-Ebene bewegt wird
und den Bewegungen des Substrates Bewegungen des Laser
strahles in x- und y-Richtung überlagert werden, da
durch gekennzeichnet, dass die Lasergra
vur aus einer makroskopischen Struktur (21) besteht, die
aus einem Muster (14) von mikroskopischen Gravurelementen
(13) zusammengesetzt wird, wobei der Struktur (21) kodierte
Informationen durch makroskopisch nicht sichtbare Abwei
chungen des Musters (14) von einem Soll-Muster aufgeprägt
werden, indem die Struktur (21) mittels der x- und y-
Bewegung des Substrates (12) und die Abweichungen mittels
der x- und y-Bewegungen des Laserstrahles (2) erzeugt wer
den.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Substrat (12) während des Gra
viervorganges in einer parallel zur Strahlrichtung liegen
den z-Richtung bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Bewegung in z-Richtung in Abhän
gigkeit von der Struktur der Oberfläche erfolgt, derart,
dass der Fokus (8) des Laserstrahles (2) bei unterschiedli
chen Stellungen des Substrates (12) in der x-y-Ebene stets
auf der Oberfläche liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Strahl über Strahlformungsblenden
geformt und die Form der Strahlformungsblenden als Gravur
punkt auf der Oberfläche scharf abgebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bewegungen des Sub
strates (13) diskontinuierlich erfolgen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass bei einem Einsatz von Strahlinterval
len die Bewegungen in zeitlichen Zwischenräumen zwischen
den Strahlintervallen erfolgen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lasergravur aus einer
Vielzahl makroskopischer Strukturen (21) besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das Soll-Muster als Mat
rix (14) von gesetzten oder nicht gesetzten Gravurelementen
(13) gewählt wird und die Abweichungen durch ein Weglassen
oder Hinzufügen von Gravurelementen (13) gebildet wer
den.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Matrix (14) mit einem Matrixrah
men (15) aus Gravurelementen (13) versehen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das Soll-Muster als auf
einer Linie liegende Gravurelemente (13) gewählt wird und
die Abweichungen durch einen makroskopisch nicht sichtbaren
Versatz der Gravurelemente (13) von der Linie gebildet wer
den.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Soll-Muster als auf einer Doppel
linie (24) hintereinander liegende Gravurelemente (13)
gewählt wird, deren Linienabstand im mikroskopischen Be
reich liegt, wobei die Gravurelemente (13) bei der Darstel
lung einer logischen 0 in der kodierten Information auf der
einen Linie der Doppellinie (24) und bei der Darstellung
einer logischen 1 auf der anderen Linie der Doppellinie
(24) liegen.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10148759A DE10148759B8 (de) | 2000-10-02 | 2001-10-02 | Verfahren zur Erzeugung einer Lasergravur in eine Oberfläche eines Substrates |
US10/491,382 US20050045605A1 (en) | 2001-10-02 | 2002-04-17 | Method and arrangement for laser engraving a substrate surface |
PCT/DE2002/003744 WO2003032236A1 (de) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | Verfahren und anordnung zur erzeugung einer lasergravur in eine oberfläche eines substrates |
JP2003535131A JP2005505837A (ja) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | 基板の表面にレーザー彫刻を行うための方法とその構成 |
EP02779137A EP1433114A1 (de) | 2001-10-02 | 2002-10-02 | Verfahren und anordnung zur erzeugung einer lasergravur in eine oberfläche eines substrates |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Patent Citations (6)
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---|---|---|---|---|
US4194814A (en) * | 1977-11-10 | 1980-03-25 | Bausch & Lomb Incorporated | Transparent opthalmic lens having engraved surface indicia |
DE3728622C1 (de) * | 1987-08-27 | 1988-05-19 | Daimler Benz Ag | Kennzeichnung von industriellen Erzeugnissen oder Einzelteilen davon |
EP0601857A1 (de) * | 1992-12-09 | 1994-06-15 | Menicon Co., Ltd. | Verfahren zum Markieren einer ophthalmischen Linse |
DE19612406C2 (de) * | 1996-03-28 | 2000-01-20 | Anitra Medienprojekte Gmbh | Informationsträger und Verfahren zum Überlagern und zum Verarbeiten von Informationen |
US6121574A (en) * | 1997-12-03 | 2000-09-19 | Miyachi Technos Corporation | Two-dimensional bar code laser marking method |
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