DE102021126360A1

DE102021126360A1 - Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks durch Laserstrahlung in Form von Lissajous-Figuren sowie ein hierfür bestimmter Scanner und ein Spiegelelement

Info

Publication number: DE102021126360A1
Application number: DE102021126360.3A
Authority: DE
Inventors: Roman Ostholt; Norbert Ambrosius; Matthias Hildebrandt; Svenja Schudak; Maik Bertke
Original assignee: LPKF Laser and Electronics AG
Current assignee: LPKF Laser and Electronics AG
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2023-04-13
Also published as: WO2023061658A1; KR20240069827A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen MEMS-Scanner mit einem beweglichen Spiegelelement, welches ein Substrat mit einem für die Wellenlänge der eingesetzten Strahlung hoch transmissiven Material aufweist. Das Substrat hat zumindest in den für den gewünschten Ablenkwinkel relevanten Oberflächenbereichen eine für die Strahlung hoch reflektierende Beschichtung. Ein gegebenenfalls vorhandener nicht-reflektierter Anteil der zugeführten Strahlung transmittiert das Substrat ohne eine unerwünschte Erwärmung des Spiegelelements, sodass die Strahlung nicht zu einem unerwünschten thermischen Energieeintrag in den Scanner führt und auch für weitere Anwendungszwecke nutzbar ist. Durch die mittels des MEMS-Scanners erzeugte wiederkehrende bzw. regelmäßige Strahlablenkung entlang geschlossener, umlaufender Linien in Form der Lissajous-Figur, die mittels des zweiten Scanners auf das Werkstück abgelenkt wird, werden erfindungsgemäß durch den regelmäßigen Strahlverlauf hohe Ablationsraten bei zugleich lokal nicht übermäßigem thermischen Energieeintrag erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels Laserstrahlung, die entlang einer Bearbeitungslinie in Form einer insbesondere während der Bearbeitung veränderlichen oder statischen Lissajous-Figur auf das Werkstück gelenkt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung einen insbesondere als MEMS-Scanner ausgeführten Scanner mit zumindest einem um zumindest eine Achse entgegen einer Rückstellkraft eines Federelements auslenkbaren, insbesondere als Mikrospiegel ausgeführten Spiegelelement, wobei zumindest ein Spiegelelement mittels elektrostatischer, elektromagnetischer, thermischer und/oder piezoelektrischer Krafteinleitung auslenkbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Spiegelelement für einen solchen Scanner.
Grundsätzlich eignet sich die Energie der Laserstrahlung für eine Vielzahl von Bearbeitungsverfahren, wie beispielsweise Laserschneiden metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe unterschiedlicher Materialdicken. Die Grundlage hierfür bildet ein Laserstrahl, der geführt, geformt und gebündelt wird. Trifft dieser auf das Werkstück, erwärmt sich das Material so stark, dass es schmilzt oder verdampft.
Dabei zeichnet sich der Laser durch einige wesentliche Vorteile aus. Zum einen wird durch den kontaktlosen Prozess kein mechanischer Stress in das Material induziert. Zum anderen wird eine Ablagerung von Staub, der Fehlfunktionen auslösen könnte, verfahrensbedingt vermieden.
Durch Laserstrahlung können beispielsweise auch verschiedenste FR4-Verbundwerkstoffe bearbeitet werden. Der thermische Energieeintrag wird während des Prozesses so gesteuert, dass Verbrennungen bzw. Verkohlungen des Materials vermieden werden.
Die WO 2020 / 251 782 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Durchgangslöchern in Werkstücken, wie insbesondere gedruckten Leiterplatten, mittels Laserstrahlung sowie die Aufteilung von Laserpulsen oder der Modulation der Leistung von Laserpulsen einer Laserquelle. Ein akusto-optischer Deflektor (AOD) dient zur Ablenkung des Strahlengangs und der Veränderung der Strahlung während des Durchlaufs durch den AOD.
Die US 10 507 544 B2 betrifft ein Laserbearbeitungssystem mit einem ersten Positionierungssystem umfassend einen oder mehrere AOD zum Erzeugen einer ersten Relativbewegung einer Strahlachse entlang einer Strahltrajektorie in Bezug auf ein Werkstück, ein zweites Positioniersystem zum Erzeugen der zweiten Relativbewegung sowie eine Laserquelle zum Aussenden von Laserstrahlimpulsen, die auf individuell ausgewählte Punkte gerichtet werden. Die Laserstrahlpulse können auch auf räumlich identische, überlappende oder nicht überlappende Bereiche auf dem Werkstück gerichtet werden. Gemäß einer Ausführungsform können die Positioniersysteme so gesteuert werden, dass die Punktform oder -größe des Laserstrahls geändert werden kann und mehrere auf das Werkstück abgegebene Pulse ein Muster bilden. Der AOD kann beispielsweise auch so angesteuert werden, dass der einfallende Laserstrahl abgeschwächt wird.
Die US 2010 / 0 140 237 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Vermeidung von Ungenauigkeiten und Qualitätsverschlechterung bei der Laserbearbeitung, die aus dynamischen und thermischen Belastungen der Laserstrahlpositionierung und der optischen Komponenten resultieren. Hierzu wirken beispielsweise ein akusto-optischer Deflektor (AOD), ein elektro-optischer Deflektor (EOD) und ein Galvanometerscanner zusammen, um den Laserstrahl zu positionieren.
In der Praxis wirken sich die Verluste in den akusto-optischen oder elektro-optischen Deflektoren nachteilig aus, die bei ultrakurzen Pulsen bis zu 50 % erreichen können. Insbesondere wird in den transmissiven Deflektoren infolge der Brechung die Abbildungsqualität verschlechtert, sodass sich ein reflektierendes Element mit einer hochreflektierenden Beschichtung diesbezüglich als überlegen erweist.
Grundsätzlich finden Laserscanner mit hochreflektierenden Elementen bereits als Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme (MEMS) Anwendung, beispielsweise im Bereich der Messtechnik, in Fingerprint-Sensoren, bei Barcode-Scannern oder bei LIDAR-Scannern.
Die als Mikroaktuatoren ausgeführten Spiegel der aus dem Stand der Technik bekannten MEMS-Scanner umfassen beispielsweise einen Schwingungskörper mit einem Spiegel, der über Federelemente in einem Chiprahmen schwingfähig aufgehängt ist.
Bei einer typischen Bauform verfügt der auch als „gimbal mounted scanner“ bezeichnete Scanner über ein Spiegelelement, das beweglich in einem zweiten, ebenfalls beweglich aufgehängten Rahmen angeordnet ist.
Die EP 1 419 411 B1 beschreibt eine Projektionsvorrichtung mit einer Ablenkeinrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahls um eine erste und eine zweite Ablenkachse, um den Lichtstrahl über das Blickfeld zu bewegen. Dabei wird der Lichtstrahl um die erste Ablenkachse mit einer ersten Ablenkfrequenz und um die zweite Ablenkachse mit einer zweiten Ablenkfrequenz abgelenkt. Als Ablenkeinrichtung wird ein kardanisch aufgehängter Spiegel verwendet.
Es sind einachsige und mehrachsige Aufhängungen realisierbar, die es ermöglichen, das bewegliche Element linienförmig (quasistatisch oder resonant), rasterförmig (eine Achse quasistatisch, eine Achse resonant), lissajous-förmig (beide Achsen resonant) oder vollkommen vektoriell (beide Achsen quasistatisch) zu bewegen.
Ein vorteilhafter Betrieb basiert auf resonantem Betrieb des MEMS-Scanners, da hierbei eine günstige Verstärkung der Spiegel-Oszillations-Amplitude bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch ausgenutzt werden kann. Das gilt sowohl für einachsige wie auch für mehrachsige MEMS-Scanner.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2011 104 556 A1 eine Ablenkvorrichtung für einen Scanner mit Lissajous-Abtastung mit einem in zwei Ablenkachsen schwingenden Mikrospiegel und eine Ansteuerung für den resonanten Betrieb des Mikrospiegels bekannt.
Mit der Beschichtung der Spiegel bei den in der Praxis eingesetzten MEMS-Scannern wird keine 100 %-Reflektivität erreicht, sodass eine Reststrahlung absorbiert wird, was zu einer unerwünschten Erwärmung des Spiegels führt.
Der durch den Laser induzierte thermische Energieeintrag kann die Resonanzfrequenz des MEMS-Spiegels verschieben, was Phasen- und Amplitudenveränderungen zur Folge hat, wobei sich der Wärmeeintrag in ungünstiger Weise an den dünnen Torsionsfedern konzentrieren kann.
Das Problem wird verstärkt, wenn eine schnelle und eine langsame Achse miteinander kombiniert werden, weil die langsame Achse üblicherweise durch eine sehr dünne und damit weiche Federaufhängung realisiert ist, welche den Wärmeabtransport behindert.
Aus der DE 10 2012 005 546 A1 ist ein MEMS-Scanner bekannt, bei dem ein Mikrokanal zum Durchleiten eines Kühlmediums durch einen Chiprahmen und die Federelemente vorgesehen ist, um so die Wärmeableitung von der Spiegelplatte zu verbessern und eine hohe Toleranz gegenüber dem Wärmeeintrag zu gewährleisten.
Um die mit dem eingestrahlten Licht zusammenhängende Erwärmung der Oberfläche des optischen Elements abzuführen, ist es bei einer Spiegelanordnung gemäß der DE 10 2007 034 652 A1 bekannt, in einer Kammer ein Medium zur Wärmeableitung vorzusehen und die Kammerwände mittels Kühlkanälen zu kühlen.
Eine solche Kühlanordnung an den Elementen des MEMS-Scanners ist jedoch aufwendig in der Herstellung und führt zudem zu größeren Massen und Abmessungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders effiziente Laserbearbeitung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehen, bei dem zunächst mittels zumindest eines glasbasierten MEMS-Scanners durch eine resonante Schwingungsanregung von zwei zueinander senkrechten Achsen der zugeführten Laserstrahlung die Strahlform einer insbesondere während der Bearbeitung veränderlichen oder statischen Lissajous-Figur erzeugt wird. Die so erzeugte Strahlform der Laserstrahlung wird anschließend mittels zumindest eines weiteren, insbesondere als Galvanometerscanner ausgeführten Scanners über das Werkstück bewegt, um so die gewünschte Bearbeitung, beispielsweise eine Ablation an der Werkstückoberfläche, durchzuführen.
Dabei werden die Lissajous-Figuren durch zwei unabhängige, resonante Achsen zumindest eines MEMS-Scanners erzeugt und die Form der Lissajous-Figuren durch den Abstand bzw. die Abweichung der Schwingungsanregung der resonanten Achsen des MEMS-Scanners bestimmt.
Für die Laserbearbeitung wird der Spiegel des weiteren Scanners durch die zugeordneten Aktuatoren derart gekippt, dass der Bearbeitungslaserstrahl, dem zuvor die Lissajous-Figur aufgeprägt wurde, auf die Oberfläche des Werkstücks gelenkt wird. Auf diese Weise können die Strahlparameter des Bearbeitungslaserstrahls und die Intensitätsverteilung des Laserstrahlspots auf dem Werkstück für das jeweilige Verfahren zur Laserbearbeitung optimal gestaltet bzw. angepasst und der Fokuspunkt des Bearbeitungslaserstrahls dynamisch mit Frequenzen zwischen 5 kHz und 20 kHz bewegt werden. Zugleich wird der Laserstrahlspot als eine durch den Umfang der Lissajous-Figur begrenzte Bearbeitungsfläche geformt.
Die Scanfrequenz bezeichnet die Frequenz mit der der Scanner die Lissajous-Figuren erzeugt. Vorzugsweise wird eine Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des jeweiligen schwingenden Systems genutzt. Bei einem MEMS-Scanner mit zwei Kippachsen wird beispielsweise eine Frequenz ausgewählt, die zwischen den Resonanzfrequenzen der Achsen liegt. Ein vorteilhafter Frequenzbereich ist 5 bis 20 kHz.
Der Einstrahlwinkel bezeichnet den Winkel zur Flächennormalen des Spiegelelements. Ein kleiner Einstrahlwinkel bedeutet also, dass die Strahlung nahezu senkrecht auf das Spiegelelement auftrifft. Ein kleiner Einstrahlwinkel ist vorteilhaft, da dadurch ein runder Laserstrahl nur geringfügig elliptisch wird.
Der Scanwinkel bezeichnet den Winkel zwischen der Ausfallrichtung der Laserstrahlung nach Reflexion an dem Spiegelelement des Scannerspiegels bei nicht ausgelenktem Spiegelelement und der Ausfallrichtung der Laserstrahlung bei ausgelenktem Spiegelelement. Er beträgt bevorzugt weniger als 2°, da größere Winkel zu einer elliptischen Verformung des Laserstrahls führen können.
Zumindest ein weiterer Scanner hat als Umlenkeinrichtung vorzugsweise einen Galvanometerscanner mit zwei Spiegeln, die jeweils mittels ansteuerbarer Galvanometer individuell dynamisch bewegbar sind. Dadurch werden mittels dynamischer Strahlformung nahezu beliebige Intensitätsverteilungen des Strahlspots und Strahlparameterprodukte des Bearbeitungslaserstrahls bereitgestellt, insbesondere können mit dem Laserstrahl Lissajous-Figuren auf dem Werkstück geschrieben werden.
Überraschend zeigt sich hier, dass der glasbasierte MEMS-Scanner dank seiner hochreflektierenden Beschichtungen (HR) den akusto-optischen Deflektoren als transmittierenden Ablenkelementen deutlich überlegen ist. Zudem hat sich aber auch gezeigt, dass sich Glas wesentlich besser eignet als Silizium. Insbesondere können Beeinträchtigungen der Abbildungsqualität vermieden werden, weil die hochreflektierenden Beschichtungen besser an Glas als an Silizium angepasst sind und sich das Glas als transmittierendes Grundmaterial nicht erwärmt.
Zudem hat sich gezeigt, dass die mechanischen Eigenschaften von Glas, entgegen dem Vorurteil in der Fachwelt, trotz seiner vermeintlich „brüchigen“ Eigenschaften mechanisch besser funktionieren als Silizium.
Durch die mittels des MEMS-Scanners erzeugte wiederkehrende bzw. regelmäßige Strahlablenkung entlang geschlossener, umlaufender Linien in Form der Lissajous-Figur, die mittels des zweiten Scanners auf das Werkstück abgelenkt wird, werden erfindungsgemäß durch den regelmäßigen Strahlverlauf hohe Ablationsraten bei zugleich lokal nicht übermäßigem thermischen Energieeintrag erreicht.
Zudem kann durch die Einstellung der resonanten Frequenzen der beiden Achsen des MEMS-Scanners im Verhältnis zueinander die Form der Lissajous-Figur während des Betriebs verändert und damit den Bearbeitungsbedingungen des Werkstücks entsprechend angepasst werden.
Neben einer Kreisform können nahezu beliebige Lissajous-Figuren erzeugt werden. Unter Berücksichtigung einer Einschwingdauer von lediglich wenigen Perioden kann so die Form der Lissajous-Figur und die Orientierung der Hauptachsen der Lissajous-Figur an die jeweiligen Anforderungen der Bearbeitung bedarfsweise während des Betriebs angepasst werden. Dadurch lässt sich die jeweils wirksame Bearbeitungsfläche als Umfangskontur der Lissajous-Figur kontinuierlich an den Bearbeitungsfortschritt, insbesondere also an die Art, die Größe und die Orientierung der zu bearbeitenden Kontur, anpassen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin noch mit einem Scanner gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst, bei dem das Spiegelelement ein Substrat mit einem für die Wellenlänge der eingesetzten Strahlung hoch transmissiven Material, insbesondere Glas, aufweist bzw. ausschließlich aus einem solchen Material besteht, welches mit einer für die Strahlung hoch reflektierenden Beschichtung versehen ist. In überraschend einfacher Weise wird so durch die Verwendung eines transmissiven Substratmaterials die unerwünschte Erwärmung vermieden. Insbesondere liegt die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe in der Verwendung von Glas oder vergleichbaren Materialien als transmissives Substratmaterial, das mit einer hochreflektierenden Beschichtung versehen ist und als Spiegel bei dem Scanner eingesetzt wird. Dadurch wird die auftretende Reststrahlung als nicht reflektierter Anteil der Strahlung transmittiert und durchdringt somit weitgehend ungehindert das transmissive Substratmaterial. Die Erwärmung des Spiegelelements sowie der weiteren Elemente des Scanners wird dadurch wirkungsvoll reduziert.
In einer besonders vorteilhaften Weise hat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Substrat lediglich partiell eine reflektierende Beschichtung. Eine solche partiell reflektierende Beschichtung wird beispielsweise gezielt und beschränkt auf solche Flächenbereiche aufgebracht, die für die Funktion des Scanners und die jeweils gewünschten Ablenkungsbereiche erforderlich oder zweckmäßig sind. Verlässt also die Stellposition, insbesondere die Winkelstellung des Spiegelelements, den für die jeweilige Anwendung sinnvollen Bereich, so trifft die Strahlung, beispielsweise eine Laserstrahlung, nicht auf die reflektierende Beschichtung, sondern unmittelbar auf das Substratmaterial oder eine anderweitige, nicht oder nur sehr eingeschränkt reflektierende Beschichtung und durchdringt das Substrat ungehindert. Dadurch wird die eingesetzte Strahlung nicht nur für andere Anwendungen nutzbar, die in diesen Bereichen eine andere Strahlablenkung erfordern. Vielmehr kann erstmalig auch eine Reihen- oder Parallelschaltung mehrerer Scanner realisiert werden. Darüber hinaus wird aber auch erstmalig eine wesentliche Verbesserung der Betriebssicherheit bei der Nutzung von potentiell gefährdender Strahlung erreicht, indem außerhalb vordefinierter Bereiche eine Strahlablenkung dadurch ausgeschlossen ist, dass die Strahlung außerhalb der zugeordneten Stellbereiche der Spiegelelemente nicht auf die reflektierende Beschichtung treffen kann. Dadurch ist eine Strahlablenkung außerhalb eines vorbestimmten Ablenkungsbereichs auch bei einer Fehlfunktion der Steuerung grundsätzlich ausgeschlossen.
Bevorzugt transmittiert die auf den von der reflektierenden Beschichtung ausgenommenen Bereich treffende Strahlung durch das Substrat und trifft im weiteren Strahlengang beispielsweise auf einen weiteren Scanner. Dementsprechend kann die Strahlführung auch derart gesteuert werden, dass mehrere Scanner im Strahlengang hintereinander angeordnet sind und der jeweils von der Strahlung beaufschlagte Scanner bedarfsweise ausgewählt werden kann.
Eine weitere besonders praxisnahe Abwandlung der vorliegenden Erfindung wird auch durch einen Sensor und/oder ein Messystem erreicht, um so beispielsweise auch während des gewöhnlichen Betriebs eine schnelle Überprüfung beispielsweise der Strahlungsintensität der zugeführten Strahlung durchführen zu können. In besonders vorteilhafter Weise kann die Messung dabei ohne eine Unterbrechung des Scanner-Betriebs durchgeführt werden.
In solchen Fällen, in denen eine weitere Nutzung der Strahlung nicht vorgesehen ist, hat es sich bereits als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn zumindest einem Flächenbereich ein Ablenkelement und/oder eine Strahlfalle für die transmittierte Strahlung zugeordnet ist, sodass die Energie nicht innerhalb des Scanners, sondern außerhalb und ohne Rückwirkung auf diesen abgeführt wird.
Darüber hinaus ist auch eine Variante realisierbar, bei welcher das Substrat mehrere Beschichtungen aufweist, sodass beispielsweise unterschiedliche Strahlungen abweichend abgelenkt werden können. Selbstverständlich können nicht nur die Beschichtungen in den verschiedenen Bereichen unterschiedlich sein, sondern auch die Eigenschaften des Substrats. Insbesondere lassen sich so Scanner mit abweichenden Eigenschaften für Strahlungen unterschiedlicher Wellenlänge realisieren.
Wenn gemäß einer weiteren besonders Erfolg versprechenden Variante der Erfindung die reflektierende Beschichtung als eine dielektrische Beschichtung auf das Substrat aufgebracht wird, kann eine sehr geringe Absorption der Beschichtung und beispielsweise eine Reflexion von mehr als 95 % bei einem Einfallwinkel von +/- 5° erreicht werden.
Eine andere, ebenfalls besonders sinnvolle Ausgestaltungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der Scanner eine aktive und/oder passive Dämpfung seiner mechanischen Strukturen aufweist, um unerwünschte, zu Fehlern führende Einflüsse zu vermeiden.
In der Praxis hat sich zudem eine Variante des Scanners mit zwei unabhängigen, resonanten Achsen als besonders vorteilhaft erwiesen.
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe noch durch ein Spiegelelement für einen Scanner gelöst, indem das Spiegelelement ein Substrat mit einem für die Wellenlänge der eingesetzten Strahlung hoch transmissiven Material, insbesondere Glas, aufweist, welches mit einer für die Strahlung hoch reflektierenden Beschichtung versehen ist, sodass der nicht reflektierte Anteil der Strahlung nicht wie beim Stand der Technik zu einer unerwünschten Erwärmung des Substrats führt, sondern das Substrat weitgehend unverändert durchdringt. Zudem steht die transmittierte Strahlung dadurch auch für weitere Anwendungszwecke zur Verfügung. Wahlweise kann die gesamte Oberfläche des Substrats mit der Beschichtung versehen sein oder aber lediglich Teilbereiche, sodass die auf die nicht beschichteten Bereiche auftreffende Strahlung entsprechend transmittiert wird und anderweitig nutzbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2020251782 A1 [0005]
US 10507544 B2 [0006]
US 20100140237 A1 [0007]
EP 1419411 B1 [0012]
DE 102011104556 A1 [0015]
DE 102012005546 A1 [0019]
DE 102007034652 A1 [0020]

Claims

Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels Laserstrahlung, die entlang einer Bearbeitungslinie in Form einer insbesondere während der Bearbeitung veränderlichen oder statischen Lissajous-Figur mittels eines MEMS-Scanners auf das Werkstück gelenkt wird, wobei die Leistung der Laserstrahlung mehr als 20 W, die Pulsdauer zwischen 100 fs und 200 ns, die Pulswiederholraten mehr als 200 kHz, die Spiegelapertur zwischen 6 mm und 10 mm, die Scanfrequenzen zwischen 5 kHz und 20 kHz, der Einstrahlwinkel weniger als 5° Abweichung und der Scanwinkel des MEMS-Scanners weniger als 2° betragen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lissajous-Figur mittels zumindest eines glasbasierten MEMS-Scanners erzeugt wird und die mittels zumindest eines weiteren Scanners über das Werkstück bewegt wird, wobei die Lissajous-Figuren durch zwei unabhängige, resonante Achsen des MEMS-Scanners erzeugt werden und die Form der Lissajous-Figuren durch den Abstand bzw. die Abweichung der Anregungsfrequenzen der Achsen des MEMS-Scanners bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lissajous-Figuren durch den MEMS-Scanner und den zumindest einen weiteren Scanner sowie durch eine überlagerte lineare Bewegung des MEMS-Scanners und/oder des zumindest einen weiteren Scanners erzeugt werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Bewegungen des MEMS-Scanners, des weiteren Scanners und/oder der überlagerten linearen Bewegung unabhängig voneinander erfolgen.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei Bewegungen des MEMS-Scanners und des weiteren Scanners gleichzeitig erfolgen.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen des MEMS-Scanners und des weiteren Scanners synchronisiert oder nicht synchronisiert erfolgen.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen des MEMS-Scanners und des weiteren Scanners in einer gemeinsamen Ebene, insbesondere parallel zu der Ebene des Werkstücks erfolgen.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die überlagerte Bewegung durch einen Bewegungsfreiheitsgrad des MEMS-Scanners in Kombination mit zwei Bewegungsfreiheitsgraden des weiteren Scanners erzeugt wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Bewegungsfreiheitsgrade des weiteren Scanners durch eine überlagerte translatorische (lineare) und eine rotatorische Bewegung erzeugt werden.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkung der Laserstrahlung mittels des zumindest einen MEMS-Scanners und des zumindest einen weiteren Scanners synchronisiert erfolgt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung durch eine Kombination aus zumindest einem MEMS-Scanner und zumindest einem Galvo-Scanner abgelenkt wird.
Ein insbesondere als ein MEMS-Scanner ausgeführter Scanner zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit zumindest einem um zumindest eine Achse entgegen der Rückstellkraft eines Federelements auslenkbaren Spiegelelement, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement ein Substrat aus einem für die Wellenlänge der eingesetzten Strahlung hoch transmissiven Material, insbesondere Glas, mit zumindest einer für die Strahlung reflektierenden Beschichtung aufweist.
Scanner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Beschichtung für Strahlung mit bestimmten Eigenschaften, z. B. Wellenlänge, Polarisation, hoch reflektierend ist und für Strahlung mit anderen Eigenschaften, z. B. andere Wellenlänge, orthogonale Polarisation, gering reflektierend ist.
Scanner nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner zumindest ein weiteres Spiegelelement aufweist und dass die vom ersten Spiegel transmittierte Strahlung auf das weitere Spiegelelement trifft.
Scanner nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Beschichtung eine dielektrische Beschichtung aufweist.
Scanner nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Beschichtung einen Reflexionsgrad größer als 95 % aufweist.
Scanner nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner mechanische Strukturen aufweist, denen eine aktive und/oder passive Dämpfung zugeordnet ist und insbesondere der MEMS-Scanner eine aktive Dämpfung aufweist.
Scanner nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner eine Spülung für Stickstoff aufweist.
Scanner nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner zumindest ein um zwei unabhängige resonante Achsen bewegliches Spiegelelement aufweist.
Scanner nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner zumindest einen MEMS-Scanner und zumindest einen Galvo-Scanner aufweist.
Spiegelelement für einen Scanner nach zumindest einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement ein Substrat mit einem für die Wellenlänge der eingesetzten Strahlung hoch transmissiven Material, insbesondere Glas, aufweist, welches mit einer für die Strahlung hoch reflektierenden Beschichtung versehen ist.