KR20060058110A - Mirror comprising a diamond substrate for a deflection unit in a laser system, method for the producti0n thereof, and deflection unit for a laser system - Google Patents

Mirror comprising a diamond substrate for a deflection unit in a laser system, method for the producti0n thereof, and deflection unit for a laser system Download PDF

Info

Publication number
KR20060058110A
KR20060058110A KR1020067002913A KR20067002913A KR20060058110A KR 20060058110 A KR20060058110 A KR 20060058110A KR 1020067002913 A KR1020067002913 A KR 1020067002913A KR 20067002913 A KR20067002913 A KR 20067002913A KR 20060058110 A KR20060058110 A KR 20060058110A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mirror
diamond
substrate
carrier substrate
segments
Prior art date
Application number
KR1020067002913A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
한스 클링겔
한스 유르겐 마이어
다니엘 메츠
Original Assignee
히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤 filed Critical 히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤
Publication of KR20060058110A publication Critical patent/KR20060058110A/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/102—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/1022—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping
    • H01S3/1024—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping for pulse generation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

Disclosed is a mirror (42) for a galvo- deflection unit (3, 4) in a laser machining system. Said mirror (42) comprises a substrate (10) that is made of a diamond material and can also be composed of smaller diamond segments. The inventive diamond substrate (10) is provided with great stiffness while having a smaller thickness (d2) than conventional mirror substrates (32), thus allowing for greater working speeds in the laser system.

Description

레이저 시스템의 편향 장치용 거울과 그 제조 방법, 및 레이저 시스템용 편향 장치 {MIRROR COMPRISING A DIAMOND SUBSTRATE FOR A DEFLECTION UNIT IN A LASER SYSTEM, METHOD FOR THE PRODUCTI0N THEREOF, AND DEFLECTION UNIT FOR A LASER SYSTEM}Mirror for deflection device of laser system and manufacturing method thereof and deflection device for laser system {MIRROR COMPRISING A DIAMOND SUBSTRATE FOR A DEFLECTION UNIT IN A LASER SYSTEM,

본 발명은 적어도 한쪽에 반사면을 가지는 편평한 거울 기판으로 구성되는 레이저 시스템의 편향 장치용 거울에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기와 같은 거울을 제조하는 방법 및 상기 거울을 포함하는 편향 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mirror for a deflection device of a laser system composed of a flat mirror substrate having at least one reflective surface. The invention also relates to a method of manufacturing such a mirror and a deflection device comprising the mirror.

가공물을 레이저에 의해 기계가공, 특히 전자회로 기판의 드릴링 및 구조화하여 레이저빔을 적어도 하나, 바람직하게는 2개의 가동식 거울을 통해 2차원으로 편향시켜서 레이저빔을 소정의 가공 영역의 임의의 지점으로 배향시키기 위해 편향 장치가 이용된다. 일반적으로, 거울을 편향시키는데에는 갈보(Galvo) 모터가 이용되며, 이것은 매우 신속하고 정확한 이동을 가능하게 한다. 그러나, 이동 속도 및 정확도에 대한 요구조건은 계속해서 높아지고 있다. 한편, 거울이 커다란 광학 시스템은 예를 들어 천공될 구멍의 직경이 보다 작아서 (F-세타) 옵틱스의 포커싱 후에 초점 크기가 작아질 필요가 있다. 그러나, 거울의 관성질량(inertial mass)은 그 크기와 함께 증가되며, 이것은 실현 가능한 속도의 감소를 가져오게 된다.The workpiece is machined by means of a laser, in particular drilling and structuring an electronic circuit board to deflect the laser beam in two dimensions through at least one, preferably two movable mirrors, to orient the laser beam at any point in the desired processing area. A deflection device is used to make the In general, Galvo motors are used to deflect the mirrors, which allows very fast and accurate movement. However, the requirements for travel speed and accuracy continue to rise. On the other hand, optical systems with large mirrors need to have a smaller focal size after focusing of (F-theta) optics, for example, because the diameter of the hole to be drilled is smaller. However, the inertial mass of the mirror increases with its size, which leads to a decrease in the speed at which it is feasible.

그러나, 관성질량 외에, 거울의 강성 또한 실현 가능한 속도의 결정적인 파라미터이다. 관성과는 달리, 이러한 강성은 종종 한정 파라미터가 된다. 만일 거울을 얇게 만들고 면적은 관성질량을 줄이도록 정해진다면, 거울의 강성 또한 감소된다. 즉, 모든 점프 운동에서 백래시(backlash)가 발생하여, 가공을 위해 레이저빔이 스위치 온될 때까지 정지되어 대기하여야 한다. 이동 속도가 높은 경우, 거울의 강성에 대한 요구조건이 높아진다. 일반적으로, 거울 기판의 강성은 탄성계수와 밀도 또는 질량 사이의 비율에 의해 정의된다.However, in addition to the inertial mass, the stiffness of the mirror is also a decisive parameter of the attainable speed. Unlike inertia, this stiffness is often a finite parameter. If the mirror is thinned and the area is set to reduce the inertial mass, the stiffness of the mirror is also reduced. That is, backlash occurs in all jump movements and must be stopped and waited until the laser beam is switched on for processing. If the moving speed is high, the requirement for the stiffness of the mirror is high. In general, the stiffness of the mirror substrate is defined by the ratio between the modulus of elasticity and the density or mass.

현재, 편향 장치에는 유리 또는 실리콘, 예외적인 경우에는 베릴륨으로 만들어진 거울을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 소재도 가능하다. 전술한 소재는 그 밀도(또는 정해진 거울 크기에서의 질량)가 상기 언급한 순서대로 감소한다. 그러나, 이들 소재 모두는 그 탄성계수가 작아서 현재 사용되는 거울 크기 및 사용되는 속도에서의 강성이 제한된다. 예를 들어, 상이한 크기의 2개의 거울이 편향 장치에 이용되는 경우, 광선의 경로에서 가장 앞에 배치된 거울은 레이저빔을 오직 하나의 지점으로 편향시켜야 하고, 이 레이저빔은 제2 거울로 입사되었을 때 이미 일차원에서 분산되기 때문에, 크기가 작은 제1 거울은 여전히 강성에 관한 요구조건을 따르는 반면에 크기가 큰 제2 거울은 이들 요구조건을 더 이상 만족하지 않아서 각각 원하는 작업 속도를 허용하지 않는다.At present, it is preferred to use mirrors made of glass or silicon, in some cases beryllium, for the deflection device. However, other materials are possible. The aforementioned materials have a reduced density (or mass at a given mirror size) in the order mentioned above. However, all of these materials have a small modulus of elasticity which limits the stiffness at the mirror size and speed used at present. For example, if two mirrors of different sizes are used in the deflecting device, the mirror placed first in the path of the beam should deflect the laser beam to only one point, which would have been incident on the second mirror. Since they are already dispersed in one dimension, the small first mirror still follows the requirements for stiffness, while the second large mirror no longer satisfies these requirements and does not allow the desired working speed respectively.

그러므로, 본 발명의 목적은 레이저 편향 장치용 거울 및 그 제조 방법을 제공하는 것으로서, 강성이 높은 상태 또는 상승된 상태에서 거울의 크기 및 표면적은 동일하게 유지되었을 때 낮은 관성모멘트가 얻어지도록 하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a mirror for a laser deflecting device and a method of manufacturing the same, in which a low moment of inertia is obtained when the size and surface area of the mirror remain the same in a high or elevated state.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 서두에 언급한 종류의 거울에 있어서 거울 기판이 다이아몬드로 만들어짐으로써 달성된다.According to the invention, this object is achieved by the mirror substrate being made of diamond in a mirror of the kind mentioned at the outset.

다이어몬드는 모든 소재 중에서 가장 큰 탄성 계수를 가지며, 이것은, 유사한 갈보(Galvo) 모터에서 더 높은 작업 속도를 가능하게 하거나 동일한 크기로 유지되는 거울 크기를 가진 더 작은 모터를 이용할 수 있게 하는 더 높은 강도를 제공하여, 예를 들면, 축이 더욱 가볍기 때문에 더욱 작은 질량을 움직여야 한다. 자연산 다이어몬드는 너무 비싸기 때문에, 자연산 다이어몬드의 특성과 필적할 만한 특성을 가지는 합성 HOD(고배향성 다이어몬드(highly oriented diamond))를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 다이어몬드는 고압/고온 합성 또는 저압 합성으로 생산된다. 이 공정 동안에, 다이어몬드 필름은 각각 실리콘과 같은 이물질에 도포된다. 증착 작용은 예를 들면 마이크로파 에너지에 의해 또는 레이저 방사에 의해 기체상으로부터 발생될 수 있는데, 이 방법은 CVP(화학적 기상 증착법)으로서 알려져 있다.Diamond has the largest modulus of elasticity among all materials, which allows for higher working speeds in similar Galvo motors or higher strengths that allow the use of smaller motors with mirror sizes that remain the same size. , For example, because the axis is lighter, it must move smaller masses. Since natural diamond is too expensive, it is preferable to use synthetic HOD (highly oriented diamond) having properties comparable to those of natural diamond. Such diamonds are produced by high pressure / high temperature synthesis or low pressure synthesis. During this process, diamond films are each applied to foreign matter such as silicon. The deposition action can be generated from the gas phase, for example by microwave energy or by laser radiation, which method is known as CVP (chemical vapor deposition).

따라서, 본 발명의 거울 제조 방법은 기상 증착법에 의해 캐리어 기판 상에 여러 개의 다이어몬드 필름을 기체 상태로부터 증착시키는 단계, 예를 들면 에칭에 의해 생산된 다이어몬드 플레이트로부터 원하는 크기의 개별적 거울 기판 또는 다이어몬드 세그먼트를 분리시키는 단계, 및 각각의 거울 기판의 표면에 반사층을 도포하는 단계를 포함한다.Thus, the mirror manufacturing method of the present invention comprises depositing a plurality of diamond films from the gaseous state on a carrier substrate by vapor deposition, for example, individual mirror substrates or diamonds of desired size from diamond plates produced by etching. Separating the mond segments, and applying a reflective layer to the surface of each mirror substrate.

바람직한 실시예에서, 다이어몬드를 제조하는 데에 필요한 캐리어 기판은 거울의 관성질량을 낮게 유지하기 위해 완전히 또는 부분적으로 제거, 예를 들면 에칭되어 제거될 수 있다. 캐리어 구조를 부분적으로 에칭하여 없앰으로써 스트럿(strut)과 리브(rib)의 프레임(framework)을 남길 수 있고, 그것은 거울을 더욱 강화할 것이다. 또한, 질량을 더욱 감소시키기 위해 다이어몬드층 자체에 스트럿 및 리브를 뒤로부터 에칭하여 넣을 수 있다.In a preferred embodiment, the carrier substrate needed to make the diamond can be removed completely or partially, for example by etching to keep the inertial mass of the mirror low. By partially etching away the carrier structure, a framework of struts and ribs can be left, which will further strengthen the mirror. In addition, struts and ribs can be etched from behind into the diamond layer itself to further reduce mass.

다이어몬드층이 캐리어 기판의 양쪽에 증착될 때, 캐리어 기판은 거울 내에 스트럿으로서 남을 수 있다.When the diamond layer is deposited on both sides of the carrier substrate, the carrier substrate may remain as a strut in the mirror.

합성 다이어몬드(HOD)로서의 거울 기판을 제조하는 동안에, 소정의 평면성만 달성될 수 있다. 이러한 평면성은 거울 기판의 크기에 의존한다. 최적 균일성으로부터의 불가피한 편차가, 제조 공정 동안에 발생되는 기판의 내부 응력에 의해 발생된다. 큰 거울의 평면성을 향상시키기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예는 표면상에 인접하여 배치되는 복수개의 다이어몬드 세그먼트의 다이어몬드 기판을 형성한다. 각각 10x10 mm의 범위의 면적을 갖는 이들 다이어몬드 세그먼트는, 각각 예를 들면 변의 길이가 50mm인 다이어몬드 플레이트보다 큰 평면에 걸쳐 더 높은 평면성을 가진다.During fabrication of the mirror substrate as synthetic diamond (HOD), only certain planarity can be achieved. This planarity depends on the size of the mirror substrate. The unavoidable deviation from the optimum uniformity is caused by the internal stress of the substrate generated during the manufacturing process. In order to improve the planarity of large mirrors, a preferred embodiment of the present invention forms a diamond substrate of a plurality of diamond segments disposed adjacent on the surface. These diamond segments each having an area in the range of 10 × 10 mm each have a higher planarity over a larger plane than for example a diamond plate with a side length of 50 mm.

다이어몬드 세그먼트는 여러 가지 방법으로 결합되어 더 큰 거울을 형성한다. 따라서, 캐리어 기판 없이 평면 내에서 다이어몬드 세그먼트를 결합하고 함께 접착 또는 접합할 수 있다. 또한, 다이어몬드 세그먼트를 2개의 레벨에서 횡방향으로 어긋나게 결합 또는 중첩시켜, 서로 연결할 수 있다.Diamond segments are combined in many ways to form larger mirrors. Thus, diamond segments can be joined and glued or bonded together in a plane without a carrier substrate. In addition, the diamond segments can be connected to each other by being joined or overlapped in a lateral direction at two levels.

캐리어 기판이 이용되면, 다이어몬드 세그먼트는 각각 캐리어 기판의 한쪽 또는 양쪽에 접착 또는 접합될 수 있고, 대향하는 다이어몬드 세그먼트를 교대로 횡방향으로 배치하는 것이 바람직할 수 있다.If a carrier substrate is used, the diamond segments may be bonded or bonded to one or both sides of the carrier substrate, respectively, and it may be desirable to alternately place opposite diamond segments in the transverse direction.

본 발명은 도면을 기초로 하여 실시예에 의해 아래에서 더욱 상세히 설명된다.The invention is explained in more detail below by way of examples on the basis of the drawings.

도 1은 2개의 갈보 거울을 포함하는 레이저 기계가공 장치를 나타내는 도면이다.1 shows a laser machining apparatus comprising two galvo mirrors.

도 2는 본 발명의 거울의 실시예를 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view showing an embodiment of the mirror of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 후방으로부터 본 도면이다.3 is a view of another embodiment of the present invention from the rear;

도 4 및 도 5는 도 3의 거울의 두 가지 가능한 단면도이다.4 and 5 are two possible cross-sectional views of the mirror of FIG. 3.

도 6 내지 도 10은 여러 개의 다이어몬드 세그먼트로부터 조립된 본 발명의 또 다른 실시예의 측면도이다.6-10 are side views of yet another embodiment of the present invention assembled from several diamond segments.

도 1은 레이저 빔에 의해 회로판을 기계가공, 예를 들면, 드릴링 또는 구성하기 위한 장치를 개략적으로 나타내는데, 본 발명에 따른 거울이 편향 수단에 이용된다. 이 장치에서, 레이저(1)에 의해 방출되는 레이저 빔(2)은 2개의 갈보 편향 소자(3, 4)로 구성되는 편향 수단을 거친 후 결상 수단(5), 바람직하게는 F 세타(theta) 렌즈를 거쳐 기계가공될 기판, 예를 들면 회로판(6)으로 향하게 된다. 회로판(6)은 캐리어 테이블(7) 상에 배치되고, 이 테이블에 의해 둘 이상의 수평 방향 및 바람직하게는 수직 방향으로도 이동될 수 있다.1 schematically shows an apparatus for machining, for example drilling or constructing a circuit board by means of a laser beam, in which a mirror according to the invention is used for the deflection means. In this arrangement, the laser beam 2 emitted by the laser 1 passes through deflection means consisting of two galvo deflection elements 3, 4 and then an imaging means 5, preferably F theta. Via the lens it is directed to the substrate to be machined, for example the circuit board 6. The circuit board 6 is arranged on the carrier table 7 and can be moved in two or more horizontal directions and preferably in the vertical direction by this table.

편향 수단(3)은 갈보 모터(31)로 구성되는데, 갈보 모터(31)는 거울을 구동시키고, 이중 화살표(34)에 대응하는 축(33) 주위로 회전시킨다. 따라서, 편향 요소(4)는 갈보 모터(41), 및 이중 화살표(44)에 대응하는 축(43) 주위로 회전되는 거울(42)로 구성된다. 제1 거울(32)의 회전 운동에 의해, 레이저 빔(2)은 제2 거울(42) 상의 선(45) 상의 임의의 원하는 점으로 향하고, 거울의 회전 운동에 의해, 레이저 빔은 회로판(6) 내에 구멍을 천공하거나 회로층을 구성하기 위해 회로판(6)의 영역(61) 내의 임의의 지점으로 향할 수 있다.The deflection means 3 consists of a galvo motor 31, which drives the mirror and rotates around the axis 33 corresponding to the double arrow 34. The deflection element 4 therefore consists of a galvo motor 41 and a mirror 42 which is rotated about an axis 43 corresponding to the double arrow 44. By the rotational movement of the first mirror 32, the laser beam 2 is directed to any desired point on the line 45 on the second mirror 42, and by the rotational movement of the mirror, the laser beam 6 Can be directed to any point within the area 61 of the circuit board 6 to drill holes or to construct the circuit layer.

레이저 기계가공에 필요한 고속을 얻기 위해, 편향 수단의 거울은 가능한 한 낮은 관성질량, 즉, 가능한 한 낮은 두께를 가질 필요가 있다. 그러나, 동시에, 거울은, 정지시까지 백래시(backlash) 시간을 필요로 하지 않거나 가능한 한 적은 백래시 시간만 필요로 하도록, 높은 강도를 가질 필요가 있다. 거울의 면적이 클수록, 이러한 요구사항을 충족시키기 더 어렵다.In order to obtain the high speed required for laser machining, the mirror of the deflection means needs to have as low an inertial mass as possible, ie as low a thickness as possible. At the same time, however, the mirror needs to have a high intensity so that it does not require backlash time until standstill or only as little backlash time as possible. The larger the area of the mirror, the more difficult it is to meet these requirements.

편향 시스템에 이용되는 거울은 동일한 크기일 필요는 없다. 예를 들면 도 1로부터 알 수 있듯이, 레이저 빔(2)은 점(35)에서만 광선의 경로에서 제1 거울(3)에 이상적으로 충돌되지만, 이 제1 거울의 회전 운동으로 인해 선(45)의 임의의 점에서 제2 거울에 충돌할 수도 있다. 따라서, 제2 거울(42)은 제1 거울(32)보다 커야 한다. 이것은, 제1 거울이 예를 들면 유리 또는 실리콘으로 제조되는 종래의 기판에서 요구되는 낮은 관성질량 및 높은 강도를 따를 수 있는 반면에, 동일한 작업 속도가 제2 거울에 대해서는 더욱 작은 두께(d2)에 의해 얻어질 수 있다는 것을 뜻한다. 본 발명에 따르면, 이 경우에 제2 거울(42)은 작은 두께(d2)에서 필요한 강도를 보장하는 다이어몬드로 제조되는 거울 기판을 가진다. 물론, 거울(32, 42)은 둘 다 다이어몬드로 제조될 수 있다.The mirrors used in the deflection system need not be the same size. For example, as can be seen from FIG. 1, the laser beam 2 ideally impinges on the first mirror 3 in the path of the light beam only at point 35, but due to the rotational movement of this first mirror line 45. May collide with the second mirror at any point of. Thus, the second mirror 42 must be larger than the first mirror 32. This allows the first mirror to follow the low inertia mass and high strength required in conventional substrates made of glass or silicon, for example, while the same working speed is at a smaller thickness d2 for the second mirror. It can be obtained by According to the invention, in this case the second mirror 42 has a mirror substrate made of diamond which ensures the required strength at a small thickness d2. Of course, the mirrors 32 and 42 can both be made of diamond.

도 2는 본 발명의 다이어몬드를 사시도로 나타내는데, 여기에 나타낸 팔각 형의 모양 대신에 임의의 다른 모양이 이용될 수 있다. 두께(d)를 가진 거울 기판의 전방면에, 특히 이용되는 레이저의 파장에 따라 바람직하게 조정되는 반사 코팅(11)이 도포된다. 다이어몬드 거울면의 두께(d)는 예를 들면 0.2 내지 0.5 mm 정도일 수 있지만, 이 두께(d)는 유리 또는 실리콘으로 제조되고 동일한 거울 크기를 가지는 종래의 거울 기판에서 약 1 내지 2 mm일 것이다. 따라서, 상술한 바와 같은 다이어몬드의 더 높은 탄성 계수와 더 높은 강도로 인해서, 본 발명의 거울은 상당히 얇아 작은 질량을 가지며 더 높은 작업 속도를 가능하게 한다. Figure 2 shows a diamond of the present invention in a perspective view, in which any other shape may be used instead of the shape of the octagon shown here. On the front face of the mirror substrate having a thickness d, a reflective coating 11 is applied, which is preferably adjusted according to the wavelength of the laser used in particular. The thickness d of the diamond mirror surface can be, for example, on the order of 0.2 to 0.5 mm, but this thickness d will be about 1 to 2 mm in a conventional mirror substrate made of glass or silicon and having the same mirror size. . Thus, due to the higher elastic modulus and higher strength of the diamond as described above, the mirror of the present invention is considerably thin, which has a small mass and enables higher working speeds.

또한, 도 2는 캐리어 기판(12)을 나타내는데, 기판(12)은 먼저 다이어몬드 기판(10)의 제조용 베이스로서 작용한 후, 완전히 또는 부분적으로 제거되어 거울 기판의 두께 및 질량을 감소시킬 수 있다. 도 3 내지 도 5는 캐리어 기판(12)의 질량이 감소되면서도 거울을 더욱 강화할 수 있는 방법을 보여주는 예를 나타낸다. 도 3은 뒤로부터 본 거울 기판(10)을 나타낸다. 여기에서, 리브(14) 및 스트럿(15)은 리세스(13)를 통해 노출되는데, 리브(14) 및 스트럿(15)은 완성된 거울 기판의 질량을 약간만 증가시지만, 거울 기판(10)의 강도를 현저히 강화시킨다. 도 4 및 도 5는 캐리어 기판의 그러한 프로파일의 두 가지 다른 예를 나타낸다.2 also shows a carrier substrate 12, which may first act as a base for manufacturing the diamond substrate 10 and then be completely or partially removed to reduce the thickness and mass of the mirror substrate. . 3 to 5 show examples of how the mirror of the carrier substrate 12 can be further strengthened while the mass of the carrier substrate 12 is reduced. 3 shows the mirror substrate 10 seen from behind. Here, the ribs 14 and struts 15 are exposed through the recesses 13, which ribs 14 and struts 15 slightly increase the mass of the finished mirror substrate, Significantly strengthen the strength. 4 and 5 show two other examples of such a profile of a carrier substrate.

상술한 바와 같이, 거울 기판의 크기에 의존하는 소정의 평면성만 합성 다이어몬드로 제조되는 거울 기판의 제조시에 얻어질 수 있다. 더 큰 거울, 예를 들면 25mm보다 큰 변의 길이를 가지는 거울에 이용하기 위해, 거울 기판이 여러 개의 다이어몬드 세그먼트로부터 결합되는 본 발명의 실시예가 제공되었다. 도 6 내지 도 10은 각각 그러한 결합된 거울 기판의 실시예를 나타낸다. 여기에서, 먼저, 예를 들면 10x10 mm의 작은 면적으로 인해 높은 평면성을 보이는 제1 다이어몬드 세그먼트가 생산된다. 이들 다이어몬드 세그먼트는 예를 들면 에칭 공정에 의해 다이어몬드 플레이트로부터 분리될 수 있다. 그렇게 생산되는 다이어몬드 세그먼트(21)는 함께 결합, 접착 또는 접합되어, 원하는 더 큰 면적을 가지는 거울 기판(20)이 얻어진다. 도 6에 따르면, 개별적 다이어몬드 세그먼트(21)는 추가적 캐리어 기판 없이 평면 내에서 결합될 수 있다. 도 7에 따르면, 그러한 다이어몬드 세그먼트는 2개의 레벨 상에서 횡방향으로 교대로 결합 또는 중첩될 수 있다.As described above, only a predetermined planarity depending on the size of the mirror substrate can be obtained in the manufacture of the mirror substrate made of synthetic diamond. For use in larger mirrors, for example mirrors with sides longer than 25 mm, embodiments of the present invention have been provided in which a mirror substrate is joined from several diamond segments. 6-10 each show an embodiment of such a bonded mirror substrate. Here, first, a first diamond segment showing high planarity is produced, for example due to a small area of 10 × 10 mm. These diamond segments can be separated from the diamond plate, for example by an etching process. The diamond segments 21 thus produced are bonded, glued or bonded together to obtain a mirror substrate 20 having the desired larger area. According to FIG. 6, individual diamond segments 21 can be joined in plane without an additional carrier substrate. According to FIG. 7, such diamond segments can be alternately joined or overlapped transversely on two levels.

또한, 도 8 내지 도 10은, 다이어몬드 세그먼트(21)가 도 8에 따라 한쪽에 또는 도 9에 따라 양쪽에 각각 접착 및 접합되는 추가적 캐리어 기판(22)이 이용될 수도 있다. 이 경우에도, 대향하는 다이어몬드 세그먼트는 도 10에 나타내듯이 횡방향으로 어긋날 수 있다. 또한, 이 경우에도, 예를 들면 도 3 내지 도 5에 따라, 스트럿 또는 특정 격자는 캐리어 기판(22)에 합병될 수 있고, 그것은 질량을 감소시키고 강도를 강화시킨다.8 to 10, additional carrier substrates 22 may also be used in which the diamond segments 21 are glued and bonded to one side according to FIG. 8 or to both sides according to FIG. 9, respectively. Even in this case, the opposing diamond segments can be shifted laterally as shown in FIG. Also in this case, for example according to FIGS. 3 to 5, the strut or the particular grating can be incorporated into the carrier substrate 22, which reduces mass and enhances strength.

어떠한 경우에도, 결합된 거울 기판(20)은 연마되고, 바람직하게는 반사 코팅(11)이 도포된다.In any case, the bonded mirror substrate 20 is polished, preferably a reflective coating 11 is applied.

Claims (21)

적어도 한쪽에 반사면(11)을 가지는 편평한 거울 기판(10, 20)으로 이루어지는, 레이저 시스템의 편향 장치용 거울에 있어서,In the mirror for the deflecting device of a laser system, comprising a flat mirror substrate (10, 20) having a reflecting surface (11) on at least one side, 상기 거울 기판(10, 20)은 다이아몬드로 만들어진 것을 특징으로 하는The mirror substrate 10, 20 is characterized in that made of diamond 편향 장치용 거울.Mirror for deflection device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다이아몬드는 합성 HOD(highly oriented diamond)(고배향성 다이아몬드)인 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.And wherein the diamond is a synthetic highly oriented diamond (highly oriented diamond). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 거울 기판(10, 20)은 캐리어 기판(12) 상에 다수의 다이아몬드 필름의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.The mirror substrate (10, 20) is a mirror for a deflection device, characterized in that formed in the form of a plurality of diamond film on the carrier substrate (12). 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 캐리어 기판(12)은 실리콘으로 만들어진 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.And said carrier substrate (12) is made of silicon. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 거울 기판(10, 20)은 리브(14) 및 스트럿(15)으로 형성되는 캐리어 프레임(framework) 상에 다이아몬드로 만들어진 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.And the mirror substrate (10, 20) is made of diamond on a carrier frame formed of ribs (14) and struts (15). 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 거울 기판(10, 20)은 상기 반사면(11)의 반대쪽에 리세스에 의해 형성되는 보강 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.The mirror substrate (10, 20) comprises a reinforcement frame formed by a recess on the opposite side of the reflecting surface (11). 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 거울 기판(10, 20)은 상기 캐리어 기판(22)의 양쪽에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.The mirror substrate (10, 20) is a mirror for a deflection device, characterized in that arranged on both sides of the carrier substrate (22), respectively. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 거울 기판(20)은 인접하여 배치된 복수의 다이아몬드 세그먼트(21)로 형성되는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.And the mirror substrate (20) is formed of a plurality of diamond segments (21) arranged adjacently. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 복수의 다이아몬드 세그먼트(21)는 적어도 2개의 평면에서 횡방향으로 교대로 배치되고 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.And said plurality of diamond segments (21) are arranged alternately in the transverse direction in at least two planes and are connected to each other. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 복수의 다이아몬드 세그먼트(21)는 상기 캐리어 기판(22)의 적어도 한쪽 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.The plurality of diamond segments (21) are arranged on at least one surface of the carrier substrate (22). 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 상기 다이아몬드 세그먼트(21)는 상기 캐리어 기판(22)의 양쪽 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.Said diamond segment (21) is arranged on both surfaces of said carrier substrate (22). 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 복수의 다이아몬드 세그먼트(21)는 상기 캐리어 기판(22)의 양쪽 표면 상에 횡방향으로 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.And the plurality of diamond segments (21) are alternately arranged laterally on both surfaces of the carrier substrate (22). 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 12, 상기 다이아몬드 세그먼트(21)는 함께 접착(glueing) 및/또는 상기 캐리어 기판(22)에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.And the diamond segment (21) is glued together and / or adhered to the carrier substrate (22). 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 13, 상기 다이아몬드 세그먼트(21)는 서로 접합(bonding) 및/또는 상기 캐리어 기판과 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 편향 장치용 거울.And the diamond segments (21) are bonded to each other and / or to the carrier substrate. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항 기재의 거울을 제조하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing the mirror of any one of claims 1 to 14, 상기 캐리어 기판(12) 상에 기상 증착(CVP)에 의해 기체 상태로부터 복수의 다이아몬드층을 증착하는 단계,Depositing a plurality of diamond layers from the gas phase by vapor deposition (CVP) on the carrier substrate 12, 상기 증착 단계에 의해 제조된 다이아몬드 플레이트로부터 원하는 크기의 개별 거울 기판(10) 또는 다이아몬드 세그먼트(21)를 분리하는 단계, 및Separating individual mirror substrates 10 or diamond segments 21 of a desired size from the diamond plates produced by the deposition step, and 각각의 상기 거울 기판(10) 상에 반사층(11)을 증착하는 단계Depositing a reflective layer 11 on each of said mirror substrates 10 를 포함하는 제조 방법.Manufacturing method comprising a. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 캐리어 기판(12)의 상기 다이아몬드층의 반대쪽을 완전히 또는 부분적으로 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.Etching the opposite side of the diamond layer of the carrier substrate (12) completely or partially. 제15항 또는 제16항에 있어서,The method according to claim 15 or 16, 상기 다이아몬드 플레이트로부터 소정 형상 및 크기의 다이아몬드 세그먼트(21)들을 특히 에칭에 의해 분리하는 단계, 및 복수의 상기 다이아몬드 세그먼트(21)를 연결하여 커다란 거울 기판(20)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.Separating diamond segments 21 of a predetermined shape and size from the diamond plate, in particular by etching, and connecting a plurality of the diamond segments 21 to form a large mirror substrate 20. Manufacturing method. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 다이아몬드 세그먼트(21)는 에지가 서로 접착 또는 접합되는 것을 특징 으로 하는 제조 방법.The diamond segment (21) is characterized in that the edge is bonded or bonded to each other. 제17항 또는 제18항에 있어서,The method of claim 17 or 18, 상기 다이아몬드 세그먼트(21)는 상기 캐리어 기판(22)에 접착 또는 접합되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The diamond segment (21) is bonded or bonded to the carrier substrate (22). 광선의 경로에 배치되는 적어도 하나의 거울(32, 42)을 통해 레이저빔(2)이 가공물(6) 쪽으로 편향되고 회전 구동기(31, 41)를 통해 선회되는, 레이저 시스템의 편향 장치에 있어서,In the deflection apparatus of a laser system, in which the laser beam 2 is deflected toward the workpiece 6 and pivoted through the rotation drivers 31, 41 through at least one mirror 32, 42 arranged in the path of the light beam. 적어도 하나의 상기 거울(42)은 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 다이아몬드로 만들어진 거울 기판에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는At least one said mirror 42 is characterized in that it is formed by a mirror substrate made of diamond according to any one of the preceding claims. 편향 장치.Deflection device. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 레이저(1)의 광선 경로에 배치된 2개의 거울(32, 42) 중에서 상기 광선 경로의 하류에 있는 거울(42)은 상기 광선 경로의 상류에 있는 거울(32)보다 면적이 크고 두께가 작으며, 적어도 상기 하류에 있는 거울(42)은 다이아몬드로 만들어진 거울 기판(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 편향 장치.Of the two mirrors 32, 42 disposed in the beam path of the laser 1, the mirror 42 downstream of the beam path has a larger area and a smaller thickness than the mirror 32 upstream of the beam path. At least the downstream mirror (42) comprises a mirror substrate (10) made of diamond.
KR1020067002913A 2003-08-26 2004-07-07 Mirror comprising a diamond substrate for a deflection unit in a laser system, method for the producti0n thereof, and deflection unit for a laser system KR20060058110A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10339220.3 2003-08-26
DE2003139220 DE10339220B4 (en) 2003-08-26 2003-08-26 Mirror for a deflection unit in a laser system, method for its production and deflection unit for a laser system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060058110A true KR20060058110A (en) 2006-05-29

Family

ID=34258224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067002913A KR20060058110A (en) 2003-08-26 2004-07-07 Mirror comprising a diamond substrate for a deflection unit in a laser system, method for the producti0n thereof, and deflection unit for a laser system

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2007503607A (en)
KR (1) KR20060058110A (en)
CN (1) CN1842728A (en)
DE (1) DE10339220B4 (en)
WO (1) WO2005022209A1 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2065734A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-03 Plansee Se Mirror for laser processing
JP5864949B2 (en) * 2010-11-29 2016-02-17 ギガフォトン株式会社 Extreme ultraviolet light generation system
CN102323631A (en) * 2011-10-14 2012-01-18 日芯光伏科技有限公司 Lamination type granite substrate heavy-calibre optical reflector
GB201400264D0 (en) 2014-01-08 2014-02-26 Element Six Ltd Synthetic diamond optical mirrors
EP3146370A4 (en) * 2014-05-21 2018-01-03 US Synthetic Corporation Mirror including polycrystalline diamond body for use with a motor, scanning systems including the same, and related methods
DE102015103164B4 (en) 2015-03-04 2022-10-20 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Scanning device with at least one one-dimensional scanning unit
US10751835B2 (en) * 2015-06-19 2020-08-25 Ipg Photonics Corporation Laser welding head with dual movable mirrors providing beam movement and laser welding systems and methods using same
JP2017129650A (en) * 2016-01-19 2017-07-27 株式会社ディスコ Scanning mirror
DE102018205786A1 (en) * 2018-04-17 2019-10-17 Trumpf Laser Gmbh Scanner mirror, scanner device and irradiation device
DE102019202222B4 (en) * 2019-02-19 2023-08-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Diamond deflection mirror and method of manufacture
EP3885789A1 (en) 2020-03-26 2021-09-29 Leica Geosystems AG Distance measuring device
DE102021129829A1 (en) * 2021-11-16 2023-05-17 Precitec Gmbh & Co. Kg Deflection device with a coated mirror element and laser processing head with the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4764003A (en) * 1986-11-03 1988-08-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Optical mirror coated with organic superconducting material
DE3713109A1 (en) * 1987-04-16 1988-11-03 Limess Licht Messtechnik Gmbh Device for measuring workpieces
DE3809921A1 (en) * 1988-03-24 1989-10-12 Diehl Gmbh & Co Large-area high-energy laser mirror and method for producing such a mirror
DE4102721A1 (en) * 1991-01-30 1992-08-06 Rosenthal Ag METHOD AND DEVICE FOR GENERATING A TARGET CONTOUR ON A WORKPIECE
JP3549228B2 (en) * 1993-05-14 2004-08-04 株式会社神戸製鋼所 Highly oriented diamond heat dissipation substrate
DE4404141A1 (en) * 1994-02-09 1995-08-10 Fraunhofer Ges Forschung Device and method for laser beam shaping, especially in laser beam surface processing
WO1996038758A1 (en) * 1995-05-30 1996-12-05 Philips Electronics N.V. Switching device and the use thereof
US5803967A (en) * 1995-05-31 1998-09-08 Kobe Steel Usa Inc. Method of forming diamond devices having textured and highly oriented diamond layers therein
US6544599B1 (en) * 1996-07-31 2003-04-08 Univ Arkansas Process and apparatus for applying charged particles to a substrate, process for forming a layer on a substrate, products made therefrom
US6335863B1 (en) * 1998-01-16 2002-01-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Package for semiconductors, and semiconductor module that employs the package
DE19941363B4 (en) * 1999-08-31 2006-06-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for the preparation of a microactuator component
DE19955574B4 (en) * 1999-11-18 2005-07-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mass-optimized mirror for laser processing and method for cooling the mass-optimized mirror in laser processing

Also Published As

Publication number Publication date
DE10339220A1 (en) 2005-04-28
DE10339220B4 (en) 2006-08-10
CN1842728A (en) 2006-10-04
WO2005022209A1 (en) 2005-03-10
JP2007503607A (en) 2007-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7190854B1 (en) Methods for forming an array of MEMS optical elements
KR20060058110A (en) Mirror comprising a diamond substrate for a deflection unit in a laser system, method for the producti0n thereof, and deflection unit for a laser system
US7303645B2 (en) Method and system for hermetically sealing packages for optics
US6781279B2 (en) Micro-actuator with interdigitated combs perpendicular to a base
US7838796B2 (en) Stack structure cutting method and stack structure
US6963679B1 (en) Micro-opto-electro-mechanical switching system
US20070069349A1 (en) Method for micro-electro mechanical system package
WO2006047480A2 (en) Method and apparatus of making highly repetitive micro-pattern using laser writer
WO2010127694A1 (en) Passive alignment method and its application in micro projection devices
CN103033901B (en) Laminated wafer lens and manufacturing method thereof, multilayer lens
JP5868226B2 (en) Galvano scanner
KR100652810B1 (en) Mirror package and method of manufacturing the mirror package
JP2001064029A (en) Multilayered glass substrate and its cutting method
US5808293A (en) Photo detector with an integrated mirror and a method of making the same
JP2003240914A (en) Method of forming fiducial mark
JPH07505728A (en) Method for fabricating microsystems and formation of microsystem laser sources from this method
JP2005109322A (en) Laser beam dicing device
US20030227669A1 (en) Structured polarizer and method for making the same
CN112817146A (en) Variable-grid low-mass MEMS mirror
US9897801B2 (en) Multi-hinge mirror assembly
JP2003200278A (en) Fiber optic parts array and method of manufacturing the same
US7130098B2 (en) Silicon wafer based macroscopic mirror for wide angle scanning applications
JP2007136481A (en) Laser beam machining device
WO2019159650A1 (en) Method for manufacturing microporous optical element and microporous optical element
US9244269B2 (en) Micro movable device and optical switching apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination