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Title:
LASER MACHINING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/059567
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a laser machining device (100) by which means two independent laser beams (110, 120) can be deflected onto the same machining field in a single machining process. To this end, an at least partially reflecting optical element (130) is used, said optical element being embodied in such a way that the first laser beam (110) is essentially transmitted and the second laser beam (120) is essentially reflected. Two deflection units (111 and 121) independently vary the beam paths of the two laser beams (110 and 120) before said beam paths impinge on the at least partially reflecting optical element (130), and two plane field optical elements (f-theta objectives) (112 and 122) are used to focus the beam paths.

Inventors:
MAYER HANS JUERGEN
Application Number:
PCT/DE2003/000019
Publication Date:
July 24, 2003
Filing Date:
January 07, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B23K26/06; (IPC1-7): B23K26/06
Foreign References:
EP0299702A11989-01-18
DE19955383A12001-05-03
DE19959862A12001-06-13
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 10 17 November 2000 (2000-11-17)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Bearbeiten von Objekten mittels Laser strahlen, mit einer ersten Ablenkeinheit (111), welche einen ersten Laserstrahl (110) über eine erste Planfeldoptik (112) auf ein teilweise reflektierendes Element (130) lenkt, und einer zweiten Ablenkeinheit (121), welche einen zweiten Laserstrahl (120) über eine zweite Planfeldoptik (122) auf das teilweise reflektierende Element (130) lenkt, wobei das teilweise reflektierende optische Element (130) derart ausgebildet ist, dass es den ersten Laserstrahl (110) im wesentlichen transmittiert und den zweiten Laserstrahl (120) im wesentlichen reflektiert und wobei das teilweise reflektierende optische Element (130) re lativ zu einem zu bearbeitenden Objekt derart angeordnet ist, dass die beiden Laserstrahlen (110,120) unmittelbar nach der Transmission bzw. nach der Reflektion auf das zu bearbeitende Objekt treffen.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die beiden Ablenk einheiten (111,121) senkrecht zueinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die spektrale Verteilung des ersten Laserstrahls (110) eine erste Wellenlänge aufweist, die spektrale Verteilung des zweiten Laserstrahls (120) eine zweite Wellenlänge aufweist, welche gegenüber der ers ten Wellenlänge unterschiedlich ist, und das teilweise reflektierende Element (130) ein dichroi tischer Spiegel ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, zusätzlich mit einem ersten Laser, welcher den ersten Laserstrahl (110) generiert, und einem zweiten Laser, welcher den zweiten Laserstrahl (120) generiert.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der ein Laser vorgesehen ist, welcher direkt oder indirekt über eine Frequenzkonversi on den ersten Laserstrahl (110) generiert und welcher indirekt über eine Frequenzkonversion den zwei ten Laserstrahl (120) generiert.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der das teilweise reflektierende optische Element (130) ein polarisationsabhängiger Spiegel ist, dessen Reflexionsver mögen von der Polarisation des auf den polarisationsabhän gigen Spiegel treffenden Lichts abhängt, und die Polarisationsrichtung des auf den polarisationsab hängiger Spiegel treffenden ersten Laserstrahls (110) im wesentlichen senkrecht zu der Polarisationsrichtung des auf den polarisationsabhängigen Spiegel treffenden zweiten La serstrahls (120) ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der ein Polarisationsro tator (150) vorgesehen ist, welcher die Polarisationsrichtung des auf den polarisationsabhängigen Spiegel treffenden zwei ten Laserstrahls (120) verändert.
Description:
Beschreibung Laserbearbeitungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Objekten mittels Laserstrahlen.

Laserbearbeitungsmaschinen verwenden heutzutage häufig zwei oder auch mehrere verschiedene Laserstrahlen, die unabhängig voneinander auf das zu bearbeitende Objekt gelenkt werden.

Zur Erzeugung der verschiedenen Laserstrahlen sind nicht un- bedingt mehrere verschiedene Laserlichtquellen erforderlich.

Es genügt auch der von einem einzigen Laser ausgesandte La- serstrahl, der beispielsweise mittels eines Strahlteilers in mehrere Teilstrahlen aufgespalten wird, die danach auf das zu bearbeitende Objekt gelenkt werden können.

In vielen Fällen werden verschiedene Wellenlängen von Laser- licht verwendet um insbesondere verschiedene Materialien mit einer hohen Genauigkeit bearbeiten zu können. Zur Erzeugung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Wellenlängen von La- serlicht werden üblicherweise zwei oder mehrere Laserlicht- quellen verwendet. Alternativ kann auch ein einziger Laser verwendet werden, wobei der von diesem Laser ausgesandte Strahl durch die Verwendung von Strahlteilern in zumindest zwei Teilstrahlen aufgespalten wird und zumindest einer der beiden Strahlen durch einen nichtlinearen optischen Effekt (insbesondere einer sog. Frequenzvervielfachung) in seiner Wellenlänge verändert wird. Auf diese Weise können ebenso wie bei der Verwendung von zwei Laserlichtquellen mittels einer einzigen Laserlichtquelle zwei unterschiedliche Teilstrahlen erzeugt werden, wobei die spektrale Verteilung des einen Teilstrahls relativ zu der spektralen Verteilung des anderen Teilstrahls unterschiedlich ist.

Die gleichzeitige Verwendung von einem kurzwelligen Laser- strahl und einem langwelligen Laserstrahl ist insbesondere

bei der Laserstrukturierung und dem Laserbohren von mehr- schichtigen Leiterplatten erforderlich. Dabei können bei- spielsweise mittels des kurzwelligen Laserlichts, welches zu- dem in möglichst kurzen Laserpulsen auf das zu bearbeitende Objekt trifft, dünne Metallschichten abgetragen werden, wel- che sowohl auf der Oberfläche als auch im Inneren der mehr- schichtigen Leiterplatten ausgebildet sind und welche ver- schiedene nichtleitende Schichten voneinander trennen. Das langwelligere Laserlicht wird dazu verwendet, um diese nicht- leitenden Zwischenschichten präzise abzutragen. Auf diese Weise können beispielsweise Löcher mit einem Durchmesser von 20 Mm oder weniger erzeugt werden, so dass durch eine nach- folgende Metallisierung eines lasergebohrten Lochs bestimmte metallische Zwischenschichten auf extrem kleinem Raum elekt- risch leitend miteinander verbunden werden.

Die Laserbearbeitung mittels zwei unterschiedlichen Wellen- längen erfolgt heutzutage üblicherweise dadurch, dass zwei Laserstrahlen mittels nebeneinander angeordneten Ablenkein- heiten zielgenau auf das zu bearbeitende Objekt gerichtet werden. Jede der Ablenkeinheiten weist üblicherweise zwei drehbar gelagerte Spiegel auf, so dass der auf das zu bear- beitende Objekt auftreffende Laserstrahl in einer x-y-Ebene positioniert werden kann. Die Anordnung der beiden Ablenkein- heiten hat den Nachteil, dass die beiden Laserstrahlen, so- fern sie auf einen gemeinsamen Teilbereich des zu bearbeiten- den Objekts gerichtet werden sollen, unter unterschiedlichen Winkeln auf die Bearbeitungsoberfläche auftreffen. Die unter- schiedlichen Auftreffwinkel der beiden Laserstrahlen sind insbesondere für das Laserbohren von kleinen Löchern nachtei- lig, da aufgrund der unterschiedlichen Winkel der resultie- rende Durchmesser des gebohrten Loches mit zunehmender Loch- tiefe insbesondere an der Oberkante des Lochs größer wird.

Darüber hinaus werden bei großen Winkelabweichungen die Lö- cher schräg in das zu bearbeitende Objekt gebohrt. Damit er- gibt sich beispielsweise bei Durchganglöchern für das Loch auf der einen Seite des Objekts eine andere Position als auf

der gegenüberliegenden anderen Seite, so dass die Genauigkeit des gebohrten Lochs erheblich verschlechtert wird.

Aus der JP 2001 196 665 A ist eine Vorrichtung und ein Ver- fahren zum Bearbeiten von Objekten mittels Laserstrahlen be- kannt, wobei zwei von unterschiedlichen Laseroszillatoren er- zeugte Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge mittels eines dichroitischen Spiegels überlagert und nach dem Durch- gang durch eine Sammellinse auf ein zu bearbeitenden Objekt gerichtet werden.

Aus der DE 199 10 880 AI ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Objekten mittels eines Laserstrahls bekannt, bei dem der bearbeitende Laserstrahl nach dem Durchgang durch eine Fokus- sieroptik von einer aus zwei Umlenkspiegeln bestehenden Ab- lenkeinheit auf ein zu bearbeitendes Objekt gelenkt wird.

Zwischen der Ablenkeinheit und dem zu bearbeitenden Objekt ist eine Planfeldoptik angeordnet, so dass die auf das Objekt gerichteten Laserstrahlen unabhängig von der genauen Stellung der Ablenkeinheit mit einem gleichbleibenden Fokusdurchmesser auf das Objekt treffen.

Aus der JP 2000 190 087 A ist eine Laserbearbeitungsmaschine bekannt, bei der die Strahlengänge zweier unterschiedlich po- larisierter Laserstrahlen mittels eines polarisationsabhängi- gen Spiegels kombiniert und nach dem Durchgang durch eine Planfeldoptik auf ein zu bearbeitendes Objekt gerichtet wer- den. Der Ort, an dem die beiden Laserstrahlen auf das zu be- arbeitende Objekt auftreffen, wird von der Stellung von je- weils einer Ablenkeinheit bestimmt, die sich vor der Überla- gerung der beiden Laserstrahlen in einem der beiden Strahlen- gänge befindet.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich- tung zum Bearbeiten von Objekten mittels Laserstrahlen zu schaffen, bei welcher zwei unterschiedliche Laserstrahlen un- abhängig voneinander auf eine Objektoberfläche fokussierbar

sind, wobei der jeweilige Fokusdurchmesser unabhängig vom ge- nauen Auftreffort des jeweiligen Laserstrahls auf die Objekt- oberfläche ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Bearbei- ten von Objekten mittels Laserstrahlen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine mög- lichst senkrechte Bearbeitung von Objekten mittels zwei un- terschiedlichen Laserstrahlen dann möglich ist, wenn die Strahlengänge der beiden Laserstrahlen mittels eines teilwei- se reflektierenden optischen Elements zumindest annähernd zu- sammengeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass die beiden Ablenkeinheiten im Prinzip in einem beliebigen Abstand voneinander angeordnet werden kön- nen, ohne dass dies zu einer Verschlechterung der Strahlfüh- rung der beiden auf das Objekt gerichteten Laserstrahlen auf- grund von stark unterschiedlichen Auftreffwinkeln führt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere dann vor- teilhaft zum Laserbohren eingesetzt werden, wenn die beiden Laserstrahlen derart an dem teilweise reflektierenden opti- schen Element überlagert werden, dass deren Strahlengänge im wesentlichen koaxial auf das zu bearbeitende Objekt auftref- fen. Auf diese Weise können bei einer genauen Leistungssteue- rung der beiden Laserstrahlen sowohl Durchgangslöcher als auch sog. Sacklöcher schnell und mit hoher Präzision gebohrt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch dann vorteil- haft zum Laserbohren verwendet werden, wenn die zwei Laser- strahlen parallel mit einem bestimmten Versatz auf das zu be- arbeitende Loch gelenkt werden. In diesem Fall können gleich- zeitig zwei unterschiedliche Löcher gebohrt werden.

Der wichtigste Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung be- steht darin, dass zur Bearbeitung eines Objekts zwei getrenn- te Laserstrahlen völlig unabhängig voneinander auf ein und dasselbe Bearbeitungsfeld gelenkt werden können. Dies eröff- net eine Vielzahl von Möglichkeiten um mit einer einzigen Be- arbeitungsmaschine verschiedenartige Objekte präzise und schnell bearbeiten zu können.

Die Verwendung von Planfeldoptiken ermöglicht, dass die bei- den Laserstrahlen innerhalb eines großen Bearbeitungsberei- ches auf das zu bearbeitende Objekt gelenkt werden können, ohne dass sich die Strahlqualität aufgrund von unterschiedli- chen Fokusbreiten ändert. Eine solche Änderung der Fokusbrei- ten tritt üblicherweise bei gewöhnlichen sog. sphärischen Linsen auf, bei welchen der Fokusbereich, d. h. der Bereich, bei dem bei verschiedenen Einfallswinkeln des Laserstrahls der Laserstrahl fokussiert wird, auf einer Kugeloberfläche liegt. Planfeldoptiken, welche auch als F-Theta-Objektive be- zeichnet werden, zeichnen sich im Gegensatz zu den gewöhnli- chen sphärischen Linsen dadurch aus, dass der Fokusbereich weitgehend unabhängig vom Einfallswinkel des auf die Plan- feldoptik treffenden Lichtstrahls in einer Ebene liegt. Somit ermöglicht die Verwendung von Planfeldoptiken eine präzise Fokussierung der bearbeitenden Laserstrahlen innerhalb eines großen Bearbeitungsbereichs, so dass auch große Objekte ohne eine zwischenzeitliche Verschiebung und somit ohne Unterbre- chung bearbeitet werden können.

Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2, bei der die beiden Ablenkeinheiten senkrecht zueinander angeordnet sind, hat den Vorteil, dass bei einer Nullstellung der beiden Ablenkeinheiten die beiden Laserstrahlen senkrecht zueinander auf das teilweise reflektierende optische Element auftreffen.

Dies erleichtert den Aufbau und insbesondere die optische Justierung einer entsprechenden Laserbearbeitungsvorrichtung, da bei einer Nullstellung der beiden Ablenkeinheiten die La-

serstrahlen ausschließlich senkrecht oder parallel zu der Be- arbeitungsoberfläche geführt werden können.

Gemäß Anspruch 3 weisen die beiden Laserstrahlen unterschied- liche Wellenlängen auf und als teilweise reflektierendes Ele- ment wird ein dichroitischer Spiegel verwendet. Die Verwen- dung eines dichroitischen Spiegels hat gegenüber der Verwen- dung von herkömmlichen halbdurchlässigen Spiegeln den Vor- teil, dass, geeignete spektrale Reflexions-bzw. Transmissi- onseigenschaften des dichroitischen Spiegels vorrausgesetzt, die von den beiden unterschiedlichen Laserstrahlen bereitge- stellte Leistung ohne größere Verluste für die Bearbeitung des zu bearbeitenden Objekts verwendet werden kann. Im Gegen- satz dazu würde bei der Verwendung eines herkömmlichen halb- durchlässigen Spiegels sowohl eine unerwünschte Reflexion des transmittierten Laserstrahls als auch eine unerwünschte Transmission des reflektierten Laserstrahls auftreten. Die Intensitäten dieser unerwünschten Laserstrahlen hätten dann eine Verlustleistung zur Folge, welche die thermische Stabi- lisierung einer Laserbearbeitungsmaschine im Falle der Strahlzusammenführung mittels eines herkömmlichen halbdurch- lässigen Spiegels erschweren würde. Somit erleichtert die Verwendung eines auf die Wellenlängen der beiden Laserstrah- len abgestimmten dichroitischen Spiegels aufgrund der Redu- zierung der Verlustleistung die thermische Stabilisierung der Laserbearbeitungsmaschine und trägt dadurch zu einer zeitlich gleichbleibenden hohen Bearbeitungsgenauigkeit bei.

Gemäß Anspruch 4 wird zur Erzeugung des ersten Laserstrahls ein erster Laser und zur Erzeugung des zweiten Laserstrahls ein zweiter Laser verwendet.

Alternativ zu der Verwendung von zwei Laserlichtquellen kön- nen gemäß Anspruch 5 die beiden Laserstrahlen auch durch ei- nen einzigen Laser erzeugt werden, wobei die spektrale Ver- teilung von zumindest einem der beiden Laserstrahlen durch eine sog. Frequenzkonversion verändert wird. Eine Frequenz-

konversion, bei der die Frequenz des primären Laserstrahls erhöht wird, stellt beispielsweise eine Frequenzvervielfa- chung innerhalb eines optisch nichtlinearen Kristalls dar.

Ebenso kann mittels einer Frequenzkonversion aber auch die Frequenz des primären Laserlichts verringert werden. Dies kann beispielsweise durch eine Frequenzmischung erfolgen, bei der zwei unterschiedliche Lichtstrahlen mit zueinander unter- schiedlicher spektraler Verteilung in einem optisch nichtli- nearen Kristall räumlich überlagert werden, so dass sowohl die Summenfrequenz als auch insbesondere die Differenzfre- quenz zwischen den Frequenzen der beiden gemischten Licht- strahlen erzeugt wird.

Eine effiziente Strahlzusammenführung ohne die Verlust- leistungen von unerwünscht reflektierten bzw. unerwünscht transmittierten Laserstrahlen kann auch bei zwei Laserstrah- len mit gleichen Wellenlängen erreicht werden. Dazu wird ge- mäß Anspruch 6 ein polarisationsabhängiger Spiegel als teil- weise reflektierendes optisches Element verwendet. Die effi- ziente Verwendung eines polarisationsabhängigen Reflektors setzt voraus, dass die Polarisationsrichtungen der beiden La- serstrahlen unterschiedlich, am besten senkrecht zueinander sind. Als polarisationsabhängige Spiegel können beispielswei- se ein sog. Nikol'sches Prisma oder im Prinzip jedes andere optisch aktive Material verwendet werden, welches für unter- schiedliche Polarisationsrichtungen jeweils unterschiedliche Brechungsindizes aufweist.

Die Polarisationsrichtung von auf dem polarisationsabhängigen Spiegel auftreffenden Lichtstrahlen kann durch einen optisch aktiven Kristall beeinflusst werden. So kann zum Beispiel ein zunächst in einer bestimmten Richtung linear polarisierter Lichtstrahl durch ein sog. A/4-Plättchen um 90° gedreht wer- den. Als polarisationsrotierende Elemente können aber auch andere Materialien verwendet werden, deren optische Aktivität auf dem magnetooptischen Effekt (Faraday-Effekt) oder auf dem elektrooptischen Kerr-oder Pockelseffekt beruht. Ferner wird

darauf hingewiesen, dass polarisierende optische Elemente, wie beispielsweise eine Polarisatorfolie oder auch ein Nikol- Prisma verwendet werden können, um aus einem zunächst unpola- risierten Lichtstrahl einen polarisierten Lichtstrahl zu er- zeugen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung er- geben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung der- zeit bevorzugter Ausführungsformen.

In der Zeichnung zeigen Figur 1 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und Figur 2 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Laserbear- beitungsvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbei- spiel der Erfindung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100 er- laubt die Bearbeitung eines Objekts (nicht dargestellt) durch zwei Laserstrahlen mit zueinander unterschiedlicher spektra- ler Verteilung. Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird der Strah- lengang eines ersten Laserstrahls 110 mittels einer Ablenk- einheit 111 variiert. Die Ablenkeinheit 111 weist zumindest zwei gegeneinander verkippte Spiegel auf, welche mittels ei- ner Steuereinheit (nicht dargestellt) derart bewegt werden können, dass der erste Laserstrahl 110 in einer Ebene senk- recht zu der Ausbreitung des ersten Laserstrahls 110 ausge- lenkt wird. Entsprechend wird der Strahlengang eines zweiten Laserstrahls 120 mittels einer zweiten Ablenkeinheit 121 va- riiert, welche gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbei- spiel der Erfindung senkrecht zu der ersten Ablenkeinheit 111 angeordnet ist. Ebenso wie die erste Ablenkeinheit 111 weist die zweite Ablenkeinheit 121 zwei gegeneinander verkippte Spiegel auf, die den Strahlengang des zweiten Laserstrahls 120 entsprechend der Ansteuerung der Ablenkeinheit 121 durch eine nicht dargestellte Steuereinheit manipuliert.

Die zweite Ablenkeinheit 121 weist gegenüber der ersten Ab- lenkeinheit 111 zusätzlich einen weiteren Reflektor auf, so dass bei einer parallelen Ausrichtung der primär auf die bei- den Ablenkeinheiten einfallenden Laserstrahlen 110 und 120 die Strahlengänge der von den beiden Ablenkeinheiten austre- tenden Laserstrahlen bevorzugt in einem Winkel von 90° zuein- ander verlaufen. Alternativ zu einem weiteren Reflektor kann auch die Nullstellung von zumindest einem der beiden Spiegel der zweiten Ablenkeinheit 121 gegenüber den Spiegeln der ers- ten Ablenkeinheit 111 entsprechend verstellt sein. Als weite- re aufgrund der Verwendung von baugleichen Komponenten beson- ders bevorzugte Alternative kann als zweite Ablenkeinheit 121 eine der ersten Ablenkeinheit 111 identische Ablenkeinheit ohne zusätzlichen Reflektor verwendet werden. In diesem Fall müsste der auf die Ablenkeinheit 121 auftreffende Laserstrahl 120 senkrecht zu dem ersten Laserstrahl 110 ausgerichtet sein. Dies kann auf einfache Weise mit einem zusätzlichen Re- flektor realisiert werden, welcher den auf die Ablenkeinheit 121 treffenden Laserstrahl 120 bevorzugt um 90° ablenkt.

In dem Strahlengang 110 bzw. 120 befindet sich ferner eine Planfeldoptik 112 bzw. 122, welche in unmittelbarer Nähe der Ablenkeinheit 111 bzw. 121 angeordnet ist. Die Strahlenzusam- menführung der beiden Laserstrahlen 110 und 120 erfolgt mit- tels eines dichroitischen Spiegels 130. Der dichroitische Spiegel 130 zeichnet sich durch einen hohen Transmissionsko- effizienten für das Licht des ersten Laserstrahls 110 und durch einen hohen Reflexionskoeffizienten für das Licht des zweiten Laserstrahls 120 aus. Der durch den dichroitischen Spiegel 130 transmittierte erste Laserstrahl 110 und der von dem dichroitischen Spiegel 130 reflektierte zweite Laser- strahl 120 werden bei geeigneter Wahl der Brennweiten der beiden Planfeldoptiken 112 und 122 auf die Bearbeitungsebene 140 fokussiert.

Es wird darauf hingewiesen, dass die spektralen Reflexions- bzw. Transmissionseigenschaften des dichroitischen Spiegels 130 sorgfältig auf die Wellenlängen der beiden Laserstrahlen 110 und 120 abgestimmt werden sollten. Eine effiziente Strah- lenzusammenführung ohne große Verluste durch unerwünscht transmittiertes Licht des zweiten Laserstrahls 120 und uner- wünscht reflektiertes Licht des ersten Laserstrahls 110 kann insbesondere dann erreicht werden, wenn die Differenz der Wellenlängen der beiden Laserstrahlen 110 und 120 so groß ist, dass der dichroitische Spiegel 130 für den Laserstrahl 110 einen Transmissionskoeffizienten von möglichst nahe bei 100% und für den Laserstrahl 120 einen Reflexionskoeffizien- ten von möglichst nahe bei 100% aufweist. In Verbindung mit Nd : YAG-, Nd : YV04-, Nd : YLF-, Excimer-Lasern und Co2-Lasern eignen sich insbesondere die Wellenlängenkombinationen 355 nm und 532 nm, 355 nm und 1064 nm, 532 nm und 1064 nm, 355 nm und 9,2 Mm bis 10,6 gm sowie 532 nm und 9,2 gm bis 10,6 ßm.

In die Strahlengänge der beiden Laserstrahlen 110 und 120 können außerdem in Figur 1 nicht dargestellte herkömmliche sog. Strahlaufweiter eingebracht werden können, so dass die beiden Laserstrahlen 110 und 120 mit unterschiedlicher Fokus- breite auf die Bearbeitungsebene 140 abgebildet werden kön- nen. Diese Strahlaufweiter können ferner für eine Feinjustage der beiden Laserstrahlen 110 und 120 verwendet werden. Durch Verstellen der Strahlaufweiter kann außerdem die Fokusebene des entsprechenden Laserstrahls verstellt werden, so dass ei- ne Laserbearbeitung in unterschiedlichen Ebenen möglich ist.

Das Verändern der Fokusebene kann außerdem dazu verändert werden, um ein zuvor gebohrtes Loch von störenden Material- spuren zu befreien. Solche Materialspuren sind beispielsweise durch das Bohren entstandene Grate oder in dem gebohrten Loch befindliche Späne. Bei einem derartigen Reinigungsprozess wird die Fokusverschiebung gerade so groß gewählt, dass die resultierende Strahlintensität in dem gebohrten Loch gerade so stark ist, dass einerseits die störenden Materialspuren

möglichst vollständig entfernt werden und andererseits der Materialabtrag an der Leiterplatte so klein ist, dass die Ge- ometrie des zuvor gebohrten Lochs nicht verändert wird.

Ferner wird darauf hingewiesen, dass bei der Transmission des ersten Laserstrahls 110 durch den dichroitischen Spiegel 130 ein Strahlversatz auftritt, dessen Größe von dem Brechungsin- dex des Spiegelsubstrats, von dessen Dicke und insbesondere von dem Winkel abhängt, unter dem der erste Laserstrahl 110 auf den dichroitischen Spiegel 130 auftrifft. Durch die Ver- wendung der telezentrischen Planfeldoptik 112 wird die Win- kelabhängigkeit des Strahlversatzes erheblich reduziert.

Eine hohe Präzision der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 wird durch eine regelmäßige Kalibrierung gewährleistet, welche für die beiden Laserstrahlen 110 und 120 unabhängig voneinander durchgeführt wird. Dabei wird jeweils sowohl die Soll- Position, an welcher der jeweilige Laserstrahl auf ein Objekt treffen soll, als auch die Ist-Position, an welcher der je- weilige Laserstrahl auf das Objekt trifft, mit einer Bilder- fassungsvorrichtung erfasst. Die Abweichung der Soll-Position von der Ist-Position wird in einer sog. Verzerrungstabelle gespeichert. Diese wird für die nachfolgende Ansteuerung der jeweiligen Ablenkeinheit derart berücksichtigt, dass inner- halb des gesamten Arbeitsbereiches die zuvor ermittelten Ab- weichungen zwischen Soll-Position und Ist-Position möglichst kompensiert werden.

Figur 2 zeigt eine Laserbearbeitungsvorrichtung 100a gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Laserbe- arbeitungsvorrichtung 100a ermöglicht eine Strahlenzusammen- führung des ersten Laserstrahls 110 mit dem zweiten Laser- strahl 120, wobei die spektrale Verteilung der beiden Laser- strahlen 110 und 120 sowohl unterschiedlich als auch gleich sein kann. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 100a unterschei- det sich von der Laserbearbeitungsvorrichtung 100 in dem teilweise reflektierenden optischen Element, welches bei der

Laserbearbeitungsvorrichtung 100a ein polarisationsabhängiger Spiegel 130a ist. Eine effiziente Strahlzusammenführung ohne eine hohe unerwünschte transmittierte Lichtintensität des zweiten Laserstrahls 120 und ohne eine hohe unerwünschte re- flektierte Lichtintensität des Laserstrahls 110 wird am bes- ten dadurch erreicht, dass die Polarisationsrichtungen der auf dem polarisatiönsabhängigen Spiegel 130a auftreffenden Laserstrahlen 110 und 120 möglichst unterschiedlich sind.

Dies wird gemäß dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbei- spiel der Erfindung durch einen sog. Polarisationsrotator 150 gewährleistet, welcher die Polarisationsrichtung bzw. die Art der Polarisation des zweiten Laserstrahls 120 verändert. Die Verwendung des Polarisationsrotators 150 eignet sich insbe- sondere dann, wenn die beiden Laserstrahlen 110 und 120 von ein und demselben Laser über eine herkömmliche Strahlteilung generiert werden oder wenn die beiden Laserlichtquellen der- art montiert sind, dass die jeweiligen Polarisationsrichtun- gen der beiden ausgesandten Laserstrahlen 110 und 120 gleich sind.

Es wird darauf hingewiesen, dass die unterschiedliche Polari- sation der beiden Laserstrahlen 110 und 120 auch ohne die Verwendung eines Polarisationsrotators 150 erreicht werden kann, indem die beiden die beiden Laserstrahlen 110 und 120 erzeugenden Laserlichtquellen in unterschiedlichen räumlichen Orientierungen angeordnet werden.

Die Kalibrierung der Laserbearbeitungsvorrichtung 100a er- folgt auf die gleiche Art wie die Kalibrierung der oben an- hand von Figur 1 beschriebene Laserbearbeitungsvorrichtung 100.

Zusammenfassend schafft die Erfindung eine Laserbearbeitungs- vorrichtung 100, mit der in einem einzigen Bearbeitungspro- zess zwei voneinander unabhängige Laserstrahlen 110,120 auf das gleiche Bearbeitungsfeld gelenkt werden können. Dies wird

ermöglicht durch die Verwendung eines zumindest teilweise re- flektierenden optischen Elements 130, welches derart ausge- bildet ist, dass der erste Laserstrahl 110 im wesentlichen transmittiert wird und der zweite Laserstrahl 120 im wesent- lichen reflektiert wird. Die Strahlengänge der beiden Laser- strahlen 110 und 120 werden vor dem Auftreffen auf das zumin- dest teilweise reflektierende optische Element 130 unabhängig voneinander durch zwei Ablenkeinheiten 111 und 121 variiert.

Damit ergeben sich insbesondere folgende vorteilhafte Mög- lichkeiten für eine Materialbearbeitung : Man kann auf ein und demselben Bearbeitungsfeld mit zwei individuell ablenkbaren Laserstrahlen arbeiten.

Bei der Verwendung von Laserstrahlen mit derselben Wellen- länge kann man durch die gleichzeitige Bearbeitung von zwei nebeneinander angeordneten unterschiedlichen Struktu- ren eine doppelte Bearbeitungsgeschwindigkeit erreichen.

Bei der Verwendung von gepulsten Laserstrahlen kann man durch eine koaxiale Überlagerung der beiden Laserstrahlen durch einen zeitlichen Versatz der Pulsfolgen der beiden Laserstrahlen die Materialbearbeitung mit der doppelten Pulsfrequenz durchführen. Dies ist insbesondere beim Boh- ren von Löchern vorteilhaft. fb Man kann Laserstrahlen mit voneinander unterschiedlichen Wellenlängen koaxial überlagern und somit in einem Schritt nahezu gleichzeitig an der selben Stelle zwei Bearbei- tungsschritte durchführen. Dies ist insbesondere dann vor- teilhaft, wenn in den beiden Bearbeitungsschritten jeweils unterschiedliche Materialien abzutragen sind, die in dem zu bearbeitenden Objekt übereinander angeordnet sind.