KR20240026190A - 구조화된 에지를 갖는 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트, 중간 생성물, 및 엘리먼트를 생성하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 레이저 지원 에칭에 의해 유리 및 유리 세라믹으로부터 일관된 품질의 작은 컴포넌트를 생성하는 것, 및 동시에, 생성 동안 그리고 미래의 프로세싱을 위해 상기 컴포넌트의 핸들링을 단순화하는 것이다. 이 목적을 위해, 두 개의 대향하는, 특히 평행한, 측면 표면(100, 101) 및 주변 에지 표면(13)을 갖는 취성 재료로 만들어지는 디스크 형상의 엘리먼트(10)가 제공되는데, 주변 에지 표면(13)은 디스크 형상의 엘리먼트(10)의 외부 윤곽을 결정한다. 에지 표면(13)은 적어도 하나의 제1 영역(15) 및 적어도 하나의 제2 영역(17)을 가지는데, 제1 영역(15)은 자신의 표면 구조 덕분에 제2 영역(17)과는 상이하다. 제1 영역(15)은 에칭된 표면을 가지고, 제2 영역(17)은 파단된 표면을 가지는데, 적어도 하나의 제1 영역(15)의 표면적은 적어도 하나의 제2 영역(17)의 표면적보다 더 크고, 제1 및 제2 영역은 에지 표면(13)을 따르는 방향에서 서로에 인접하게 배치된다.

Description

구조화된 에지를 갖는 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트, 중간 생성물, 및 엘리먼트를 생성하기 위한 방법
본 발명은 일반적으로 취성(brittle) 재료로 만들어지는 엘리먼트의 생성에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 시트형 워크피스로부터 윤곽을 가공하는 것에 의한 그러한 엘리먼트의 생성에 관한 것이다.
US 2018/215647 A1은 초단 펄스 레이저(ultrashort-pulse laser) - 그 펄스는 포커싱 광학 유닛에 의해 성형됨 - 및 상호 인접하는 채널을, 그들 사이의 재료 브리지(material bridge)를 에칭하는 것에 의해, 서로로부터 제거하는 후속하는 에칭 프로세스 - 그 결과, 사전 정의된 기하학적 형상 및 특수한 에지 피쳐(edge feature)("칼로트(calotte)")를 갖는 구조화된 컴포넌트가 용출되어 생성됨 - 에 의해 판형 유리 엘리먼트에 연속적인 채널을 도입하기 위한 방법을 설명한다. 이 방법은, 심지어 복잡한 윤곽을 가지더라도, 시트에서 유리 또는 유리 세라믹 엘리먼트를 가공하는 것을 가능하게 만든다.
US 10941069 B2는 유리 또는 유리 세라믹으로 제조되는 층을 갖는 판형 워크피스에 대한 프로세싱 방법을 설명하는데, 워크피스는 선택적 레이저 에칭에 의해 다수의 불완전하게 분리되는 부분 세그먼트로 분해되고, 부분 세그먼트는, 초기에는, 웹형 연결(web-like connection)에 의해 워크피스의 나머지에 연결된 상태로 유지되고, 이 잔여 연결은 언더컷을 통해 최상부 측(top side)과 저부 측(bottom side) 상에서 또한 구성된다, 다시 말하면 (두께의 하나의 하위 영역에서만) 구조화된 구성을 갖는다.
US 10626040 B2는, 두 개의 손상 영역을 가지고 구조화된 시트형 유리 물품을 개시하는데, 여기서 제2 손상 영역은 적어도 하나의 중단(interruption)을 가지며, 이것은 에칭 프로세스 이후 개별화된다. 손상 영역은 부분적으로 중첩될 수도 있으며, 초단 펄스를 또한 수반할 수도 있는 레이저 프로세스에 의해 재료에서 만들어진다.
US 2018/215647 A1에서 설명되는 프로세스는, 초기에 초단 펄스 레이저에 의해 횡방향에서 소망되는 구조를 따라 수정(modification)의 체인을 기판 안으로 도입하는 것에 의해, 두 개의 단계로 구성되는 프로세싱 프로세스에서, 일반적으로 취성 재료로 만들어지는, 유리 또는 유리 세라믹으로 만들어지는 투명 기판의 구조화를 허용하는데, 수정은, 수정이 공간적으로 연결되고 내부 및 외부 부분이 에칭 배쓰(etching bath)에서 개별적으로 존재할 때까지, 바람직하게는 알칼리성 에칭 프로세스에 의해, 제2 단계에서 확대된다. 그러나, 작은 횡방향 크기를 갖는 다수의 생성물이 시작 기판으로부터 제조되는 경우, 가장 작은 용출 제품이 에칭 매체에서 이리저리 부유하고 에칭 탱크의 저부에 침전되고, 더 이상 제어 가능하게 추가적인 프로세스 단계에 공급될 수 없다는 취지의 핸들링 문제가 발생한다. 유리 부품은 피복되고, 결과는 제어되지 않는 에칭 프로세스, 추가적인 핸들링에 대한 손상, 및, 일반적으로, 제조에서의 상당한 품질 변동이다. 따라서, 본 발명은 균일한 품질을 가지고 레이저 지원 에칭에 의해 유리 및 유리 세라믹의 작은 컴포넌트를 생성하고, 그렇게 함에 있어서 동시에 생성 동안 그리고 추가적인 프로세싱을 위해 그들을 핸들링하는 것을 더 쉽게 만드는 목적에 기초한다. 여기서의 기본 아이디어는, 레이저 기반의 윤곽 정의 단계 및 후속하는 에칭에 의해 생성되는 작은 생성물이, 적어도 하나의 웹형 연결에 의해, 인접한 유지 부분 또는 더 인접한 제품에 연결된 상태로 유지된다는 것이다. 유지 부분은 하나 이상의 소형의 구조화된 제품을 제자리에 고정할 수도 있고, 하나 이상의 스트립 또는 둘러싸는 프레임과 같은 다수의 기하학적 형상으로 실현될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 두 개의 대향하는, 특히 평행한 측면(side face) 및 주변 에지 면(peripheral edge face) - 이것은 시트형 엘리먼트의 외부 윤곽을 결정함 - 을 갖는 취성 재료로 만들어지는 시트형 엘리먼트를 제공하는데, 여기서 에지 면은 적어도 하나의 제1 영역 및 적어도 하나의 제2 영역을 구비하고, 제1 영역은, 그 표면 구조의 관점에서, 제2 영역과는 상이하다. 이 점에 있어서, 제1 영역은 특히 에칭된 표면을 갖는다. 제2 영역은 파단된 표면(fractured surface)을 구성한다. 적어도 하나의 제1 영역의 표면적은 적어도 하나의 제2 영역의 표면적보다 더 크다. 다수의 제1 및 제2 영역이 있는 경우, 이 조건은 표면적의 합에 상응하게 적용된다. 따라서, 이 경우, 제1 영역의 전체 표면적은 제2 영역의 전체 표면적보다 더 크다. 특히, 제1 및 제2 영역은 에지 면을 따라, 또는 에지 면에 의해 정의되는 윤곽을 따라, 서로의 옆에서 배열된다. 특히, 바람직한 취성 재료는 유리 세라믹, 특히 유리이다.
취성 재료로 만들어지는 엘리먼트는 더 큰 중간 생성물을 분리하는 것에 의해 생성된다. 엘리먼트의 핸들링은, 중간 생성물에서의 연결에 의해 상당히 더 쉬어진다.
따라서, 본 발명은 엘리먼트를 생성하기 위한 취성 재료로 만들어지는 시트형 중간 생성물을 또한 제공하는데, 여기서 중간 생성물은 유지 부분 및 적어도 하나의 연결 부분을 통해 유지 부분에 연결되는 엘리먼트를 구비하고, 엘리먼트 및 연결 부분은 에칭된 표면을 갖는 에지 면을 갖는다. 엘리먼트로의 전이시 연결 부분의 폭은 에칭된 표면을 갖는 에지 면에 의해 형성되는 윤곽의 길이보다 더 작고, 그 결과, 연결 부분에서 취성 재료를 파단하는 것에 의해 엘리먼트를 분리하는 것에 의해, 취성 재료로 만들어지는 별개의 엘리먼트를 획득하는 것이 가능한데, 그 에지 면은 적어도 하나의 제1 영역 및 적어도 하나의 제2 영역을 가지며, 제1 영역은, 그 표면 구조의 관점에서, 제2 영역과는 상이하고, 제1 영역은 에칭된 표면을 가지며, 제2 영역은 파단된 표면을 구성하고, 적어도 하나의 제1 영역의 표면적은 적어도 하나의 제2 영역의 표면적보다 더 크고, 그리고 제1 및 제2 영역은 에지 면, 또는 에지 면에 의해 정의되는 외부 윤곽을 따라 한 방향에서 서로의 옆에서 배열된다. 본 발명은 도면에 기초하여 하기에서 더욱 상세하게 설명된다. 취성 재료로 만들어지는 중간 생성물은 한 방법 - 그 동안 취성 재료로 만들어지는 시트가 제공되고 레이저로 조사됨 - 에 의해 생성될 수도 있는데, 여기서 시트의 취성 재료는 레이저에 적어도 부분적으로 투명하고, 레이저의 레이저 빔은 시트 내부에서 재료 수정을 야기한다. 레이저 빔은 경로를 따라 시트 위로 안내되고, 그 결과, 재료 수정은 경로 상에서 서로의 옆에 놓이게 된다. 그 후, 시트는 에칭 프로세스에 노출되는데, 여기서 재료 수정은 에칭 프로세스에 의해 확대되어 마지막으로 연결되는 채널을 형성하고, 그 결과 시트는 경로를 따라 분리된다. 경로는 연결 부분을 통해 유지 부분에 연결되는 엘리먼트의 윤곽을 정의하고, 그 결과, 본 개시에 따른 시트형 중간 생성물이 획득된다. 취성 재료로 만들어지는 시트형 엘리먼트를 생성하기 위해, 연결 부분은, 그 후, 분리될 수 있고, 그 결과, 엘리먼트는 유지 부분으로부터 분리될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 기초하여 하기에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 취성 재료로 만들어지는 시트형 엘리먼트의 사시도(perspective view)를 도시한다.
도 2는 제1 영역의 표면 구조의 세부 사항을 도시한다.
도 3은 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트를 갖는 중간 생성물의 상이한 변형예를 도시하는데, 엘리먼트 각각은 유지 부분에 연결된다.
도 4 내지 도 6은 공통 유지 부분에 연결되는 취성 재료로 만들어지는 각각의 다수의 엘리먼트의 실시형태를 도시한다.
도 7은 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법 단계를 예시한다.
도 8은 영역으로 세분되는 중간 생성물의 하나의 실시형태를 도시한다.
도 9는 취성 재료로 만들어지는 중간 생성물을 생성하기 위한 디바이스를 도시한다.
도 10은 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트의 평면도(plan view)를 도시한다.
도 11은, 도 10으로부터의 엘리먼트에 대해, 에지 면의 포지션 대 중심까지의 거리의 다이어그램을, 엘리먼트의 윤곽을 따르는 이동의 함수로서, 도시한다.
도 12는 톱니바퀴 형태의 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트를 갖는 중간 생성물의 예를 도시한다.
도 13은 에지 면의 높이 프로파일을 도시한다.
도 14 및 도 15는 유리로 만들어지는 엘리먼트의 광학 현미경 사진이다.
도 16 및 도 17은 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트의 에지 면의 두 개의 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 18은 카메라 모듈을 도시한다.
도 19는 유리 엘리먼트의 파괴 강도(breaking strength)의 Weibull(베이불) 다이어그램을 도시한다.
도 20은 취성 재료로 만들어지는 직사각형 엘리먼트를 갖는 중간 생성물을 도시한다.
도 21은 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트를 갖는 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 22는 엘리먼트를 갖는 전기 광학 배열체(electro-optical arrangement)의 예를 도시한다.
도 23은 엘리먼트를 분리하기 위한, 캐리어 상에 중간 생성물을 갖는 배열체를 도시한다.
도 24는 유지 부분으로부터 엘리먼트를 분리하기 위한 추가적인 배열체를 도시한다.
도 1은 취성 재료로 만들어지는 시트형 엘리먼트(10)의 사시도를 도시한다. 고려되는 취성 재료는 일반적으로 특히 유리 및 유리 세라믹이다. 이들 재료는, 다른 것들 중에서도, 일반적으로 높은 투명도, 예를 들면, 270 nm에서부터 2700 nm까지의 범위에서 평균 80 % 이상의 투명성에 의해 구별되는데, 이것은, 레이저 지원 에칭 프로세스에 의해, 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바람직한 생성을 촉진한다. 취성 재료로 만들어지는 시트형 엘리먼트(10)는 두 개의 대향하는, 특히 평행한 측면(100, 101)을 갖는다. 엘리먼트(10)의 외부 윤곽은 주변 에지 면(13)에 의해 형성된다. 에지 면(13)은 서로의 옆에 배열되는 상이한 부분, 또는 영역으로 세분된다. 이 점에 있어서, 적어도 하나의 제1 영역(15) 및 적어도 하나의 제2 영역(17)이 존재한다. 이들 두 가지 타입의 영역은 그들의 표면의 관점에서 상이하다. 구체적으로, 제1 영역(15)은 에칭된 표면을 갖는다. 대조적으로, 제2 영역(17)은 파단된 표면이다. 이 경우, 하나 이상의 제1 영역(15)의 표면적은 하나 이상의 제2 영역(17)의 표면적보다 더 크다. 영역은, 측면(100, 101)에 평행하게 연장되며 포개어 놓여지는 스트립의 형태로 포개어 배열되는 것이 아니라, 대신 윤곽의 궤적을 따라, 다시 말하면 에지 면(13)을 따라 서로의 옆에 놓이게 된다. 따라서, 에지 면(13)의 하나 이상의 제2 영역(17)은, 에지 면(13)이 측면(100, 101)으로 병합되는 에지(19, 20) 중 적어도 하나에 인접한다.
예시되는 예에는, 두 개의 제2 영역(17)이 있다. 제2 영역(17)이 서로로부터 떨어져 이격되어 있기 때문에, 이들 두 개의 제2 영역(17) 사이에는, 에칭된 표면을 갖는 제1 영역(15)이 있다. 추가적인 제1 영역은 엘리먼트(10) 주위에서 에지 면(13)을 따라 연장되고 두 개의 전이 각각에서 서로를 등지는 제2 영역(17)에 인접한다. 단일의 제2 영역(17)만을 제공하는 것이 가능하다. 에지 면이 달리 취급되지 않는 경우, 그러면 단지 하나의 단일의 제1 영역(15)만이 존재하는 경우가 또한 있다. 그러나, 예시된 예에서와 같이, 두 개 이상의 상호 이격되어 떨어진 제2 영역(17)을 갖는 실시형태가 바람직하다. 이것은, 엘리먼트(10)의 용이한 분리성을 고려하여 유지 부분에 대한 안정적인 연결을 가능하게 하기 위해 유리하다. 동일한 이유 때문에, 하나의 실시형태에서, 적어도 하나의 제2 영역(17), 또는 다수의 제2 영역(17)이 함께 엘리먼트(10)의 최대 횡방향 치수(lateral dimension)의 적어도 0.5 %, 바람직하게는 적어도 1 퍼센트의 폭을 갖는 것이 의도된다. 따라서 엘리먼트(10)의 직사각형 윤곽을 갖는 도 1의 예에서, 최대 횡방향 치수는, 따라서, 두 개의 대향 코너 사이의 대각선 길이에 의해 주어진다. 제2 영역(17)의 폭, 또는 다수의 제2 영역의 총 폭은 적어도 20 ㎛, 바람직하게는 적어도 50 ㎛, 더욱 바람직하게는 적어도 100 ㎛이어야 한다.
에지 표면(13)의 가장 큰 부분을 차지하는 제1 영역의 에칭된 표면은, 그러한 에지 표면(13)이 높은 안정성, 다시 말하면 높은 (기계적) (에지) 강도를 가지기 때문에, 일반적으로 유리하다. 따라서, 다르게는 일반적으로, 특정한 예시된 예로 제한되지 않지만, 바람직한 실시형태는 하나 이상의 제1 영역(15)의 모든 면적 백분율의 합이 에지 면(13)의 전체 표면적의, 적어도 90 %, 바람직하게는 적어도 95 %, 특히 바람직하게는 적어도 98 %, 특히 적어도 99 %의 비율을 차지하는 것을 제공하는 경우가 있다.
유리 부품의 강도가 본질적으로 그 표면의 속성에 의해, 특히 표면으로부터 기판 재료 안으로 연장되는 미세 균열에 의해 결정되기 때문에, 본 발명에 따라 생성되는 작은 컴포넌트의 강도는, 에칭 프로세스(용출 프로세스)에 노출되는 표면의 대부분에서 일반적으로 높은 강도에 의해 특성화된다.
하나의 실시형태에 따르면, 에지 면(13)의 비틀림 부하와 관련한 엘리먼트(10)의 강도는 제2 영역(17)에서 보다는 제1 영역에서 더 높을 수 있으며, 특히 상당히 더 높을 수 있다. 상당히 더 높은 강도는 평균하여 적어도 50 MPa 더 높은 강도를 의미하는 것으로 이해된다. 결과적으로, 하나의 개선에 따르면, 유리 엘리먼트는, 초단 펄스 레이저에 의한 필라멘트화(filamentation)에 의해 사전 손상되고 그 후 파단된 에지에서, 80-200 MPa의 측정된 특성 강도를 갖는다. 에칭 프로세스와 결합되고 따라서 제1 영역에서와 같은 표면의 형성시, 그것은 150 MPa 내지 500 MPa 이상의 측정된 특성 강도를 갖는다. 여기서, 특성 강도(σc)는 최대 우도 방법에 따라 실험적으로 확인된 데이터에 2 파라미터 베이불 분포를 적합시키는 것에 의해 주어진다.
따라서, 본 개시에 따라 생성되는 엘리먼트(10)가, 예를 들면, 3 지점 또는 4 지점 굽힘(bending) 또는 계단식 롤러에 의해, 개개의 사이드/에지의 강도와 관련하여 테스트되는 경우, 제2 영역을 갖는 에지(즉, 제거된/파단된 유지 웹)와 제2 영역이 없는 에지 사이의 특성 강도에서 상당한 차이가 존재한다. 연결 웹, 또는 유지 부분을 제거하는 것에 의해 노출된 제2 영역의 표면은 더 낮은 기계적 강도를 가지며, 따라서, 의도된 파단 지점으로서 사용될 수 있거나 또는 제공될 수 있다.
분리에 의해 노출되는 표면, 다시 말하면 하나 이상의 제2 영역(17)의 파단된 표면의 영역에서 더 낮은 강도가 있더라도, 작은 컴포넌트는 여전히 높은 강도를 유지한다. 언급되는 바와 같이, 하나 이상의 제2 영역(17)을 의도된 파단 지점으로 사용하고 그들을 구조적 관점에서 고려할 가능성이 또한 존재한다.
적어도 하나의 제1 영역(15) 및 적어도 하나의 제2 영역(15, 17)으로의 에지 면(13)의 세분화의 추가적인 이점은 발생 가능한 정렬이다. 따라서, 제2 영역은 컴포넌트 정렬을 위한 방위 마크로서 역할을 할 수도 있다. 예를 들면, 로봇은 이 제2 영역을 식별할 수 있고 그것을 의도된 방위를 가지고 엘리먼트(10)를 파지하거나 또는 설치하기 위한 기초로서 취할 수 있다. 결과적으로, 엘리먼트의 대칭 축과 관련하여 제2 영역(17)의 비대칭 정렬을 고려하면, 로봇은 측면이 어떻게 배향되는지, 예를 들면, 어느 측면이 상단에 있는지를 또한 결정할 수 있다. 이것은, 다른 것들 중에서도, 측면 중 하나에 손상이 있는 경우 중요할 수 있다.
파단된 표면으로서 도입되고 수정된 강도를 갖는 그러한 제2 영역(17)의 수는 바람직한 실시형태에서 최소화되어야 한다. 일반적으로, 연결 부분의 따라서 제2 영역의 수가 최대 50 개, 바람직하게는 최대 10 개, 더욱 바람직하게는 최대 5 개, 그리고 매우 특히 바람직하게는 최대 3 개이면 바람직하다. 특히 바람직한 구성에서, 소형 부품이 한 개 또는 두 개의 연결 부분에 의해 유지 부분에 연결되도록 구조화가 달성된다. 도 3에 기초하여 하기에서 설명되는 바와 같이, 다수의 연결 부분은, 안정성 이유 때문에, 소형 부품을 상이한 방향으로부터, 바람직한 실시형태에서는 동일한 방향으로부터, 또는 심지어 평행하게, 제자리에서 고정할 수도 있다. 바람직한 실시형태에서, 소형 부품, 또는 엘리먼트(10)는 평행 연결 부분, 바람직하게는 두 개의 평행 연결 부분에 의해 유지 부분에 연결된다.
두 가지 타입의 영역(15, 17)은 표면 마감과는 상이한 피쳐의 관점에서 또한 상이할 수도 있다. 따라서, 두 영역의 에지 면은 측면(100, 101)에 대해 상이한 각도를 형성할 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 제1 영역(15)에서는, 에칭 프로세스로 인해 두 개의 에지(19, 29)에서 테이퍼 각도(taper angle)가 있을 수도 있다. 파단 동작은 또한 제2 영역(17)으로 하여금 경사를 가지게 할 수 있고, 그 결과, 한쪽 에지가 돌출되고 및/또는 다른 쪽 에지가 리세스화될(recessed) 수 있다. 제1 및 제2 영역(15, 17)은, 상이한 표면 구조에 더하여, 상이한 에지 기하학적 형상 또는 에지 형상을 또한 가질 수도 있다.
일반적으로, 제1 영역에서1의 에지 면의 테이퍼 각도는 레이저 빔이 방사되는 방향에 의해 또한 생성된다. 이 경우, 재료에서 비스듬하게 연장되는 필라멘트 손상이 야기되며, 그 결과, 에칭 동작 동안, 필라멘트 방향을 따라 상응하게 기울어진 표면을 갖는 에지 면이 생성된다.
제1 및 제2 영역(15, 17)의 상이한 표면 구조는, 다른 것들 중에서도, 다음의 피쳐 중 하나의 관점에서 상이할 수도 있다: 조도(roughness), 반사율, 시각적 외관. 하나의 실시형태에 따르면, 두 영역(15, 17)이 구별 가능하지만, 그들은 동일한 시각적 외관을 가지거나 또는, 적어도, 육안으로 구별 불가능한 시각적 외관을 갖는다.
엘리먼트(10)는, 예를 들면, 예를 들면 시계 및 시계 산업을 위한, 설계 및 기능성 엘리먼트, 광전자 광 방출기를 위한 패키징(캡슐화) 컴포넌트 또는 광전자 센서를 위한 캡슐화 컴포넌트와 같은, 정밀 기계 또는 마이크로기계 애플리케이션을 위한 작은 생성물의 형태인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이 목적을 위해, 엘리먼트의 최대 횡방향 치수는 최대 100 mm, 바람직하게는 최대 80 mm, 특히 바람직하게는 최대 50 mm이다. 30 mm의 최대 횡방향 치수를 갖는 더 작은 컴포넌트가 또한 생성될 수 있다. 더구나, 0.3 mm 초과, 특히 1 mm 초과, 바람직하게는 3 mm 초과, 특히 바람직하게는 5 mm 초과의 최대 횡방향 치수가 바람직하다.
도 2는 바람직한 실시형태에 따른 제1 영역의 표면 구조의 세부 사항을 도시한다. 일반적으로, 제1 영역(15)의 에칭된 표면이 칼로트 형상의 함몰부(depression; 22)를 가지면 바람직하다. 특히, 칼로트 형상의 함몰부는 또한 더 많이 또는 더 적게 직접적으로 서로 인접할 수도 있으며, 그 결과, 인접한 함몰부(22)는 리지(ridge; 24)에 의해 분리된다. 칼로트 형상의, 또는 둥근 함몰부의 깊이는 5 ㎛ 미만이 바람직하다. 하나의 실시형태에 따르면, 함몰부(22)의 횡방향 치수는 평균하여 5 ㎛에서부터 200 ㎛까지의, 바람직하게는 5 ㎛에서부터 100 ㎛까지의, 특히 5 ㎛에서부터 50 ㎛까지의, 특히 바람직하게는 5 ㎛에서부터 20 ㎛까지의 범위 내에 있다. 이 점에 있어서, 하나의 개선예에 따르면, 리지(24)는 제1 영역(15)의 평면도에서 봤을 때 칼로트 형상의 함몰부(22)의 다각형 경계를 형성한다.
칼로트 형상의 함몰부의 평균 횡방향 치수는 에칭 프로세스의 지속 기간에 의해 영향을 받을 수도 있다. 칼로트 형상의 함몰부는, 통상적으로, 재료 제거의 낮은 레이트에서 그리고 바람직하게는 알칼리성 에칭 매체, 예를 들면, KOH 또는 NaOH 용액을 사용하여 생성된다. 그러나, 산성 에칭 매체를 사용한 에칭도 또한 가능하다. 바람직한 실시형태에 따르면, 재료는 시간당 15 ㎛ 미만, 바람직하게는 10 ㎛ 미만, 특히 바람직하게는 8 ㎛ 미만의 레이트에서 제거된다. 필라멘트 손상을 따라 생성되는 채널이 통합된 이후 얼마나 많은 재료가 제거되는지에 따라, 채널은, 시트형 엘리먼트의 에지 상에서, 횡방향으로 개방되어 있는, 인접한 채널로서, 또는 반대의 경우에 립으로서 여전히 인식될 수 있다. 이들 리브는 에칭 동작 동안 채널이 서로 접하는 곳에서 수직으로 유지된다. 채널의 통합 이후, 에칭이 계속 수행되면, 이들 구조는 균일하게 되고, 결과는, 칼로트 형상의 함몰부와는 별개로, 반개방형 채널 또는 리브 형태의 상부 구조를 갖지 않는 표면이다. 바람직하게는, 리지에 의해 형성되는 다각형의 변의 평균 수는 8 개 미만, 바람직하게는 7 개 미만이다. 리지(24)는 칼로트 형상의 함몰부의 곡률과 비교하여 상대적으로 날카롭다. 이것은, 볼록하게 굴곡된 영역의 면적 백분율이, 그들이 예를 들면 리지의 중앙에서 존재해야 하기 때문에, 작다는 것을 또한 의미한다. 에칭된 표면의 볼록하게 굴곡된 영역의 면적 백분율은 바람직하게는 5 % 미만, 특히 2 % 미만이다.
표면이, 특히 낮은 에칭 레이트에 의해 야기되는 구조는 일반적으로 높은 에지 강도에 의해 구별되는데, 이것은 기계적 부하에 종속되는 작은 컴포넌트에 대해 특히 유리하다.
그러한 표면의 속성 및 그것의 생성은 US 2018/215647 A1에서 설명되는데, 이것은 레이저 지원 에칭 방법 및 그 방법에 의해 생성되는 표면 구조와 관련하여 본 출원의 주제에서 그 전체가 또한 통합된다.
도 3은 취성 재료로 만들어지는 구조화된 시트형 중간 생성물(1)의 상이한 실시형태를, 하위 이미지 (a) 내지 (e)에서 도시한다. 중간 생성물 각각은, 분리 가능한 재료 부분으로서, 바람직하게는 웹형 재료 브리지의 형태의 연결 부분(2)을 통해 유지 부분(6)에 연결되는 엘리먼트(10)를 구비한다. 예시되는 모든 실시형태에서, 유지 부분(6)은, 여기서는, 프레임의 형태이다. 이 경우, 엘리먼트(10)는 프레임(8) 내부에, 또는 프레임(8)에 의해 정의되는 개구(9) 내부에 배열되고, 하나 이상의 연결 부분(2)을 통해, 프레임(8)에, 또는 일반적으로는 유지 부분(6)에 연결된다. 하위 이미지 (a)의 예에서, 엘리먼트(10)는 웹의 형태의 단일의 연결 부분(2)을 통해 프레임(8)에 연결된다. 생성 관련 이유 때문에, 프레임형 유지 엘리먼트(6)의 개구(9)의 내부 에지 면(80)은 시트형 엘리먼트(10)의 에지 면(13)의 제1 영역(19)과 일반적으로 동일한 표면 구조를 갖는다, 다시 말하면 특히 유사한 에칭된 표면을 갖는다. 이것은, 프레임(8)이 높은 안정성을 또한 제공받기 때문에, 유리하다.
분리된 엘리먼트(10)의 기계적 안정성을 증가시키기 위해, 도 3의 예에서 또한 실현되는 하나의 실시형태인 하위 이미지 (a)에 따르면, 엘리먼트(10)의 윤곽은 제2 영역(17)에 인접하여 볼록하게 성형되거나, 또는 바깥쪽으로 굴곡된다. 이러한 기하학적 형상은, 기계적 부하가 인가될 때, 직선의 윤곽 또는 오목한 윤곽과 비교하여, 제2 영역(17)에서 발생하는 인장력을 감소시킨다.
하위 이미지 (b)의 예에서, 엘리먼트(10)를 유지하기 위해, 엘리먼트의 반대 측 상에서 맞물리는 두 개의 연결 부분(2)이 있다. 하위 이미지 (c) 및 (d)의 예에서는 두 개의 재료 브리지, 또는 연결 부분(2)이 또한 제공된다. 이 경우, 예 (c)에서는, 연결 부분(2)이 엘리먼트(10)를 두 개의 상이한 사이드 상에서 유지한다. 상이하게 표현하면, 재료 브리지(2)의 길이 방향은, 여기서는 서로에 대해, 횡방향, 특히 수직 방향이다. 예 (d)에서, 연결 부분, 또는 재료 브리지(2)는 서로의 옆에 배열된다. 따라서, 이들 연결 부분(2)의 길이 방향은 실질적으로 평행하다.
바람직한 하나의 실시형태에 따라 그러나 특정한 예시되는 예로 제한되지 않으면서, 유지 부분(6)이 생성된 엘리먼트, 또는 작은 또는 매우 작은 생성물에게 필요한 기계적 안정성을 부여할 수 있기 위해, 그것은, 연결 부분(2) 및/또는 엘리먼트(10)보다, 적어도 하나의 횡방향 치수의 관점에서 더 크다.
기계적 안정성 이유 때문에, 여전히 다른 실시형태에 따른 연결 부분(2)은 일반적으로, 특정한 예로 제한되지 않으면서, 부착된 매우 작은 생성물의, 또는 유리 또는 유리 세라믹 엘리먼트(10)의 최대 횡방향 치수의 적어도 절반 퍼센트(0.5 %), 바람직하게는 적어도 1 퍼센트의 폭을 가지지만, 그러나 다른 대안적인 또는 추가적인 실시형태에 따르면, 100 ㎛의 폭을 갖는다. 엘리먼트(10)의 양호한 분리 가능성을 가능하게 하기 위해, 연결 부분의 폭이 유지 부분(6)의 또는 연결 부분(2)에 연결되는 유리 또는 유리 세라믹 엘리먼트(10)의 최대 횡방향 치수의 최대 50 %, 바람직하게는 최대 30 %, 특히 바람직하게는 최대 20 %, 특히 바람직하게는 최대 10 %이면 일반적으로 또한 바람직하다.
한 부분에 대한, 유지 부분(6)으로부터의 엘리먼트(10)의 양호한 분리 가능성을 위해, 그리고 엘리먼트(10)의 여전히 안정적인 유지를 위해, 여전히 다른 실시형태에 따르면, 하나의 엘리먼트(10)를 유지하는 적어도 두 개의 연결 부분(2)의 경우에, 그들 사이의 상호 거리는 중간 생성물(1)의, 또는 엘리먼트(10)의 두께의 적어도 절반, 바람직하게는 적어도 동일한 사이즈, 특히 바람직하게는 적어도 두 배이면, 일반적으로 바람직하다. 여기서, 상호 거리는 연결 부분(2)의 에지 사이의 공간을 의미한다. 따라서, 이 실시형태에 따르면, 두 개의 제2 영역(17) 사이의 제1 영역(15)의 폭이 도 1에서 도시되는 예에서의 엘리먼트(10)의 두께의 적어도 두 배인 것이 또한 가능하다. 여전히 다른 대안적인 또는 추가적인 실시형태에 따르면, 연결 부분 사이의 상호 거리는 적어도 20 ㎛이다.
심지어 두 개보다 더 많은 연결 부분(2)이 또한 제공될 수도 있다. 이 목적을 위해, 도 3의 하위 이미지 (e)는, 엘리먼트(10)가 세 개의 연결 부분(2)에 의해 유지 부분(6)에 연결되는 실시형태의 한 예를 도시한다. 여기서도 또한, 연결 부분(2)이 실질적으로 평행하게 연장되면 바람직하다. 그러나, 상기에서 설명되는 바와 같이, 예시된 예로 제한되지 않지만, 단지 소수의 연결 부분만이 제공되면 일반적으로 유리하다. 도시되는 예의 경우에서와 또한 마찬가지로, 연결 부분의 수가 최대 50 개, 특히 최대 10 개, 바람직하게는 최대 5 개 그리고 특히 바람직하게는 1과 3 사이이면 유리한다는 것이 사실이다. 종종, 단일의 연결 부분(2)이면 충분하다.
상이한 타입 및 치수의 다수의 엘리먼트(10)가 유지 부분(6)에 연결되는 경우, 전술한 치수는 관련된 연결 부분(2)을 갖는 각각의 엘리먼트에 대해 제공되는 것이 바람직하다.
작은 컴포넌트, 또는 엘리먼트(10)는 가장 단순한 경우에 순전히 기계적으로, 다시 말하면 엘리먼트(10)로부터 연결 엘리먼트(2)로의 전이의 포지션에서 기계적 응력을 도입하는 것에 의해 분리된다. 그러나, 이러한 방식으로 실행되는 분리 프로세스는 작은 컴포넌트 또는 연결 엘리먼트(2)에서 찢어짐 균열을 야기할 수 있고, 그 결과, 작은 재료 돌출부 또는 칩형 오목부(indentation)/절개부(incision)가 엘리먼트(10)의 윤곽 상에서 남게 된다. 그러한 결함을 방지하기 위해, 연결 엘리먼트와 작은 컴포넌트 사이의 전이 영역은, 응력 프로파일의 따라서 균열 프로파일의 제어를 목적으로 예비 손상을 선택적으로 도입하는 것에 의해 구조화될 수 있다. 이를 위해, 종래 기술로부터 공지되어 있는 방법, 예컨대 기계적 스코어링(mechanical scoring) 또는 그렇지 않으면 절제, 스텔스 다이싱(stealth dicing), 레이저 기반의 열 분리 또는 소망되는 분리 라인을 따르는 필라멘트화와 같은 레이저 기반의 방법이 사용될 수 있다. 따라서, 하나의 실시형태에 따르면, 도 3에서 또한 도시되는 바와 같이, 연결 부분(2)과 엘리먼트(10) 사이의 의도된 분리 라인을 따라 연장되는 약화 구조물(weakening structure; 4)이 제공된다.
특히, 약화 구조물(4)은, 필라멘트화 프로세스에 의해, 연결 부분(2)과 작은 컴포넌트, 또는 엘리먼트(10) 사이에 구조화될 수도 있는데, 필라멘트화 프로세스 동안, 또한 스루홀 형태일 수 있는 필라멘트 손상 또는 통상적으로 미크론 미만(sub-micron)에서 측정되는 직경을 갖는 스루홀의 체인이 포커싱된 초단 펄스 레이저에 의해 사전 정의된 간격에서 소망되는 윤곽 또는 분리 라인을 따라 도입된다. 이 목적을 위해, 하나의 실시형태에 따르면, 유지 부분(6), 연결 엘리먼트(2) 및 엘리먼트(10)를 갖는 이미 구조화된 중간 생성물(1)은 초단 펄스 레이저 시설에 도입되어 상응하게 프로세싱될 수 있다. 그러한 필라멘트화에 의해 사전 처리되는 파단된 에지는, 예를 들면, 약화 구조물 없이 준비되는 파단 에지와 비교하여 유리한데, 그 이유는, 더 작은 힘으로 그것을 연결 부분(2)로부터 분리하는 것이 가능하기 때문이다. 분리에 필요한 힘도 또한 거의 항상 동일하며 에지는 사실상 시각적으로 구별이 분명하지 않다. 대조적으로, 필라멘트화되지 않은(non-filamented) 에지의 경우, 대신, 표면 상에서 눈에 띄는 치핑(chipping)이 발생하는 경우가 있다. 훨씬 더 큰 힘을 인가 할 필요가 있는데, 이것은 실제 엘리먼트(10)를 손상시킬 위험을 또한 증가시킨다.
바람직한 실시형태에서, 이들 추가적인 수정은, 하나 이상의 연결 엘리먼트의 범위의 방향과 관련하여 그리고 이미 존재하는 윤곽에 추가하여, 수직으로 도입된다.
더구나, 대안적으로 또는 추가적으로, 약화 구조물(4)이 더 낮은 두께의 영역을 포함하는 것이 또한 가능하다. 예를 들면, 두께에서의 그러한 감소는 레이저 절제에 의해 달성될 수 있다.
여전히 다른 가능성은, 예를 들면 스코어링 도구, 예컨대 스코어링 휠 또는 스코어링 다이아몬드를 사용하여, 스코어 라인을 삽입하는 것이다.
바람직하게는, 약화 구조물(4)은 중간 생성물(1)의 윤곽이 가공된 이후, 다시 말하면 에칭 프로세스 이후, 별개의 방법 단계에서 제조되는 것이 제공된다. 약화 구조물은, 예를 들면, 두 개의 표면 중 적어도 하나 상에서 연속적인 또는 중단된 트렌치(따라서 국소적 박화(local thinning)) 또는 천공(예를 들면, 초단 펄스 레이저를 사용한 필라멘트화에 의함)의 형태일 수도 있거나 또는 예컨대 스텔스 다이싱으로 지칭되는 경우에서의 내부 수정에 의할 수도 있다. 일반적으로, 약화 구조물은 광학 현미경 또는 전자 현미경을 사용하여 관찰될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 취성 재료로 만들어지는 구조화된 시트의 형태의 중간 생성물(1)의 실시형태를 도시하는데, 그 각각은 공통 유지 부분(6)에 연결되는 다수의 엘리먼트(10)를 갖는다. 도 4에 따른 실시형태에서, 유지 부분(6)은 스트립형 형태를 갖는다. 따라서, 유지 부분(6)은 이 경우에 환형으로 또는 프레임의 방식으로 엘리먼트(10)를 둘러싸지 않는다. 결과적으로, 엘리먼트(10)의 적어도 하나의 에지가 노출되고, 유지 부분(6)은 액세스를 방해하지 않는다. 이것은, 예를 들면, 유리 또는 유리 세라믹 엘리먼트(10)가 집게를 사용하여 파지되고 유지 부분(6)으로부터 분리되는 경우, 유리할 수 있다. 예를 들면, 자동화된 제조의 경우 집게 형태의 도구가 로봇의 구성 부품으로서 제공될 수도 있다.
도 5의 예에서, 다수의 유리 또는 유리 세라믹 엘리먼트(10)는, 프레임(8)의 형태인 유지 부분(6)의 공통 개구(9) 내부에서 매트릭스 배열로 배열된다. 하나의 실시형태에 따르면, 유리 또는 유리 세라믹 엘리먼트(10)는 나란한 배열로, 특히 엘리먼트(10)의 하나보다 더 많은 행을 갖는 매트릭스 배열로 프레임(8)의 형태로 유지 부분(6) 상에서 배열된다. 예시되는 예에서와 같이, 프레임의 개구(9) 내부에서 두 개의 열의 배열이 특히 바람직하다. 이것은 연결 부분(2)에 의해 개구의 반대 측 상에 엘리먼트(10)를 개별적으로 고정하는 것을 가능하게 만든다. 도시되는 바와 같이, 엘리먼트(10)마다 다수의, 특히 두 개의 연결 부분(2)이 제공될 수도 있다. 도 3의 예인 하위 이미지 (d)와 유사하게, 여기서는 평행하게 연장되는 두 개의 연결 부분(2)이 제공된다. 두 개의 특히 평행한 웹형 연결 부분(2)을 갖는, 여기에서 도시되는 실시형태는 예시이지만, 그러나 작은 컴포넌트마다 두 개보다 더 적은 또는 심지어 더 많은 연결 부분이 또한 사용될 수도 있다. 도 6의 예에서, 적어도 두 개의 엘리먼트(10)가 프레임(8)의 형태인 유지 부분(6)의 개구(9) 내부에 배열되는 일반적인 실시형태가 실현되는데, 여기서, 두 개의 엘리먼트(10)는, 하나의 엘리먼트(10)로부터 다른 엘리먼트(10)로 연장되는 적어도 하나의 연결 부분(20)에 의해 서로 연결된다.
도 7은 본 개시에 따른, 그리고 도 1에서 예로서 예시되는 바와 같이 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법 단계를 예시한다. 일반적으로, 특정한 예시된 예로 제한되지 않지만, 중간 생성물(1)을 생성하기 위한 방법 및 취성 재료로 만들어지는 시트형 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법은 다음의 단계에 기초한다: 취성 재료로 만들어지는 시트(3)가, 도 7의 하위 이미지 (a)에서 도시되는 바와 같이, 제공된다.
고려 하에 있는 취성 재료는 특히 유리 또는 유리 세라믹이고, 구체적으로는 다음의 것이다: 무알칼리성(alkaline-free; AF) 유리, 보로실리케이트 유리, 제품 명칭이 AF32, AF35, AS87, D263, D263T, B270, MEMPAX, Willow, G-Leaf, EN-A1, BDA-E인 유리.
레이저 방사선, 필라멘트 손상의 형성, 및 필라멘트 손상을 따르는 확장 채널의 통합을 통한 후속하는 에칭을 사용하는 생성 방법에 특히 적절한 유리가 하기에서 나열되어 있다.
제1 실시형태에 따르면, 유리의 조성은, 중량 퍼센트 단위에서, 다음의 구성 성분을 포함한다:
조성 (중량%)
SiO2 63-85
Al2O3 0-10
B2O3 5-20
Li2O + Na2O + K2O 2-14
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-12
TiO2 + ZrO2 0-5
P2O5 0-2
추가적인 실시형태에 따르면, 엘리먼트(10)의 유리의 조성은 다음의 구성 성분을 포함한다:
조성 (중량%)
SiO2 60-84
Al2O3 0-10
B2O3 3-18
Li2O + Na2O + K2O 5-20
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-15
TiO2 + ZrO2 0-4
P2O5 0-2
또 다른 실시형태에서, 유리의 조성은 다음의 구성 성분을 포함한다:
조성 (중량%)
SiO2 58-65
Al2O3 14-25
B2O3 6-10.5
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 8-18
ZnO 0-2
엘리먼트(10)에 대한 유리의 추가적인 적절한 조성은 다음에 의해 주어진다:
조성 (중량%)
SiO2 50-81
Al2O3 0-5
B2O3 0-5
Li2O + Na2O + K2O 5-28
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-25
TiO2 + ZrO2 0-6
P2O5 0-2
또 다른 실시형태에 따르면, 엘리먼트(10)의 유리의 조성은 다음의 구성 성분을 포함한다:
SiO2 52-66
B2O3 0-8
Al2O3 15-25
MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-6
ZrO2 0-2.5
Li2O + Na2O + K2O 4-30
TiO2 + CeO2 0-2.5
모든 전술한 유리 조성에 대해, 적절하다면, Nd2O3, Fe2O3, CoO, NiO, V2O5, MnO2, CuO, Cr2O3과 같은 착색 산화물이 첨가될 수도 있다는 것이 사실이다. 0-2 중량% As2O3, Sb2O3, SnO2, SO3, Cl, F 및/또는 CeO2가 청정제(refining agent)로서 첨가될 수도 있으며, 각각의 경우에서 전체 조성물의 총량은 100 중량%이다.
일반적으로, 시트(3)의 두께는 바람직하게는 20 ㎛ 내지 6000 ㎛ 범위 내에, 바람직하게는 5000 ㎛까지의 범위 내에, 특히 바람직하게는 20 ㎛에서부터 3000 ㎛까지의 범위 내에 있다. 제1 단계에서, 유지 및 연결 엘리먼트의 그리고 작은 생성물, 또는 엘리먼트(10)의 윤곽이 정의된다. 이를 위해 취성 재료로 만들어지는 시트(3)는 레이저로 조사되는데, 여기서 시트(3)의 취성 재료는 레이저에 적어도 부분적으로 투명하고, 레이저의 레이저 빔은 시트(3) 내부에서 재료 수정(5)을 야기한다. 레이저 빔은 경로(50)를 따라 시트(3) 위로 안내되고, 그 결과, 재료 수정은 경로(50) 상에서 서로의 옆에 놓이게 된다. 도 7의 하위 이미지 (b)는 재료 수정이 경로(50) 상에서 서로의 옆에 놓여 있는 시트(3)를 도시한다. 이 점에 있어서, 수정은 재료 변화, 예컨대 특히 (국소적으로 범위가 정해지는 또는 연속적인 양식의) 굴절률에서의 변화, 트렌치, 스코어 라인, 공동의 형태의 국소적 재료 박화, 미세 균열과 같은 기판에서의 내부적 손상, 국소적 융합(local fusing), 연속적인 구멍(원통형 또는 보다 일반적인 형상을 가짐) 또는 필라멘트, 또는 필라멘트 손상을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
유지 부분(6), 연결 엘리먼트(2) 및 작은 생성물, 또는 엘리먼트(10)에 대해 필요로 되는 기판의 부분을, 불필요한 잉여 부분으로부터 분리하기 위해, 다음 번 단계에서, 존재하는 수정은 보강된다, 다시 말하면, 수정된 영역이 터치되는 또는 중첩되는, 따라서 재료의 연속적이고, 중단 없는 약화 또는 심지어 분리가 의도된 윤곽을 따라 실행되는 그러한 방식의 에칭 프로세스에 의해 확대된다. 따라서, 그 후, 시트(3)는 에칭 프로세스에 노출되는데, 여기서 재료 수정(5)은 에칭 프로세스에 의해 확대되어 마지막으로 연결되는 채널을 형성하고, 그 결과 시트(3)는 경로(50)를 따라 분리된다. 경로(50)는 연결 부분(2)을 통해 유지 부분(8)에 연결되는 엘리먼트(10)의 윤곽을 정의한다. 결과적으로, 경로를 따른 분리 이후, 본 개시에 따른 시트형 중간 생성물(1)이 획득된다.
에칭은 산성 에칭 매체, 예컨대 HF, HCl, H2SO4, HNO3 또는 다른 산의 수용액을 사용하여 수행될 수 있다. 알칼리성 에칭 매체, 예컨대 수산화 칼륨 용액(KOH) 또는 수산화 나트륨 용액(NaOH)을 사용한 에칭. 하나의 개선예에 따르면, 에칭은 12보다 더 큰 pH를 갖는 알칼리성 에칭 매체 및 착화제(complexing agent)에서 달성되는 것이 제공된다. 여기서, 착화제는 취성 재료의 구성 성분 중 적어도 하나를 착화시키도록 선택된다. 하나의 개선예에 따르면, 알칼리 토금속 이온, 바람직하게는 칼슘 이온(Ca2+)과 착물을 형성하는 착화제를 사용하는 것이 제공된다. 또 다른 개선예에 따르면, 착화제는 인산염, 바람직하게는 ATMP(니트릴로트리스메틸렌포스폰산), 포스폰산, 하이드록시카르복시산의 염, 바람직하게는 알칼리 금속 글루코네이트, EDTA, 및/또는 전이 금속 염, 특히 CrCl3의 그룹으로부터 선택된다. 상기의 피쳐는 용출된 구성 성분을 착화시키는 것에 의해 에칭 동작의 국소적 억제에 유리하게 대응할 수 있다. 오히려, 생성될 구조물 내에서도, 에칭 레이트의 관점에서 자체 안정화 또는 심지어 자체 보강 효과가 발생할 수 있다.
더구나, 실리케이트, 바람직하게는 알칼리 실리케이트, 특히 바람직하게는 물 유리(water glass)를 용해된 형태로 함유하는 에칭 용액을 사용하는 것이 또한 가능하다. 용해된 실리케이트를 함유하는 에칭 용액이 사용되면, 에칭 레이트는 크게 증가될 수 있다. 이 효과는 특히 에칭 용액의 높은 실리케이트 농도에서 관찰될 수 있다. 특히 높은 실리케이트 농도에서, 실리케이트는, 또한, 알칼리의 전달자로서 역할을 하며, 따라서, 수산화물 이온의 이동성, 또는 이온 이동성을 증가시킨다. 이것은 특히 에칭 용액 중 매우 높은 수산화물 농도를 특징으로 하는 실시형태의 경우에 유리하다. 따라서, 매우 농축된 알칼리 용액의 경우, 농도가 높아짐에 따라 수산화물 이온의 이온 이동성이 감소되고, 에칭 레이트에 대해서도 역시 영향을 끼친다. 그러나, 알칼리 전달제로서 실리케이트를 첨가하는 것에 의해, 이 효과는 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.
시트(3)가 엘리먼트(10) 및 연결 부분(2)의 윤곽을 시뮬레이팅하는 경로(50)를 따라 분리되는 것을 에칭 프로세스가 초래하는 경우, 엘리먼트(10)를 연결 부분(2)으로 보완하는 엘리먼트(14)가 시트(3)로부터 분리된다. 따라서, 필요로 되지 않는 기판의 부분은 부분적으로(예를 들면, 보조 단계가 에칭 이전에 또한 삽입되는 경우) 또는 에칭 프로세스 동안 전체적으로 구조화된 기판에서 떨어진다. 이 단계의 끝에서, 하나 이상의 유지 부분, 하나 이상의 작은 생성물 및 유지 엘리먼트에 대한 또는 서로에 대한 그들의 단일의 또는 다수의 연결로 구성되는 컴포넌트가 있다. 이 컴포넌트의 특성은, 특히, 에칭 프로세스로부터 유래하는 표면 구조이다.
이 엘리먼트(14)를 분리하는 것에 의해, 중간 생성물(1)이 획득된다. 이것은 도 7의 하위 이미지 (c)에서 예시되어 있다. 예시되는 것과는 상이한 방식으로, 예를 들면, 윤곽만이 경로로서 레이저 빔이 후속되고 그 후 좁은 슬롯이 에칭 프로세스의 경로를 따라 에칭된다는 점에서, 엘리먼트(10)의 윤곽은 보완적인 엘리먼트(14)를 용출하지 않고도 또한 형성될 수도 있다. 더구나, 엘리먼트(10)를 가공해 내기 위해 단일의 보완적인 엘리먼트(14) 대신 다수의 소형 부품을 용출하는 것이 또한 가능하다.
프로세스 시퀀스의 마지막에는 분리 단계가 있는데, 여기서 작은 컴포넌트, 또는 엘리먼트(10)는 정의된 분리 라인을 따라 자신의 연결 엘리먼트로부터 분리된다. 따라서, 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법이 또한 제공되는데, 그 동안, 연결 부분(2)은 중간 생성물(1)이 생성된 이후 분리되고, 그 결과, 엘리먼트(10)는 유지 부분(6)으로부터 분리된다. 도 7의 하위 이미지 (d)는 이 단계를 도시한다.
예를 들면, 보관 또는 운반 프로세스 이후, 예를 들면, 이것을 위해 제공되는 디바이스에서 엘리먼트(10)의 통합을 위해, 도 7(d)에서 도시되는 단계가 중간 생성물의 생성과는 시간적으로 별개로, 다시 말하면 상당히 나중에 및/또는 상이한 위치에서 실행되는 경우 특히 유리하다. 이러한 방식으로 생성되는 중간 생성물(1)의 이점은, 나중의 작은 생성물, 또는 엘리먼트(10)가 포지션적으로 안정화되고 따라서 중간 생성물을 전체적으로 직접적으로 또는 추가적인 핸들링 보조 기구를 사용하여 프로세싱하는 것에 의해 쉽게 추가로 프로세싱될 수 있다는 것이다. 추가적인 프로세스 단계는, 완전성에 대한 어떠한 주장도 없지만, 다음의 것일 수도 있다: 표면 또는 표면의 일부를 코팅하는 것, 인쇄하는 것, 재구성하는 것, 또는 그렇지 않으면 이들의 조합. 또 다른 실시형태에 따르면, 중간 생성물(1)은 화학적으로 프리스트레스를 받을(prestressed) 수도 있다. 이 개선예에서도 또한, 유지 부분(6)에 대한 엘리먼트(10)의 결합(bond)은 핸들링을 용이하게 한다. 화학적 프리스트레스 부여(chemical prestressing)를 위해, 알칼리 함유 취성 재료, 예컨대 충분히 높은 Na2O 함량을 갖는 유리 또는 유리 세라믹을 사용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 바람직하게는, Na2O 함량은, 이 목적을 위해, 적어도 5 중량%이다. 심지어 화학적으로 프리스트레스를 받은 상태에서도 연결 부분(2)에서 유지 부분(6)으로부터 엘리먼트(10)의 분리를 용이하게 하기 위해, 하나의 개선예에 따르면, 여기서는, 연결 부분(2)의 폭이 층의 깊이(depth of layer; DoL) 두 배보다 더 작은 경우 유리하다. 이 경우, 연결 부분(2)은 자신의 전체 단면적에 걸쳐 화학적으로 프리스트레스를 받게 되고, 그 결과, 파단을 따라 변하는 응력으로 인한 제어되지 않은 파단의 위험은 감소된다. 다른 개선예에 따르면, 연결 부분(2)의 폭이 교환 깊이 네 배보다 더 작거나, 또는 바람직하게는 층의 깊이(DoL) 세 배보다 더 작은 것이 또한 가능하다. 비파괴 분리를 여전히 가능하게 하는 것 및 층의 깊이의 범위를 정하는 것 둘 모두를 위해, 이것은 구체적으로 두꺼운 유리의 경우에 유리하다. 또 다른 실시형태에 따르면, 연결 부분(2) 상에는, 예를 들면, 10 ㎛의 길이를 갖는 채널이 제공될 수도 있다. 교환 배쓰(exchange bath)가 채널을 관통할 수도 있으며, 그 결과, 화학적 프리스트레스 부여가 이 채널 주위에 또한 생성된다. 이러한 방식으로, 연결 부분과 엘리먼트(10) 사이의 전이 영역은, 마찬가지로, 파단 지점에서 높은 응력 차이가 방지될 정도로 볼륨에서 화학적으로 프리스트레스를 받을 수 있다. 적어도 하나의 채널은, 도 1에서 도시되는 약화 구조물(4)과 같이, 측면 및 에지 면 둘 모두 안으로 도입될 수 있다.
분리 프로세스 단계의 끝에서, 연결 엘리먼트를 갖는 유지 부분이 있으며 작은 컴포넌트, 또는 엘리먼트(10)는 별개이다. 이 점에 있어서, 측면(100, 101)은 구조화 또는 다른 형태의 추가적인 프로세싱에 또한 노출되었을 수도 있다.
도 1을 기초로 이미 설명된 바와 같이, 분리 프로세스에 의해 노출되는 표면은, 예를 들면 이전의 기계적 분리의 경우에 매끄러운 표면인, 또는 필라멘트 프로세스에 의한 레이저 천공의 경우, 통상적으로, 개방된 수직으로 연장되는 필라멘트 채널이 통과하는 시각적으로 거친 표면인, 에칭 프로세스에 의해 노출되었던 제1 영역에서의 것과는 상이한 제2 표면 구조를 갖는다. 엘리먼트(10)의 에지 면(13)은, 각각의 이전 연결 부분(2)에 대해, 연결 부분(2)과 엘리먼트(10) 사이의 콘택의 영역에서 연결 부분(2)의 단면에 대응하는 면적 백분율을 갖는 하나의 제2 영역(17)을 갖는다. 따라서, 에지 면(13)의 전체 표면적 상에서 하나 이상의 제2 영역(17)의 표면 비율의 합은 제1 영역(15)의 비율의 합보다 상당히 더 작다. 바람직하게는, 제2 영역(17)의 비율은 20 % 미만, 바람직하게는 10 % 미만, 특히 바람직하게는 5 % 미만이다. 2 % 미만 그리고 특히 1 % 미만의 면적 백분율이 매우 특히 바람직하다.
도 8은 영역으로 세분되는 중간 생성물(1)의 하나의 실시형태의 한 예를 도시한다. 이 실시형태는, 제1 프로세스 단계에서 시트(3)가 초기에 유지 부분(6)의 기하학적 형상에 따라 구조화되거나 또는 사전 손상된다는 점에서 그리고 제2 프로세스 단계에서 프레임(8)의 하위 영역, 연결 엘리먼트(2) 및 엘리먼트(10)의 구조화가 수행된다는 점에서, 프레임(8)에서 위치되는 작은 컴포넌트, 또는 엘리먼트(10)를 종속 접속 양식으로 제조하는 것을 또한 가능하게 만든다. 여기서, 프로세스 파라미터 - 예컨대 피치 - 의 대응하는 선택은, 프레임(8) 사이의 천공 라인(26)이 아닌, 엘리먼트(10)만이 에칭 프로세스에 의해 분리되는 것을 보장한다는 것을 가능하게 만든다. 중간 생성물(1)의 실시형태는, 중간 생성물(1)이 프레임(8)의 형태의 다수의 유지 부분(6)을 가지며, 여기서 적어도 하나의 엘리먼트(10)는 각각의 프레임(8)에서 배열되고 적어도 하나의 연결 부분(2)을 통해 프레임(8)에 연결되고, 프레임(8)은 하나 이상의 천공 라인(26)을 통해 서로 분리 가능하게 연결된다는 사실에 기초한다.
도 8의 예에서, 또 다른 실시형태가 실현된다. 엘리먼트(10)의 윤곽을 정의하고 가공하는 레이저 지원 에칭 프로세스는, 스루홀의 형태의 정렬 마크(28)를 생성하는 것을 또한 가능하게 만든다. 도 8에서 도시되는 바와 같이, 다수의 영역, 또는 천공 라인에 의해 연결되는 프레임(8)의 경우, 프레임의 형태의 모든 유지 엘리먼트(6)는 그러한 정렬 마크(28)를 제공받을 수 있다. 이것은, 예를 들면 추가적인 프로세싱 프로세스를 위해, 프레임(8)이 분리된 이후 그들을 쉽고 정확하게 정렬하는 것을 가능하게 만든다.
방법의 하나의 실시형태에 따르면, 초단 펄스 레이저 구조화는 기판 유리에 대한 생성 프로세스에서 인라인으로 실행되는 것이 의도된다. 특히, 연속적인 유리 리본이 생성되는 연속적인 인출 프로세스(continuous drawing process)에서 레이저 구조화 인라인을 통합하는 것이 고려 가능하다. 더욱 바람직하게는, 레이저 구조화를 400 ㎛ 미만, 바람직하게는 최대 200 ㎛, 특히 최대 100 ㎛, 또는 심지어 최대 50 ㎛ 또는 최대 30 ㎛의 두께를 갖는 얇고 초박형 유리의 생성과 결합하는 것이 의도된다. 얇은 유리는 다운드로우(downdraw) 또는 오버플로우 융합 방법에 의해 생성될 수 있다. 구조화된 유리 리본은 인라인으로 직접적으로 에칭될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 레이저 구조화 이후, 유리 리본은 권취되어 롤을 형성할 수 있거나, 또는 추가적인 프로세스의 결과로서, 유리 리본의 전진 방향과 관련하여 횡방향으로 분리될 수 있고, 따라서, 전진 방향에서 소망되는 길이로 절단될 수 있다. 이들 변형예에서, 구조화, 에칭 단계 및 가능한 분리는 시간적으로 그리고 공간적으로 서로 별개로 발생할 수 있다. 이 목적을 위해, 도 9는 본 개시에 따른 중간 생성물(1)을 생성하기 위한 디바이스를 형성하기 위해 추가로 개발되는 유리 리본을 생성하기 위한 디바이스(29)를 도시한다. 예시되는 예에서, 디바이스(29)는 롤(44)을 형성하기 위해 연속적인 유리 리본(30)의 형태로 초기에 구조화되지 않은 시트(3)를 권취하도록 설계된다. 우선, 유리 용융물(32)이 노즐(34)로부터 인출되어 유리 리본(30)을 형성하는데, 여기서 노즐(34) 아래에 배열되는 인출 롤러(drawing roller; 36)는 노즐(34)을 떠나는 유리에 인장력을 인가한다. 예시되는 변형예는, 유리가 하방으로 개방된 노즐을 떠나는 다운드로우 방법을 구성한다. 오버플로우 융합 방법의 경우, 유리는 상방으로 개방된, 세장형 홈통(trough)의 에지를 넘어 하방으로 그리고 그 후 홈통의 측벽 상에서 이어진다. 홈통 아래에는, 서브스트림은 함께 모여 유리 리본을 형성한다.
예시되는 바와 같이, 유리 리본(30)은 바람직하게는 수평 방향으로 편향되고, 운반 디바이스(38)에 의해, 예를 들면 컨베이어 벨트에 의해 이동된다. 도 7의 하위 이미지 (b)에서 도시되는 바와 같이, 경로(50)를 따라 필라멘트 재료 수정을 도입하는 것에 의한 구조화는 초단 펄스 레이저(40)에 의해 세분된 유리 리본(30)에 대해 인라인으로 실행된다. 초단 펄스 레이저(40)의 레이저 빔(41)은 빔 광학 유닛(42)에 의해 유리 리본(30) 상으로 포커싱되고 소망되는 경로(50)를 따라 유리 리본(30) 위로 안내된다. 예시되는 변형예에서, 유리 리본(30)은, 그 후, 롤러 코어(46) 상에 권취되어 롤(44)을 형성한다. 대안으로서 또는 추가적으로, 유리 리본(30)은, 도 7의 하위 이미지 (c)에서 도시되는 바와 같이, 엘리먼트(10)의 윤곽을 노출시키기 위해 에칭 배쓰를 통해 안내될 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 방법 및 디바이스(29)는:
- 생성되는 취성 재료로 만들어지는 구조화되지 않은 시트(3)는, 연속적인 인출 프로세스에서 생성되는 연속적인 유리 리본(30)이고, 여기서
- 인출 프로세스 동안 초단 펄스 레이저(40)에 의해 사전 결정된 경로(50)를 따라 움직이는 연속적인 유리 리본(30) 상에서 재료 수정이 도입된다
는 사실에 기초한다.
에지 면(13)의 하나 이상의 제2 영역(17)이 제1 영역(15)보다 더 낮은 강도를 가질 수도 있기 때문에, 일반적으로 더 낮은 기계적 부하가 발생하는 제2 영역을 제공하는 것이 유리하다. 이상적인 경우에, 제2 영역(17)은 정의된, 예를 들면, 대칭적인 부하 사례에서 응력 최소치가 존재하는 곳에 위치될 수도 있다. 에지 표면(13) 상의 하나 이상의 영역의 배열과 관련하여 그 목적에 바람직한 실시형태가 하기에서 설명된다. 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 제2 영역(17)은 중심으로부터 최대 거리의 적어도 2/3만큼 떨어져 있는 에지 면(13) 상의 포지션을 따라 연장된다는 것이 제공된다. 동일한 목적을 위해, 최대 부하의 최대 80 %, 바람직하게는 최대 60 %, 특히 바람직하게는 최대 40 %까지의 부하의 경우에 기계적 부하를 받는 에지 면(13)의 부분을 따라 적어도 하나의 제2 영역(17)이 연장된다는 것이 대안적으로 또는 추가적으로 제공될 수도 있다.
도 10은 예시적인 목적을 위해 측면(100)의 평면도에서 L자 형상의 엘리먼트(10)의 한 예를 도시한다. 중심(103)은 엘리먼트(10)의 측면(100) 내에 놓일 필요는 없다. 이것은 또한 예시된 엘리먼트(10)의 경우에 또한 해당된다. 엘리먼트(10)의 외부 윤곽을 따르는 임의의 지점, 또는 좌표 (px, py)를 갖는 에지(19) 또는 에지 면(13)에 대해, 좌표 (mx, my)를 갖는 중심(103)으로부터의 거리(d)는 d=((px-mx)2+(py-my)2)1/2에 따라 결정될 수 있다.
도 11은, 도 10으로부터의 엘리먼트에 대해, 에지 면 또는 윤곽의 포지션 대 중심까지의 거리(d)의 다이어그램을, 엘리먼트(10)의 윤곽을 따르는 이동(s)의 함수로서, 도시한다. 중심(103)으로부터 최소로 떨어져 이격된 윤곽의 지점인 지점(104)은 시작 지점으로서 선택된다. 화살표는 윤곽이 따라서 이동한 방향을 나타낸다. 윤곽의 코너 지점은 도 10에서 문자(a, b, c, d, e, f)로 표기된다. 이들 지점은 도 11의 다이어그램에서 동일한 방식으로 표기되며 피크로서 명확하게 확인될 수 있다. 중심(103)으로부터의 최대 거리는 코너(e)에 있다. 도 11에서, 지점(e)에서의 거리의 2/3의 값을 마킹하는 파선이 묘화되어 있다. 도 11의 축척에서, 코너(e)는 대략 51(임의의 단위)의 거리를 갖는다. 따라서, 이 값의 2/3의 한계는 대략 34이다. 따라서, 예시되는 예에서 연결 부분(2)에 대한 연결을 위한 바람직한 포지션은 다리(105, 106)의 단부에 있다. 바람직한 고정 영역(fastening region; 107)은 예시 목적을 위해 파선으로 마킹되어 있다. 도 11의 다이어그램에 기초하여 또한 확인될 수 있는 바와 같이, 코너(d)도 또한 중심(103)으로부터 상대적으로 멀리 떨어져 있지만, 최대 거리의 적어도 2/3의 거리의 조건은 충분하지 않다. 실제로, 이 영역은 또한 연결 부분(2)에 고정하기에 덜 적합할 것인데, 그 이유는 코너(d) 영역에 있는 파단된 표면이 다리(105, 106)에 기계적 부하가 인가되는 경우에 인장 응력 부하를 받을 수 있기 때문이다.
도 12는 제2 영역의 배열, 또는 중간 생성물(1)의 경우, 하나 이상의 연결 부분(2)을 통해 유지 부분(6)에 대한 엘리먼트(10)의 연결의 포지션이 전술한 구조적 요건을 충족하는 다른 예를 도시한다. 이 점에 있어서, 도 12는 프레임의 형태의 유지 엘리먼트(6)를 갖는 중간 생성물(1)을 도시한다. 프레임의 개구에서, 기어휠의 형태의 엘리먼트(10)가 두 개의 연결 부분(2)을 통해 프레임(8)에 연결된다. 연결 부분(2)은 치형부(tooth; 108)의 외부 에지에서 엘리먼트(10)에 연결된다. 윤곽의 이들 부분은 치형부(108) 사이의 오목부보다 중심(103)으로부터 더 큰 거리에 있다. 또한, 치형부(108)의 이들 외부 영역은 기어휠의 중심에 있는 중심(103)으로부터 최대 거리에 있다.
일반적으로, 직선 프로파일을 갖는, 특히 측면(100, 101)과 관련하여 실질적으로 수직으로 연장되는 프로파일을 갖는 에지 면을 생성하는 것이 가능하다. 오히려, 굴곡된 프로파일, 또는 단면을 갖는 에지 면을 생성하는 것도 또한 가능하다. 안쪽으로 굴곡된, 다시 말하면 오목한 프로파일에 더하여, 바깥쪽으로 굴곡된 프로파일을 생성하는 것도 특히 또한 가능하다. 그 목적을 위해, 도 13은 제1 영역(15) 내부의 엘리먼트(10)의 에지 표면(13)의 높이 프로파일을 도시한다. 대략 -321 ㎛ 및 +372 ㎛의 x 포지션에서 최소치까지의 높이 프로파일에서의 급격한 하락은 측면(100, 101)의 포지션을 마킹한다.
프로파일로부터 알 수 있는 바와 같이, 에지 면은 10 ㎛ 내지 15 ㎛의 범위 내의 크기만큼 바깥쪽으로 굴곡된다. 그러한 프로파일링은 일반적으로 완전히 또는 부분적으로 비스듬한 양식으로 필라멘트 손상을 도입하는 것에 의해 또한 달성될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 재료가 제거되는 에칭 레이트는 재료의 적어도 하나의 사이드에서 끝나는 필라멘트 손상을 생성하는 것에 의해 영향을 받을 수 있다.
특정한 예시적인 실시형태로 제한되지 않지만, 이 목적을 위해 제1 부분에서 에칭된 표면을 갖는 에지 면(13)은, 엘리먼트(10)의 두께의 적어도 1 %만큼 바깥쪽으로 또는 안쪽으로 굴곡되는 프로파일을 갖는 것이 제공된다.
도 14 및 도 15는 유리로 만들어지는 엘리먼트의 광학 현미경 사진이다. 엘리먼트(10)의 에지 면(13)은, 도 13의 예에서와 같이, 바깥쪽으로 굴곡된다. 도 14에서 도시되는 바와 같이, 엘리먼트(10)는, 이미지의 우측 상단에서 확인될 수 있는 막대형 부분이 인접하는 환형 부분을 갖는다. 두 영역(15, 17)은 도 14의 현미경 사진에서 시각적으로 거의 구별될 수 없다. 도 15는 영역(15 및 17)을 갖는 에지 면(13)의 더욱 확대된 현미경 사진을 도시한다. 특히 여기서는, 영역(15, 17) 사이에서 라인으로서 식별 가능한 전이(18)를 볼 수 있다. 어쨌든, 여기서도 또한, 제2 영역(17)의 파단된 에지는 제1 영역의 에칭된 표면과는 시각적으로 거의 구별될 수 없다. 이것은 특히, 두 영역의 조도가 서로 매치될 수 있다는 사실에 기인한다. 결과적으로, 제1 영역의 조도는 에칭 파라미터에 의해 영향을 받을 수 있다. 제2 영역(17)에서, 조도는, 다른 것들 중에서도, 약화 구조물(4)의 타입 및 형상에 의해, 예를 들면, 약화 라인을 따르는 필라멘트 손상의 인스턴스 사이의 거리에 의해 영향을 받을 수 있다. 따라서, 도시되는 예로 제한되지 않지만, 하나의 실시형태에서, 제1 영역(15) 및 인접한 제2 영역(17)의 평균 조도 값(Ra)의 비율은 0.75로부터 1.25까지의 범위 내에 있다는 것이 제공된다. 예시되는 예에서와 같이, 바람직한 실시형태에 따르면, 두 영역(15, 17)은 접지 표면의 것과 유사한 외관을 갖는다. 따라서, 특히, 두 영역은, 예시되는 예로 제한되지 않지만, 일반적으로 동일한 시각적 외관을 가질 수 있다.
제2 영역(17)이 바람직하게는 파단된 에지를 구성하기 때문에, 그것은 통상적으로 편평한 형태를 갖는다. 그러나, 여기서는 소정의 조치를 통해 상이한, 예를 들면 볼록하게 또는 오목하게 굴곡된 형상을 달성하는 것이 또한 가능하다. 예를 들면, 이 목적을 위해, 상이한 각도에서 필라멘트 손상의 다수의 인스턴스가 도입될 수 있다.
두 영역(15, 17)을 시각적으로 매치시키기 위해, 제2 영역(17)과 인접한 제1 영역(15) 사이의 높이 오프셋이 20 ㎛ 미만이면 또한 유리하다. 이 피쳐는 도 14 및 도 15에서 도시되는 예에서도 마찬가지로 충족된다. 제2 영역(17)은 돌출되지도 않고 인식 가능하게 리세스화되지도 않는다. 이 피쳐는 인접한 제1 영역(15)의 외부 윤곽에 가까운 연결 부분(2) 단부 상에서 약화 구조물(4)을 갖는 것에 의해 실현될 수 있거나, 또는 이 외부 윤곽을 지속시킬 수 있다.
도 16 및 도 17은 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트(10), 이 경우에서는 구체적으로, 그리고 도 14 및 도 15의 예와 유사하게, 유리로 만들어지는 엘리먼트의 에지 면(13)의 두 개의 전자 현미경 사진을 도시한다.
도 16의 예는 200 배 확대하여 촬영된 것이다. 여기서는, 좌측과 우측 상에서 제1 영역(15)이 인접해 있는 제2 영역(17)을 명확하게 볼 수 있다. 제1 영역의 칼로트 형상의 함몰부(22)를 또한 명확하게 볼 수 있다. 예시되는 예에서 또한 실현되는 하나의 실시형태에 따르면, 제1 영역(15)과 제2 영역(17) 사이에서 각각의 전이(18)가 또한 존재하는데, 여기서 전이(18)는 제1 영역의 칼로트 형상의 함몰부보다 평균적으로 더 큰 칼로트 형상의 함몰부를 갖는다. 전이부(18)를 따라 연장되는 더 큰 함몰부(22)는 현미경 사진에서 명확하게 확인될 수 있다. 함몰부의 생성은, 에칭 배쓰에서 윤곽이 가공되고 있을 때 연결 부분(2)과 엘리먼트(10) 사이의 전이에서 에칭 레이트에서의 변화에 기인할 수 있다. 엘리먼트(10)가 연결 부분(2)으로부터 분리되고 있을 때 제어되지 않은 파단 또는 치핑을 방지하기 위해서는, 이들 더 큰 칼로트가 유리하다.
도 17은 500 배 확대에서의 에지 면을 도시한다. 이 배율의 경우, 제1 영역(17)의 파단된 표면에서 초단 펄스 레이저에 의해 생성되는 필라멘트 손상(39)은, 파단된 표면이 필라멘트 손상을 따라 연장되기 때문에, 가늘고 어두운 직선으로 또한 보일 수 있다. 따라서, 손상은, 상응하여, 파단된 표면에서 부분적으로 반개방된 채널의 형태로 존재한다. 도 17의 이미지에서, 필라멘트 손상(39)은 위에서부터 아래로, 다시 말하면 엘리먼트(10)의 한 측면으로부터 반대쪽 측면으로의 방향에서 이어진다. 필라멘트 손상의 인스턴스(39) 사이의 거리는 예시되는 예에서 대략 6 ㎛이다. 상기에서 설명되는 바와 같이, 바람직하게는, 우선, 연결 부분(2) 및 엘리먼트(10)를 갖는 시트형 중간 생성물의 모든 윤곽이 필라멘트화 및 에칭에 의해 가공된다. 그 직후, 약화 구조물(4)을 형성하는 따라서 제2 영역의 파단된 표면에서 보이는 필라멘트 손상(39)이 도입된다. 그러나, 이러한 손상(39)을 에칭하여 개방시키는 것을 방지하기 위해, 예를 들면, 모든 필라멘트 손상을 도입하고 후속하여 연결 부분(2)의 손상(39)을 마스킹하는 다른 변형예가 또한 고려 가능하다.
하나의 실시형태에서, 예를 들면 도 4 내지 도 6에서 예로서 도시되는 바와 같이, 중간 생성물(1)은 구조화 프로세스(레이저 필라멘트화 및 후속하는 에칭 프로세스) 이후에 코팅된다. 따라서, 그러면, 중간 생성물로부터 분리되는 엘리먼트(10)가 코팅, 특히 광학적으로 활성인 코팅이 구비할 수 있는 것이 또한 사실이다.
원칙적으로는, 스퍼터링, PVD, 딥 코팅 또는 컴포넌트 및 유지 부분의 전체적인 인쇄와 같은 다양한 코팅 방법이 가능하다. 광학적으로 활성인 층(반사 방지 층, 필터 층, 예를 들면, IR 차단 필터), 기능성 층(지문 방지, 항균 또는 항박테리아 코팅(예컨대 은 이온에 기초함)), 긁힘 방지 코팅), 또는 그렇지 않으면 도포된 페인트 또는 래커(lacquer)의 형태의 순수 장식용 코팅)과 같은 상이한 타입의 도포된 층이 또한 고려 가능하다. 예를 들면, 알루미늄/실리콘 질화물 또는 산화지르코늄에 기초한, 높은 굴절률 및 1 ㎛ 이상의 층 두께를 갖는 층이, 통상적으로, 긁힘 방지 코팅에 적절하다.
IR 차단 또는 대역 통과 필터의 경우, 소망되는 광학적 속성을 달성하기 위해, 높은 굴절률을 갖는 코팅(일반적으로 TiO2, Ta2O5, Nb2O5, HfO2, ZrO2) 및 적절한 두께의 낮은 굴절률을 갖는 코팅(바람직하게는 SiO2)으로 교대로 구성되는 다중 층 시스템이 결합될 수 있다. 그러한 다중 층 시스템은 다른 코팅, 예컨대 반사 방지 코팅을 위해 또한 사용될 수 있다. 따라서, 특정한 예로 제한되지 않으면서, 하나의 실시형태에서, 광학적으로 활성인 코팅은 상이한 굴절률을 갖는, 특히 높은 굴절률 및 그에 비해 낮은 굴절률의 교대하는 층을 갖는 다수의 층을 포함한다는 것이 제공된다.
본원에서 설명되는 방법은, 특히 1 mm 내지 최대 10 mm의 범위 내의 횡방향 치수를 갖는 그리고 50 ㎛, 적어도 70 ㎛ 내지 400 ㎛의 기판 재료의 두께를 갖는 특히 작은 컴포넌트를 제조하고 핸들링하는 것을 가능하게 만든다. 그러한 작은 엘리먼트의 하나의 가능한 애플리케이션은, 예를 들면, 다른 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 랩탑 또는 태블릿 PC에서와 같이, 이동 전화기에서 또는 카메라 모듈에서 카메라 센서에 대한 IR 차단 필터로서의 용도이다. 그 목적을 위해, 일반적으로, 필요한 광학적 속성을 갖는 광학적으로 활성인 층이 도포된다. 층의 퇴적은, 연결 부분(2)과 유지 부분(6)에 의한 엘리먼트(10)의 사전 정의된 위치 결정에 의해, 용이하게 되거나, 또는 심지어 처음에만 가능하게 된다.
다른 것들 중에서도, 엘리먼트의 강도는 또한, 계속해서, 이 전술한 적용의 분야에 대한 중요한 변수가 된다. 이 경우, 구조화 프로세스에 인접하는 코팅 프로세스를 상류 또는 하류의 프리스트레스 부여 프로세스와 적절하게 결합하는 것에 의해 고강도 필터 엘리먼트가 제조된다.
엘리먼트의 코팅 및 로봇에 의한 영역(15, 17)에 기초한 분리된 코팅된 엘리먼트(10)의 방위를 또한 식별할 가능성, 및 프리스트레스 부여가 이미 상기에서 설명되었다.
따라서, 본 발명의 하나의 실시형태에 따르면, 일반적으로, 시트형 광학 필터 엘리먼트가 제공되고, 이 경우 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트(10)는 광학 필터 코팅으로 코팅되는 경우가 있다. 이 점에 있어서, 측면(100, 101) 중 적어도 하나는 광학 필터 코팅을 구비할 수 있고; 적절하다면, 두 측면 상에서 코팅이 또한 제공될 수 있다. 이 경우, 코팅은 또한 상이할 수도 있다. 광학 필터 코팅은 IR 차단 코팅, 다시 말하면, 특히, 근적외선 범위의 방사선을 흡수하거나 또는 반사하는 코팅일 수도 있다. 이 점에 있어서 기판, 또는 엘리먼트(10)에 대한 그러한 광학 필터 엘리먼트가 적외선 복사에 대해 투명하게 되는 것, 또는 더 일반적으로는, 필터 코팅이 갖는 것보다 적외선 복사에 대해 더 높은 투과율을 갖는 것이 통상적이다. 근적외선 범위는 IR 차단 코팅 기능의 맥락에서 0.7 ㎛ 내지 2.5 ㎛의 파장 범위를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 또 다른 실시형태에 따르면, 일반적으로, 본 개시에 따른 시트형 엘리먼트(10)에 의해 피복되는 센서를 구비하는 카메라 모듈이 제공되는데, 여기서 시트형 엘리먼트(10)는 광학 필터를 형성한다. 특히, 이 목적을 위해, 상기에서 설명되는 바와 같이, 광학 필터 코팅이 엘리먼트(10) 상에서 제공될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 시트형 엘리먼트(10)의 유리는 또한 필터 유리일 수도 있다.
이 실시형태와 관련하여, 도 18은, 예를 들면 이동 전화기 또는 다른 휴대용 전자 디바이스에 사용될 수 있는 카메라 모듈(52)을 도시한다. 카메라 모듈(52)은 이미지를 촬영하기 위한 카메라 센서(56), 렌즈(58) 및 어쩌면 센서(56)와 렌즈(58)를 수용하고 고정하기 위한 하우징(59)을 포함한다. 광학 필터 엘리먼트(60)가 센서(56)의 감광 층에 적용되는데, 예를 들면, 결합 층(bond layer; 61)에 의해 접착식으로 결합된다. 광학 필터 엘리먼트(60)는 코팅된 엘리먼트(10)에 의해 형성된다. 이 경우, 광학 필터 코팅(54)은, 근적외선 범위의 방사선이 크게 반사 또는 흡수되고, 그 결과 실질적으로 가시 광만이 센서에 입사되도록 형성된다.
또 다른 실시형태에서, 코팅 프로세스는 프리스트레스 부여 동작, 바람직하게는 기판의 화학적 프리스트레스 부여에 선행한다. 이 목적을 위해, 하나 이상의 유지 부분(6) 및 프레임(8), 및 연결 부분(2), 또는 전체 중 전술한 부분을 갖는 시트형의 취성의 중간 생성물(1)은 교환 배쓰에서 프리스트레스 부여 프로세스에 노출된다.
유지 부분에 대한 결합에서 뿐만 아니라 용출 이후, 컴포넌트의 강도가 매우 중요하다. 이 점에 있어서, 강도는 각각의 에지의 파괴 강도에 의해 결정적으로 결정된다. 이를 위해, 도 19의 베이불 다이어그램은 필라멘트화, 다시 말하면 초단 펄스 레이저에 의한 필라멘트 손상의 도입 직후에 측정되는 100 ㎛ 두께의 매우 얇은 유리의 에지 강도에 대한 통상적인 값을 도시한다(측정 값 "A", 원형 심볼). 또한, 후속하는 KOH 에칭 프로세스 이후의(측정 값 "B", 삼각형 심볼) 그리고 에칭 프로세스에 후속하는 화학적 프리스트레스 부여 프로세스 이후(측정 값 "C", 장사방형 심볼)의 유리 시트에 대한 측정 값이 또한 도시된다. 유리 시트는 타입 D263T의 유리로부터 생성되었다.
도 19에서 묘화되는 라인은, 측정 값으로 적응된, H=100 %·(1-exp(-t/T)b) 형태의 고장 확률(H)의 함수를 나타낸다. 따라서, 직선의 라인은, 형상 파라미터(b) 및 스케일 파라미터(T)를 사용하여, 파단의 확률의 누적 밀도 함수를 나타낸다. 측정된 값 "A"에 대해, 필라멘트화 이후, 이것은 T=53.55, b=25.25를 제공하고; 측정된 값 "B"에 대해, 에칭 이후, 이것은 T=826.35, b=1.69를 제공하고; 그리고 측정된 값 "C"의 대해, 다시 말하면 에칭 및 프리스트레스 부여 이후, 이것은 T=508.8, b=8.27을 제공한다.
초박형 유리 기판의 필라멘트화된(filamented) 에지(측정 값 "A")는 대략 50 MPa의 최소 파괴 응력을 가지지만, 에칭된 에지(측정 값 "B")의 경우, 적어도 대략 200 MPa이 달성되고, 프리스트레스를 받은 에지(측정 값 "C")의 경우, 심지어 적어도 대략 300 MPa 이상이 달성된다. 프리스트레스 부여 프로세스는 에칭된 에지의 파괴 응력의 분포의 폭을 상당히 더 작게, 다시 말하면 더 명확하게 되게 만든다: 에칭된 및 프리스트레스를 받은 에지의 평균 파괴 응력은 대략 500 MPa이다.
프리스트레스 부여 프로세스에 의해 야기되는 강도 증가는 재료와는 무관하며 일반적으로, 도 19의 예에서 도시되는 바와 같이, 프리스트레스가 부여되지 않은 유리 시트에 비해 훨씬 더 높은 강도 값을 획득하는 것이 가능하다.
이들 값은 특히 또한 작은 컴포넌트, 또는 엘리먼트(10)를, 유지 프레임(8)으로부터, 또는 재료 브리지, 다시 말하면 연결 부분(2)으로부터 분리하기 위한 프로세스의 경우에 중요하다: 약화 구조물(4)이 좁은 재료 브리지 안으로 도입되는 경우, 그것의 강도는 필라멘트화된 에지에 대한 기준 값(측정 값 "A")에 다소 대응하며, 따라서, 그것의 강도는 (특성(b10) 값과 관련하여) 에칭된 에지의 강도보다 대략 4 배만큼 더 낮다. 컴포넌트가 프리스트레스 부여 프로세스에 또한 누출된 경우, 이 간격은 6 배로 더 증가된다. 따라서, 개별화 동안, 약화 구조물(4)의 영역에서 초기에 재료 브리지가 파단되고, 컴포넌트(10)는 특히 프레임(8)의 형태로 유지 부분(6)으로부터 신뢰성 있게 분리될 수 있다. 이러한 효과는, 심지어 화학적 프리스트레스 부여 동작 이후에도, 프레임(8)으로부터 엘리먼트(10)의 용이한 분리를 가능하게 만든다. 따라서, 유리한 실시형태에서, 약화 구조물(4)이 연결 부분(2)과 엘리먼트(10) 사이의 의도된 분리 라인을 따라 연장되는 경우에, 제공되는 것은 시트형 중간 생성물(1)인데, 여기서 약화 구조물(4)은 필라멘트 손상의 체인을 가지며 중간 생성물(1)은 화학적으로 프리스트레스를 받는다 이 경우, 엘리먼트(10) 및 적어도 연결 부분(2) 둘 모두는 약화 구조물(4)의 영역에서 화학적으로 프리스트레스를 받는다.
본 개시에 따라 코팅되고 및/또는 프리스트레스를 받는 중간 생성물(1)이 하나 이상의 유지 부분(6), 또는 재료 브리지에서 분리되면, 상기에서 이미 설명되는 에지 면(13)의 제2 영역(17)이 생성되는데, 이들 제2 영역은, 어쩌면, 조도 값의 관점에서 뿐만 아니라, 또한, 그들의 코팅 상태 및 그들의 강도의 관점에서 이미 설명된 바와 같은, 에지 면의 제1 영역(13)과는 상이하다. 두 영역(17)에서의 에지 면의 어쩌면 감소된 강도는, 나중의 사용을 위해 엘리먼트(10)의 감소된 강도가 허용 가능한 영역에서 재료 브리지/연결 부분(2)이 엘리먼트(10)의 에지 면과 접촉한다는 점에서, 특히 프리스트레스를 받은 그리고 코팅된 중간 생성물(1)의 경우에 적절한 것으로 보인다. 따라서, 직사각형 엘리먼트(10)의 경우, 연결 또는 유지 부분(6)은 바람직하게는 엘리먼트(10)의 코너의 영역에서 또는 코너에서 직접적으로 배열되는데, 그 이유는 부하의 경우에 가장 작은 응력이 그곳에서 발생하기 때문이다. 도 20은 상응하게 배열된 연결 부분(2)을 갖는 중간 생성물(1)을 도시한다. 도 3 내지 도 8의 예시적인 실시형태와는 대조적으로, 여기서 연결 부분(2)은, 여기서는 직사각형인 엘리먼트(10)의 코너에 직접적으로 인접한다. 그 후 엘리먼트(10)가 유지 부분(6)으로부터 분리되는 경우, 일반적으로 획득되는 것은, 예시되는 예로 제한되지 않지만, 적어도 하나의 코너를 갖는 형상을 갖는 엘리먼트(10)인데, 여기서 에지 면의 제2 영역(17)이 존재하고, 그 한쪽 에지가 엘리먼트(10)의 코너와 일치하거나, 또는 제2 영역(17)은 그 코너에서 끝난다. 같은 효과를 내기 위해, 영역(17)의 에지와 코너 사이에서 작은 거리가 유지되는 것이 또한 가능하다. 더욱 일반적인 실시형태에 따르면, 이 경우 제2 영역의 에지로부터 코너까지의 거리는 제2 영역(17)의 폭보다 더 작고, 바람직하게는 제2 영역(17)의 폭의 절반보다 더 작다.
도 21은 그러한 엘리먼트(10)를 갖는 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 예에서, 두 영역(17)은 각각의 코너(110)에서 직접적으로 끝나는 것이 아니라, 대신 코너로부터 작은 거리에서 끝나게 된다. 그러나, 거리는 제2 영역(17)의 폭보다 더 작거나, 또는 심지어 제2 영역(17) 폭의 절반보다 더 작다. 분리 동작 동안 재료가 코너(110)에서 튀어나오는 것 및 제2 영역의 결과적으로 나타나는 파단된 표면이 고르지 않게 되는 것을 방지하기 위해, 예시되는 예에서와 같이, 작은 거리가 유리할 수 있다. 상기에서 설명되는 바와 같이, 엘리먼트(10)의 분리 이전에 중간 생성물(1)은 코팅될 수 있다. 그러면, 코팅된 중간 생성물(1)에 대한 분리 프로세스에 의해 재료 브리지 상에서 노출되는 제2 영역(17)은 상응하게 코팅을 갖지 않는다. 이 실시형태는 마찬가지로 도 21에서 예시되어 있다. 코팅(70)은 여기서는 해치 패턴으로서 예시되어 있다. 도시되는 바와 같이, 코팅(70)은 적어도 부분적으로 에지 면(13) 상에서 또한 존재할 수도 있다. 일반적으로, 예시된 특정한 예로 제한되지 않지만, 또 다른 실시형태에 따르면, 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트(10)가 이런 식으로 제공되며, 이 경우, 에지 면(13) 및 측면(100, 101) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 코팅(70)을 구비하는데, 여기서 코팅(70)은 제2 영역(17) 상에서 생략되거나, 또는 누락된다.
추가적인 실시형태에서, 이러한 방식으로 생성되는 제2 영역은, 따라서, 전자기 방사선, 특히 가시성(가간섭성 또는 비가간섭성) 전자기 방사선의 인커플링 및/또는 아웃커플링을 위해 나중에 - 어쩌면 면의 사후 프로세싱 이후 - 사용될 수 있다. 그러한 엘리먼트는, 예를 들면 광 가이드 컴포넌트로서 또는 생명 공학에서는 마이크로유체 엘리먼트로서 사용된다. 따라서, 또 다른 실시형태에 따르면, 일반적으로, 소정의 코팅의 존재로 제한되지는 않지만, 적어도 하나의 방사선 소스 및/또는 센서를 포함하는 전기 광학 배열체가 제공되는 경우가 있는데, 여기서 방사선 소스 및/또는 센서는, 방사선이, 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트(10)의 에지 면(13) 상의 적어도 하나의 제2 영역(17)을 통해 방사선 소스로부터, 센서에 의한 검출을 위해 인커플링되도록, 또는 아웃커플링되도록, 배열된다.
전반적으로, 주변 제1 영역(15)에 대한 중간 생성물의 에지(13)의 제2 영역(17)에서의 조도 값에서의 이미 설명된 변화에 더하여, 이들 제2 영역에서의 코팅의 결여 및 감소된 강도는 본 발명에 따른 방법의 사용을 또한 나타낸다. 추가적인 실시형태에서, 엘리먼트(10)와 재료 브리지, 또는 연결 부분(2) 사이의 전이 영역은, 엘리먼트(10)의 의도된 윤곽을 따라 약화 구조물(4)을 구비하고, 그 후, 스퍼터링 프로세스 또는 다른 PVD 방법에 의해, 예를 들면, Cr/CrO로, 코팅된다. 중간 생성물의 작은 두께 때문에, 여기서는 중간 생성물(10)의 측면(100, 101)뿐만 아니라, 또한, 상기에서 설명되는 바와 같이, 그것의 주변 에지 면(13) - 적어도 부분적으로 - 및 - 에칭 프로세스 이후 약화 구조물(4)의 직경은 충분히 큰 경우 - 약화 구조물(4)의 개개의 엘리먼트의 안쪽 면도 또한 코팅된다는 것이 관찰될 수 있다. 엘리먼트(10)가 하나 이상의 연결 부분(2)으로부터 분리된 이후, 에지 면, 다시 말하면 재료 브리지의 수에 대응하는 제1 및 제2 부분(15, 17)으로 세분되는 그리고 적어도 재료 웹의 영역 밖에서, 다시 말하면 그 경우 제1 영역(15) 상에서 전술한 코팅을 갖는, 그리고 옵션 사항으로 또한, 제2 영역(17)에서의 코팅(70)의 잔류물을 갖는 에지 면(13)은 전술한 속성을 갖는다. 에지 면(13)의 제1 영역 및 제2 영역을 식별하기 위해, 특히, 반사/산란과 관련하여 상이한 광학적 속성을 사용하는 것이 또한 가능하다. 이러한 방식으로 생성되는 엘리먼트(10)는, 그 후, 다른 것들 중에서도, 하기에서 설명되는 바와 같이, 전기 광학 배열체를 실현하는 것을 가능하게 만든다.
도 22는 엘리먼트(10)를 갖는 전기 광학 배열체(71)의 예를 도시한다. 전기 광학 배열체(71)는 방사선 소스(72) 및 방사선 센서(74)를 포함한다. 엘리먼트(10)는, 상기에서 설명되는 바와 같이, 에지 면(13) 상에서 또한 존재하지만, 그러나 제2 영역(17)에서는 존재하지 않는 코팅(70)을 갖는다. 예를 들면, 코팅(70)은 방사선 반사 형태를 가질 수도 있다. 방사선 소스(72)로부터의 방사선은, 그 후, 방사선 센서(74)에 의해 검출되기 위해, 제2 영역(17)을 통해 엘리먼트(10) 안으로 인커플링되고 다른 제2 영역(17)을 통해 다시 나갈 수 있다. 예시적인 광 빔(76)을 기초하여 가능한 방사선 경로가 묘사된다. 예를 들면, 엘리먼트(10)의 측면 중 하나가 또한 코팅되지 않는 경우, 여기서는, 방사선이 매체와 상호 작용하는 것이 가능하다.
취성 재료로 만들어지는 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법의 개선 사항(refinement)이 하기에서 설명될 것이다. 그 방법의 기본 개념은 유지 부분(6)에 대한 결합 덕분에 엘리먼트(10)를 핸들링하는 것을 더 쉽게 만드는 것으로 구성된다. 늦어도 연결 부분(2)에서의 분리를 통해, 엘리먼트(10)는 개별화되고, 이 시점부터, 결국에는, 핸들링이 더욱 어려워질 수 있다. 이것을 더욱 향상시키기 위해, 방법의 하나의 실시형태에 따르면, 중간 생성물(1)이 캐리어 상에 고정되는 것이 일반적으로 제공된다. 제1 개선예에 따르면, 엘리먼트(10)가 캐리어 상에 고정되는 동안 엘리먼트(10)는 유지 부분(6)으로부터 분리되고, 여기서 엘리먼트(10)는, 특히, 분리된 이후 캐리어에 연결된 상태로 또한 유지된다. 이것은, 이 시점에서 유지 부분(2)이 분리될 필요 없이, 시간적으로 적절한 나중의 시점에 엘리먼트(10)를 캐리어로부터 분리할 수 있는 것을 가능하게 만든다. 대안적인 또는 추가적인 개선예에 따르면, 캐리어는 변형 가능한데, 여기서 엘리먼트(10)는 캐리어의 변형의 결과로서 연결 부분(2)에서 기계적 응력을 생성하는 것에 의해 연결 부분(2)으로부터 분리된다. 변형은 캐리어를 신장시키는 것 및/또는 캐리어를 굽히는 것을 포함할 수 있다. 굽힘의 경우, 중간 생성물(1)이 캐리어 상에 고정되는 것에 기인하여 공동으로 굽혀지기 때문에, 연결 부분(2)에 대해 굽힘 응력이 인가된다. 캐리어가 신장되는 경우, 중간 생성물(1)의 표면을 따르는 방향에서 연결 부분(2)에서 인장 응력(tensile stress)이 생성된다.
전술한 개선 사항은 예에 기초하여 하기에서 더욱 상세하게 설명된다. 일반적으로, 캐리어는 막의 형태일 수도 있다. 그 후, 중간 생성물(1)은, 기포 또는 다른 포켓의 형성을 최대한 방지하면서, 스트립형 막의 형태로 캐리어에 적용될 수 있다. 막은, 특히, 추가적인 유지 프레임(예를 들면, 강철로 제조됨)에 고정될 수 있는데, 그 결과, 막에서는 가능한 한 일정한 스트립 응력이 있게 된다. 따라서, 엘리먼트(10)는 또한 제자리에 고정되고 후속하는 분리 프로세스 동안 고정된다. 그 후, 엘리먼트(10)는 아주 다양하고 상이한 방법 변형예에 의해 유지 부분(6)으로부터 분리될 수 있다:
A) 막을 신장시킴:
막 유지 프레임의 기하학적 형상은 어셈블리의 그리고 분리 프로세스 동안의 필요한 신장 방향(들)의 기하학적 형상에 의해 결정된다: 한편 원형 어셈블리의 경우 등방성, 즉 모든 방향에서 동일한 막의 각도 독립적인 신장이 바람직하지만, 직사각형 어셈블리의 경우, 대조적으로, 막의 신장을 사용하여 기계적 인장 응력을 재료 약화의 영역 안으로, 또는 일반적으로 연결 부분(2)으로 전달하기 위해, 그리고 따라서, 유지 부분(2)으로부터 엘리먼트(10)를 분리하기 위해, 막의 방향성이 있는 단축 신장(uniaxial stretching)이 적절하다.
도 23은 대응하는 배열체를 도시한다. 중간 생성물(1)은 신장 가능한 막(78)의 형태의 캐리어(77) 상에 고정된다. 막(78)은, 특히, 클램핑 디바이스(82)에 의해 클램핑된다. 클램핑 디바이스(82)는, 예를 들면, 적절한 유지 프레임을 포함할 수도 있다. 그 후, 클램핑 디바이스(82)는 "F"로 표기되는 화살표에 의해 심볼화되는 바와 같이, 막(78)에 힘을 가하기 위해 사용될 수 있다. 결과적으로, 막(78)은 신장되고 인장 응력으로서의 힘을 중간 생성물에 전달한다. 따라서 인장 응력은 중간 생성물의 표면을 따라 연장되고 하나 이상의 연결 부분(2)에서의 분리로 이어진다. 특히, 예시되는 예에서와 같이, 엘리먼트(10)를 둘러싸는 프레임(8)의 형태의 유지 부분(6)의 경우에, 프레임(8)이 하나 이상의 약화 구조물(4)을 또한 갖는 경우 분리는 용이하게 될 수 있다. 이러한 방식으로, 막이 신장되거나 또는 팽창될 때, 초기에 프레임(8)은 분리되고, 그 결과 팽창은 엘리먼트(10)와 유지 부분(6) 사이의 연결부로 또한 전달된다.
B) 굽힘:
추가적인 옵션은 캐리어 및/또는 캐리어 상에 고정되는 중간 생성물(1)을 약화 구조물을 따라 또는, 더 일반적으로는, 연결 부분(2)에서 기계적으로 굽히는 것으로 구성된다. 예를 들면, 캐리어 및 중간 생성물의 배열체의 한쪽으로부터, 두 개의 지지 막대/블레이드가 사용되어 약화 구조물(4) 또는 연결 부분(2)의 우측 및 좌측 상의 영역에서 지지를 제공하고, 한편 반대쪽으로부터, 블레이드가 연결 부분 그 자체를 기계적 부하에 노출시켜 연결 부분(2)에서, 바람직하게는 약화 구조물(4)에서 파단을 초래하는 3 지점 굽힘 프로세스가 사용될 수 있다. 이 프로세스는 - 하나 이상의 유지 부분에서 엘리먼트(10)의 배열 및 고정에 따라 - 상이한 방향에서 또한 연속적으로 실행될 수 있다. 도 24의 예는 대응하는 배열체를 도시한다. 예를 들면, 다시 막(78) 또는 다른 변형 가능한 기저층의 형태인 캐리어(77)는 두 개의 떨어져 이격된 지지체(84) 상에 배치되며, 그 결과, 캐리어(77) 상에 고정되는 중간 생성물의 연결 부분(2)은 지지체(84) 사이에서 위치된다. 블레이드(86)는 지지체의 반대쪽으로부터 중간 생성물과 함께 캐리어(77)를 가압하는데, 그 결과, 캐리어(77)는 중간 생성물과 함께 굽혀지고 연결 부분(2)의 영역에서 굽힘 응력이 초래된다. 이 점에 있어서, 도 24는 이미 분리된 상태에 있는 유지 부분(6) 및 엘리먼트(10)를 도시한다.
기계적 굽힘의 추가적인 실시형태는, 결과적으로는 기계적 응력을 엘리먼트(10)와 유지 부분(6) 사이의 연결 부분(6)으로 전달하고 분리 동작을 트리거 하기 위해, 홈통을 통해 컴포넌트 함유 막을 인출하는 것 - 예를 들면, 음압을 사용함 - 일 수도 있거나 또는 바람직하게는 그것을 상승된, 예를 들면, 둥근 구조를 통해 유도하는 것일 수도 있다.
적절한 막(78)은 단일 층 또는 다중 층 막의 형태일 수도 있다. 일반적으로, 그들은 적어도 하나의 캐리어 막 및 압력 감응 접착 막을 포함하고, 어쩌면 추가적인 분리 막을 또한 포함한다. 사용되는 접착 테이프는 블루 테이프일 수 있거나 또는 - 매우 복잡한 구조를 갖는 엘리먼트(10)의 경우 - 심지어 UV 경화 테이프일 수 있다. 접착 테이프의 결합 성능(bonding capability)은, 프로세싱 프로세스 동안, 컴포넌트, 또는 엘리먼트(10)를 유지할 만큼, 그러나 개별화된 컴포넌트를, 그들을 손상시키지 않으면서, 막으로부터 분리하는 것을 여전히 가능하게 할 만큼 충분히 커야 한다. 특히, UV 경화 막은 여기서는 특별히 적절한데, 그 이유는, 경화되지 않은 상태에서는 우수한 결합 성능을 가지지만, 결합 성능은 경화 프로세스에 의해 감소되고 컴포넌트를 분리하는 것을 가능하게 만들기 때문이다. 또 다른 옵션은 또한, 중간 생성물(1)을 캐리어(77) 상에 정전기적으로 고정하는 것이다.
실시형태가 예시되고 설명되는 특정한 예시적인 실시형태로 제한되는 것이 아니라, 대신 아주 다양한 방식으로 수정되고 결합될 수 있다는 것이 기술 분야의 숙련된 자에게 명백하다. 결과적으로, 다른 것들 중에서도, 상기에서 설명되는 분리 방법은, 예를 들면, 상이하게 위치 결정되는 연결 부분(2)에서 엘리먼트(10)를 분리하기 위해, 또한 서로 결합될 수 있다.
1 시트형 중간 생성물
2, 20 연결 부분, 재료 브리지
3 구조화되지 않은 시트
4 약화 구조물
5 재료 수정
6 유지 부분
8 프레임
9 8의 개구
10 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트
11 10의 윤곽
12 10의 개구
13 10의 에지 면
14 엘리먼트(10)를 보완하는 엘리먼트
15 13의 제1 영역
17 13의 제2 영역
18 15, 17 사이의 전이
19, 20 10의 에지
22 칼로트 형상의 함몰부
24 리지
26 천공 라인
28 정렬 마크
29 유리 리본을 생성하기 위한 디바이스
30 유리 리본
32 유리 용융물
34 노즐
36 인출 롤러
38 운반 방향
39 필라멘트 손상
40 초단 펄스 레이저
41 레이저 빔
42 빔 광학 유닛
44
46 롤러 코어
50 경로
52 카메라 모듈
54 광학 필터 코팅
56 센서
58 렌즈
59 하우징
61 결합 층
70 코팅
71 전기 광학 배열체
72 방사선 소스
74 방사선 센서
76 광 빔
77 캐리어
78
80 8, 9의 내부 에지 면
82 클램핑 디바이스
84 지지체
86 블레이드
100, 101 10의 측면
103 10의 중심
104 103으로부터 최소 간격으로 떨어진 지점
105, 106 다리
107 고정 영역
108 치형부
110 10의 코너

Claims (19)

  1. 두 개의 대향하는, 특히 평행한 측면(side face)(100, 101) 및 시트형 엘리먼트(10)의 외부 윤곽을 결정하는 주변 에지 면(13)을 구비하는, 취성 재료로 제조되는, 특히 유리 또는 유리 세라믹으로 제조되는 시트형 엘리먼트(10)로서,
    상기 에지 면(13)은 적어도 하나의 제1 영역(15) 및 적어도 하나의 제2 영역(17)을 가지며, 상기 제1 영역(15)은 자신의 표면 구조의 관점에서 상기 제2 영역(17)과는 상이하고, 상기 제1 영역(15)은 에칭된 표면을 가지며, 상기 제2 영역(17)은 파단된 표면(fractured surface)을 구성하고, 상기 적어도 하나의 제1 영역(15)의 표면적은 상기 적어도 하나의 제2 영역(17)의 표면적보다 더 크고, 상기 제1 및 제2 영역은 상기 에지 면(13)을 따르는 방향에서 서로의 옆에서 배열되는, 시트형 엘리먼트(10).
  2. 제1항에 있어서,
    다음의 피쳐(feature):
    - 상기 에지 면(13)의 상기 제2 영역(17)은 상기 에지 면(13)이 상기 측면(100, 101)으로 병합되는 상기 에지(19, 20) 중 적어도 하나에 인접함,
    - 상기 제1 영역(15)의 상기 에칭된 표면은 서로 인접한 칼로트(calotte) 형상의 함몰부(22)를 가지며, 그 결과, 인접한 함몰부(22)는 리지(ridge; 24)에 의해 분리됨
    중, 적어도 하나를 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    다음의 피쳐:
    - 상기 적어도 하나의 제2 영역(17)은 상기 엘리먼트(10)의 최대 횡방향 치수의 적어도 0.5 %, 바람직하게는 적어도 1 퍼센트의 폭을 가짐,
    - 상기 적어도 하나의 제2 영역(17)은 적어도 20 ㎛, 바람직하게는 적어도 50 ㎛, 매우 특히 바람직하게는 적어도 100 ㎛의 폭을 가짐,
    - 상기 적어도 하나의 제1 영역(15)의 하나 이상의 면적 백분율의 합은 상기 에지 면(13)의 전체 표면적의 적어도 90 %의 비율을 차지함,
    - 상기 엘리먼트(10)의 상기 최대 횡방향 치수는 최대 100 mm임,
    - 상기 최대 횡방향 치수는 적어도 1 mm임,
    - 상기 엘리먼트(10)의 윤곽은 상기 제2 영역(17)에 인접하게 볼록하게 성형됨,
    - 상기 제2 영역(17)의 수는 최대 50 개, 바람직하게는 최대 10 개, 특히 바람직하게는 최대 3 개임
    중, 적어도 하나를 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    다음의 피쳐:
    - 상기 적어도 하나의 제2 영역(17)은 중심(103)으로부터 최대 거리의 적어도 2/3만큼 떨어져 있는 상기 에지 면(13) 상의 포지션을 따라 연장됨,
    - 상기 적어도 하나의 제2 영역(17)은, 최대 부하의 최대 80 %, 바람직하게는 최대 60 %까지의 부하의 경우에, 기계적 부하를 받는 상기 에지 면(13)의 부분을 따라 연장됨
    중, 적어도 하나를 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    다음의 피쳐:
    - 상기 제2 영역(17)은 편평함,
    - 상기 제2 영역(17)과 인접한 제1 영역(15) 사이에서, 높이 오프셋은 20 ㎛ 미만임,
    - 제1 영역(15)과 인접한 제2 영역(17)의 평균 조도 값(Ra)의 비율은 0.75 내지 1.25의 범위 내에 있음,
    - 제1 영역(15)과 제2 영역(17) 사이에 전이(transition)(18)가 있되, 상기 전이는 상기 제1 영역(15)의 칼로트 형상의 함몰부보다 평균적으로 더 큰 칼로트 형상의 함몰부(22)를 가짐,
    - 상기 적어도 하나의 제1 영역 및 상기 적어도 하나의 제2 영역은 동일한 시각적 외관을 가짐,
    - 상기 에지 면(13)의 제2 영역(17)은 상기 엘리먼트(10)의 코너에서 끝남,
    - 제2 영역(17)의 상기 에지로부터 상기 엘리먼트(10)의 코너까지의 거리는 상기 제2 영역(17)의 상기 폭보다 더 작음,
    - 상기 에지 면(13)의 비틀림 부하와 관련한 상기 엘리먼트(10)의 강도는 상기 제2 영역(17)보다 상기 제1 영역(15)에서 적어도 20 MPa, 바람직하게는 적어도 50 MPa, 특히 바람직하게는 적어도 80 MPa 또는 150 MPa 더 높음
    중, 적어도 하나를 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엘리먼트(10)는 코팅, 특히 광학적으로 활성인 코팅을 구비하는 것을 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10).
  7. 제6항에 있어서,
    다음의 피쳐:
    - 상기 엘리먼트(10)는 상기 측면(100 및 101) 중 적어도 하나 상에서 광학 필터 코팅(54)으로 코팅되되, 상기 광학 필터 코팅은 바람직하게는, 근적외선 범위의 방사선을 흡수하거나 또는 반사하는 IR 차단 코팅이고, 상기 엘리먼트(10)는 상기 필터 코팅(54)이 갖는 투과율보다 적외선 방사선에 대해 더 높은 투과율을 가짐,
    - 상기 광학적으로 활성인 코팅은 상이한 굴절률을 갖는 다수의 층을 포함함,
    - 상기 측면(100, 101) 중 적어도 하나 및, 적어도 부분적으로, 상기 에지 면(13)은 코팅(70)을 구비하되, 상기 코팅(70)은 상기 제2 영역(17) 상에서 생략됨
    중, 적어도 하나를 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 취성 재료로 만들어지는 시트형 중간 생성물(1)로서,
    유지 부분(6) 및 적어도 하나의 연결 부분(2)을 통해 상기 유지 부분(6)에 연결되는 엘리먼트(10)를 포함하되, 상기 엘리먼트(10) 및 상기 연결 부분(2)은 에칭된 표면을 갖는 에지 면(13)을 가지며, 상기 엘리먼트(10)로의 전이에서의 상기 연결 부분의 폭은 상기 에칭된 표면을 갖는 상기 에지 면(13)에 의해 형성되는 윤곽의 길이보다 더 작고, 그 결과, 상기 연결 부분(2)에서 취성 재료를 파단하는 것에 의해 상기 엘리먼트(10)를 분리하는 덕분에, 취성 재료로 만들어지는 별개의 엘리먼트(10)를 획득하는 것이 가능하되, 상기 별개의 엘리먼트(10)의 상기 에지 면(13)은 적어도 하나의 제1 영역(15) 및 적어도 하나의 제2 영역(17)을 가지며, 상기 제1 영역(15)은 자신의 표면 구조의 관점에서 상기 제2 영역(17)과는 상이하고, 상기 제1 영역(15)은 에칭된 표면을 가지며, 상기 제2 영역(17)은 파단된 표면을 구성하고, 상기 적어도 하나의 제1 영역(15)의 표면적은 상기 적어도 하나의 제2 영역(17)의 표면적보다 더 크고, 그리고 상기 제1 및 제2 영역은 상기 에지 면(13)을 따르는 방향에서 서로의 옆에 배열되는, 시트형 중간 생성물(1).
  9. 제8항에 있어서,
    다음의 피쳐:
    - 상기 유지 부분(6)은 취성 재료로 만들어지는 상기 엘리먼트(10) 또는 상기 연결 부분(2)보다 적어도 하나의 횡방향 치수의 관점에서 더 큼,
    - 상기 연결 부분(2)은 취성 재료로 만들어지는 상기 엘리먼트(10)의 상기 최대 횡방향 치수의 적어도 0.5 %, 바람직하게는 1 %의 폭을 가짐,
    - 상기 연결 부분(2)은 적어도 20 ㎛, 바람직하게는 적어도 50 ㎛, 특히 바람직하게는 적어도 100 ㎛의 폭을 가짐,
    - 상기 연결 부분(2)의 상기 폭은 상기 유지 부분(6)의 또는 취성 재료로 만들어지는 상기 엘리먼트(10)의 최대 횡방향 치수의 최대 50 %, 바람직하게는 최대 30 %, 특히 바람직하게는 최대 20 %, 특히 최대 10 %임
    중 적어도 하나를 특징으로 하는, 시트형 중간 생성물(1).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    취성 재료로 만들어지는 다수의 엘리먼트(10)는 나란한 배열로, 특히 취성 재료로 만들어지는 엘리먼트(10)의 하나보다 더 많은 행을 갖는 매트릭스 배열로 배열되는 것을 특징으로 하는, 시트형 중간 생성물(1).
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    프레임(8)의 형태의 유지 부분(6)의 개구(9) 내부에 취성 재료로 만들어지는 적어도 두 개의 엘리먼트(10)를 가지되, 취성 재료로 만들어지는 상기 두 개의 엘리먼트(10)는, 하나의 엘리먼트(10)로부터 다른 엘리먼트(10)까지 연장되는 적어도 하나의 연결 부분(20)에 의해 서로 연결되는, 시트형 중간 생성물(1).
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    엘리먼트(10)가 적어도 두 개의 연결 부분(2)에 의해 상기 유지 부분(6)에 연결되고, 다음의 피쳐:
    - 상기 연결 부분(2) 사이의 상호 거리는 적어도 20 ㎛임,
    - 상기 연결 부분(2) 사이의 상기 상호 거리는 상기 중간 생성물(1)의 두께의 적어도 절반이거나, 바람직하게는 적어도 동일하거나, 특히 바람직하게는 2 배임,
    - 상기 엘리먼트(10)는 두 개의 평행한 연결 부분(2)에 의해 상기 유지 부분(6)에 연결됨
    중, 적어도 하나를 특징으로 하는, 시트형 중간 생성물(1).
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 부분(2)과 상기 엘리먼트(10) 사이의 의도된 분리 라인을 따라 연장되는 약화 구조물(weakening structure; 4)을 특징으로 하는, 시트형 중간 생성물(1).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 약화 구조물(4)은 다음의 피쳐:
    - 스코어 라인(score line),
    - 필라멘트 손상(filamentary damage) 또는 스루홀의 체인,
    - 더 낮은 두께의 영역
    중 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는, 시트형 중간 생성물(1).
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    프레임(8)의 형태의 다수의 유지 부분(6)을 특징으로 하되, 적어도 하나의 엘리먼트(10)는 각각의 프레임(8)에서 배열되고 적어도 하나의 연결 부분(2)을 통해 상기 프레임(8)에 연결되고, 상기 프레임(8)은 하나 이상의 천공 라인(perforation line)(26)을 통해 서로에게 분리 가능하게 연결되는, 시트형 중간 생성물(1).
  16. 취성 재료로 만들어지는 시트형 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법으로서,
    상기 방법 동안 취성 재료로 만들어지는 시트(3)가 제공되고 레이저로 조사되고, 상기 시트(3)의 상기 취성 재료는 상기 레이저에 적어도 부분적으로 투명하고, 상기 레이저의 레이저 빔(41)은 상기 시트(3) 내부의 재료 수정(material modification; 5)을 야기하고, 상기 레이저 빔은 경로(50)를 따라 상기 시트(3) 위로 안내되고, 그 결과, 상기 재료 수정은 상기 경로(50) 상에서 서로의 옆에 놓이게 되고, 상기 시트(3)는, 그 후, 에칭 프로세스를 겪고, 상기 재료 수정(5)은 상기 에칭 프로세스에 의해 확대되어 마지막으로 연결되는 채널을 형성하고, 그 결과, 상기 시트(3)는 상기 경로(50)를 따라 분리되고, 상기 경로(50)는 연결 부분(2)을 통해 유지 부분(6)에 연결되는 엘리먼트(10)의 윤곽을 정의하고, 그 결과, 제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 시트형 중간 생성물(1)이 획득되고, 상기 연결 부분(2)은, 그 후, 분리되고, 그 결과, 상기 엘리먼트(10)는 상기 유지 부분(6)으로부터 분리되는, 시트형 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 연결 부분(2)과 상기 엘리먼트(10) 사이의 의도된 분리 라인을 따라 연장되는 약화 구조물(4)이 도입되는 것을 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    - 생성되는 취성 재료로 만들어지는 구조화되지 않은 시트(3)는, 연속적인 인출 프로세스(drawing process)에서 생성되는 연속적인 유리 리본(30)이고,
    - 상기 인출 프로세스 동안 초단 펄스 레이저(40)에 의해 사전 결정된 경로(50)를 따라 움직이는 연속적인 유리 리본(30)에 재료 수정이 도입되는 것을 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 생성물(1)은 캐리어 상에 고정되고, 다음의 단계:
    - 상기 엘리먼트(10)가 상기 캐리어 상에 고정되는 동안 상기 유지 부분(6)으로부터 상기 엘리먼트(10)를 분리하는 단계 - 상기 엘리먼트(10)는 분리된 이후 상기 캐리어에 연결된 상태로 또한 유지됨 - ,
    - 상기 캐리어는 변형 가능하고, 상기 엘리먼트(10)는 상기 캐리어의 변형의 결과로서 상기 연결 부분(2)에서 기계적 응력을 생성하는 것에 의해 상기 연결 부분(2)으로부터 분리됨,
    - 상기 캐리어는 신장되고, 그 결과, 상기 연결 부분(2)에 인장 응력이 인가됨,
    - 상기 캐리어 또는 그 상에 고정되는 상기 중간 생성물(1)은 굽혀지고, 그 결과, 상기 연결 부분(2)에 굽힘 응력이 인가됨
    중, 하나 이상을 특징으로 하는, 시트형 엘리먼트(10)를 생성하기 위한 방법.
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