WO2017060252A1

WO2017060252A1 - Dielektrisches werkstück mit einer zone definiert ausgebildeter festigkeit sowie verfahren zu dessen herstellung und dessen verwendung

Info

Publication number: WO2017060252A1
Application number: PCT/EP2016/073693
Authority: WO
Inventors: Albrecht Seidl; Fabian Wagner; Andreas Ortner; Frank-Thomas Lentes; Florian Maurer
Original assignee: Schott Ag
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2017-04-13
Also published as: DE102015116848A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Werkstücks aus einem dielektrischen Material, welcher mindestens eine Zone mit definiert eingestellter Festigkeit aufweist, wobei die Zone definierter Festigkeit Hohlräume aufweist, sowie ein erfindungsgemäß hergestelltes Werkstück und dessen Verwendung.

Description

Dielektrisches Werkstück mit einer Zone definiert ausgebildeter Festigkeit sowie Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks aus einem dielektrischen Material, welches mindestens eine Zone mit definiert ausgebildeter Festigkeit aufweist, ein dielektrisches Werkstück mit mindestens einer Zone definiert eingestellter Festigkeit sowie dessen Verwendung.

Hintergrund der Erfindung

Das Brechen oder Trennen von dielektrischen Materialien, beispielsweise von Silizium-Wafern oder Glasscheiben, erfordert das Vorhandensein einer Schwachstelle im Material. Sofern nicht ein unkontrolliertes Zerspringen oder Zersplittern erfolgen soll, muss der sich öffnende Riss entweder eng geführt oder eine Schädigung entlang der zu trennenden Linie in das Werkstück oder auf dessen Oberfläche eingebracht werden. Um eine solche Schwachstelle in ein Material einzubringen, existieren eine Reihe von Verfahren. Im einfachsten Fall und vielfach beschrieben kann dies ein mechanisch an der Oberfläche des Werkstücks eingebrachter Anritz sein, z.B. mit einem Ritzdiamanten oder einem Schleifrädchen. In Anlehnung an diese Methode ist es auch möglich, mittels oberflächlich wirkender Laserstrahlung entsprechend wirkende Vertiefungen anzubringen, beispielsweise durch Ablation des Glaskörpers mittels eines fokussierten Lasers geeigneter Wellenlänge und Leistung, oder durch lokale gezielte Erwärmung und Abkühlung, um immer vorhandene oder gezielt eingebrachte Mikrorisse weiter zu öffnen.

Beispielsweise beschreibt die EP 0890554 B1 ein Verfahren, bei dem mittels gepulster

Laserstrahlung geeigneter Wellenlänge sowie geeigneter Pulslänge und Laserleistung bei geeigneter Strahlformung Risse gezielt auch im Innern eines Glaskörpers erzeugt werden können, um als Startdefekt für ein nachfolgendes Trennen bzw. Brechen zu dienen. Weiter wird dort beschrieben, dass die Stärke dieser eingebrachten Defekte durch geeignete Wahl der defektbestimmenden Parameter wie beispielsweise der Laserleistung und der Strahlformung eingestellt werden kann. Somit ist es möglich, definierte Risse beispielsweise entlang von Bruchlinien in ein Glas beliebiger Geometrie wie einem Flachglas oder auch in Rohrglas oder weiteren Formkörpern wie beispielsweise Ampullen einzubringen, ohne dass diese Defekte eine Verbindung zur Umgebung haben. Damit wird nachfolgendes unkontrolliertes Risswachstum z.B. durch das Einwirken von Feuchte ausgeschlossen oder zumindest stark vermindert. Der risshafte Defekt im Innern ist vorzugsweise länglich in später gewünschter Ausbreitungsrichtung des Defekts angelegt und kann durch die Einwirkung eines einzelnen Pulses oder auch durch mehrere nacheinander einwirkende Pulse entstehen. Die Anordnung von vielen solchen Anrissen nebeneinander entlang der gewünschten Risslinie gibt die spätere Bruchfläche vor.

Jüngere Patentschriften beschreiben zudem verschiedene weitere Ausführung der in den Grundzügen bereits in der EP 0890554 B1 beschriebenen technischen Lehre.

Beispielsweise beschreibt die US 6,787,732 B1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schneiden von spröden Materialien. Hierbei wird ein UV-Laser verwendet, der während des Schneidevorgangs entlang einer vorher festgelegten Linie im Werkstück dergestalt bewegt wird, dass ein Zuschnitt des Werkstücks erfolgt, wobei die Fokuslage des Laserstrahls im Material verändert wird, so dass ein Riss entsteht, der sich von knapp unterhalb der ersten Oberfläche des Werkstücks bis fast zur zweiten Oberfläche des Werkstücks erstreckt. Die Änderung der Fokuslage erfolgt dabei durch eine Relativbewegung von Laserstrahl zum Werkstück. Mit dem in der US 6,787,732 B1 beschriebenen Verfahren werden dabei Risse im Material angelegt, wobei jeder einzelne dieser Risse nicht durch einen einzigen Laserpuls, sondern durch eine Vielzahl solcher Pulse entsteht, mindestens jedoch einem pro veränderter Fokuslage des Laserstrahls im Material.

Weiterhin beschreibt die US 8,530,786 B2 ein Verfahren zur Prozessierung von transparentem Material mit einem Ultrakurzpulslaser, wobei hier in einem Werkstück Defekte angelegt werden, entlang welcher eine spätere Trennung erfolgen kann. Die Steuerung der Defektausbildung wird dabei durch die Strahlformung des Laserstrahls ermöglicht.

Die internationale Patentanmeldung WO 2012/006736 A2 beschreibt ein Verfahren zur

Prozessierung eines transparenten Substrats zur Vorbereitung eines Trennschrittes. Hierbei werden mittels eines Lasers Filamente im Innern des Substrates erzeugt, wobei auch die Ausbildung von grabenartigen Vertiefungen an mindestens einer Oberfläche des Substrates möglich ist. Die Filamente bilden sich dabei in Abhängigkeit von der Einstellung der

Laserparameter aufgrund einer Selbstfokussierung des Laserstrahls im Innern des Substrates, wobei auch die Ausbildung mehrerer Filamente hintereinander im Substrat möglich ist. Entlang der so erzeugten Defektlinie erfolgt in einem weiteren Schritt das Trennen des Substrats.

Weiterhin beschreibt die US 2005/0173387 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Laserprozessieren eines Werkstücks, wobei das Werkstück entlang einer vorbestimmten Linie geschnitten wird. Im Inneren des zu schneidenden Werkstücks wird dabei durch die

Laserbehandlung eine Defektzone erzeugt, wobei diese Defektzone beispielsweise als Riss oder Schmelzzone oder als Zone mit Brechungsindex- oder Strukturänderung ausgebildet sein kann.

Alle oben genannten Patentschriften zielen dabei in ihrer Anwendung auf das sichere, vollständige Trennen des Glaskörpers bei guter Qualität der Bruchflächen. Weitergehende Anwendungen erfordern jedoch eine gezieltere, definierte Vorschädigung des Werkstücks, beispielsweise um nach einer Vorschädigung noch eine bestimmte Funktion zu gewährleisten, beispielsweise, um erst bei Auftreten einer definierten Belastung zu brechen. Dies ist jedoch mit den vorbekannten Defekten nicht möglich. Die sich in den Defektzonen ausbildenden

Schädigungen, beispielsweise Mikrorisse, führen zwar reproduzierbar zu einer Schädigung des Werkstücks, so dass ein Schneiden desselben erleichtert wird, jedoch kann auf diese Weise nicht reproduzierbar eingestellt werden, bei welcher nachfolgenden mechanischen Belastung der Bruch tatsächlich auftritt. Dies führt insbesondere bei solchen Werkstücken, welche nach der Laserprozessierung noch nicht sofort getrennt, sondern weiteren prozessierungs- und Bearbeitungsschritten unterzogen werden sollen, zu Schwierigkeiten. Beispiele für solche Werkstücke sind beispielsweise

Berstscheiben, die insbesondere in Aufbewahrungskästen von Notschlüsseln oder zur

Absicherung von Feuermeldeknöpfen verwendet werden, von Bedeutung, aber auch für Substrate, die beispielsweise in nachfolgenden Schritten noch beschichtet werden, bevor eine Vereinzelung erfolgt. Somit besteht ein Bedarf an einem Verfahren, welches es ermöglicht, nicht nur Defekte bzw. Defektlinie zu erzeugen, welche zum nachfolgenden Trennen eines Glaskörpers dienen, sondern mit dem Defekte und Defektlinien gezielt und reproduzierbar so erzeugt werden, dass mit der Erzeugung eines Defekts bzw. einer Linie von Defekten auch die für das spätere trennen erforderliche Bruchkraft spezifiziert bzw. festgelegt wird.

Aufgabe der Erfindung

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem in ein dielektrisches Werkstück Zonen definierter Bruchfestigkeit eingebracht werden können, sowie ein

erfindungsgemäßes dielektrisches Werkstück bereitzustellen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen dielektrischen Werkstücks mit mindestens einer Zone definierter Festigkeit. Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 , ein Werkstück nach Anspruch 14 sowie dessen Verwendung nach den Ansprüchen 24 bis 26. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines dielektrischen Werkstücks, welches mindestens eine Zone vorzugsweise definierter Festigkeit aufweist, wobei die Festigkeit des Werkstücks in dem Bereich der Zone mit definierter Festigkeit gegenüber der Festigkeit in den Bereichen außerhalb der Zone definierter Festigkeit verringert ist, umfasst dabei wenigstens die folgenden Schritte:

a) Bereitstellung eines Werkstückes aus einem dielektrischen Material, welches über eine erste und eine zweite Oberfläche verfügt,

b) Festlegung des Verlaufs der mindestens einen Zone mit definiert eingestellter, also insbesondere reduzierter Festigkeit,

c) Bereitstellung einer Laserbearbeitungsvorrichtung, wobei der Laser als Kurzpuls- oder

Ultrakurzpulslaser ausgestaltet ist und eine Laserstrahlung mit einer Wellenlänge im Transparenzbereich des Werkstücks ausstrahlt und weiterhin über eine Strahlformungseinrichtung zur Strahlformung, insbesondere zur Fokussierung der Laserstrahlung, verfügt,

d) Einwirkung der Laserstrahlung auf das Werkstück in Form eines Laserpulses als Einzelpuls oder in Form von Bursts, also von in Teilpulse aufgelösten Laserpulsen, deren Energieinhalt flexibel eingestellt werden kann, dergestalt, dass der Laserpuls einen Hohlraum im Werkstück erzeugt,

e) Bewegung der Laserstrahlung relativ zum Werkstück entsprechend des in Schritt b) festgelegten Verlaufs, sowie,

f) Wiederholung der Schritte d) und e), so dass in der Zone Hohlräume sowie zwischen den Hohlräumen angeordnete Stege erhalten werden.

Dabei werden die Hohlräume als im Wesentlichen röhrenartig ausgebildet erhalten, d.h. ihre Länge ist größer als ihr Durchmesser. Weiterhin weisen die Bereiche des dielektrischen Materials, welche die Hohlräume umschließen, zumindest teilweise eine größere Dichte auf als die Bereiche, welche sich außerhalb der Zone mit definiert eingestellter Festigkeit befinden. Die Hohlräume weisen darüber hinaus jeweils dieselbe räumliche Ausdehnung sowie dieselbe Position relativ den Oberflächen des Werkstücks auf.

Die Festigkeit der Zone ist also derart verändert, dass diese gezielt gegenüber der Festigkeit benachbarter Zonen, die nicht erfindungsgemäß behandelt sind, reduziert ist. Im Sinne der Erfindung ist also der Begriff einer definierten Festigkeit, beziehungsweise einer definiert eingestellten Festigkeit als eine gegenüber benachbarten Zonen reduzierte Festigkeit zu verstehen. Die Ausbildung von Hohlräumen bewirkt dabei, dass die Schwächung des Materials durch Mikrorisse in der Schädigungszone zurücktritt. Vielmehr wird die größte Schädigung des Werkstücks und damit auch die bestimmende Erniedrigung der Festigkeit durch die Größe und Lage der Hohlräume reproduzierbar gesteuert. In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine nichtlinear-optische Wechselwirkung von Laserstrahlung mit dem Werkstück dergestalt, dass eine vollständige Plasmabildung und/oder Plasmaexplosion im Werkstück erfolgt, so dass nach erfolgter Plasmabildung im Werkstück ein Hohlraum vorliegt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Fokussiereinrichtung der

Laserbearbeitungsvorrichtung dergestalt eingestellt, dass während des Laserpulses die

Laserstrahlung in Form eines Linienfokus fokussiert wird, wobei der Linienfokus gekennzeichnet ist durch einen Kanal hoher Lichtintensität, welcher eine Länge von 10 mm oder weniger sowie einen Durchmesser von 10 μιη oder weniger aufweist. Die Position der Hohlräume im Werkstück, insbesondere die Lage der Hohlräume relativ zu den Oberflächen des Werkstücks, ist dabei in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durch die Variation des Abstandes von Strahlformungseinrichtungen relativ zum Werkstück bzw. allg. durch Änderung der Fokusposition der fokussierenden Optik einstellbar. Beispielsweise ist bei einem mehrlinsigen System die Änderung der Fokuslage ohne Änderung des Abstandes zwischen Frontlinse und Werkstück änderbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist somit das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Hohlräume relativ zu den Oberflächen des Werkstücks durch die Variation der Lage des Fokus des verwendeten optischen Systems einstellbar, insbesondere durch eine Veränderung des Abstandes von Strahlformungseinrichtung relativ zum Werkstück und/oder durch Variation der Abstände der Linsen innerhalb eines mehrlinsigen Systems.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strahlformungseinrichtung eine Sammellinse und/oder ein Axicon und/oder ein diffraktives optische Element (DOE) und/oder ein computergeneriertes Hologramm (cgH).

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die resultierende Festigkeit der Zone des Werkstücks, welche eine definiert eingestellte, also insbesondere reduzierte Festigkeit aufweist, durch die Breite der Stege zwischen den einzelnen Hohlräumen einstellbar. Bevorzugt beträgt das Verhältnis der mittleren Breite der Stege zur mittleren lateralen

Abmessung der Hohlräume 20 oder weniger, bevorzugt 10 oder weniger und besonders bevorzugt 5 oder weniger. Weiterhin beträgt die mittlere laterale Abmessung der Hohlräume bevorzugt das 0,1- bis 5-fache der verwendeten Laserwellenlänge, bevorzugt das 0,2- bis 2-fache und besonders bevorzugt das 0,5- bis 1 -fache der verwendeten Laserwellenlänge.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren so durchgeführt, dass im Bereich der Zone mit definiert eingestellter, insbesondere reduzierter Festigkeit sowohl die erste als auch die zweite Oberfläche des Werkstücks durchgehend als geschlossene, bevorzugt als polierte, insbesondere mechanisch oder feuerpolierte, Oberfläche ausgebildet ist.

Weiterhin ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung allerdings auch möglich, das Verfahren so durchzuführen, dass die Hohlräume als zumindest an einer Seite offene Röhre ausgebildet sind. In diesem Fall weist also mindestens eine Oberseite des Werkstücks Löcher auf. Es ist allerdings auch möglich, dass Verfahren so durchzuführen, dass die Hohlräume als durchgehende Kanäle ausgebildet sind, also die komplette Dicke des Werkstücks durchstoßen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erzeugung der Hohlräume in der mindestens einen Zone definierter, bzw. reduzierter Festigkeit mit einem Laserpuls, welcher in mehr als drei Bursts, bevorzugt in mehr als vier Bursts und besonders bevorzugt in mehr als sechs Bursts aufgeteilt ist. Überraschenderweise haben dabei experimentelle Untersuchungen gezeigt, dass mit steigender Burstzahl die Schwankungsbreite der Bruchspannungen abnimmt et vice versa der Weibull-Modul der zugehörigen Verteilung entsprechend zunimmt. Es werden Weibull-Modulwerte größer 5, größer als 8 oder sogar größer als 10 erreicht. Die Verteilung der Bruchspannungen von Werkstücken, die nach dem

erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, weist also einen Weibull-Modul von größer als 5, bevorzugt von größer als 8 und besonders bevorzugt von größer als 10 auf.

Gemäß einer nochmals weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erzeugung der Hohlräume in der mindestens einen Zone definierter, beziehungsweise reduzierter Festigkeit mit einer Frequenz der Bursts von mehr als 5 MHz, bevorzugt von mehr als 20 MHz, besonders bevorzugt von mehr als 50 MHz. Auch auf diese Weise, d.h. durch einen verringerten zeitlichen Abstand der Einwirkung der Laserstrahlung auf das Werkstück, kann die

Schwankungsbreite der Bruchspannungen erfindungsgemäß erzeugter Werkstücke nochmals reduziert werden.

Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Werkstück ist aus einem dielektrischen Material gebildet und weist mindestens eine Zone auf, in welcher die Festigkeit definiert eingestellt, insbesondere reduziert wurde. Die Festigkeit in dieser Zone ist dabei dergestalt ausgebildet, dass sie niedriger ist als in den an die Zone angrenzenden Bereichen. Die Zone weist dabei Hohlräume auf, wobei die Hohlräume im Wesentlichen röhrenartig so ausgebildet sind, dass ihre Länge größer ist als ihr Durchmesser. Die Hohlräume sind dabei entlang einer Linie angeordnet, wobei sich zwischen den Hohlräumen Stege befinden, welche die einzelnen Hohlräume voneinander abgrenzen. Die Bereiche des dielektrischen Materials, welche die Hohlräume umschließen, weisen dabei zumindest teilweise eine größere Dichte auf als die Bereiche, welche sich außerhalb der Zone mit definiert eingestellter Festigkeit befinden.

In einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Hohlräume einen Durchmesser zwischen 0,2 und 2 μιη, bevorzugt zwischen 0,5 und 1 μιη auf, wobei die geometrische Ausgestaltung der Hohlräume durch Variation der Anzahl der Bursts und/oder durch Variation der Energieverteilung zwischen den einzelnen Bursts einstellbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verhältnis der mittleren Breite der Stege zur mittleren lateralen Abmessung der Hohlräume Werte von 20 oder weniger, bevorzugt 10 oder weniger und besonders bevorzugt 5 oder weniger auf.

Die Hohlräume können dabei sowohl aus durchgehende Röhren ausgebildet sein, d.h. dergestalt, dass die Hohlräume das Werkstück vollständig durchstoßen. Es ist aber auch möglich, dass die Hohlräume lediglich als eine Röhre ausgebildet sind, welcher lediglich nach einer Seite offen ist; oder die Hohlräume liegen als geschlossene Hohlräume vollständig im Innern des Werkstücks, so dass die Oberfläche des Werkstücks durchgehend als geschlossene, bevorzugt sogar als polierte, beispielsweise als mechanisch oder feuerpolierte Oberfläche ausgebildet ist. Das Werkstück kann dabei in einer Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt das Werkstück als dreidimensional geformter Formkörper vor, wobei der dreidimensional geformte Hohlkörper bevorzugt als geschlossener Hohlkörper vorliegt.

Bevorzugt besteht das Werkstück aus Glas, beispielsweise aus einem Alumino- oder

Borosilikatglas oder einem thermisch oder chemisch vorgespanntem Alumino- oder

Borosilikatglas.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Werkstück mehrere Zonen definiert eingestellter, beziehungsweise reduzierter Festigkeit auf, wobei die Zonen definierter, beziehungsweise verringerter Festigkeit netzartig angeordnet sind, beispielsweise in Form eines Wabenmusters.

Sofern eine solche netzartige Anordnung mehrerer Zonen definierter Festigkeit auf einem Werkstück vorliegt, wobei die einzelnen Zonen jeweils unterschiedliche Festigkeiten aufweisen oder auch so ausgebildet sein können, dass sie im Rahmen üblicher fertigungstechnischer

Toleranzen im Wesentlichen dieselbe Festigkeit aufweisen, sind die Oberflächen des Werkstücks dabei bevorzugt als durchgängig geschlossene, bevorzugt polierte, insbesondere mechanisch oder feuerpolierte, Oberflächen ausgebildet, d.h. die Hohlräume liegen als geschlossene Hohlräume im Innern des Werkstücks vor.

Erfindungsgemäße Werkstücke können vielfältige Anwendungen finden. Beispielsweise ist es möglich, ein solches Werkstück als Sichtscheibe, beispielsweise als Formscheibe in einem Fahrzeug oder als Berstscheibe für Aufbewahrungskästen, beispielsweise für Notfallschlüssel, einzusetzen. Auch die Absicherung von Notfallknöpfen ist damit möglich.

Das Werkstück kann dabei so ausgebildet sein, dass, falls die zum Bruch notwendige Kraft überschritten worden ist, das Werkstück kontrolliert in viele kleine Teile zerfällt, wobei in diesem Fall die Teile so klein sind, dass die Verletzungsgefahr verringert wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Werkstück als Frontscheibe in einem Fahrzeug verwendet werden soll. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es dabei auch möglich, eine Sichtscheibe, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit mindestens einer Zone definierter Festigkeit versehen wurde, seitlich derart zu illuminieren, dass die mindestens eine Zone definierter Festigkeit sichtbar gemacht wird. Die in den Zonen definierter Festigkeit vorliegenden Hohlräume wirken dabei als Streuzentren für das seitlich eingestrahlte Licht, so dass auf diese Weise beispielsweise die Angriffstelle zur Entnahme eines Notfallschlüssels besonders kenntlich gemacht werden kann.

Weiterhin können erfindungsgemäße Werkstücke Einsatz beispielsweise als Substratmaterialien in der Chipindustrie finden. Der Einsatz solcher definiert, beziehungsweise gezielt

vorgeschädigter Substrate bietet dabei den Vorteil, dass das Substrat zunächst ohne

Einschränkungen verarbeitet werden kann, nach der Verarbeitung, beispielsweise

unterschiedlichen Beschichtungsprozessen, können die einzelnen Bauteile dann auf einfache Weise entlang der zuvor angelegten Schädigungslinien getrennt werden. Sofern auch nasschemische Prozesse zur Beschichtung verwendet werden, bietet es sich dabei an, dass die Hohlräume als geschlossene Hohlräume vorliegen oder lediglich als nach einer Seite offene

Röhren ausgebildet sind. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass es zu einem vorzeitigen Versagen des Substrates aufgrund von Spannungsrisskorrosion kommt.

Eine weitere Verwendung stellen Ampullen dar, insbesondere Ampullen, die Einsatz als Pharmapackmittel finden. Die Zone definierter Festigkeit wird dabei bevorzugt derart angelegt, dass die Hohlräume möglichst keinen Kontakt mit Feuchtigkeit haben, um Versagen der Ampulle durch Spannungsrisskorrosion zu vermeiden. Folglich sind die Hohlräume bevorzugt als nach lediglich einer Seite offene Röhren ausgebildet oder als vollständig geschlossener Hohlraum. Beispiel

Im Folgenden wird anhand einer beispielhaften Darstellung die Erfindung näher beschrieben. Als Werkstück findet ein Flachglas aus Alumino-Silikatglas mit einer Dicke von 0,55 mm

Verwendung. Dieses soll mit einer Zone definierter, insbesondere reduzierter Festigkeit dergestalt versehen werden, dass die Festigkeit in der Zone unterhalb von der liegt, die die Bereiche des Glases aufweisen, die außerhalb der Zone mit definiert eingestellter Festigkeit liegen. Die Zone definierter Festigkeit weist dabei Hohlräume auf, die jeweils dieselbe räumliche Ausdehnung sowie dieselbe Position in Bezug auf ihre Lage zur Oberfläche des Flachglases aufweisen. Zur Erzeugung der Hohlräume wird ein gepulster Laser mit den folgenden Parametern eingesetzt:

Wellenlänge 1064 nm

Pulsdauer 10 ps

Pulsenergie 100 μϋ

Repetitionsrate 100 kHz

Strahlgüte 1 ,2

Hierbei wird der Einzelpuls im sogenannten Burst-Modus gefahren, d.h. aufgeteilt in zwei Teilpakete, wobei der erste Teilpuls zwei Drittel der Gesamtenergie enthält. Der zweite Teilpuls folgt 20 ns nach dem ersten Teilpuls.

Zur Strahlformung dient eine sphärische symmetrische Bikonvexlinse mit einer paraxialen Fokuslänge von 20 mm sowie dem Durchmesser 25 mm. Der aufgeweitete

Laserstrahldurchmesser vor der Linse beträgt 12 mm. Im Fokusbereich hinter der Linse bildet sich aufgrund der sphärischen Aberration vor dem paraxialen Fokus ein mehrere Millimeter langer Kanal hoher Intensität bei geringem Durchmesser von nur wenigen μιπ

Vor der Bestrahlung des Werkstücks mit dem Laser wird zunächst der Verlauf der Sollbruchstelle, d.h. der Zone, welche mit definierter, d.h. geringerer Festigkeit im Vergleich zum nicht bearbeiteten Werkstück ausgestaltet werden soll, festgelegt. Das Glas wird mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s relativ zum Laserstrahl bewegt. Auf diese Weise entstehen Hohlräume im Glas, welche einen Innendurchmesser von 1 ,5 bis 2 μιη aufweisen und zwischen ihnen Stege entstehen, die 5 μιη breit sind. Je nach dem gewählten Abstand zwischen Werkstück und dem Laser können dabei Hohlräume erhalten werden, welche als durchgehende Röhre, d.h. mit Öffnungen auf beiden Seiten des Werkstücks, ausgestaltet sind, oder als vollständig geschlossener Hohlraum vorliegen oder auch zu einer Seite des Werkstücks hin eine Öffnung aufweisen. Im vorliegenden Beispiel wird die zur Linse zeigende Oberfläche des Werkstücks 1 ,1 mm vor deren paraxialen Fokus positioniert, wobei hier die Hohlräume das Werkstück vollständig durchdringen. Kürzere Kanäle können dabei durch eine Verringerung des Abstands zwischen Werkstück und Linse erhalten werden. Weiterhin ist es möglich, zumindest näherungsweise bereits im Voraus zu bestimmen, welche Festigkeit mit welcher Ausgestaltung der Zone definierter, respektive reduzierter Festigkeit erhalten wird.

Die Verknüpfung der exakt einstellbaren Defektlage in der Zone definierter Festigkeit mit der resultierenden Festigkeit erfolgt exemplarisch und vereinfacht durch die folgende Relation

(1) σ_Β ~ -^ .

Va

Hierbei bezeichnet QB die Bruchspannung bei auf Zug belasteter Oberfläche des Werkstücks; a ist die Schädigungstiefe. Der unter (1) beschriebene Zusammenhang gilt dabei nur in erster Näherung. Weitergehende vertiefte Modelle sind aus der Literatur bekannt und vielfach beschrieben.

Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Einstellung der Defekttiefe, eine schematische Darstellung eines Werkstücks mit unterschiedlich ausgebildeten erfindungsgemäßen Hohlräumen, die Strahlformung eines Lasers bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die näherungsweise Abnahme der Bruchfestigkeit mit zunehmender Defekttiefe, eine Darstellung eines mit der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks mit einer Zone definierter, beziehungsweise reduzierter Festigkeit, eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Bruchkante eines erfindungsgemäßen Werkstücks, eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sichtscheibe, eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ampulle, eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Frontscheibe für ein Fahrzeug, eine Darstellung der relativen Standardabweichung der Festigkeit eines erfindungsgemäß erhaltenen Werkstücks in Abhängigkeit von der Zahl der Bursts, sowie eine Darstellung der Standardabweichung der Festigkeit in MPa eines erfindungsgemäß erhaltenen Werkstücks in Abhängigkeit von der Zahl der Bursts.

Fig. 1 zeigt die schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung der Einstellung der Defekttiefe beim erfindungsgemäßen Verfahren. Der Laserstrahl 1 wird dabei durch eine Strahlformungsoptik oder Fokussiereinrichtung 2, hier dargestellt als bikonvexe Sammellinse 2, dergestalt geformt, dass hinter dem paraxialen Fokus der Strahlformungsoptik 2 eine schmale Zone hoher Intensität 4 oder auch Linienfokus 4 erhalten wird. Indem der Abstand zwischen der Strahlformungsoptik 2 und dem Werkstück 3 oder allgemein die Lage des Fokus der verwendeten Optik, z.B. in Bezug auf die Frontlinse durch Variation der Abstände innerhalb eines mehrlinsigen Systems verändert wird, kann die Lage des Linienfokus 4 relativ zu den Oberflächen 31 , 32 des dielektrischen Werkstücks 3 eingestellt werden. Zur besseren Übersichtlichkeit wurden die Oberflächen 31 , 32 nur im rechten Bereich der Fig. 1 bezeichnet. Die Lage des Linienfokus 4 im Werkstück 3 bestimmt dabei die Lage der im erfindungsgemäßen Verfahren entstehenden Hohlräume 5 (nicht dargestellt). Im linken Bereich von Fig. 1 liegt die schmale Zone mit hoher Intensität 4 des Laserstrahls 1 dabei so, dass im Werkstück 3 lediglich ein kurzer Hohlraum erhalten wird, welcher als nach einer Seite, nämlich der Oberfläche 32 des Werkstücks 3, offen ist. Im mittleren Bereich von Fig.1 liegt der Linienfokus 4 des Laserstrahls 1 so, dass ein Hohlraum erhalten wird, welcher ebenfalls als zur Oberfläche 32 des Werkstücks 3 hin offene Röhre gestaltet ist, wobei dieser Hohlraum in etwa durch die halbe Dicke des Werkstücks 3 verläuft. Im rechten Bereich der Fig. 1 liegt die gesamte Probe im Linienfokus 4 des Laserstrahls 1 , so dass der entstehende Hohlraum durch die gesamte Probe verläuft und als Röhre ausgestaltet ist, welche sowohl zur Oberfläche 31 als auch der Oberfläche 32 des Werkstücks 3 hin offen ist. Fig. 2 zeigt schematisch, nicht maßstabsgetreu, unterschiedliche Hohlräume 5 in einem dielektrischen Werkstück 3. Im linken Bereich von Fig.2 ist dabei ein Hohlraum 5 dargestellt, bei welchem der Laserstrahl 1 (nicht dargestellt) so geformt wurde, dass der Linienfokus 4 (nicht dargestellt) vollständig im Werkstück 3 verlief, wobei allerdings die Dicke des Werkstücks 3 größer war als die Länge des Linienfokus. Auf diese Weise wurde ein Hohlraum 5 erhalten, welcher vollständig im Innern des Werkstücks 3 verläuft, so dass an dieser Stelle die Oberflächen 31 und 32 des Werkstücks 3 als durchgehende Oberflächen ausgestaltet sind. Sofern die Oberflächen 31 und 32 des Werkstücks 3 dabei vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als polierte Oberflächen vorlagen, beispielsweise durch eine mechanische oder eine Feuerpolitur, liegen sie auch nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als solche vor, d.h. in diesem Falle wird die Güte der Oberflächen 31 , 32 nicht beeinträchtigt. Weiterhin dargestellt ist auch der Bereich 6 um den Hohlraum 5 herum, wobei dieser dadurch

gekennzeichnet ist, dass die Matrix des Werkstücks 3 hier zumindest teilweise mit einer zumindest teilweise im Vergleich zur unbehandelten Matrix höheren Dichte vorliegt. Weiterhin kann es in diesem Bereich auch zu einer Veränderung der Struktur des dielektrischen

Werkstücks 3 kommen, beispielsweise in Form von Strukturänderungen, beispielsweise in Form einer partiellen Kristallisation o.ä. Im mittleren Bereich von Fig. 2 ist ein Hohlraum 5 dargestellt, um welchen herum ebenfalls der im Vergleich zur unbehandelten Matrix des Werkstücks 3 modifizierten Bereich 6 ausgebildet ist. Der Bereich 6 weist dabei ebenfalls zumindest teilweise eine zumindest teilweise erhöhte Dichte im Vergleich zur nicht behandelten Matrix des

Werkstücks 3 auf und kann weiterhin ebenfalls weitere Modifikationen, beispielsweise in Form von Strukturänderungen, aufweisen. Der Hohlraum 5 ist hierbei als Röhre ausgestaltet, welche zur Oberfläche 32 des Werkstücks 3 hin offen ist. Im rechten Bereich der Fig. 2 ist weiterhin ein röhrenartiger Hohlraum 5 dargestellt, um welchen herum ein modifizierter Bereich 6 ausgebildet ist, wobei der Hohlraum 5 dabei sowohl zur Oberfläche 31 als auch der Oberfläche 32 des Werkstücks 3 hin offen ausgestaltet ist. Allen drei in Fig. 2 abgebildeten Hohlräumen 5 ist dabei gemein, dass das Aspektverhältnis ihrer Länge, in Fig. 2 also ihre laterale Abmessung in vertikaler Richtung, zu ihrem Durchmesser, hier also die laterale Abmessung in horizontaler Richtung, größer als 1 ist, dass also lange, Röhren mit recht geringem mittleren Durchmesser erhalten werden. Der mittlere Durchmesser der Hohlräume 5 ergibt sich dabei als Mittelwert ihres Durchmessers über ihre gesamte Länge. Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer möglichen Art der Strahlformung im erfindungsgemäßen Verfahren. Im linken oberen Bereich der Fig. 3 ist dabei der Laserstrahl 1 beim Durchtritt durch die Strahlformungsoptik 2, hier beispielhaft in Form einer sphärischen bikonvexen Linse, gezeigt. Durch die sphärische Aberration des Strahls kommt es hinter dem paraxialen Fokus der Linse 2 eine schmale Zone hoher Intensität 4 bzw. ein Linienfokus 4. Im rechten oberen Bereich der Fig. 3 ist dabei vergrößert eine Darstellung des Strahlenverlaufs in der schmalen Zone hoher

Intensität 4 zu sehen, wobei in diesem Fall die schmale Zone hoher Intensität 4 innerhalb eines Werkstücks 3 verläuft. Im unteren Bereich der Fig. 3 ist schematisch der der ortsaufgelöste Verlauf der Intensität des Laserstrahls 1 im Bereich der schmalen Zone hoher Intensität 4 gezeigt. Auf der y-Achse ist dabei die relative Intensität des Strahls aufgetragen, die x-Achse bezeichnet die Position im Laserstrahl 1 selbst, wobei der Nullpunkt der x-Achse auf die nominale Mitte des Laserstrahls 1 gelegt wurde. Fig. 4 zeigt die Abnahme der Festigkeit in der Zone definierter Festigkeit, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde. Die Abnahme der Bruchfestigkeit in der erfindungsgemäß erhaltenen Zone definierter, beziehungsweise reduzierter Festigkeit kann dabei näherungsweise durch die Relation

Va

wiedergegeben werden, wobei hier QB die Bruchfestigkeit und a die Defekttiefe im Werkstück relativ zu einer Bezugsoberfläche beschreibt. Je größer die Defekttiefe, desto geringer ist die resultierenden Bruchfestigkeit. Im Diagramm ist dabei die Bruchfestigkeit QB auf der y-Achse aufgetragen, die Defekttiefe a auf der x-Achse.

Fig. 5 zeigt eine mikroskopische Darstellung einer Oberfläche eines erfindungsgemäß erhaltenen Werkstücks 3 mit einer Zone definiert eingestellter Festigkeit 7. Dabei ist die Festigkeit des Werkstücks 3 in der Zone definiert eingestellter Festigkeit 7 geringer als in dem außerhalb der Zone 7 liegenden, nicht behandelten Bereichen 71 des Werkstücks 3. Die Zone definierter Festigkeit weist Hohlräume 5 auf, welche entlang eines zuvor festgelegten Verlaufs entlang einer Linie in das Werkstück 3 eingebracht wurden. Zur besseren Übersichtlichkeit wurde hierbei darauf verzichtet, alle Hohlräume 5 in der Zone definierter Festigkeit 7 zu bezeichnen. Die einzelnen Hohlräume 5 sind dabei durch Stege 51 voneinander getrennt, wobei die Stege 51 größer sind als der mittlere Durchmesser der Hohlräume 5. Der Durchmesser der Hohlräume 5 liegt dabei für das hier abgebildete Beispiel zwischen 1 ,6 und 2,4 μιπ

Allgemein, ohne Beschränkung auf das hier abgebildete Beispiel, liegt der mittlere Durchmesser der erfindungsgemäß erzeugten Hohlräume 5 in der Regel im einstelligen Mikrometerbereich und ist damit wesentlich kleiner als deren Länge, welche von wenigen Zehner Mikrometer bis in den Bereich mehrerer Millimeter reicht. Weiterhin sind die Stege 51 zwischen den Hohlräumen 5 größer als ihr Durchmesser, wobei das Verhältnis der mittleren Breite der Stege 51 zum mittleren Durchmesser der Hohlräume 5 20 oder weniger, bevorzugt 10 oder weniger und besonders bevorzugt 5 oder weniger beträgt. Fig. 6 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer Bruchkante 8 eines Werkstücks 3 entlang einer Zone definiert eingestellter Festigkeit 7. Die Bruchkante 8 ist dabei gekennzeichnet durch eine Rauhigkeit im Mikrometerbereich, vorzugsweise im einstelligen Mikrometerbereich, angegeben als quadratischer Mittenrauhwert, welcher mit einem Rasterkraftmikroskop,

Profilometer oder einem Weißlichtinterferometer oder gleichwertiger Messtechnik zur

Bestimmung von Rauheitswerten bestimmt wird. Bei der Betrachtung der Bruchkante eines erfindungsgemäßen Werkstücks 3 mit dem unbewaffneten Auge fällt insbesondere dessen matte, nicht glänzende Anmutung auf, welche auf die Rauhigkeit im Mikrometerbereich zurückzuführen ist. Weiterhin deutlich erkennbar sind die röhrenartigen Hohlräume 5 bzw. deren auf der

Bruchkanten erhaltene Spuren, die das Werkstück senkrecht zu dessen Oberfläche durchziehen. In Fig. 7 ist schematisch eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Berstscheibe 9 dargestellt. Diese besteht aus einem dielektrischen Werkstück, in diesem Fall einem für das sichtbare licht transparent ausgebildeten Werkstück, welches beispielsweise aus Glas bestehen kann, in das eine Zone definierter Festigkeit 7, gebildet aus Hohlräumen 5, welche entlang einer geschlossenen Linie angeordnet sind, eingebracht wurde. Eine solche Berstscheibe kann beispielsweise in Systemen für Notfallschlüssel oder bei Alarmknöpfen eingesetzt werden.

Weiterhin ist es möglich, zur besseren Sichtbarkeit des Angriffspunktes diesen durch ein seitliches Illuminieren sichtbar zu machen, wobei in diesem Fall die Hohlräume 5 als

Streuzentren wirken. Fig. 8 zeigt die schematische Darstellung einer erfindungsgemäße erhaltenen Ampulle 10, insbesondere eine aus Glas ausgebildete Ampulle zur Aufnahme von Pharmazeutika, welche eine Zone vorzugsweise definierter, insbesondere reduzierter Festigkeit aufweist. Bevorzugt sind dabei die Hohlräume, welche die Zone definierter Festigkeit bilden, so ausgebildet, dass sie als geschlossene Hohlräume im Werkstück vorliegen, also keine Öffnung an eine der Oberflächen des Werkstücks aufweisen. Auf diese Weise kann ein vorzeitiges Versagen der Ampulle durch Bruch aufgrund von Spannungsrisskorrosion vermieden werden.

Fig. 9 zeigt die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sichtscheibe 11 , beispielsweise für ein Fahrzeug, wobei hier die Zonen vorzugsweise definierter, insbesondere reduzierter Festigkeit 7 in Form eines Netzes 12 vorliegen. Das Netz 12 ist hierbei in Form von Waben ausgebildet, allerdings sind je nach Ausgestaltung auch andere Anordnungen, beispielsweise als rechtwinklige Kreuzung einer Vielzahl gerader Linien, möglich. Die Sichtscheibe 11 weist in der vorliegenden Darstellung einen aus einer schwarzen Beschichtung 111 gebildeten Rahmen auf, wie dies beispielsweise bei Frontscheiben für Fahrzeuge üblich ist, wobei die Beschichtung mit einer Rahmenfarbe bevorzugt vor der Erzeugung der Zonen vorzugsweise definierter, insbesondere reduzierter Festigkeit erfolgt, allerdings sind auch Sichtscheiben ohne einen solchen Rand denkbar. Weiterhin kann die Sichtscheibe auch als nicht vollständig ebene Scheibe vorliegen, sondern eine leichte Krümmung aufweisen, wie dies beispielsweise bei Sichtscheiben für Fahrzeuge ebenfalls möglich ist. Die Hohlräume in den Zonen definierter Festigkeit können dabei jeweils als durchgehende Hohlräume, als einseitig offene Röhren oder auch als im Werkstück ausgebildete, geschlossene Hohlräume gebildet sein, wobei bei einer Ausgestaltung des Werkstücks als Sichtscheibe für beispielsweise ein Fahrzeug bevorzugt zumindest eine Oberfläche des Werkstücks keine Öffnungen aufweisen sollte.

Weiterhin hat sich in experimentellen Untersuchungen gezeigt, dass mit steigender Burstanzahl die Schwankungsbreite der Bruchspannungen für erfindungsgemäß erhaltene Werkstücke abnimmt et vice versa der Weibull-Modul der zugehörigen Verteilung entsprechend zunimmt. Es werden Weibull-Modulwerte größer 5, größer als 8 oder sogar größer als 10 erreicht.

In Fig. 10 ist dies beispielhaft für die Darstellung der relativen Standardabweichung der

Bruchspannungen erfindungsgemäß erhaltener Werkstücke in Abhängigkeit von der Zahl der Bursts dargestellt. Während die relative Standardweichung bei einer Burstzahl von zwei bei etwa 0,375 liegt, führt eine Verdopplung der Burstzahl bereits auf eine Abnahme der relativen Standardabweichung auf einen Wert von etwa 0,1. Bei einer weiteren Verdopplung kommt es zu einem weiteren Abfall der relativen Standardabweichung auf etwa 0,075. In Fig. 11 ist dies weiterhin dargestellt für die Standardabweichung in MPa der Bruchspannung erfindungsgemäß erhaltener Werkstücke in Abhängigkeit von der Wahl der Bursts. Während bei lediglich zwei Bursts diese einen Wert von 160 MPa aufweist, sinkt sie bei 4 Bursts auf einen Wert von unter 20 MPa und wird nochmals geringer bei einer nochmaligen Verdopplung der Burstzahl auf nunmehr acht Bursts. Bezugszeichenliste

1 Laserstrahl

2 Strahlformungsoptik

3 Dielektrisches Werkstück

31 , 32 Oberflächen des Werkstücks

4 Schmale Zone hoher Intensität, Linienfokus

5 Hohlraum

51 Steg zwischen zwei Hohlräumen

6 den Hohlraum umschließender Bereich des Werkstücks

7 Zone definierter, beziehungsweise reduzierter Festigkeit

71 unbehandelte Bereiche des Werkstücks außerhalb der Zone(n) definierter

Festigkeit

8 Bruchkante

9 Berstscheibe

10 Ampulle

11 Sichtscheibe

111 Rahme

12 Netz, gebildet aus Zonen definierter Festigkeit

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung eines Werkstücks (3) aus einem dielektrischen Material, welches mindestens eine Zone (7) mit vorzugsweise definiert eingestellter, insbesondere reduzierter Festigkeit aufweist, umfassend wenigstens die folgenden Schritte:

a) Bereitstellung eines Werkstücks (3) aus einem dielektrischen Material, welches eine erste Oberfläche (31) und eine zweite Oberfläche (32) aufweist, b) Festlegung des Verlaufs der mindestens einen Zone (7) mit vorzugsweise definiert eingestellter, insbesondere reduzierter Festigkeit,

c) Bereitstellung einer Laserbearbeitungsvorrichtung, wobei der Laser als

Kurzpuls- oder Ultrakurzpulslaser ausgestaltet ist und eine Laserstrahlung (1) mit einer Wellenlänge im Transparenzbereich des Werkstücks (3) ausstrahlt und weiterhin über eine Strahlformungseinrichtung (2) zur Strahlformung, insbesondere zur Fokussierung der Laserstrahlung, verfügt, d) Einwirkung von Laserstrahlung auf das Werkstück (3) in Form eines Laserpulses als Einzelpuls oder in Form von Bursts, also von in Teilpulse aufgelösten Laserpulsen, deren Energieinhalt flexibel eingestellt werden kann, dergestalt, dass der Laserpuls einen Hohlraum (5) im Werkstück (3) erzeugt, e) Bewegung der Laserstrahlung (1) relativ zum Werkstück (3) entsprechend des in Schritt b) festgelegten Verlaufs, sowie

f) Wiederholung der Schritte d) und e), so dass in der Zone (7) Hohlräume (5) sowie zwischen den Hohlräumen (5) angeordnete Stege (51) erhalten werden, wobei die Hohlräume (5) im Wesentlichen röhrenartig ausgebildet sind, so dass ihre Länge größer ist als ihr Durchmesser, und die Bereiche (6) des dielektrischen Materials, welche die Hohlräume (5) umschließen, zumindest teilweise eine größere Dichte aufweisen als die Bereiche (71), welche sich außerhalb der Zone (7) mit vorzugsweise definiert eingestellter, insbesondere reduzierter Festigkeit befinden, und weiterhin die Hohlräume (5) jeweils dieselbe räumliche Ausdehnung sowie dieselbe Position relativ zu den Oberflächen (31 , 32) des Werkstücks (3) aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei eine nichtlinear-optische Wechselwirkung der

Laserstrahlung (1) mit dem Werkstück dergestalt erfolgt, dass eine vollständige Plasmabildung und/oder Plasmaexplosion im Werkstück erfolgt, so dass nach erfolgter Plasmabildung und/oder Plasmaexplosion im Werkstück (3) ein Hohlraum (5) vorliegt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Fokussierungseinrichtung (2) dergestalt eingestellt ist, dass während des Laserpulses die Laserstrahlung (1) in Form eines Linienfokus (2) fokussiert wird, wobei der Linienfokus (2) gekennzeichnet ist durch einen Kanal hoher Lichtintensität, welcher eine Länge von 10 mm oder weniger sowie einen Durchmesser von 10 μιη oder weniger aufweist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Hohlräume (5) relativ zu den Oberflächen des Werkstücks (3) durch die Variation der Lage des Fokus des verwendeten optischen Systems einstellbar ist, insbesondere durch eine Veränderung des Abstandes von Strahlformungseinrichtung (2) relativ zum

Werkstück (3) und/oder durch Variation der Abstände der Linsen innerhalb eines mehrlinsigen Systems.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlformungseinrichtung (2) eine Sammellinse und/oder ein Axicon und/oder ein diffraktives optische Element und/oder ein computergeneriertes Hologramm umfasst.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Festigkeit der Zone (7) mit vorzugsweise definiert eingestellter, insbesondere reduzierter Festigkeit des dielektrischen Werkstücks (3) durch die Breite der Stege (51) zwischen den einzelnen Hohlräumen (5) einstellbar ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der mittleren Breite der Stege (51) zum mittleren Durchmesser der Hohlräume (5) 20 oder weniger, bevorzugt 10 oder weniger und besonders bevorzugt 5 oder weniger beträgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der Hohlräume (5) das 0,1- bis 5-fache der verwendeten Laserwellenlänge, bevorzugt das 0,2- bis 2-fache und besonders bevorzugt das 0,5- bis 1 -fache der verwendeten Laserwellenlänge beträgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Oberflächen (31) und (32) im Bereich der Zone (7) mit vorzugsweise definiert eingestellter, insbesondere reduzierter Festigkeit durchgehend als geschlossene, bevorzugt polierte, insbesondere mechanisch oder feuerpolierte, Oberfläche ausgebildet sind.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Hohlräume (5) als zumindest an einer Seite offene Röhre ausgebildet sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Erzeugung der Hohlräume mit einem Laserpuls erfolgt, welcher in mehr als drei Bursts, bevorzugt in mehr als vier Bursts und besonders bevorzugt in mehr als sechs Bursts aufgeteilt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Erzeugung der Hohlräume mit einer Frequenz der Bursts von mehr als 5 MHz, bevorzugt von mehr als 20 MHz, besonders bevorzugt von mehr als 50 MHz erfolgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Verteilung der

Bruchspannungen an erfindungsgemäßen Werkstücken einen Weibull-Modul von größer als 5, bevorzugt von größer als 8 und besonders bevorzugt von größer als 10 aufweist.

Werkstück (3) aus einem dielektrischen Material, welcher mindestens eine Zone (7) mit vorzugsweise definiert eingestellter Festigkeit aufweist, wobei die Festigkeit in der Zone (7) dergestalt ausgebildet ist, dass sie niedriger ist als in den an die Zone (7) angrenzenden Bereichen (71) und wobei die Zone (7) dergestalt ausgebildet ist, dass sie Hohlräume (5) aufweist, wobei die Hohlräume (5) im Wesentlichen röhrenartig so ausgebildet sind, dass ihre Länge größer ist als ihr mittlerer Durchmesser, wobei die Hohlräume (5) entlang einer Linie angeordnet sind und sich zwischen den Hohlräumen (5) Stege (51) befinden und wobei weiterhin die Bereiche (6) des dielektrischen

Materials, welche die Hohlräume (5) umschließen, zumindest teilweise eine größere Dichte aufweisen als die Bereiche (71), welche sich außerhalb der Zone (7) mit vorzugsweise definiert eingestellter, insbesondere reduzierter Festigkeit befinden.

15. Werkstück (3) nach Anspruch 14, wobei die Hohlräume (5) einen Durchmesser zwischen 0,2 und 2 μιη, bevorzugt zwischen 0,5 und 1 μιη aufweisen.

16. Werkstück (3) nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei das Verhältnis der mittleren Breite der Stege (51) zum mittleren Durchmesser der Hohlräume (5) 20 oder weniger, bevorzugt 10 oder weniger und besonders bevorzugt 5 oder weniger beträgt.

17. Werkstück (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei mindestens eine der

Oberflächen (31) oder (32) im Bereich der Zone (7) mit vorzugsweise definiert eingestellter, insbesondere reduzierter Festigkeit des Werkstücks (3) durchgehend als geschlossene, bevorzugt polierte, insbesondere mechanisch oder feuerpolierte, Oberfläche ausgebildet ist.

18. Werkstück (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Hohlräume (5) als

durchgehende Hohlräume ausgebildet sind. 19. Werkstück (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das Werkstück (3)

scheibenförmig ausgebildet ist.

Werkstück (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das Werkstück (3) als dreidimensionaler Formkörper ausgebildet ist, bevorzugt als geschlossener Hohlkörper.

Werkstück (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei das Werkstück (3) aus Glas, bevorzugt einem Alumino- oder Borosilikatglas oder einem thermisch oder chemisch vorgespannten Alumino- oder Borosilikatglas besteht.

22. Werkstück (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , wobei das Werkstück (3) mehrere Zonen (7) mit definiert eingestellter Festigkeit aufweist, wobei die Zonen (7) definiert eingestellter Festigkeit netzartig angeordnet sind.

23. Werkstück (3) nach Anspruch 22, wobei mindestens eine der Oberflächen (31) und (32) des Werkstücks (3) im Bereich der Zonen (7) vorzugsweise definierter, insbesondere reduzierter Festigkeit als durchgängig geschlossene, bevorzugt polierte, insbesondere mechanisch oder feuerpolierte, Oberfläche vorliegt.

24. Verwendung eines Werkstücks (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 19 und 21 bis 22 als Sichtscheibe (11), beispielsweise als Frontscheibe in einem Fahrzeug, oder als Berstscheibe (9) für Aufbewahrungskästen oder Autoklaviereinrichtungen.

25. Verwendung eines Werkstücks (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 19 und 21 bis 22 als Substratmaterial, beispielsweise für die Herstellung miniaturisierter Bauelemente, insbesondere miniaturisierter elektronischer Bauelemente, oder Objektträger oder Biochip.

26. Verwendung eines Werkstücks (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 17 und 20 bis 23 als Pharmapackmittel, insbesondere als Ampulle (10).