WO2022053275A1 - Verfahren zum trennen von dünnstglas - Google Patents

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WO2022053275A1
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thin glass
glass
pulse
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PCT/EP2021/072964
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Jonas Kleiner
Daniel FLAMM
Marcel Schäfer
Myriam Kaiser
Michael Jenne
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Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh
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    • B23K2103/54—Glass

Definitions

  • the present invention relates to a method for separating extremely thin glass and a device for carrying out the method.
  • a separating step which is carried out, for example, by applying a thermal stress and/or by applying a mechanical stress, preferably a tensile or bending stress, and/or by etching using at least one wet-chemical solution.
  • a method for separating ultra-thin glass wherein material modifications are introduced into the ultra-thin glass by means of ultra-short laser pulses of an ultra-short-pulse laser along a dividing line and the ultra-thin glass is then separated along the dividing line in a separating step.
  • the ultra-short laser pulses are focused into the thin glass in such a way that the resulting focal zone, which is elongated in the beam direction, extends over the entire thickness of the thin glass and the ultra-short laser pulses have a non-radially symmetrical beam cross section perpendicular to the beam propagation.
  • Ultra-thin glass generally refers to glass or a material that is largely transparent to the laser light used and has a thickness of less than 1000 ⁇ m, preferably less than 300 ⁇ m, particularly preferably less than 100 ⁇ m, for example with a thickness of 100 ⁇ m, 50 ⁇ m, 30 ⁇ m or 10 ⁇ m.
  • the ultra-thin glass can be, for example, borosilicate glass, aluminum borosilicate glass, aluminum silicate glass or also quartz glass, a transparent ceramic, sapphire or a glass ceramic.
  • the terms ultra-thin glass and glass are always used synonymously.
  • Ultra-short pulse laser provides the ultra-short laser pulses.
  • Ultra-short laser pulses are understood to mean pulses in the picosecond range or in the femtosecond range.
  • the laser can also provide pulse trains called bursts of ultra-short laser pulses, each burst comprising the emission of several laser pulses.
  • bursts of ultra-short laser pulses each burst comprising the emission of several laser pulses.
  • so-called GHz bursts can also be provided.
  • the ultra-short laser pulses move over the thin glass on a trajectory determined by the laser's optics, with the trajectory following the desired dividing line.
  • the laser beam formed by the laser pulses and the glass can be moved relative to each other with a feed in order to achieve the corresponding introduction of the material modifications along the parting line.
  • the laser beams formed by the laser pulses can be virtually non-diffracting beams, at least in the focal zone that is elongated in the beam direction. Non-diffracting rays obey the Helmholtz equation:
  • V 2 U(x,y,z') + k 2 U(x,y,z) 0 and show a clear separability into a transverse and a longitudinal dependence of the shape
  • U(x,y,z) U t (x,y) exp ik z z) on.
  • k 2 kz 2 +kt 2
  • Ut(x,y) is an arbitrary complex-valued function that only depends on the transversal coordinates x,y.
  • the z-dependence in the direction of beam propagation in U(x,y,z) leads to a pure phase modulation, so that the associated intensity I of the solution is propagation-invariant or non-diffractive:
  • I(x,y,z) ⁇ U(x,y,z)
  • 2 I(x,y)
  • This approach provides different solution classes in different coordinate systems, such as Mathieu rays in elliptic-cylindrical coordinates or Bessel rays in circular-cylindrical coordinates.
  • the beam diameter is determined using the so-called 2nd moments.
  • the power of the laser beam or the 0th order moment is defined as:
  • the main axes are the directions of the minimum and maximum extent of the transverse beam profile, which always run orthogonally to one another.
  • the beam diameter d of the laser beam is then calculated as follows:
  • the transverse dimensions of local intensity maxima as the transverse focus diameter for quasi-non-diffracting rays d ND o as twice the shortest distance between an intensity maximum and an intensity drop to 25% proceeding therefrom.
  • the longitudinal extent of the focal zone in the direction of beam propagation of these intensity maxima which are almost propagation-invariant, indicates the characteristic length L of the quasi-non-diffracting beam. This is defined by the intensity drop to 50%, starting from the local intensity maximum in the positive and negative z-direction, i.e. in the direction of propagation.
  • a focal zone is provided that extends over the entire thickness of the ultra-thin glass.
  • the focus zone extends in the direction of propagation of the laser pulses and is elongated, ie stretched in the direction of propagation.
  • each of the necessary material modifications in the ultra-thin glass can be produced with a single laser pulse or a single burst.
  • each material modification is introduced immediately throughout the entire thickness of the ultra-thin glass, so that no further processing is necessary at the same position in order to introduce the material modification.
  • the ultra-short laser pulses can have a non-radially symmetrical beam cross-section perpendicular to the direction of propagation.
  • a non-radially symmetrical beam cross-section is present in particular when d x is not equal to d y , d x and d y being defined by the second moments of a transverse intensity distribution.
  • d x is not equal to d y
  • d x and d y being defined by the second moments of a transverse intensity distribution.
  • the intensity is 40% and in particular 60% of the maximum intensity of the local and/or global maximum.
  • the laser beam can have an enveloping non-radially symmetrical beam cross section perpendicular to the beam propagation direction.
  • An enveloping, non-radially symmetrical beam cross-section is present in particular when d x is not equal to d y , where d x and d y are defined via the second Moments of a transverse intensity distribution of the laser beam.
  • only intensity values of the intensity distribution that are above an intensity threshold are taken into account for the calculation of the second moments.
  • the intensity threshold is 17% of the maximum intensity of the global maximum of the intensity distribution.
  • a non-radially symmetrical beam cross-section can also mean that the beam cross-section is, for example, cross-shaped, or is triangular, or is N-sided, for example pentagonal.
  • a non-radially symmetrical beam cross-section can also include further rotationally and mirror-symmetrical beam cross-sections.
  • the non-radially symmetrical cross-section laser beam is preferably a non-diffractive laser beam.
  • the contours of the beam cross sections have locations with different radii of curvature.
  • the radius of curvature is particularly large at the point at which the semi-minor axis intersects the ellipse, while the radius of curvature is particularly small at the point at which the semi-major axis intersects the ellipse.
  • the laser pulse or laser pulses are at least partially absorbed by the glass material of the ultra-thin glass, so that the ultra-thin glass heats up locally.
  • the size of the heated area is determined by the beam geometry, in particular by the focal zone of the laser beam and the beam cross section.
  • the beam cross-section that is elongated in the propagation direction can produce a material modification that extends over the entire thickness of the glass.
  • a material modification across the entire glass thickness can, for example, be generated directly with a single pulse or a single burst of laser pulses.
  • the material modifications are introduced into the ultra-thin glass through the local heat effect of the laser.
  • a material modification is a permanent, material change in the glass material in thermal equilibrium, which is caused by direct laser radiation.
  • the material modification can be a modification of the structure, in particular the crystalline structure and/or the amorphous structure and/or the mechanical structure, the glass or the transparent material.
  • an introduced material modification of an amorphous glass material can consist in the glass material being given a changed network structure by local heating only in this area.
  • amorphous areas or voids arise.
  • the bond angles and lengths of the network structure can be changed by the modification.
  • a material modification can in particular be a local change in density, which can also be dependent on the selected material, in particular the type of glass.
  • the special shape of the laser beam and the beam cross section which causes the material modification in the thinnest glass, or the corresponding geometric properties of the beam, are at least partially transferred to the shape of the material modifications produced in the glass.
  • the material modification area includes the entire area in which the effects of the laser pulse can be measured using the tensile and compressive stresses. This is in particular the area in which the material, viewed spatially, goes back from the material modification back to the initial state of the untreated areas of the glass material.
  • the thinnest glass can also be partially heated in the material modification area by the heat transport depending on the heat diffusion time and the laser beam absorptivity of the thinnest glass, as well as the pulse rate and the feed.
  • stresses can occur in the material modification area during cooling and formation of the material modification, which promote the formation of cracks.
  • tensile and compressive stresses can arise in the material modification area, which run radially or orthoradially, for example.
  • the stresses and the formation of cracks can be controlled by the shape of the material modification, so that targeted crack guidance in the thinnest glass is possible by selecting the shape or the cross-section of the material modification.
  • crack formation takes place along a preferred direction of the non-radially symmetrical jet cross-section - for example, crack propagation mainly takes place in the direction of a longer extension of the jet cross-section, which is associated with smaller radii of the contour of the jet cross-section at the outer contour edges lying in this preferred direction.
  • the material modifications are introduced into the ultra-thin glass along a desired parting line.
  • a dividing line describes that line along which the ultra-thin glass or parts of the ultra-thin glass are to be separated or severed.
  • the ultra-thin glass Due to the material modifications introduced along a dividing line in the ultra-thin glass, the ultra-thin glass is more or less perforated, so that a kind of predetermined breaking point is defined in the ultra-thin glass by the dividing line.
  • the material modifications ensure, for example, a material weakening along the dividing line, so that when a force is applied, the ultra-thin glass breaks along the dividing line.
  • the material modification is introduced into the ultra-thin glass in such a way that the resulting crack formation preferably extends to the adjacent material modification.
  • the cracks, starting from two adjacent material modifications to meet between the material modifications and thus form a common crack. This makes it possible to move the positions at which the material modification is introduced into the ultra-thin glass further apart.
  • targeted crack guidance can be promoted by rotating the non-radially symmetrical beam cross section and/or the thin glass, so that the rotation always orientates a preferred direction of the non-radially symmetrical beam cross section along the dividing line.
  • the beam cross-sections can be rotated, for example, by rotating a beam-shaping unit.
  • the feed direction between the laser beam and the thinnest glass is, for example, perpendicular to an axis along which a preferred crack propagation takes place, then it is unlikely that the cracks of adjacent material modifications will meet. Conversely, if the feed direction is parallel to the axis of preferential crack propagation, then cracks from adjacent material modifications are likely to meet and coalesce.
  • By rotating the beam cross-section and/or the workpiece targeted crack guidance over the entire length of the dividing line can be ensured even with curved dividing lines. This makes it possible to separate the ultra-thin glass along dividing lines of any shape.
  • the separating step can be carried out by applying a thermal stress and/or applying a mechanical force, preferably a tensile or bending force, and/or etching using at least one wet-chemical solution.
  • the ultra-thin glass is preferably separated by applying a mechanical tensile force along the separating line.
  • the application of a tensile force can mean, for example, that an opposing tensile force is applied to the surface elements of the ultra-thin glass that are separated from one another by the dividing line.
  • the respective surface elements of the ultra-thin glass can be separated from one another as a result of the formation of cracks and the material modifications introduced along the dividing line.
  • the separating step can also include repeatedly crossing the separating line while introducing laser pulses from the ultrashort pulse laser, with the laser parameters of the ultrashort pulse laser preferably being kept constant for all crossings and particularly preferably corresponding to the laser parameters used for the first introduction of the material modifications.
  • the ultra-thin glass is preferably separated by a multiple pass or multiple passes with unchanged laser pulse parameters, i.e. the same pulse duration, the same repetition rate, the same pulse shape of the ultrashort pulse laser along the separating line.
  • microexplosions can be induced in the ultra-thin glass along the dividing line, which lead to increased crack formation in the material of the ultra-thin glass. Due to the non-radially symmetrical beam cross-section, this crack formation takes place along a preferred direction specified by the long axis, so that after a finite number of multiple passes, the thinnest glass separates along the parting line.
  • a glass plate it is possible in this way to cut out or separate out well-structured surface elements from a glass wafer or a glass plate.
  • a glass plate it is also possible for a glass plate to be divided into two or more elements, for example.
  • the process allows the areas of damage in the glass to be reduced, which means that the flexibility is not impaired by the separation process, which is particularly important in the case of foldable glasses, for example.
  • this method has the advantage that the bending properties of the separated glass parts largely correspond to those of the unprocessed, original, extremely thin glass. This means that the material properties of the ultra-thin glass are retained even after the laser processing. In other words, for example, the bending properties of the glass are not affected by the cutting process, so that the glass also has essentially the same bending properties at its cutting edges as in the surface of the thinnest glass.
  • the focal zone also describes the area of the intensity distribution in which the intensity of the laser light is high enough to introduce material modifications into the thin glass.
  • quasi-non-diffracting beams By using a quasi-non-diffracting beam, it is also possible in particular to utilize the fact that quasi-non-diffracting beams have a significantly greater focal position tolerance due to the longitudinally elongated focal zone. This reduces the influence of local ripples in the glass and the focus adjustment.
  • the larger focal position tolerance is due to the beam cross-section, which is elongated in the direction of propagation.
  • elliptical quasi-non-diffracting beams can be generated via quasi-non-diffracting beams.
  • Elliptical, quasi non-diffracting beams have special properties that result from the analysis of the beam intensity.
  • elliptical quasi-non-diffracting rays have a main maximum, also referred to as a global maximum, which coincides with the center of the ray. The center of the beam is given by the place where the long axis intersects the short axis.
  • elliptical, quasi non-diffracting beams can result from the superimposition of a plurality of intensity maxima, in which case only the envelope of the intensity maxima involved is elliptical. In particular, the individual intensity maxima do not have to have an elliptical intensity profile.
  • an elliptical quasi-non-diffractive beam can have a non-zero intensity along the long axis a, in particular an interference contrast lmax-lmin/(lmax+lmin) ⁇ 0.9 such that the beam has laser energy everywhere along the long axis a transported.
  • Imax is the maximum beam intensity along the long axis a
  • the interference contrast along the long axis a is less than 0.9, there is no complete interference along the long axis a, but only partial interference, which does not lead to complete extinction of the laser intensity at the location of the intensity minimum Imin.
  • a birefringent element for example a quartz angle displacer or a quartz beam displacer or a combination thereof.
  • an elliptical quasi-non-diffractive beam can also have vanishing intensity along the long axis a and an interference contrast of 1, such that the beam does not transport laser energy everywhere along the long axis a. This is the case, for example, when the quasi-non-diffracting beam is generated with a modified axicon.
  • the focus zone elongated in the beam direction is preferably longer, preferably twice as long or ten times as long as the thickness of the thinnest glass. In this way it can be achieved that the area of the highest intensity lies completely in the thinnest glass and thus a particularly efficient processing of the thinnest glass is achieved.
  • the focus zone extends over the entire thickness of the thin glass, a high focus position tolerance can also be provided, so that the method can be constructed in a particularly robust manner.
  • the waviness of ultra-thin glass plays no or only a minor role during processing.
  • the presence of the elongated focal zone also means that a material modification can be introduced into the glass over the entire thickness of the glass at the same time.
  • the material modification can have a non-radially symmetrical material modification cross-section.
  • the material modification cross section is the cross section of the material modification in a plane perpendicular to the laser beam. Due to the non-radially symmetrical beam cross-section perpendicular to the direction of propagation, particularly large material stresses can be introduced into the thin glass in areas where the boundary line of the material modification cross-section has small curve radii. Thus, the specific form of the material stress enables a particularly good control of the crack propagation or crack propagation in the glass.
  • crack propagation along the long axis a is to be expected.
  • crack propagation along the cross axes is to be expected.
  • the long axis of the non-radially symmetric material modification cross-section may be oriented along the parting line.
  • Oriented along the parting line means that the material modification lies on the parting line and the long axis of the material modification runs at least in sections tangentially to the desired parting line.
  • this can mean that in the case of an elliptical material modification cross section, the center of the ellipse lies on the desired dividing line and the long axis a in the center of the ellipse lies tangential to the dividing line.
  • it can also mean that in the case of a cross-shaped cross-section, the center of the cross is on the dividing line is positioned and the cross is rotated about its center so that one axis of the cross is tangent to the dividing line at the center of the cross.
  • the distance between the material modifications introduced into the ultra-thin glass along the dividing line can be greater, for example twice as large or four times as large or ten times as large as the long axis of the non-radially symmetrical material modification cross section.
  • the distance can be defined as the minimum distance between adjacent material modifications, in particular the edges of the material modifications.
  • two adjacent elliptical material modifications can have long axes of 5 pm each.
  • the edge of the second material modification begins at a distance of 5 pm from the edge of the first material modification.
  • the edge of the second material modification begins at a distance of 20 pm from the edge of the first material modification.
  • the distance between the material modifications can be given by the distance between the centers of the material modifications. This can mean, for example, the geometric center of the material modification.
  • distance can also mean the distance between the laser beams that introduced the material modifications. However, it can also mean, for example, the distance between the centers of intensity of the respective beam cross sections.
  • the material modifications can be far apart in this way, so that only a few material modifications are necessary in the thinnest glass in order to describe a pronounced dividing line.
  • the thinnest glass is processed as little as possible, which saves process time, but also leaves the original material properties of the glass material largely unchanged.
  • All of the material modifications introduced by a beam cross section can have a non-radially symmetrical shape. If a non-radially symmetrical beam cross-section is used, then the laser beam generally comprises different intensity maxima distributed over the cross-section. These can be, for example, the intensity maxima that result from using a Bessel-like beam.
  • the different maxima all have the property, for example, that they can introduce different and independent material modifications into the thin glass, whereas in the areas between the intensity maxima the intensity of the laser beam is so low that no material modifications could be formed.
  • the intensity maxima are often localized so close together that although the material modifications by the individual intensity maxima do not overlap, the different material modification ranges may overlap. If the material modification areas overlap, then a coherent material stress is formed in the superimposed material modification areas.
  • the individual intensity maxima of a laser beam can also result in a material stress distribution in the thinnest glass that favors crack propagation in a specific direction.
  • the totality of the material modifications that are introduced by the intensity maxima also ensure controllable crack propagation, even if the individual material modifications have a different preferred direction of crack propagation due to the individual intensity maxima.
  • the direction of crack propagation can be rotated by increasing or decreasing the laser power of the laser.
  • an elliptical non-diffractive ray may have a nearest sidelobe with a relative intensity of at least 17%, e.g. 30%.
  • the laser pulse/laser pulse train has so much laser pulse energy/laser pulse train energy that the processing threshold is at a relative intensity of 50%.
  • the processing of the glass is then only possible with the elliptical main maximum of the beam, with the long axis a being oriented, for example, along the x-axis.
  • the laser energy transported in the next secondary maximum is too low to effect material processing.
  • the laser energy can be increased, so that even in the
  • the closest secondary maxima are oriented parallel to the short axis b of the beam cross-section, or the y-axis. Since the laser energy in the sidelobes is large enough to cause material processing, this can result in the material modification regions overlapping, introducing a contiguous elliptical material modification into the glass with the long axis extending along the y-axis.
  • the orientation of the introduced material modification can be determined and thus also the direction of crack propagation.
  • the use of a 5-axis feed device can be dispensed with for the introduction of two-dimensional cutting patterns, see below.
  • the material modifications can be produced with a laser pulse, preferably with a wavelength between 300 nm and 2000 nm, particularly preferably with a wavelength of 1550 nm, or 1064 nm, or 1030 nm, or 515 nm, or 343 nm.
  • the pulse duration can be shorter than 1 ns, in particular shorter than 10Ops, preferably shorter than 3ps, for example 300fs, or 100fs or a few 10fs.
  • the pulse energy can be less than 100 pJ, preferably less than 50 pJ, in particular between 10 pJ and 20 pJ.
  • the repetition rate of the ultrashort pulse laser can be less than 1 MHz, preferably less than 100 kHz, particularly preferably less than 50 kHz.
  • the laser pulses can be emitted in a pulse train, a so-called burst.
  • a burst can include between one and more than 10, for example 20, laser pulses, preferably between 2 and 6 laser pulses, with the repetition rate within a pulse train being between 100 MHz and 50 GHz.
  • the ultra-thin glass can be thinner than 1000 ⁇ m, preferably thinner than 200 ⁇ m, particularly preferably between 10 ⁇ m and 150 ⁇ m, in particular 30 ⁇ m or 50 ⁇ m or 10 ⁇ m thin.
  • Each material modification is advantageously introduced into the ultra-thin glass by a single ultra-short laser pulse or by a single burst of ultra-short laser pulses.
  • the ultra-short laser pulse can be divided by beam splitter optics and thus introduce several material modifications into the thin glass at the same time.
  • a beam splitter optics can contain optics elements that split the laser beam, as well as optics elements that direct and/or focus all the resulting partial beams onto the ultra-thin glass for introducing a material modification.
  • the first half of the laser pulse energy of the laser pulse can be directed onto the thin glass by a 50/50 beam splitter.
  • the second half of the laser pulse energy can be directed onto the thin glass via a mirror.
  • one laser pulse can produce multiple material modifications.
  • a device for cutting ultra-thin glass having an ultrashort pulse laser, beam shaping optics, a focusing unit and a
  • Advancement device and a control device these being set up in such a way that the ultra-short pulse laser emits Gaussian-shaped laser beams comprising ultra-short laser pulses to the beam-shaping optics, the beam-shaping optics generating quasi non-diffracting laser beams with a non-radially symmetrical beam cross-section from the Gaussian-shaped laser beams, with the expansion of the focal zone along the direction of propagation of the beam profile larger, preferably twice as large or ten times as large as the thickness of the ultra-thin glass, the focusing unit focuses the laser beam or the multiplicity of partial beams into the ultra-thin glass, a feed device can move the laser beam and the ultra-thin glass in a translatory and/or rotary manner relative to one another, and the control device via Control signals can increase the laser energy and/or move the carriage and/or rotate the beam shaping optics so that the long axis of the non-radially symmetric material modification cross-section is oriented along the parting line.
  • the beam shaping optics can be, for example, a diffractive optical element or an axicon, by means of which a Bessel-like laser pulse can be generated from the Gaussian laser pulse.
  • the focusing unit focuses the laser beam or the large number of partial beams into the thin glass.
  • the feed device moves the laser beam or the multiplicity of partial beams and the thin glass relative to one another in a translatory and/or rotary manner.
  • the focusing unit can include, for example, a lens system or multiple lens systems.
  • the feed device can be, for example, an XY table or an XYZ table. With the latter, the focus for all partial beams can be shifted simultaneously in the thinnest glass in a particularly advantageous manner.
  • a translatory movement describes a shift in space, while a rotary movement allows the thin glass to rotate around a specific spatial axis.
  • the spatial axis particularly preferably coincides with one of the partial beams. In principle, however, rotations around all Euler angles, for example, are also possible.
  • the feed device can also or additionally be a beam-shaping unit which, by varying the built-in optical elements, directs the beam to different locations and/or in different shapes to the ultra-thin glass.
  • the control device can be connected to the feed device, wherein the control device converts the user commands of a user of the device into control commands for the feed device and thus follows a predefined trajectory, for example.
  • the control device can also be connected to a rotator of the beam-shaping optics, in which case the beam-shaping optics or just individual components of the optics can be rotated about the beam propagation direction of the laser beam, so that the image of the beam shape appears rotated on the thin glass.
  • the control device can in particular be connected to the laser and adjust the laser pulse energy of the laser pulses, so that, for example the laser intensity of an elliptical quasi non-diffracting beam is adjusted and thus ultimately the direction of crack propagation is specified
  • the long axis of a non-radially symmetric beam cross-section can be guided along the parting line to cause cracking along the parting line.
  • the device for separating ultra-thin glass can also have beam splitter optics, with the quasi non-diffracting laser beams being passed on from the beam shaping optics to the beam splitter optics.
  • the beam splitter optics splits the laser beam into a large number of partial beams and deflects the partial beams to the focusing unit. Alternatively, the beam splitter optics only deflect the laser beam without splitting it.
  • the ultra-short laser pulses of the ultra-short pulse laser can have a wavelength between 100 nm and 2000 nm, preferably a wavelength of 1550 nm or 1064 nm or 1030 nm or 515 nm, or 343 nm.
  • the pulse duration can be shorter than 1 ns, in particular shorter than 10 Ops, preferably shorter than 3 ps, for example 300 fs, or 100 fs or a few 10 fs.
  • the pulse energy can be less than 100 pJ, preferably less than 50 pJ, in particular between 10 pJ and 20 pJ.
  • the repetition rate of the ultrashort pulse laser can be less than 1 MHz, preferably less than 100 kHz, particularly preferably less than 50 kHz.
  • the laser pulses can be delivered bundled in a pulse train, a so-called burst.
  • a burst can include between one and more than 10, for example 20, laser pulses, preferably between 2 and 6 laser pulses, and the repetition rate within a pulse train is between 100 MHz and 50 GHz.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the separation process
  • FIG. 2 A, B a further schematic representation of the separation process
  • Figure 3 A, B is a schematic detailed view of the material modification
  • FIG. 4 A, B, C different beam cross-sections and focal zone of the beam
  • FIG. 5 A, B, C, D, E, F measured beam cross-sections and cracks produced therewith in the thinnest glass
  • Figure 6 A,B,C,D is a detailed analysis of an elliptical beam cross-section
  • FIG. 7 A, B beam cross-sections at different laser energies
  • Figure 8 A, B, C is a detailed analysis of another elliptical beam cross-section
  • FIG. 9 A, B, C, D a further analysis of further beam cross-sections
  • FIG. 10 shows a device for separating extremely thin glass.
  • the separation method for separating ultra-thin glass 1 is shown schematically.
  • a laser beam 60 from an ultra-short-pulse laser 6 is sent through beam shaping optics 9 , the laser beam 60 being given a specific beam shape and focused into the ultra-thin glass 1 .
  • the laser pulses, which are absorbed by the ultra-thin glass 1, run in the laser beam 60 in order to introduce a material modification 3 into the ultra-thin glass 1 in this way.
  • the hatched plane here shows the plane below the dividing line along which the thin glass 1 is separated.
  • the thinnest glass 1 has a thickness D, which can be, for example, 100 ⁇ m or 50 ⁇ m or 30 ⁇ m or 10 ⁇ m.
  • the elongated focal zone of the laser beam 60 resulting from the focused laser beam 60 is significantly larger in the direction of propagation than the thickness D of the thinnest glass 1, so that the laser beam 60 simultaneously produces a material modification 3 over the entire thickness D of the thinnest glass 1.
  • the ultra-thin glass 1 can be separated along the separating line after the laser beam 60 has passed only once.
  • the absorption of the laser pulses in the ultra-thin glass 1 leads to local heating of the ultra-thin glass 1.
  • the local heating can lead to a modification of the glass network structure, in particular in the case of an amorphous glass material there can be a local change in the network structure, for example a change in the bond angle and Lengths or so-called voids are generated.
  • the local heating modifies other physical properties of the thin glass.
  • a material modification area 30 is formed around the material modification 3.
  • the original state can be, for example, the unprocessed state of the glass material, which is present, for example, in adjacent points in the glass.
  • the original state is also understood here to mean the state of the glass material that existed before the material modification 3 was introduced.
  • the thinnest glass 1 can have a different density—for example, a lower density—due to local heating, and a compressive stress can thereby build up in the material modification region 30 .
  • a higher density can also be present in the heated area and thus a tensile force can be built up in the material modification area 30 . If the tensile and/or compressive stress becomes too great, for example greater than the tensile or compressive strength of the untreated ultra-thin glass, a crack can form spontaneously.
  • the direction of propagation of such cracks which arise at the edge of the material modification 3 and/or the material modification area 30, can be selected perpendicularly to the direction of propagation by one Material modification 3 are directed to another material modification 3. Due to the targeted formation of cracks between the material modifications 3, these then do not have to be so pronounced, so that low pulse energies, for example less than 100 pJ, can be sufficient for separating the extremely thin glass 1.
  • the targeted guidance of the cracks also means that the cracks do not spread randomly and thus weakening of the separated material is counteracted and accordingly the bending capacity of the separated material is not impaired or is only impaired to an insignificant extent.
  • a number of material modifications 3 are introduced into the ultra-thin glass 1 .
  • Material modification regions 30 form around each material modification 3 .
  • the material modifications 3 are placed along the desired parting line 2.
  • the parting line 2 is an imaginary line along which the extremely thin glass 1 is to be separated. It is thus possible to control the propagation of cracks in the glass 1 in such a way that the ultra-thin glass 1 is weakened in a targeted manner along the parting line 2 and a predetermined breaking point is thus introduced in the ultra-thin glass 1 .
  • the ultra-thin glass 1 can be separated by applying a tensile force FZ to the glass halves 10 and 12 separated by the dividing line 2 .
  • the separating edge 20 is then formed along the separating line 2.
  • the flexibility of these laser-modified separating edges 20 is comparable to the flexibility of the unprocessed material, so that the separating process has little or no negative effect on the original glass properties.
  • another type of separation process can also be used in the separation step, as mentioned above.
  • the described method can be used to ensure that the properties of the ultra-thin glass 1 are largely or completely retained even at the edges after the cutting.
  • FIG. 2A shows the separation process in a plan view in the xy plane—that is, the plane lying in the thinnest glass 1.
  • the material modifications 3 are introduced into the ultra-thin glass 1 along the desired parting line 2 .
  • a material modification region 30 is formed around the material modification 3, in which cracks or at least material stresses occur.
  • the material modifications 3 are shown as elliptical such that they have a long axis 42 . Due to the elliptical shape of the beam cross-section, spread perpendicular to the direction of propagation the cracks 32 or the material stresses preferably extend in the direction of the long axis 42 of the elliptical jet cross-section. Since the material modifications 3 are placed next to each other along the dividing line 2, the crack propagates globally from material modification 3 to material modification 3, so that the crack largely follows the dividing line 2.
  • ultra-short laser pulses can be used to introduce the material modifications 3, with each laser pulse being able to have a pulse energy of 15 pJ.
  • the laser pulses can also be introduced into the ultra-thin glass 1 in bursts.
  • one material modification 3 can be generated per burst.
  • a burst can include four laser pulses, so that with a pulse energy of 15 pJ, each burst then has a laser pulse train energy of 60 pJ.
  • the distance between the adjacent material modifications 3 can be 10 pm.
  • a material modification is preferably introduced with a single burst.
  • a burst can also include six laser pulses with a pulse energy of 10pJ each, so that each burst has a laser pulse train energy of 60pJ.
  • the distance between the material modifications 3 can then be 15 pm.
  • the advance of the laser beam 60 over the material can be 50 mm/s, for example, but the advance can also be significantly greater, for example 5 m/s or 1 m/s.
  • FIG. 2B shows that the lens 1 can be divided into a first lens half 10 and a second lens half 12 by applying a tensile force FZ.
  • a separating edge 20 is now created along the original separating line 2.
  • the separating edge 20 has a very high quality—in particular, the properties of the glass material at the separating edge 20 differ little or not at all from those in the rest of the glass material of the thinnest glass 1.
  • the separating edge 20 has a roughness between 0.01 m and 0.4 pm. Due to the low roughness of the separating edge 20 and the low level of damage to the material caused by the laser processing, the separated ultra-thin glass 1 is also still very flexible. For example, the separated ultra-thin glass 1 can be bent up to 2.57 mm.
  • FIG. 3A An elliptical material modification 3 in a very thin glass 1 is shown in FIG. 3A.
  • Material modification 3 is introduced into the thin glass 1 by the laser beam 60 of the laser 6 .
  • the shape of the material modification 3 is predetermined by the beam cross section 4 of the laser beam 60 .
  • a material modification area 30 is formed around the area of the material modification 3 in which the laser beam 60 is directly acting on the ultra-thin glass 1 for the time of the laser pulse. This material modification area 30 is formed, for example, by the heat transport from the material modification 3 to the surrounding glass areas.
  • material stresses can occur both in the material modification 3 itself and in the material modification area 30, which promote crack formation.
  • cracking can be promoted at the points on the ellipse where the curve radius of the boundary line is particularly small.
  • a small curve radius ensures that the stress introduced into the glass 1 by the material modification 3 can drop particularly quickly in many different directions. There is therefore a higher probability of relaxation of the material stress at this point than at locations where the material stress can only relax in a few directions.
  • the points of the material modification 3 in the glass 1 that have a small radius of curvature are particularly unstable.
  • the formation of the crack 32 then preferably takes place in the direction of the long axis of the elliptical material modification 3 . It is thus possible to control the propagation of the crack by the orientation of the material modification 3 . In particular, it is possible to control the propagation of cracks from one material modification 3 to another material modification 3 .
  • FIG. 4A shows various examples of beam cross sections along the propagation direction (xy plane) together with the beam cross sections perpendicular to the propagation direction (xy plane). It can be clearly seen that a radially symmetric Gaussian beam cross-section has a has a significantly smaller extent in the direction of propagation than the beam cross sections of the quasi-non-diffracting beams, such as an elliptical quasi-non-diffracting beam.
  • FIG. 4B shows the elliptical focal zone of an elliptical beam cross section 4 perpendicular to the direction of propagation of the laser beam 60 .
  • the focus zone 44 shown thus corresponds to the portion of the beam cross section 4 whose intensity is large enough to introduce a material modification 3 into the glass.
  • the focal zone 44 has a long axis 42 .
  • the focal zone 44 is delimited by the boundary line 40 .
  • the boundary line 40 has different curvatures depending on the point at which one is on the boundary line 40 in the xy plane.
  • the radius of curvature of the boundary 40 is particularly small at the point where the long axis 42 of the ellipse intersects the boundary 40 .
  • the boundary line 40 is intersected by the long axis 42 at two opposite points.
  • the radius of curvature of the boundary line 40 is particularly large at the point where the semiminor axis of the ellipse intersects the edge of the focal zone.
  • the focal zone 44 of the beam 6 is shown along the direction of propagation.
  • the focal zone 44 is particularly elongated in the direction of propagation (z-axis) and in particular is significantly larger than the glass thickness D. This means that there is a certain focal position tolerance, so that any undulations in the glass 1 can be moved over without the focus of the laser beam 60 having to be readjusted .
  • this also makes it possible to introduce a material modification 3 into the ultra-thin glass that extends over the entire glass thickness D of the ultra-thin glass.
  • FIG. 5A Another beam cross-section of a quasi-non-diffracting beam can be seen in FIG. 5A.
  • the beam cross-section of the quasi-non-diffracting beam has different intensity maxima, or so-called secondary maxima, in both the x and y directions.
  • the beam cross-section of the quasi-non-diffracting beam shown is cross-shaped. From the center, the beam cross section of the quasi-non-diffracting beam has four intensity maxima in the positive y-direction and five intensity maxima in the positive x-direction.
  • the demarcation line 40 of the cross-shaped beam cross-section of the quasi-non-diffracting beam is shown.
  • the boundary line 40 includes those intensity maxima that make it possible to modify the material or the glass 1 .
  • the cross has multiple long axes 42 .
  • the long axes are in in this case oriented parallel to the cross axes.
  • the points at which the long axes intersect the gauge 40 are the points at which the gauge has a particularly small radius of curvature. It is thus possible to predict the probable crack propagation.
  • the crack propagation will take place in the direction of the long axes 42 of the beam cross section or of the corresponding material modification 3 .
  • FIG. 5C The material modifications 3 introduced into the glass 1 with the cross-shaped beam cross section of the laser are shown in FIG. 5C.
  • FIG. 5D shows an enlarged detail from FIG. 5C. It can be seen that the intensity maxima of the beam cross section cause a particularly strong material modification 3 .
  • the material modification area 30 of each material modification 3 of each intensity maximum can overlap with the material modification area 30 of the adjacent intensity maximum. This makes it possible for a coherent material stress to build up in the overlapping material modification region 30 .
  • the material modification which is composed of the different intensity maxima, is to be regarded as a single material modification 3.
  • the material stress can then relax at the locations of the material modification 3 at which the boundary line has a particularly small radius of curvature.
  • FIG. 5D clearly shows that the cracks 32 each spread along the long axes in the material modification 3.
  • FIG. it can be seen that the cracks 32 of adjacent cross-shaped material modifications 3 combine to form a single crack 32 . It is thus possible to control the propagation of the crack through the ultra-thin glass 1 by the orientation of the cross-shaped material modification 3 . In particular, it is possible in this way to introduce the material modifications 3 into the ultra-thin glass 1 at a greater distance from one another as a result of the targeted crack propagation. Thus, the thin glass 1 is not unnecessarily damaged or processed.
  • FIG. 5E shows an electron micrograph of a separated ultra-thin glass.
  • the introduced material modifications 3, which extend over the entire glass thickness D, can be clearly seen.
  • the cracks 32 caused by the material modifications 3 can be seen, which essentially strive from one material modification 3 to an adjacent material modification 3 .
  • FIG. 5F Another non-radially symmetrical beam cross-section can be seen in FIG. 5F.
  • intensity maxima In the center there is an intensity maximum, which is followed by two more local ones to the left and right Connect intensity maxima. Further intensity maxima follow above and below the neighboring intensity maxima, resulting in an overall “H”-shaped beam cross-section.
  • FIG. 6A shows the transversal intensity distribution of the laser beam 60, the main maximum and the secondary maxima resulting from the solution of the Helmholtz equation.
  • FIG. 6B shows the so-called iso-intensity lines of the intensity distribution from FIG. 6A, the lines being drawn in where the relative intensity of the laser beam is 25%, or 50%, or 75%.
  • the main maximum 41 of the intensity distribution has an approximately elliptical shape, which is elongated along the x-axis and the extension along the x-axis is significantly larger than the extension along the y-axis.
  • the main maximum is followed by two kidney-shaped secondary maxima 43, which have a significantly lower relative intensity.
  • FIG. 6C shows a cross section through the intensity distribution from FIG. 6A through the center of the main maximum along the x-axis.
  • the intensity distribution shows its maximum in the center of the main maximum, with the relative intensity here by definition being 100%.
  • the intensity distribution decreases along the positive and negative x-direction until a minimum in the relative intensity distribution is reached at about 0.003 mm, which, however, differs from 0%. Accordingly, laser energy is also transported between the main maximum 41 and the secondary maximums 43 of the laser beam 60 .
  • FIG. 6D shows a cross section through the intensity distribution from FIG. 6A through the center of the main maximum 41 along the y-axis.
  • the intensity maximum can be found in the center, but the intensity drop along the y-direction is significantly faster, so that the intensity minimum is reached at around 0.002 mm.
  • the intensity minimum is exactly zero, since there is complete interference for the laser beam 60 here.
  • secondary maxima can again be found which, for example, lie above a relative intensity value of 25%. This is not the case in the x-axis cross section from FIG. 6C.
  • the properties of the elliptical beam cross section thus differ along the different propagation directions.
  • the long semi-axis a is measured from the center of the main maximum to the drop in the relative intensity to 50%.
  • the length of the short semi-axis b from the center of the main maximum to the drop in the relative Intensity measured at 50%.
  • the long and short semi-axes are perpendicular to each other.
  • the secondary peaks which have a relative intensity of over 25%, are located above and below the main peak along the y-axis, respectively.
  • a first process step of the method is shown in FIG. 7A, in which the laser energy is set in such a way that material processing is only possible from a relative intensity of 50%.
  • the focal zone of the intensity profile is given by the iso-intensity line at 50%.
  • the material modification 3 or the boundary line 40 then has the shape of the central main maximum, which is elliptical in this case.
  • the long axis of the boundary line 40 is parallel to the x-axis, so that preferential cracking along the x-axis is to be expected.
  • FIG. 7B A further process step is shown in FIG. 7B.
  • the laser pulse energy or laser pulse train energy has been increased so that material processing is possible from a relative intensity of 25%.
  • the focal zone within which material processing takes place is thus given by the 25% iso intensity line.
  • enough laser energy is transported into the secondary maxima to carry out material processing with the secondary maxima and to introduce material modifications 3 into the material.
  • the side lobes extend along a direction perpendicular to the long axis of the main lobe.
  • the main maximum and the two secondary maxima each form, for example, overlapping material modification regions, so that an elliptical material modification 3 results overall, the long axis of which extends in the y-direction. Crack formation along the y-direction is therefore to be expected.
  • the direction of crack propagation was determined by varying the laser energy. Accordingly, this method can be used, for example, to cut rectangles out of glass, with the use of expensive positioning technology, in particular a 5-axis positioning device, being dispensed with. The quality of the cut edges is slightly reduced by this process, but the good separability is retained.
  • An elliptical intensity profile with reduced interference contrast along the long main axis is shown in FIG. 8A,B,C. With the reduced interference contrast, the modulations due to the secondary maxima are significantly reduced. This makes it possible to process the glass 1 with a significantly higher laser power without the direction of the crack propagation changing, in comparison to FIGS. 7A,B.
  • the intensity distribution along the x-axis, shown in Figure 8B, and the intensity distribution along the y-axis, shown in Figure 8C, are well below the 25% threshold mentioned above, so that a variation in the laser energy only causes a variation in the strength of the material processing in the Main maximum causes.
  • FIG. 9A A further intensity profile of the xy plane is shown in FIG. 9A, with the associated iso-intensity lines for a relative intensity of 25% being shown in FIG. 9B.
  • the iso-intensity lines show that, in addition to the secondary maxima that lie on a straight line that is parallel to the short semi-axis of the ellipse, there are also other secondary maxima that are above the 25% threshold.
  • the nearest maxima are relevant for the method, since these specify the direction of crack propagation.
  • the other secondary maxima have only a slight influence on crack propagation because, for example, as in the present case, they are introduced into the material mirror-symmetrically to the x-axis and therefore cannot cause a preferred direction of crack propagation in the y-axis.
  • the interference contrasts in the intensity distribution shown in FIGS. 9A and 9C are approximately 1, so that there is completely destructive interference between the secondary maxima. This leads to smaller modifications occurring and thus the length of the cracks becoming smaller.
  • FIG. 10 shows a structure for carrying out the method.
  • the laser beam 60 of the ultra-short-pulse laser 6 is directed onto the ultra-thin glass 1 by means of beam-shaping optics 9 and an optional mirror 70 .
  • the beam-shaping optics 9 can be, for example, a diffractive optical element or an axicon, which generates a non-diffracting laser beam 60 from a Gaussian laser beam 60 .
  • the laser beam 60 is directed by the mirror 70 in the direction of the ultra-thin glass 1 and is focused onto or into the ultra-thin glass 1 by focusing optics 72 .
  • the focusing unit 7 can also contain a large number of focusing optics 1 if the laser beam 60 has been split by a beam splitter into a large number of parallel partial laser beams (not shown), or it can also contain only one focusing optic 72 for all partial beams.
  • the laser beam causes 60 material modifications 3.
  • the beam cross section of the laser beam is retained by the mirror 70 and the focusing optics 72 .
  • the feed device 8 can in this case move the ultra-thin glass under the laser beam 60 with a feed, so that the laser beam 60 introduces material modifications 3 along the desired parting line.
  • the feed device can be set up to rotate the ultra-thin glass 1 around the z-axis, or around the beam propagation direction, so that the long axis of the beam cross section perpendicular to the beam propagation direction is always tangential to the desired dividing line, in order to cause crack propagation along the dividing line.
  • the feed device 8 can be connected to a control device 5 , the control device 5 converting the user commands of a user of the device into control commands for the feed device 8 .
  • predefined cutting patterns can be stored in a memory of the control device 5 and the processes can be automatically controlled by the control device 5 .
  • the control device 5 can also be connected to a rotator, with the rotator being able to rotate the beam-shaping optics 9 about the beam propagation direction of the laser beam 60, so that the image of the beam shape appears rotated on the thin glass. In this way, the long axis of the jet cross-section can be guided along the parting line to cause cracking along the parting line. In this case, it is sufficient if the feed device 8 is only an XYZ table or an XY table.
  • the control device 5 can in particular also be connected to the laser 6 .
  • the control device 5 can set the laser pulse energy of the laser pulses of the laser 6, so that in connection with the respective beam positions, given by the feed device 8, the laser intensity is increased, for example, in order to bring about a change in the direction of crack propagation.
  • the control device 5 can also be connected to all the components mentioned and thus coordinate the material processing.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Trennen von Dünnstglas (1), wobei mittels ultrakurzer Laserpulse eines Ultrakurzpulslasers entlang einer Trennlinie (2) Materialmodifikationen (3) in das Dünnstglas (1) eingebracht werden und das Dünnstglas (1) dann in einem Trennschritt entlang der Trennlinie (2) getrennt wird, wobei die ultrakurzen Laserpulse so in das Dünnstglas (1) fokussiert werden, dass sich die resultierende und in Strahlrichtung elongierte Fokuszone (46) über die gesamte Dicke (D) des Dünnstglases (1) erstreckt und die ultrakurzen Laserpulse einen nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitt (4) senkrecht zur Strahlausbreitung aufweisen.

Description

Verfahren zum Trennen von Dünnstglas
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von Dünnstglas und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass das Trennen von Dünnstglas basierend auf Laserpulsen eine besondere technische Herausforderung darstellt - insbesondere dann, wenn die Materialeigenschaften des entstehenden herausgetrennten Glases möglichst wenig durch den Trennprozess beeinflusst werden sollen.
Bisherwerden zum Trennen von Glas Laserpulse verwendet, um in dem Glas Sollbruchstellen einzufügen, die dann gemeinsam die gewünschte Trennlinie ausbilden. Diesem Einbringen der Sollbruchstellen folgt ein Trennschritt, der beispielsweise durch Aufbringen einer thermischen Spannung und/oder durch Aufbringen einer mechanischen Spannung, bevorzugt einer Zug- oder Biegespannung, und/oder durch Ätzen mittels mindestens einer nasschemischen Lösung durchgeführt wird.
Um Dünnstglas trennen zu können ist eine stabile Rissausbreitung zwischen den eingebrachten Sollbruchstellen nötig. Je dünner das Material, desto schwieriger ist dabei die Realisierung eines stabilen Trennprozesses.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Trennen von Dünnstglas, sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen. Die oben gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Trennen von Dünnstglas mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Trennen von Dünnstglas vorgeschlagen, wobei mittels ultrakurzer Laserpulse eines Ultrakurzpulslasers entlang einer Trennlinie Materialmodifikationen in das Dünnstglas eingebracht werden und das Dünnstglas dann in einem Trennschritt entlang der Trennlinie getrennt wird. Erfindungsgemäß werden die ultrakurzen Laserpulse so in das Dünnstglas fokussiert, dass sich die resultierende und in Strahlrichtung elongierte Fokuszone über die gesamte Dicke des Dünnstglases erstreckt und die ultrakurzen Laserpulse einen nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitt senkrecht zur Strahlausbreitung aufweisen.
Als Dünnstglas wird im Allgemeinen ein Glas oder ein für das verwendete Laserlicht weitestgehend transparentes Material mit einer Dicke von weniger als 1000pm bezeichnet, bevorzugt kleiner 300pm besonders bevorzugt kleiner 100pm beispielsweise mit einer Dicke von 100pm, 50pm, 30pm oder 10pm.
Das Dünnstglas kann hierbei beispielsweise Borosilikatglas, Aluminiumborosilikatglas, Aluminiumsilikatglas oder auch Quarzglas, eine transparente Keramik, Saphir oder eine Glaskeramik sein. Im Folgenden werden die Begriffe Dünnstglas und Glas immer synonym verwendet.
Ein Ultrakurzpulslaser stellt die ultrakurzen Laserpulse zur Verfügung. Unter ultra kurzen Laserpulsen werden Pulse im Pikosekundenbereich oder im Femtosekundenbereich verstanden.
Der Laser kann auch Pulszüge sogenannte Bursts aus ultrakurzen Laserpulsen zur Verfügung stellen, wobei jeder Burst das Aussenden mehrerer Laserpulse umfasst. Dabei können insbesondere auch sogenannte GHz-Bursts vorgesehen sein.
Die ultrakurzen Laserpulse bewegen sich auf einer durch eine Optik des Lasers bestimmten Trajektorie über das Dünnstglas, wobei die Trajektorie der gewünschten Trennlinie folgt. Der durch die Laserpulse ausgebildete Laserstrahl und das Glas können hierbei relativ zueinander mit einem Vorschub bewegt werden, um entsprechend das Einbringen der Materialmodifikationen entlang der Trennlinie zu erreichen. Die durch die Laserpulse ausgebildeten Laserstrahlen können hierbei zumindest in der in Strahlrichtung elongierten Fokuszone quasi nicht-beugende Strahlen sein. Nicht-beugende Strahlen genügen der Helmholtz-Gleichung:
V2 U(x,y, z') + k2U (x, y, z) = 0 und weisen eine klare Separierbarkeit in eine transversale und eine longitudinale Abhängigkeit der Form
U(x,y,z) = Ut(x,y) exp ikzz) auf. Hierbei ist k=w/c der Wellenvektor mit seinen transversalen und longitudinalen Komponenten k2=kz2+kt2 und Ut(x,y) eine beliebige komplexwertige Funktion, die nur von den transversalen Koordinaten x,y abhängt. Die z-Abhängigkeit in Strahlausbreitungsrichtung in U(x,y,z) führt zu einer reinen Phasenmodulation, so dass die zugehörige Intensität I der Lösung propagationsinvariant beziehungsweise nicht-beugend ist:
I(x,y, z) = \U(x,y, z)|2 = I(x,y)
Dieser Ansatz liefert verschiedene Lösungsklassen in unterschiedlichen Koordinatensystemen, wie beispielsweise Mathieu-Strahlen in elliptisch-zylindrischen Koordinaten oder Besselstrahlen in zirkularzylindrischen Koordinaten.
Experimentell lassen sich eine Vielzahl von nicht-beugenden Strahlen in guter Näherung, also quasi nicht-beugende Strahlen, realisieren. Diese führen, im Gegensatz zum theoretischen Konstrukt, nur eine endliche Leistung. Ebenso endlich ist die Länge L der Propagationsinvarianz dieser quasi nicht-beugenden Strahlen.
Basierend auf der Norm zur Laserstrahlcharakterisierung ISO11146 1-3 wird der Strahldurchmesser über die sogenannten 2. Momente bestimmt. Hierbei ist die Leistung des Laserstrahls oder auch das Moment 0. Ordnung definiert als:
P = f dx dy I(x,y).
Die räumlichen Momente der 1 . Ordnung geben den Schwerpunkt der Intensitätsverteilung an und sind definiert als:
Figure imgf000005_0001
<y) = dx dyyl(x,y).
Basierend auf den vorstehenden Gleichungen lassen sich die räumlichen Momente der 2. Ordnung der transversalen Intensitätsverteilung errechnen:
(x2) = f dx dy (x — (x))2 1(x,y),
(y2) = f dx dy (y - (y))2 1(x,y),
Figure imgf000006_0001
Mit den so vollständig definierten räumlichen Momenten der 2. Ordnung des Laserstrahls lassen sich die Strahldurchmesser in den Hauptachsen bestimmen. Die Hauptachsen sind hierbei die Richtungen der minimalen und maximalen Ausdehnung des transversalen Strahlprofils, welche stets orthogonal zueinander verlaufen. Der Strahldurchmesser d des Laserstrahls ergibt sich dann wie folgt:
Figure imgf000006_0002
Die Fokuszone dGF x,y eines Gauß'schen Strahls, der Gaußfokus, beziehungsweise der Durchmesser des Gauß’schen Strahls oder des Gaußprofils, ist festgelegt über die zweiten Momente, also die Varianz der Gaußkurve, und die zugehörige charakteristische Länge, die Rayleighlänge ZR=n(dGF x,y)2/4A, als die Distanz ausgehend von der Fokusposition, bei der der Strahlquerschnitt um den Faktor 2 zugenommen hat. Im Fall eines symmetrischen Gauß'schen Strahls gilt für die Fokuszone dGFo= dGF x= dGF y
Fernerhin definieren wir als transversalen Fokusdurchmesser bei quasi-nicht beugenden Strahlen dNDo die transversalen Dimensionen lokaler Intensitätsmaxima als die doppelte kürzeste Distanz zwischen einem Intensitätsmaximum und einem hiervon ausgehenden Intensitätsabfall auf 25%. Die longitudinale Ausdehnung der Fokuszone in Strahlausbreitungsrichtung dieser nahezu propagationsinvarianten Intensitätsmaxima gibt die charakteristische Länge L des quasi nichtbeugenden Strahls an. Diese ist definiert über den Intensitätsabfall auf 50%, ausgehend vom lokalen Intensitätsmaximum in positive und negative z-Richtung, also in Propagationsrichtung.
Ein quasi nicht-beugender Strahl liegt genau dann vor, wenn für dNDo=dGF x,y, also ähnlichen transversalen Dimensionen, die charakteristische Länge L die Rayleighlänge des zugehörigen Gaußfokus deutlich überragt, beispielsweise, wenn L>10ZR.
Durch eine Fokussierung des Laserstrahls beziehungsweise der ultrakurzen Laserpulse in das Dünnstglas wird eine Fokuszone bereitgestellt, die sich über die gesamte Dicke des Dünnstglases erstreckt. Die Fokuszone erstreckt sich dabei in Ausbreitungsrichtung der Laserpulse und ist elongiert, also in der Ausbreitungsrichtung gestreckt.
Dadurch, dass sich die Fokuszone über die gesamte Dicke des Dünnstglases erstreckt, kann jede der notwendigen Materialmodifikationen in dem Dünnstglas mit einem einzigen Laserpuls oder einem einzigen Burst erzeugt werden. Mit anderen Worten wird jede Materialmodifikation sofort durchgehend durch die gesamte Dicke des Dünnstglases eingebracht, so dass an der gleichen Position keine weitere Bearbeitung mehr notwendig ist, um die Materialmodifikation einzubringen.
Die ultrakurzen Laserpulse können einen nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung aufweisen. Ein nicht-radialsymmetrischer Strahlquerschnitt liegt insbesondere dann vor, wenn dx ungleich dy ist, wobei dx und dy definiert sind über die zweiten Momente einer transversalen Intensitätsverteilung. Zur Berechnung der zweiten Momente werden insbesondere nur Intensitätswerte der Intensitätsverteilung berücksichtigt, welche innerhalb einer Kurve gleicher Intensität liegen, wobei die Kurve ein lokales und/oder globales Maximum der Intensitätsverteilung umschließt. Insbesondere beträgt die Intensität 40% und insbesondere 60% der maximalen Intensität des lokalen und/oder globalen Maximums.
Vorzugsweise ist der nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitt als elliptischer Strahlquerschnitt ausgebildet, beispielsweise ist dx/dy = 1 ,5.
Der Laserstrahl kann einen einhüllend nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitt senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung aufweisen. Ein einhüllend nicht-radialsymmetrischer Strahlquerschnitt liegt insbesondere dann vor, wenn dx ungleich dy ist, wobei dx und dy definiert sind über die zweiten Momente einer transversalen Intensitätsverteilung des Laserstrahls. Zur Berechnung der zweiten Momente werden insbesondere nur Intensitätswerte der Intensitätsverteilung berücksichtigt, welche oberhalb einer Intensitätsschwelle liegen. Beispielsweise beträgt die Intensitätsschwelle 17% der maximalen Intensität des globalen Maximums der Intensitätsverteilung.
Ein nicht-radialsymmetrischer Strahlquerschnitt kann jedoch auch bedeuten, dass der Strahlquerschnitt beispielsweise kreuzförmig ist, oder dreieckig ist oder N-eckig ist, beispielsweise fünfeckig ist. Ein nicht-radialsymmetrischer Strahlquerschnitt kann zudem weitere rotations- und spiegelsymmetrische Strahlquerschnitte umfassen.
Der Laserstrahl mit nicht-radial-symmetrischen Querschnitt ist vorzugsweise ein nicht-beugender Laserstrahl.
Insbesondere weisen die Konturen der Strahlquerschnitte Orte mit unterschiedlichen Kurvenradien auf. Beispielsweise ist bei einem elliptischen Strahlquerschnitt der Kurvenradius an der Stelle, an der die kleine Halbachse die Ellipse schneidet, besonders groß, während der Kurvenradius an der Stelle, an der die große Halbachse die Ellipse schneidet, besonders klein ist.
Der Laserpuls oder die Laserpulse werden vom Glasmaterial des Dünnstglases zumindest teilweise absorbiert, sodass sich das Dünnstglas lokal erhitzt. Die Größe des erhitzten Bereiches ist dabei durch die Strahlgeometrie, insbesondere durch die Fokuszone des Laserstrahls und den Strahlquerschnitt bestimmt. Insbesondere kann durch den in Ausbreitungsrichtung elongierten Strahlquerschnitt eine Materialmodifikation erzeugt werden, die über die gesamte Dicke des Glases reicht. Eine Materialmodifikation über die gesamte Glasdicke kann beispielsweise direkt mit einem einzigen Puls oder einem einzigen Burst von Laserpulsen erzeugt werden. Durch die lokale Hitzeeinwirkung des Lasers werden die Materialmodifikationen in das Dünnstglas eingebracht.
Eine Materialmodifikation ist eine im thermischen Gleichgewicht permanente, stoffliche Veränderung des Glasmaterials, die ursächlich von der direkten Lasereinstrahlung stammt.
Die Materialmodifikation kann hierbei eine Modifikation der Struktur, insbesondere der kristallinen Struktur und/oder der amorphen Struktur und/oder der mechanischen Struktur, des Glases oder des transparenten Materials sein. Beispielsweise kann eine eingebrachte Materialmodifikation eines amorphen Glasmaterials darin bestehen, dass das Glasmaterial durch eine lokale Erhitzung nur in diesem Bereich eine veränderte Netzwerkstruktur erhält. Beispielsweise können amorphe Bereiche oder Voids entstehen. Beispielsweise können durch die Modifikation die Bindungswinkel- und Längen der Netzwerkstruktur verändert werden.
Eine Materialmodifikation kann insbesondere eine lokale Dichteänderung sein, die auch abhängig vom gewählten Material insbesondere vom Glastyp sein kann.
Insbesondere übertragen sich die spezielle Form des Laserstrahls und des Strahlquerschnitts, welcher die Materialmodifikation im Dünnstglas hervorruft, beziehungsweise die entsprechenden geometrischen Eigenschaften des Strahls, zumindest teilweise auf die Form der erzeugten Materialmodifikationen im Glas.
Im Unterschied zur Materialmodifikation umfasst der Materialmodifikationsbereich dabei den gesamten Bereich, in dem die Auswirkungen der Einwirkung des Laserpulses anhand der Zug- als auch Druckspannungen messbar sind. Dies ist insbesondere der Bereich, in dem das Material räumlich gesehen von der Materialmodifikation ausgehend wieder in den Ausgangszustand der unbehandelten Bereiche des Glasmaterials übergeht.
Das Dünnstglas kann im Materialmodifikationsbereich ebenfalls teilweise durch den Wärmetransport in Abhängigkeit von der Wärmediffusionszeit sowie vom Laserstrahlabsorptionsvermögen des Dünnstglases, sowie von der Pulsrate und dem Vorschub, erwärmt werden. Durch die Temperaturgradienten, welche durch die lokale Hitzeeinwirkung entstehen, kann es beim Abkühlen und Ausbilden der Materialmodifikation zu Spannungen im Materialmodifikationsbereich kommen, die eine Rissbildung begünstigen. Insbesondere können im Materialmodifikationsbereich Zug- als auch Druckspannungen entstehen, die beispielsweise radial oder orthoradial verlaufen. Die Spannungen und die Rissbildung lassen sich durch die Form der Materialmodifikation steuern, sodass eine gezielte Rissführung im Dünnstglas durch die Wahl der Form, bzw. des Querschnitts der Materialmodifikation möglich ist.
Typischerweise findet eine Rissbildung entlang einer Vorzugsrichtung des nichtradialsymmetrischen Strahlquerschnitts statt - beispielsweise findet eine Rissausbreitung hauptsächlich in Richtung einer längeren Ausdehnung des Strahlquerschnitts statt, welche mit kleineren Radien der Kontur des Strahlquerschnitts an den in dieser Vorzugsrichtung liegenden äußeren Konturkanten einhergeht. Die Materialmodifikationen werden entlang einer gewünschten Trennlinie in das Dünnstglas eingebracht. Eine Trennlinie beschreibt hierbei diejenige Linie entlang derer das Dünnstglas oder Teile des Dünnstglases getrennt oder abgetrennt werden sollen.
Durch die eingebrachten Materialmodifikationen entlang einer Trennlinie in das Dünnstglas, ist das Dünnstglas quasi perforiert, so dass durch die Trennlinie eine Art Sollbruchstelle im Dünnstglas definiert ist. Die Materialmodifikationen sorgen entlang der Trennlinie beispielsweise für eine Materialschwächung, sodass beim Aufbringen einer Kraft das Dünnstglas entlang der Trennlinie bricht.
Dies ist unter Anderem zurückzuführen auf die gezielte Rissbildung, die von der Materialmodifikation oder den Materialmodifikationen ausgeht. Die Materialmodifikation werden derart in das Dünnstglas eingebracht, sodass die davon ausgehende Rissbildung einen Riss bis vorzugsweise zur benachbarten Materialmodifikation reicht. Insbesondere ist es auch möglich, dass sich die Risse ausgehend von zwei benachbarten Materialmodifikation zwischen den Materialmodifikationen treffen und so einen gemeinsamen Riss bilden. Dadurch ist es möglich die Positionen, an denen die Materialmodifikation in das Dünnstglas eingebracht werden weiter voneinander zu entfernen.
Insbesondere kann eine gezielte Rissführung durch eine Rotation des nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitts und/oder des Dünnstglases begünstigt werden, so dass durch die Drehung eine Vorzugsrichtung des nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitts immer entlang der Trennlinie orientiert ist. Dabei können die Strahlquerschnitte beispielsweise durch die Drehung einer strahlformenden Einheit gedreht werden.
Ist die Vorschubrichtung zwischen Laserstrahl und Dünnstglas beispielsweise senkrecht zu einer Achse entlang derer eine bevorzugte Rissausbreitung stattfindet, dann ist ein Treffen der Risse benachbarter Materialmodifikationen unwahrscheinlich. Ist die Vorschubrichtung hingegen parallel zur Achse der bevorzugten Rissausbreitung, dann ist es wahrscheinlich, dass sich die Risse benachbarter Materialmodifikationen treffen und vereinen. Durch die Drehung des Strahlquerschnitts und/oder des Werkstücks kann so auch bei geschwungenen Trennlinien eine gezielte Rissführung über die gesamte Länge der Trennlinie sichergestellt werden. Dadurch ist es möglich das Dünnstglas entlang beliebig geformter Trennlinien zu trennen. Der Trennschritt kann durch das Aufbringen einer thermischen Spannung und/oder das Aufbringen einer mechanischen Kraft , bevorzugt einer Zug- oder Biegekraft, und/oder das Ätzen mittels mindestens einer nasschemischen Lösung erfolgen.
Bevorzugt wird in einer Ausführung das Dünnstglas durch Aufbringen einer mechanischen Zugkraft entlang der Trennlinie getrennt. Das Aufbringen einer Zugkraft kann beispielsweise bedeuten, dass an den Flächenelementen des Dünnstglases, die durch die Trennlinie voneinander separiert sind, eine entgegen gerichtete Zugkraft aufgebracht wird. Durch die Rissbildung und die Materialmodifikationen, die entlang der Trennlinie eingebracht sind, lassen sich die jeweiligen Flächenelemente des Dünnstglases voneinander trennen.
Der Trennschritt kann auch das wiederholte Überfahren der Trennlinie unter Einbringen von Laserpulsen des Ultrakurzpulslasers umfasst, wobei bevorzugt die Laserparameter des Ultrakurzpulslasers bei allen Überfahrten konstant gehalten werden und besonders bevorzugt den zum ersten Einbringen der Materialmodifikationen verwendeten Laserparametern entsprechen.
Bevorzugt wird in einer anderen Ausführung das Dünnstglas durch eine Mehrfachüberfahrt oder mehrere Mehrfachüberfahrten mit unveränderten Laserpulsparametern also gleicher Pulsdauer, gleicher Repetitionsrate gleicher Pulsform des Ultrakurzpulslasers entlang der Trennlinie getrennt.
Durch die Mehrfachüberfahrten können in dem Dünnstglas entlang der Trennlinie Mikroexplosionen induziert werden, die zu einer verstärkten Rissbildung im Material des Dünnstglases führen. Durch den nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitt findet diese Rissbildung entlang einer durch die lange Achse vorgegebenen Vorzugsrichtung statt, so dass nach einer endlichen Anzahl von Mehrfachüberfahrten eine Trennung des Dünnstglases entlang der Trennlinie vorliegt.
Da keine Änderung der Laserparameter für die Mehrfachüberfahrten vorgesehen ist und insbesondere auch kein anderer Laser für den auf diese Weise ausgestalteten Trennschritt verwendet wird, kann ein besonders schnelles und effizientes Trennverfahren bereitgestellt werden.
Beispielsweise ist es so möglich, aus einem Glaswafer oder einer Glasplatte wohlstrukturierte Flächenelemente auszuschneiden bzw. herauszutrennen. Es ist aber auch möglich, dass eine Glasplatte beispielsweise lediglich in zwei oder mehr Elemente geteilt wird.
Durch das Verfahren können die Schädigungsbereiche im Glas reduziert werden, wodurch die Biegsamkeit durch den Trennprozess nicht beeinträchtigt wird, was beispielsweise bei faltbaren Gläsern besonders wichtig ist. Insbesondere hat dieses Verfahren den Vorteil, dass die Biegeeigenschaften der herausgetrennten Glasteile weitestgehend denen des unbearbeiteten, ursprünglichen Dünnstglases entsprechen. Somit bleiben die Materialeigenschaften des Dünnstglases auch nach dem Laserbearbeitungsprozess erhalten. Mit anderen Worten werden beispielsweise die Biegeeigenschaften des Glases durch den Trennprozess nicht in Mitleidenschaft gezogen, so dass das Glas auch an seinen Trennkanten im Wesentlichen die gleichen Biegeeigenschaften aufweist, wie in der Fläche des Dünnstglases.
Im vorliegenden Zusammenhang beschreibt die Fokuszone auch den Bereich der Intensitätsverteilung, in dem die Intensität des Laserlichts groß genug ist, um Materialmodifikationen in das Dünnstglas einzubringen.
Durch die Verwendung eines quasi nicht-beugenden Strahls kann insbesondere auch ausgenutzt werden, dass quasi nicht-beugende Strahlen aufgrund der longitudinal elongierten Fokuszone eine deutlich größere Fokuslagentoleranz aufweisen. Somit wird der Einfluss lokaler Welligkeiten des Glases und der Fokusjustage reduziert. Die größere Fokuslagentoleranz ist hierbei dem in Ausbreitungsrichtung elongierten Strahlquerschnitt geschuldet.
Insbesondere lassen sich über quasi nicht-beugende Strahlen elliptische quasi nicht-beugende Strahlen erzeugen. Elliptisch quasi nicht-beugende Strahlen weisen hierbei spezielle Eigenschaften auf, die sich aus der Analyse der Strahlintensität ergeben. Beispielsweise weisen elliptische quasi nicht-beugende Strahlen ein Hauptmaximum, auch als globales Maximum bezeichnet, auf, welches mit dem Zentrum des Strahls zusammenfällt. Das Zentrum des Strahls ist hierbei gegeben durch den Ort, an dem die lange Achse die kurze Achse schneidet. Insbesondere können sich elliptische quasi nicht-beugende Strahlen aus der Überlagerung mehrere Intensitätsmaxima ergeben, wobei in diesem Fall lediglich die Einhüllende der beteiligten Intensitätsmaxima elliptisch ist. Insbesondere müssen die einzelnen Intensitätsmaxima kein elliptisches Intensitätsprofil aufweisen.
Die dem Hauptmaximum nächstgelegenen Nebenmaxima, die sich aus der Lösung der Helmholtz- Gleichung ergeben, weisen hierbei eine relative Intensität von über 17% auf. Somit wird - je nach transportierter Laserenergie im Hauptmaximum, auch in den Nebenmaxima so viel Laserenergie geführt, dass eine Materialbearbeitung ermöglicht wird. Zudem liegen die nächstgelegenen Nebenmaxima immer auf einer Geraden, die senkrecht zur langen Halbachse a, beziehungsweise parallel zur kurzen Halbachse b ist und durch das Hauptmaximum verläuft. In einerweiteren Ausführungsform kann ein elliptischer quasi nicht-beugender Strahl entlang der langen Achse a eine nicht verschwindende Intensität aufweisen, insbesondere einen Interferenzkontrast lmax-lmin/(lmax+ lmin)<0 ,9 aufweisen, so dass der Strahl entlang der langen Achse a überall Laserenergie transportiert.
Imax ist hierbei die maximale Strahlintensität entlang der langen Achse a, während Imin die minimale Strahlintensität ist. Wenn Imin = 0, dann kommt es entlang der langen Achse a zu einer vollständigen Interferenz und es ergibt sich ein Interferenzkontrast von 1 . Wenn Imin > 0, dann kommt es entlang der langen Achse a lediglich zu einer teilweisen oder zu keiner Interferenz, so dass der Interferenzkontrast < 1 ist.
Ist beispielsweise der Interferenzkontrast entlang der langen Achse a kleiner als 0,9, so kommt es entlang der langen Achse a zu keiner vollständigen Interferenz, sondern lediglich zu einer teilweisen Interferenz, welche nicht zur vollständigen Auslöschung der Laserintensität am Ort des Intensitätsminimums Imin führt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der quasi nicht-beugende Strahl mit einem doppelbrechenden Element, beispielsweise einem Quartz Angle Displacer oder einem Quartz Beam Displacer oder einer Kombination davon erzeugt wird.
Ein elliptischer quasi nicht-beugender Strahl kann entlang der langen Achse a jedoch auch eine verschwindende Intensität und einen Interferenzkontrast von 1 aufweisen, so dass der Strahl entlang der langen Achse a nicht überall Laserenergie transportiert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der quasi nicht-beugende Strahl mit einem modifizierten Axicon erzeugt wird.
Bevorzugt ist die in Strahlrichtung elongierte Fokuszone länger, bevorzugt doppelt so lang oder zehnmal so lang, wie die Dicke des Dünnstglases. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Bereich der höchsten Intensität vollständig im Dünnstglas liegt und damit ein besonders effizientes Bearbeiten des Dünnstglases erreicht wird.
Gleichzeitig kann dadurch, dass sich die Fokuszone über die gesamte Dicke des Dünnstglases erstreckt, auch eine hohe Fokuslagentoleranz bereitgestellt werden, so dass das Verfahren besonders robust aufgebaut werden kann.
Dadurch kann beispielsweise ermöglicht werden, dass auf ein permanentes Justieren des Laserfokus bei einer Vorschubbewegung des Laserstrahls entlang der Trennlinie verzichtet werden kann. Dadurch spielt beispielsweise die Welligkeit eines Dünnstglases bei der Bearbeitung keine oder nur noch eine untergeordnete Rolle. Insbesondere bedeutet das Vorliegen der elongierten Fokuszone aber auch, dass eine Materialmodifikation gleichzeitig über die gesamte Dicke des Glases in das Glas eingebracht werden kann. Die Materialmodifikation kann einen nicht-radialsymmetrischen Materialmodifikationsquerschnitt haben.
Der Materialmodifikationsquerschnitt ist hierbei der Querschnitt der Materialmodifikation in einer Ebene senkrecht zum Laserstrahl. Durch den nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung können besonders große Materialspannungen an Bereichen in das Dünnstglas eingebracht werden, wo die Begrenzungslinie des Materialmodifikationsquerschnitts kleine Kurvenradien aufweist. Somit ist durch die spezifische Form der Materialspannung eine besonders gute Steuerung der Risspropagation beziehungsweise Rissausbreitung im Glas möglich.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Dünnstglas im Bereich der kleinen Kurvenradien besonders schnell von der Materialmodifikation in den Ursprungszustand übergeht. Somit sind im Bereich der kleinen Kurvenradien besonders hohe Spannungen zu erwarten. Insbesondere sind besonders Materialspannungen bei eventuellen Spitzen oder spitz zulaufenden Bereichen der Materialmodifikation zu erwarten.
Beispielsweise ist bei einer elliptischen Materialmodifikation eine Rissausbreitung entlang der langen Achse a zu erwarten. Beispielsweise ist bei einer kreuzförmigen Materialmodifikation eine Rissausbreitung entlang der Kreuzachsen zu erwarten. Insbesondere ist es so möglich benachbarte Materialmodifikationen durch die jeweilige Ausrichtung so aufeinander abzustimmen, dass die jeweiligen Risse der Materialmodifikation sich zumindest teilweise zu einem Gesamtriss zusammenschließen.
Die lange Achse des nicht-radialsymmetrischen Materialmodifikationsquerschnitts kann entlang der Trennlinie orientiert sein.
Entlang der Trennlinie orientiert bedeutet, dass die Materialmodifikation auf der Trennlinie liegt und die lange Achse der Materialmodifikation zumindest abschnittsweise tangential zur gewünschten Trennlinie verläuft. Beispielsweise kann das bedeuten, dass bei einem elliptischen Materialmodifikationsquerschnitt das Zentrum der Ellipse auf der gewünschten Trennlinie liegt und die lange Achse a im Zentrum der Ellipse tangential zur T rennlinie liegt. Es kann aber auch bedeuten, dass bei einem kreuzförmigen Querschnitt der Kreuzmittelpunkt auf der Trennlinie positioniert ist und das Kreuz so um seinen Mittelpunkt gedreht wird, dass eine Achse des Kreuzes tangential zur Trennlinie im Kreuzmittelpunkt steht.
Hierdurch wird erreicht, dass die Rissausbreitung zumindest abschnittsweise auf der gewünschten Trennlinie verläuft.
Die Distanz zwischen den entlang der Trennlinie in das Dünnstglas eingebrachten Materialmodifikationen kann größer, beispielsweise doppelt so groß oder viermal so groß oder zehnmal so groß, wie die lange Achse des nicht-radialsymmetrischen Materialmodifikationsquerschnitts sein.
Die Distanz kann hierbei definiert sein als der minimale Abstand zwischen benachbarten Materialmodifikationen, insbesondere den Rändern der Materialmodifikationen. Beispielsweise können zwei benachbarte elliptische Materialmodifikationen lange Achsen von je 5pm aufweisen. In der einfachen Distanz beginnt der Rand der zweiten Materialmodifikation im Abstand von 5pm zum Rand der ersten Materialmodifikation. Im vierfachen Abstand beginnt der Rand der zweiten Materialmodifikation im Abstand von 20pm zum Rand der ersten Materialmodifikation.
Alternativ ist es möglich, dass die Distanz der Materialmodifikationen durch den Abstand der Zentren der Materialmodifikationen gegeben ist. Es kann damit beispielsweise das geometrische Zentrum der Materialmodifikation gemeint sein.
Das Zentrum einer Materialmodifikation fällt dabei typischerweise mit dem Zentrum des Laserstrahls zusammen. Daher kann mit Distanz auch der Abstand der Laserstrahlen gemeint sein, die die Materialmodifikationen eingebracht haben. Es kann aber auch beispielsweise der Abstand der Intensitätsschwerpunkte der jeweiligen Strahlquerschnitte gemeint sein.
Insbesondere können auf diese Weise die Materialmodifikationen weit voneinander entfernt sein, so dass nur wenige Materialmodifikationen im Dünnstglas notwendig sind, um eine ausgeprägte Trennlinie zu beschreiben. Dadurch wird das Dünnstglas geringst möglich bearbeitet, was Prozesszeit spart, aber auch die ursprünglichen Materialeigenschaften des Glasmaterials weitestgehend unverändert lässt.
Die Gesamtheit der durch einen Strahlquerschnitt eingebrachten Materialmodifikationen kann eine nicht-radialsymmetrische Form aufweisen. Wird ein nicht-radialsymmetrischer Strahlquerschnitt verwendet, dann umfasst der Laserstrahl im Allgemeinen verschiedenen Intensitätsmaxima über den Querschnitt verteilt. Diese können beispielsweise die Intensitätsmaxima sein, die sich durch die Verwendung eines Bessel-ähnlichen Strahls ergeben.
Die verschiedenen Maxima weisen beispielsweise alle die Eigenschaft auf, dass sie verschiedene und unabhängige Materialmodifikation in das Dünnstglas einbringen können, wohingegen in den Bereichen zwischen den Intensitätsmaxima die Intensität des Laserstrahls so gering ist, dass keine Materialmodifikationen ausgebildet werden könnten. Jedoch sind bei Verwendung eines nichtradialsymmetrischen Strahlquerschnitts die Intensitätsmaxima oft so nah beieinander lokalisiert, dass zwar die Materialmodifikationen durch die einzelnen Intensitätsmaxima nicht überlappen, dafür aber unter Umständen die verschiedenen Materialmodifikationsbereiche. Wenn die Materialmodifikationsbereiche überlappen, dann bildet sich in den überlagerten Materialmodifikationsbereichen eine zusammenhängende Materialspannung aus. Aus den einzelnen Intensitätsmaxima eines Laserstrahls, kann sich somit ebenfalls eine Materialspannungsverteilung im Dünnstglas ergeben, die eine Rissausbreitung in einer bestimmten Richtung bevorzugt. Die Gesamtheit der Materialmodifikationen, die durch die Intensitätsmaxima eingebracht werden, sorgen somit ebenfalls für eine steuerbare Rissausbreitung, auch wenn die einzelnen Materialmodifikationen durch die einzelnen Intensitätsmaxima eine andere Vorzugsrichtung der Rissausbreitung aufweisen.
Die Richtung der Rissausbreitung kann gedreht werden, indem die Laserenergie des Lasers erhöht oder erniedrigt wird.
Beispielsweise kann ein elliptischer, nicht-beugender Strahl ein nächstliegendes Nebenmaximum mit einer relativen Intensität von mindestens 17%, beispielsweise 30% aufweisen. In einem ersten Prozessschritt weist der Laserpuls/Laserpulszug so viel Laserpulsenergie/Laserpulszugenergie auf, dass die Bearbeitungsschwelle bei einer relativen Intensität von 50% liegt. Die Bearbeitung des Glases ist dann nur mit dem elliptischen Hauptmaximum des Strahls möglich, wobei die lange Achse a beispielsweise entlang der x-Achse orientiert ist. Insbesondere ist in diesem ersten Prozessschritt die im nächsten Nebenmaximum transportierte Laserenergie zu gering, um eine Materialbearbeitung zu bewirken.
In einem weiteren Prozessschritt kann die Laserenergie erhöht werden, so dass auch in den
Nebenmaxima des Laserstrahls genügend Laserenergie transportiert wird, um eine
Materialbearbeitung zu bewirken. Insbesondere kann es genügen die Laserenergie so zu erhöhen, dass bereits mit einer relativen Intensität von 25% eine Materialbearbeitung bewirkt werden kann. Die nächstliegenden Nebenmaxima sind hierbei parallel zur kurzen Achse b des Strahlquerschnitts, beziehungsweise der y-Achse, orientiert. Da die Laserenergie in den Nebenmaxima groß genug ist, um eine Materialbearbeitung zu bewirken, kann dies dazu führen, dass die Materialmodifikationsbereiche überlappen und so eine zusammenhängende elliptische Materialmodifikation in das Glas eingebracht wird, wobei sich die lange Achse entlang der y-Achse erstreckt.
Durch die Wahl der Laserenergie lässt sich somit die Orientierung der eingebrachten Materialmodifikation bestimmen und damit auch die Richtung der Risspropagation. Insbesondere kann hierbei für das Einbringen zweidimensionaler Schnittmuster auf die Verwendung einer 5- Achsen-Vorschubvorrichtung verzichtet werden, siehe unten.
Die Materialmodifikationen können mit einem Laserpuls, bevorzugt mit einer Wellenlänge zwischen 300nm und 2000nm, besonders bevorzugt mit einer Wellenlänge von 1550nm, oder 1064nm, oder 1030nm, oder 515nm, oder 343nm erzeugt werden. Die Pulsdauer kann kürzer als 1 ns, insbesondere kürzer als 10Ops sein, bevorzugt kürzer als 3ps, beispielsweise 300fs, oder 10Ofs oder einige 10fs kurz sein. Die Pulsenergie kann kleiner als 100pJ, bevorzugt kleiner als 50pJ sein, insbesondere zwischen 10pJ und 20pJ groß sein. Die Repetitionsrate des Ultrakurzpulslasers kann kleiner als 1 MHz, bevorzugt kleiner als 100kHz sein, besonders bevorzugt kleiner 50kHz sein. Insbesondere können die Laserpulse in einem Pulszug, einem sogenannten Burst, abgegeben werden. Ein Burst kann hierbei zwischen einem und mehr als 10, beispielsweise 20 Laserpulse umfassen, bevorzugt zwischen 2 und 6 Laserpulsen, wobei die Repetitionsrate innerhalb eines Pulszuges zwischen 100 MHz und 50 GHz beträgt.
Dies hat den Vorteil, dass das Verfahren in einem weiten Parameterbereich eingesetzt werden kann. Des Weiteren ergibt sich hieraus der Vorteil, dass die Materialmodifikationen schädigungsarm in das Dünnstglas eingebracht werden, so dass die Trennkanten des getrennten Dünnstglases im Wesentlichen oder vollständig die Biegsamkeit des ursprünglichen Glases aufweisen.
Das Dünnstglas kann dünner als 1000pm sein, bevorzugt dünner als 200pm sein, besonders bevorzugt zwischen 10pm und 150pm dünn sein, insbesondere 30pm oder 50pm oder 10pm dünn sein.
Hierdurch werden unter anderem besondere Biegeeigenschaften erreicht. Vorteilhaft wird jede Materialmodifikation durch einen einzigen ultrakurzen Laserpuls oder durch einen einzigen Burst von ultrakurzen Laserpulsen in das Dünnstglas eingebracht.
Damit kann vorteilhaft erreicht werden, dass alle Materialmodifikationen in einer einzigen Überfahrt des durch die ultrakurzen Laserpulse bereitgestellten Laserstrahls entlang der Trennlinie in das Dünnstglas eingebracht werden und das Dünnstglas dann durch Aufbringen der Zugkraft getrennt wird.
Mit anderen Worten kann auf diese Weise ein besonders effizienter und schneller Trennprozess erreicht werden, bei dem eine hohe Qualität der Trennkanten resultiert.
Der ultrakurze Laserpuls kann durch eine Strahlteileroptik aufgeteilt werden und so mehrere Materialmodifikationen gleichzeitig ins Dünnstglas einbringen.
Eine Strahlteileroptik kann hierbei Optikelemente enthalten, die den Laserstrahl teilen, sowie Optikelemente, die alle resultierenden Teilstrahlen zum Einbringen einer Materialmodifikation auf das Dünnstglas lenken und/oder fokussieren.
Beispielsweise kann durch einen 50/50 Strahlteiler die erste Hälfte der Laserpulsenergie des Laserpulses direkt auf das Dünnstglas gelenkt werden. Die zweite Hälfte der Laserpulsenergie kann über einen Spiegel auf das Dünnstglas gelenkt werden. Somit kann ein Laserpuls mehrere Materialmodifikationen erzeugen.
Dies hat den Vorteil, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Lasers erhöht werden kann und somit auch die Prozessgeschwindigkeit insgesamt erhöht werden kann.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zum Trennen von Dünnstglas mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Trennen von Dünnstglas vorgeschlagen, aufweisend einen Ultrakurzpulslaser, eine Strahlformoptik, eine Fokussiereinheit und eine
Vorschiebevorrichtung, sowie eine Steuervorrichtung, wobei diese so eingerichtet sind, dass der Ultrakurzpulslaser Gauß-förmige Laserstrahlen umfassend ultrakurze Laserpulse zur Strahlformoptik aussendet, die Strahlformoptik aus den Gauß-förmigen Laserstrahlen quasi nichtbeugende Laserstrahlen mit nicht-radialsymmetrischem Strahlquerschnitt erzeugt, wobei die Ausdehnung der Fokuszone entlang der Ausbreitungsrichtung des Strahlprofils größer, bevorzugt doppelt so groß oder zehnmal so groß, wie die Dicke des Dünnstglases ist, die Fokussiereinheit den Laserstrahl oder die Vielzahl an Teilstrahlen in das Dünnstglas fokussiert, eine Vorschubvorrichtung den Laserstrahl und das Dünnstglas relativ zueinander translatorisch und/oder rotatorisch bewegen kann, und die Steuervorrichtung über Steuersignale die Laserenergie erhöhen kann, und/oder die Vorschubvorrichtung bewegen kann und/oder die Strahlformoptik rotieren kann, so dass die lange Achse des nicht-radialsymmetrischen Materialmodifikationsquerschnitts entlang der Trennlinie orientiert ist.
Die Strahlformoptik kann beispielsweise ein diffraktives optisches Element oder ein Axicon sein, mittels der aus dem Gauß-förmigen Laserpuls ein Bessel-ähnliche Laserpuls erzeugt werden kann.
Die Fokussiereinheit fokussiert den Laserstrahl oder die Vielzahl an Teilstrahlen in das Dünnstglas. Die Vorschubvorrichtung bewegt dabei den Laserstrahl oder die Vielzahl an Teilstrahlen und das Dünnstglas relativ zueinander translatorisch und/oder rotatorisch.
Die Fokussiereinheit kann beispielsweise ein Linsensystem oder mehrere Linsensysteme umfassen.
Die Vorschubvorrichtung kann beispielsweise ein XY Tisch oder ein XYZ Tisch sein. Durch letzteres kann besonders vorteilhaft der Fokus für alle Teilstrahlen gleichzeitig im Dünnstglas verschoben werden. Eine translatorische Bewegung beschreibt eine Verschiebung im Raum, während eine rotatorische Bewegung eine Rotation des Dünnstglases um eine bestimmte Raumachse erlaubt. Die Raumachse fällt besonders bevorzugt mit einem der Teilstrahlen zusammen. Prinzipiell sind aber auch Rotationen um beispielsweise alle Euler Winkel möglich. Die Vorschubvorrichtung kann aber auch oder zusätzlich eine strahlformende Einheit sein, welche durch die Variation der verbauten optischen Elemente den Strahl zu verschiedenen Orten und/oder in verschiedenen Formen zum Dünnstglas lenkt.
Die Steuervorrichtung kann mit der Vorschubvorrichtung verbunden sein, wobei die Steuervorrichtung die Nutzerbefehle eines Benutzers der Vorrichtung in Steuerbefehle für die Vorschubvorrichtung umsetzt und so beispielsweise eine vordefinierte Trajektorie abfährt. Die Steuervorrichtung kann auch mit einem Rotator der Strahlformoptik verbunden sein, wobei die Strahlformoptik beziehungsweise auch lediglich einzelne Komponenten der Optik um die Strahlausbreitungsrichtung des Laserstrahls gedreht werden kann, so dass die Abbildung der Strahlform auf dem Dünnstglas rotiert erscheint. Die Steuervorrichtung kann insbesondere mit dem Laser verbunden sein und die Laserpulsenergie der Laserpulse einstellen, so dass beispielsweise die Laserintensität eines elliptischen quasi nicht-beugenden Strahls eingestellt wird und damit letztendlich die Richtung der Risspropagation vorgegeben wird
Auf diese Art und Weise kann die lange Achse eines nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitts entlang der Trennlinie geführt werden, um eine Rissbildung entlang der Trennlinie zu bewirken.
Die Vorrichtung zum Trennen von Dünnstglas kann zudem eine Strahlteileroptik aufweisen, wobei die quasi nicht-beugenden Laserstrahlen ausgehend von der Strahlformoptik zur Strahlteileroptik weitergeleitet werden.
Die Strahlteileroptik spaltet den Laserstrahl in eine Vielzahl an Teilstrahlen auf und lenkt die Teilstrahlen zur Fokussiereinheit um. Alternativ lenkt die Strahlteileroptik den Laserstrahl nur um, ohne ihn aufzuspalten.
Durch die Aufspaltung des Laserstrahls in Teilstrahlen können gleich geformte Materialmodifikationen im Dünnstglas erzeugt werden. Dadurch ist es möglich, dass der Vorschub der Vorschubvorrichtung des Laserlichts relativ zum Dünnstglas erhöht werden kann, beispielsweise verdoppelt werden kann, weil nun pro Laserpuls mehrere Modifikationen in das Dünnstglas eingebracht werden.
Die ultrakurzen Laserpulse des Ultrakurzpulslasers können eine Wellenlänge zwischen 100nm und 2000nm, bevorzugt eine Wellenlänge von 1550nm oder 1064nm oder 1030nm oder 515nm, oder 343nm aufweisen. Die Pulsdauer kann kürzer als 1 ns, insbesondere kürzer als 10Ops sein, bevorzugt kürzer als 3ps, beispielsweise 300fs, oder 100fs oder einige 10fs kurz sein. Die Pulsenergie kann kleiner als 100pJ, bevorzugt kleiner als 50pJ sein, insbesondere zwischen 10pJ und 20pJ groß sein. Die Repetitionsrate des Ultrakurzpulslasers kann kleiner als 1 MHz, bevorzugt kleiner als 100kHz sein, besonders bevorzugt kleiner 50kHz sein. Insbesondere können die Laserpulse in einem Pulszug, einem sogenannten Burst, gebündelt abgegeben werden. Ein Burst kann hierbei zwischen einem und mehr als 10, beispielsweise 20 Laserpulse umfassen, bevorzugt zwischen 2 und 6 Laserpulsen, wobei und die Repetitionsrate innerhalb eines Pulszuges zwischen 100MHz und 50GHz groß ist.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung des Trennungsverfahrens;
Figur 2 A, B eine weitere schematische Darstellung des Trennungsverfahrens;
Figur 3 A, B eine schematische Detailansicht der Materialmodifikation und der
Rissausbreitung;
Figur 4 A, B, C verschiedene Strahlquerschnitte und Fokuszone des Strahls;
Figur 5 A, B, C, D, E, F gemessene Strahlquerschnitte sowie damit erzeugte Risse im Dünnstglas;
Figur 6 A, B, C, D eine detaillierte Analyse eines elliptischen Strahlquerschnitts;
Figur 7 A, B Strahlquerschnitte bei verschiedenen Laserenergien;
Figur 8 A, B, C eine detaillierte Analyse eines weiteren elliptischen Strahlquerschnitts;
Figur 9 A, B, C, D eine weitere Analyse weiterer Strahlquerschnitte; und
Figur 10 eine Vorrichtung zum Trennen von Dünnstglas.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In Figur 1 ist schematisch das Trennungsverfahren zum Trennen von Dünnstglas 1 dargestellt. Um das Dünnstglas 1 zu trennen, wird ein Laserstrahl 60 eines Ultrakurzpulslasers 6 durch eine Strahlformoptik 9 gesendet, wobei der Laserstrahl 60 eine spezifische Strahlform aufgeprägt bekommt, und in das Dünnstglas 1 fokussiert. In dem Laserstrahl 60 laufen die Laserpulse, die von dem Dünnstglas 1 absorbiert werden, um auf diese Weise eine Materialmodifikation 3 in das Dünnstglas 1 einzubringen. Die schraffierte Ebene zeigt hierbei die Ebene unterhalb der Trennlinie entlang derer das Dünnstglas 1 getrennt wird.
Das Dünnstglas 1 hat eine Dicke D, die beispielsweise 100pm oder 50pm oder 30pm oder 10pm betragen kann. Die durch den fokussierten Laserstrahl 60 resultierende und elongierte Fokuszone des Laserstrahls 60 ist hier in Ausbreitungsrichtung deutlich größer als die Dicke D des Dünnstglases 1 , so dass mit dem Laserstrahl 60 gleichzeitig eine Materialmodifikation 3 über die gesamte Dicke D des Dünnstglases 1 erzeugt wird.
Insbesondere ist es so möglich, mittels eines einzelnen Laserpulses oder eines einzelnen Laserbursts eine Materialmodifikation 3 über die gesamte Dicke D des Dünnstglases 1 zu erzeugen. So kann das Dünnstglas 1 entlang der Trennlinie nach nur einer Überfahrt des Laserstrahls 60 getrennt werden.
Durch die Absorption der Laserpulse in dem Dünnstglas 1 kommt es zu einer lokalen Erwärmung des Dünnstglases 1. Die lokale Erwärmung kann hierbei zu einer Modifikation der Glasnetzstruktur führen, insbesondere kann bei einem amorphen Glasmaterial lokal eine Änderung der Netzwerkstruktur, beispielsweise eine Änderung der Bindungswinkel- und Längen oder sogenannte Voids erzeugt werden. Es kann aber auch sein, dass die lokale Erwärmung andere physikalische Eigenschaften des Dünnstglases modifiziert.
Diese Modifikation ergeben die Materialmodifikation 3. Um die Materialmodifikation 3 herum wird ein Materialmodifikationsbereich 30 ausgebildet. In dem Materialmodifikationsbereich 30 geht das Material von dem Zustand, der in der Materialmodifikation 3 vorliegt, nach und nach wieder in seinen Ursprungszustand über, je weiter entfernt das Material von der Materialmodifikation 3 betrachtet wird. Der Ursprungszustand kann beispielsweise der unbearbeitete Zustand des Glasmaterials sein, der beispielsweise in benachbarten Punkten im Glas vorliegt. Unter dem Ursprungszustand wird hier aber auch der Zustand des Glasmaterials verstanden, welcher vor dem Einbringen der Materialmodifikation 3 vorlag.
In der Materialmodifikation 3 und dem Materialmodifikationsbereich 30 kann es zu lokalen Spannungen kommen, die eine Rissbildung begünstigen. Beispielsweise kann das Dünnstglas 1 durch lokale Erhitzung eine andere Dichte - beispielsweise eine geringere Dichte - aufweisen und dadurch eine Druckspannung im Materialmodifikationsbereich 30 aufbauen. In dem erhitzten Bereich kann aber auch eine höhere Dichte vorliegen und somit eine Zugkraft im Materialmodifikationsbereich 30 aufgebaut werden. Wird die Zug- und/oder Druckspannung zu groß, beispielsweise größer als die Zug- oder Druckfestigkeit des unbehandelten Dünnstglases, kann es zur spontanen Ausbildung eines Risses kommen. Die Ausbreitungsrichtung solcher Risse, die am Rande der Materialmodifikation 3 und oder dem Materialmodifikationsbereich 30 entstehen, können durch Wahl des Strahlquerschnitts senkrecht zur Ausbreitungsrichtung gezielt von einer Materialmodifikation 3 zu einer anderen Materialmodifikation 3 gelenkt werden. Aufgrund der gezielten Rissbildung zwischen den Materialmodifikationen 3 müssen diese dann nicht so stark ausgeprägt sein, so dass geringe Pulsenergien, beispielsweise kleiner als 100pJ, ausreichend zum Trennen des Dünnstglases 1 sein können. Die gezielte Rissführung führt auch dazu, dass sich die Risse nicht willkürlich ausbreiten und somit einer Schwächung des getrennten Materials entgegenwirkt wird und entsprechend das Biegevermögen des getrennten Materials nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt wird.
Wie in der Figur 1 gezeigt, werden mehrere Materialmodifikationen 3 in das Dünnstglas 1 eingebracht. Um jede Materialmodifikation 3 herum bilden sich Materialmodifikationsbereiche 30 aus. Die Platzierung der Materialmodifikationen 3 geschieht hierbei entlang der gewünschten Trennlinie 2. Die Trennlinie 2 ist eine gedachte Linie entlang derer das Dünnstglas 1 getrennt werden soll. Somit ist es möglich die Rissausbreitung im Glas 1 so zu steuern, dass das Dünnstglas 1 entlang der Trennlinie 2 gezielt geschwächt wird und somit eine Sollbruchstelle im Dünnstglas 1 eingebracht wird.
Nachdem mittels des Laserstrahls 6 die Materialmodifikation 3 in das Dünnstglas 1 eingebracht sind, kann durch Aufbringen einer Zugkraft FZ auf die durch die Trennlinie 2 separierten Glashälften 10 und 12 das Dünnstglas 1 getrennt werden. Entlang der Trennlinie 2 entsteht dann die Trennkante 20. Die Biegsamkeit dieser lasermodifizierten Trennkanten 20 ist hierbei vergleichbar mit der Biegsamkeit des unbearbeiteten Materials, sodass sich der Trennungsprozess nicht oder kaum negativ auf die ursprünglichen Glaseigenschaften auswirkt. Alternativ zur Zugkraft kann auch wie oben erwähnt eine andere Art von Trennprozess im Trennschritt verwendet werden.
Mit anderen Worten kann mittels des beschriebenen Verfahrens erreicht werden, dass die Eigenschaften des Dünnstglases 1 auch an den Kanten nach dem Trennen weitestgehend oder vollständig beibehalten werden.
In Figur 2A ist der Trennungsprozess in einer Draufsicht in der xy-Ebene - also der im Dünnstglas 1 liegenden Ebene - gezeigt. Die Materialmodifikationen 3 werden entlang der gewünschten Trennlinie 2 in das Dünnstglas 1 eingebracht.
Um die Materialmodifikation 3 herum kommt es zur Bildung eines Materialmodifikationsbereichs 30 in welchem es zur Rissbildung oder mindestens zu einer Materialspannung kommt. In der Figur sind die Materialmodifikationen 3 elliptisch derart gezeigt, dass sie eine lange Achse 42 aufweisen. Aufgrund der elliptischen Form des Strahlquerschnitts senkrecht zur Ausbreitungsrichtung breiten sich die Risse 32 oder die Materialspannungen bevorzugt in Richtung der langen Achse 42 des elliptischen Strahlquerschnitts aus. Da die Materialmodifikationen 3 nebeneinander entlang der Trennlinie 2 platziert sind, breitet sich der Riss global gesehen von Materialmodifikation 3 zu Materialmodifikation 3 aus, sodass der Riss weitestgehend der Trennlinie 2 folgt.
Zum Einbringen der Materialmodifikationen 3 können beispielsweise ultrakurze Laserpulse verwendet werden, wobei jeder Laserpuls eine Pulsenergie von 15pJ aufweisen kann. Die Laserpulse können hierbei auch in Bursts in das Dünnstglas 1 eingebracht werden. Pro Burst kann beispielsweise eine Materialmodifikation 3 erzeugt werden. Beispielsweise kann ein Burst vier Laserpulse umfassen, so dass bei einer Pulsenergie von 15pJ dann jeder Burst eine Laserpulszugenergie von 60pJ aufweist. Die die Distanz zwischen den benachbarten Materialmodifikationen 3 kann dabei 10pm betragen. Eine Materialmodifikation wird bevorzugt mit einem einzigen Burst eingebracht.
Ein Burst kann auch sechs Laserpulse mit einer Pulsenergie von je 10pJ umfassen, sodass jeder Burst eine Laserpulszugenergie von 60pJ aufweist. Beispielsweise kann dann die Distanz zwischen den Materialmodifikationen 3 dann 15pm betragen.
Durch die gezielte Steuerung der Rissbildung und Rissführung im Dünnstglas 1 ist es daher möglich, die Distanz zwischen den Materialmodifikationen 3 relativ groß zu halten. Der Vorschub des Laserstrahls 60 über das Material kann beispielsweise 50mm/s betragen, der Vorschub kann aber auch deutlich größer sein, beispielsweise 5m/s oder 1 m/s.
In Figur 2B ist gezeigt, dass durch Aufbringen einer Zugkraft FZ das Glas 1 in eine erste Glashälfte 10 und eine zweite Glashälfte 12 geteilt werden kann. Entlang der ursprünglichen Trennlinie 2 entsteht nun eine Trennkante 20. Die Trennkante 20 weist hierbei eine sehr hohe Qualität auf - insbesondere unterscheiden sich die Eigenschaften des Glasmaterials an der Trennkante 20 kaum oder nicht von denen im übrigen Glasmaterial des Dünnstglases 1 .
Beispielsweise weist die Trennkante 20 eine Rauigkeit zwischen Opm und 0,4pm auf. Durch die geringe Rauigkeit der Trennkante 20 sowie den geringen Schaden, den das Material durch die Laserbearbeitung nimmt, ist auch das getrennte Dünnstglas 1 weiterhin sehr biegsam. Beispielsweise lässt sich das getrennte Dünnstglas 1 bis zu 2,57mm biegen.
In Figur 3A ist eine elliptische Materialmodifikation 3 in einem Dünnstglas 1 gezeigt. Die
Materialmodifikation 3 wird durch den Laserstrahl 60 des Lasers 6 in das Dünnstglas 1 eingebracht. Hierbei wird die Form der Materialmodifikation 3 durch den Strahlquerschnitt 4 des Laserstrahls 60 vorgegeben. Um den Bereich der Materialmodifikation 3 herum, in dem für die Zeit des Laserpulses eine direkte Einwirkung des Laserstrahls 60 auf das Dünnstglas 1 vorliegt, kommt es zur Ausbildung eines Materialmodifikationsbereichs 30. Dieser Materialmodifikationsbereich 30 wird geformt beispielsweise durch den Wärmetransport von der Materialmodifikation 3 zu den umliegenden Glasbereichen.
Dementsprechend können sowohl in der Materialmodifikation 3 selbst als auch im Materialmodifikationsbereich 30 Materialspannungen auftreten, welche eine Rissbildung begünstigen. Beispielsweise kann bei einer elliptischen Materialmodifikation eine Rissbildung an den Stellen der Ellipse begünstigt werden, an denen der Kurvenradius der Begrenzungslinie besonders klein ist. Durch einen kleinen Kurvenradius wird sichergestellt, dass die Spannung, die durch die Materialmodifikation 3 in das Glas 1 eingebracht wird, in viele verschiedene Richtungen besonders schnell abfallen kann. Somit erfolgt an dieser Stelle einer Relaxation der Materialspannung mit höherer Wahrscheinlichkeit als an Orten, wo die Materialspannung nur in wenige Richtungen relaxieren kann. Dadurch sind im Glas 1 die Stellen der Materialmodifikation 3 besonders instabil, die einen kleinen Kurvenradius aufweisen.
Die Bildung des Risses 32 findet dann vorzugsweise in Richtung der langen Achse der elliptischen Materialmodifikation 3 statt. Somit ist es möglich die Rissausbreitung durch die Orientierung der Materialmodifikation 3 zu steuern. So ist es insbesondere möglich die Rissausbreitung von einer Materialmodifikation 3 zu einer anderen Materialmodifikation 3 zu steuern.
In Figur 3B sind mehrere Materialmodifikationen 3 in das Dünnstglas 1 eingebracht worden. Die Materialmodifikation 3 sind abermals elliptisch. Dadurch bilden sich die Risse besonders bevorzugt entlang der langen Achse der Ellipse an den Stellen der kleinsten Kurvenradien der Ellipse aus. Die Materialmodifikationen 3 sind in der Figur so nah beieinander platziert, dass die jeweiligen Risse benachbarter Materialmodifikationen überlappen. Dadurch ist es möglich, dass sich die Risse zusammenschließen und einen gemeinsamen Riss zwischen zwei benachbarten Materialmodifikationen formen. Beispielsweise können durch dieses Verfahren Risse entlang beliebiger Trennlinien 2 in das Dünnstglas 1 eingebracht werden.
In Figur 4A sind verschiedene Beispiele für Strahlquerschnitte entlang der Ausbreitungsrichtung (xy-Ebene) mitsamt den Strahlquerschnitten senkrecht zur Ausbreitungsrichtung (xy-Ebene) gezeigt. Es ist deutlich zu sehen, dass ein radialsymmetrischer Gauß'scher Strahlquerschnitt eine deutlich geringere Ausdehnung in Ausbreitungsrichtung aufweist als die Strahlquerschnitte der quasi nicht-beugenden Strahlen, wie beispielsweise ein elliptischer quasi nicht-beugender Strahl.
In Figur 4B ist die elliptische Fokuszone eines elliptischen Strahlquerschnitts 4 senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls 60 gezeigt. Die gezeigte Fokuszone 44 entspricht somit dem Anteil des Strahlquerschnitts 4 dessen Intensität groß genug ist, um eine Materialmodifikation 3 in das Glas einzubringen. Die Fokuszone 44 weist eine lange Achse 42 auf. Des Weiteren ist die Fokuszone 44 durch die Begrenzungslinie 40 begrenzt. Die Begrenzungslinie 40 weist unterschiedliche Krümmungen auf je nachdem an welchem Punkt man sich auf der Begrenzungslinie 40 in der xy-Ebenen befindet. Der Kurvenradius der Begrenzungslinie 40 ist besonders klein an dem Punkt, wo die lange Achse 42 der Ellipse die Begrenzungslinie 40 schneidet. Die Begrenzungslinie 40 wird von der langen Achse 42 an zwei gegenüberliegenden Punkten geschnitten. Der Kurvenradius der Begrenzungslinie 40 ist besonders groß an dem Punkt an welchem die kleine Halbachse der Ellipse den Rand der Fokuszone schneidet. Diese besondere Geometrie kann durch Einbringen des Strahlquerschnitts 4 in ein Glas 1 eine ebenso geformte Materialmodifikation 3 hervorrufen.
In Figur 4C ist die Fokuszone 44 des Strahls 6 entlang der Ausbreitungsrichtung gezeigt. Die Fokuszone 44 ist insbesondere in Ausbreitungsrichtung (z-Achse) elongiert und insbesondere deutlich größer als die Glasdicke D. Damit besteht eine gewisse Fokuslagentoleranz, so dass über eventuelle Welligkeiten des Glases 1 hinweggefahren werden kann, ohne dass der Fokus des Laserstrahls 60 nachjustiert werden muss. Insbesondere ist es dadurch auch möglich mit eine Materialmodifikation 3 in das Dünnstglas einzubringen, die über die gesamte Glasdicke D des Dünnstglases reicht.
In Figur 5A ist ein weiterer Strahlquerschnitt eines quasi nicht-beugenden Strahls zu sehen. Der Strahlquerschnitt des quasi nicht-beugenden Strahls weist hierbei sowohl in x- als auch in y- Richtung verschiedene Intensitätsmaxima, beziehungsweise sogenannte Nebenmaxima auf. Insbesondere ist der gezeigte Strahlquerschnitt des quasi nicht-beugenden Strahls kreuzförmig. Der Strahlquerschnitt des quasi nicht-beugenden Strahls weist vom Zentrum vier Intensitätsmaxima in positive y-Richtung auf und fünf Intensitätsmaxima in positive x-Richtung.
In Figur 5B ist die Begrenzungslinie 40 des kreuzförmigen Strahlquerschnitts des quasi nichtbeugenden Strahls gezeigt. Die Begrenzungslinie 40 umfasst hierbei diejenigen Intensitätsmaxima, die es ermöglichen, das Material bzw. das Glas 1 zu modifizieren. Aufgrund des kreuzförmigen Strahlquerschnitts weist das Kreuz mehrere lange Achsen 42 auf. Die langen Achsen sind in diesem Fall parallel zu den Kreuzachsen orientiert. Die Punkte, an denen die langen Achsen die Begrenzungslinie 40 schneiden, sind die Punkte, an denen die Begrenzungslinie einen besonders kleinen Kurvenradius aufweist. Somit ist es möglich die voraussichtliche Rissausbreitung vorherzusagen. Die Rissausbreitung wird in Richtung der langen Achsen 42 des Strahlquerschnitts bzw. der entsprechenden Materialmodifikation 3 stattfinden.
In Figur 5C sind die mit dem kreuzförmigen Strahlquerschnitt des Lasers ins Glas 1 eingebrachten Materialmodifikationen 3 gezeigt. Figur 5D zeigt hierbei einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 5C. Es ist zu sehen, dass die Intensitätsmaxima des Strahlquerschnitts eine besonders starke Materialmodifikation 3 hervorgerufen. Der Materialmodifikationsbereich 30 jeder Materialmodifikation 3 eines jeden Intensitätsmaximums kann hierbei je nach gewählter Pulsenergie mit den Materialmodifikationsbereich 30 des benachbarten Intensitätsmaximums überlappen. Dadurch ist es möglich, dass sich im überlappenden Materialmodifikationsbereich 30 eine zusammenhängende Materialspannung aufbaut. Somit ist insbesondere die Materialmodifikation, die sich durch die verschiedenen Intensitätsmaxima zusammensetzt, als eine einzige Materialmodifikation 3 anzusehen. Die Materialspannung kann dann an den Orten der Materialmodifikation 3 relaxieren, an welchen die Begrenzungslinie einen besonders kleinen Kurvenradius aufweist.
In Figur 5D ist gut zu sehen, dass die Risse 32 sich jeweils entlang der langen Achsen in der Materialmodifikation 3 ausbreiten. Insbesondere zeigt sich, dass sich die Risse 32 benachbarter kreuzförmiger Materialmodifikation 3 zu einem einzigen Riss 32 zusammenschließen. Somit ist es möglich, durch die Orientierung der kreuzförmigen Materialmodifikation 3 die Rissausbreitung durch das Dünnstglas 1 zu steuern. Insbesondere ist es so möglich, durch die gezielte Rissausbreitung die Materialmodifikationen 3 in einem größeren Abstand voneinander in das Dünnstglas 1 einzubringen. Somit wird das Dünnstglas 1 nicht unnötig geschädigt oder bearbeitet.
In Figur 5E ist eine Elektronenmikroskop-Aufnahme eines getrennten Dünnstglases zu sehen. Es sind deutlich die eingebrachten Materialmodifikationen 3 zu sehen, welche sich über die gesamte Glasdicke D erstrecken. Des Weiteren zeigen sich abgehend davon die durch die Materialmodifikationen 3 hervorgerufenen Risse 32, die im Wesentlichen von einer Materialmodifikation 3 zu einer benachbarten Materialmodifikation 3 streben.
In Figur 5F ist eine weiterer nicht-radialsymmetrischer Strahlquerschnitt zu sehen. Im Zentrum zeigt sich ein Intensitätsmaximum, an welches sich links und rechts davon zwei weitere lokale Intensitätsmaxima anschließen. Über und unter den benachbarten Intensitätsmaxima schließend sich weitere Intensitätsmaxima an, so dass sich insgesamt ein „H“-förmiger Strahlquerschnitt ergibt.
In Figur 6 ist eine detaillierte Analyse eines elliptischen nicht beugenden Strahlquerschnitts gezeigt. In Figur 6A ist die transversale Intensitätsverteilung des Laserstrahls 60 gezeigt, wobei sich das Hauptmaximum und die Nebenmaxima aus der Lösung der Helmholtz Gleichung ergeben.
In Figur 6B sind die sogenannten Iso-Intensitätslinien der Intensitätsverteilung aus Figur 6A gezeigt, wobei die Linien dort eingezeichnet sind, wo die relative Intensität des Laserstrahls 25 %, oder 50 %, oder 75 % beträgt. Es ist deutlich sichtbar, dass das Hauptmaximum 41 der Intensitätsverteilung eine annähernd elliptische Form aufweist, die entlang der x-Achse elongiert ist und wobei die Ausdehnung entlang der x-Achse deutlich größer ist als die Ausdehnung entlang der y-Achse. Insbesondere schließen sich das Hauptmaximum zwei Nieren-förmige Nebenmaxima 43 an, die eine deutlich geringere relative Intensität aufweisen.
In Figur 6C ist ein Querschnitt durch die Intensitätsverteilung aus Figur 6A durch das Zentrum des Hauptmaximums entlang der x-Achse gezeigt. Im Zentrum des Hauptmaximums weist Intensitätsverteilung ihr Maximum auf, wobei hier definitionsgemäß die relative Intensität bei 100 % liegt. Entlang der positiven und negativen x-Richtung fällt die Intensitätsverteilung ab, bis bei etwa 0,003 mm ein Minimum in der relativen Intensitätsverteilung erreicht ist, welches jedoch von 0% verschieden ist. Demzufolge wird auch zwischen dem Hauptmaximum 41 und den Nebenmaxima 43 des Laserstrahls 60 Laserenergie transportiert.
In Figur 6D ist ein Querschnitt durch die Intensitätsverteilung aus Figur 6A durch das Zentrum des Hauptmaximums 41 entlang der y-Achse gezeigt. Abermals ist hier das Intensitätsmaximum im Zentrum zu finden, jedoch ist der Intensitätsabfall entlang der y-Richtung deutlich schneller, sodass bei etwa 0,002 mm das Intensitätsminimum erreicht ist. Hierbei ist das Intensitätsminimum exakt null, da hier für den Laserstrahl 60 eine vollständige Interferenz vorliegt. Insbesondere sind bei größeren Werten auf der y-Achse erneut Nebenmaxima zu finden, die beispielsweise über einem relativen Intensitätswert von 25 % liegen. Dies ist im x-Achse Querschnitt aus der Figur 6C nicht der Fall. Die Eigenschaften des elliptischen Strahlquerschnitts unterscheiden sich somit entlang der verschiedenen Ausbreitungsrichtungen.
Insbesondere ist in den Figuren 6C und 6B gezeigt, dass die lange Halbachse a vom Zentrum des Hauptmaximums bis zum Abfall der relativen Intensität auf 50 % gemessen wird. Analog wird die Länge der kurzen Halbachse b vom Zentrum des Hauptmaximums bis zum Abfall der relativen Intensität auf 50 % gemessen. Hierbei stehen die lange und kurze Halbachse senkrecht aufeinander.
Des Weiteren ist zu sehen, dass die Nebenmaxima, welche eine relative Intensität von über 25% aufweisen, sich entlang der y-Achse über beziehungsweise unter dem Hauptmaximum befinden. Dies hat weitreichende Folgen für die Materialbearbeitung wie in Figur 7A,B gezeigt wird. Beispielweise ist in Figur 7A ein erster Prozessschritt des Verfahrens gezeigt, bei dem die Laserenergie so eingestellt wird, dass eine Materialbearbeitung lediglich ab einer relativen Intensität von 50 % möglich ist. Gewissermaßen ist die Fokuszone des Intensitätsprofils durch die Iso- Intensitätslinie bei 50% gegeben. Unterhalb einer relativen Intensität von 50 % wird nicht genug Laserenergie in das Material eingebracht, um das Material zu bearbeiten. Insbesondere hat die Materialmodifikation 3, beziehungsweise die Begrenzungslinie 40 dann die Form des zentralen Hauptmaximums, welches in diesem Fall elliptisch ist. Die lange Achse der Begrenzungslinie 40 liegt parallel zur x-Achse, sodass eine bevorzugte Rissbildung entlang der x-Achse zu erwarten ist.
Ein weiterer Prozessschritt ist in Figur 7B gezeigt. Die Laserpulsenergie oder Laserpulszugenergie wurde vergrößert, sodass eine Materialbearbeitung schon ab einer relativen Intensität von 25 % möglich ist. Die Fokuszone, innerhalb derer eine Materialbearbeitung stattfindet ist somit durch die 25%-lso-l ntensitätslinie gegeben. Dies bedeutet insbesondere, dass die Laserenergie verdoppelt wurde. Oberhalb von 25 % wird bei diesem spezifischen Strahlquerschnitt genügend Laserenergie in den Nebenmaxima transportiert, um mit den Nebenmaxima eine Materialbearbeitung vorzunehmen und Materialmodifikationen 3 in das Material einzubringen.
Insbesondere erstrecken sich die Nebenmaxima entlang einer Richtung senkrecht zur langen Achse des Hauptmaximums.
Das Hauptmaximum sowie die beiden Nebenmaxima bilden jeweils beispielsweise überlappende Materialmodifikationsbereiche aus, sodass sich insgesamt eine elliptische Materialmodifikation 3 ergibt, deren lange Achse sich in y-Richtung erstreckt. Somit ist auch eine Rissausbildung entlang der y-Richtung zu erwarten.
Insbesondere wurde somit durch die Variation der Laserenergie die Richtung der Rissausbreitung bestimmt. Dementsprechend lassen sich durch dieses Verfahren beispielsweise Rechtecke aus einem Glas herausschneiden, wobei auf den Einsatz teurer Positionierungstechnik, insbesondere 5- Achsen Positionierungsvorrichtung, verzichtet werden kann. Die Qualität der Schnittkanten ist durch dieses Verfahren zwar leicht reduziert, die gute Trennbarkeit bleibt jedoch erhalten. In Figur 8A,B,C ist ein elliptisches Intensitätsprofil mit reduziertem Interferenzkontrast entlang der langen Hauptachse gezeigt. Bei dem reduzierten Interferenzkontrast sind die Modulationen durch die Nebenmaxima deutlich reduziert. Dadurch ist es möglich mit deutlich größerer Laserleistung das Glas 1 zu bearbeiten, ohne dass eine Richtungsänderung der Rissausbreitung erfolgt, im Vergleich zu Figur 7A,B. Beispielsweise liegt die Intensitätsverteilung entlang der x-Achse, gezeigt in Figur 8B, und die Intensitätsverteilung entlang der y-Achse, gezeigt in Figur 8C deutlich unter dem oben benannten 25 % Schwellwert, sodass eine Variation der Laserenergie lediglich eine Variation der Stärke der Materialbearbeitung im Hauptmaximum bewirkt.
In Figur 9A ist ein weiteres Intensitätsprofil der xy-Ebene gezeigt, wobei in Figur 9B die zugehörigen Iso-Intensitätslinien für eine relative Intensität von 25 % gezeigt werden. Die Iso-Intensitätslinien zeigen, dass es neben den Nebenmaxima, die auf einer Geraden liegen, die parallel zur kurzen Halbachsen der Ellipse steht, auch weitere Nebenmaxima gibt, die oberhalb der 25% Schwelle liegen. Jedoch sind für das Verfahren nur die nächstliegenden neben Maxima relevant, da diese die Richtung der Rissausbreitung vorgeben. Die weiteren Nebenmaxima beeinflussen die Rissausbreitung nur geringfügig, da sie beispielweise, wie im vorliegenden Fall, spiegelsymmetrisch zur x-Achse in das Material eingebracht werden und somit keiner Vorzugsrichtung der Rissausbreitung in y-Achse bewirken können.
Des Weiteren sind die Interferenzkontraste bei den in den Figuren 9A und 9C gezeigten Intensitätsverteilung ungefähr 1 , sodass zwischen den Nebenmaxima eine vollständig destruktive Interferenz vorliegt. Dies führt dazu, dass kleinere Modifikationen entstehen und damit die Länge der Risse kleiner wird.
In Figur 10 ist ein Aufbau zum Durchführen des Verfahrens gezeigt. Der Laserstrahl 60 des Ultrakurzpulslasers 6 wird durch eine Strahlformungsoptik 9 und durch einen optionalen Spiegel 70 auf das Dünnstglas 1 gelenkt. Die Strahlformungsoptik 9 kann beispielsweise ein diffraktives optisches Element oder ein Axicon sein, welches aus einem Gauß-förmigen Laserstrahl 60 einen nicht-beugenden Laserstrahl 60 erzeugt. Im vorliegenden Beispiel wird der Laserstrahl 60 von dem Spiegel 70 in Richtung des Dünnstglases 1 gelenkt und von einer Fokussieroptik 72 auf oder in das Dünnstglas 1 fokussiert. Dabei kann die Fokussiereinheit 7 auch eine Vielzahl von Fokussieroptiken 1 beinhalten, sollte der Laserstrahl 60 durch einen Strahlteiler in eine Vielzahl von parallellaufenden Teillaserstrahlen zerlegt worden sein (nicht gezeigt), oder auch nur eine Fokussieroptik 72 für alle Teilstrahlen beinhalten. Im Dünnstglas 1 verursacht der Laserstrahl 60 Materialmodifikationen 3. Insbesondere bleibt der Strahlquerschnitt des Laserstrahls durch den Spiegel 70 und die Fokussieroptik 72 erhalten.
Die Vorschubvorrichtung 8 kann hierbei das Dünnstglas unter dem Laserstrahl 60 mit einem Vorschub bewegen, so dass der Laserstrahl 60 Materialmodifikationen 3 entlang der gewünschten Trennlinie einbringt. Insbesondere kann die Vorschubvorrichtung dazu eingerichtet sein das Dünnstglas 1 um die z-Achse, beziehungsweise um die Strahlausbreitungsrichtung zu rotieren, sodass die lange Achse des Strahlquerschnitts senkrecht zur Strahlausbreitungsrichtung stets tangential zur gewünschten Trennlinie steht, um so eine Rissausbreitung entlang der Trennlinie zu bewirken.
Zu diesem Zweck kann die Vorschubvorrichtung 8 mit einer Steuervorrichtung 5 verbunden sein, wobei die Steuervorrichtung 5 die Nutzerbefehle eines Benutzers der Vorrichtung in Steuerbefehle für die Vorschubvorrichtung 8 umsetzt. Insbesondere können vordefinierte Schnittmuster in einem Speicher der Steuervorrichtung 5 gespeichert sein und durch die Steuervorrichtung 5 die Prozesse automatisch gesteuert werden.
Die Steuervorrichtung 5 kann auch mit einem Rotator verbunden sein, wobei der Rotator die Strahlformungsoptik 9 um die Strahlausbreitungsrichtung des Laserstrahls 60 drehen kann, so dass die Abbildung der Strahlform auf dem Dünnstglas rotiert erscheint. Auf diese Art und Weise kann die lange Achse des Strahlquerschnitts entlang der Trennlinie geführt werden, um eine Rissbildung entlang der Trennlinie zu bewirken. In diesem Fall genügt es, wenn die Vorschubvorrichtung 8 lediglich ein XYZ-Tisch, oder ein XY-Tisch ist.
Die Steuervorrichtung 5 kann insbesondere auch mit dem Laser 6 verbunden sein. Die Steuervorrichtung 5 kann hierbei die Laserpulsenergie der Laserpulse des Lasers 6 einstellen, sodass in Verbindung mit der jeweiligen Strahlpositionen, gegeben durch die Vorschubvorrichtung 8, die Laserintensität beispielsweise erhöht wird, um eine Richtungsänderung der Risspropagation zu bewirken. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 5 auch mit allen genannten Komponenten verbunden sein und so die Materialbearbeitung koordinieren.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Figure imgf000032_0001
1 Dünnstglas
10 erste Dünnstglashälfte
12 zweite Dünnstglashälfte
2 Trennlinie
20 Trennkante
3 Materialmodifikation
30 Materialmodifikationsbereich
32 Riss
34 Begrenzungslinie
36 Materialmodifikationsquerschnitt
38 lange Achse
4 Strahlquerschnitt
40 Begrenzungslinie
41 Hauptordnung
42 lange Achse
43 Nebenordnung
44 Fokuszone
46 longitudinale Ausdehnung
48 Strahlprofil
5 Steuervorrichtung
6 Laser
60 Laserstrahl
7 Fokussiereinheit
70 Spiegel
72 Fokussieroptiken
8 Vorschubvorrichtung
9 Strahlformungsoptik
D Dicke des Dünnstglases
FZ Zugkraft

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Trennen von Dünnstglas (1), wobei mittels ultrakurzer Laserpulse eines Ultrakurzpulslasers entlang einer Trennlinie (2) Materialmodifikationen (3) in das Dünnstglas (1) eingebracht werden und das Dünnstglas (1) dann in einem Trennschritt entlang der Trennlinie (2) getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die ultrakurzen Laserpulse so in das Dünnstglas (1) fokussiert werden, dass sich die resultierende und in Strahlrichtung elongierte Fokuszone (46) über die gesamte Dicke (D) des Dünnstglases (1) erstreckt und die ultrakurzen Laserpulse einen nichtradialsymmetrischen Strahlquerschnitt (4) senkrecht zur Strahlausbreitung aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschritt das Aufbringen einer thermischen Spannung und/oder das Aufbringen einer mechanischen Kraft, bevorzugt einer Zug- oder Biegekraft, und/oder das Ätzen mittels mindestens einer nasschemischen Lösung umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschritt das wiederholte Überfahren der Trennlinie (2) unter Einbringen von Laserpulsen des Ultrakurzpulslasers umfasst, wobei bevorzugt die Laserparameter des Ultrakurzpulslasers bei allen Überfahrten konstant gehalten werden und besonders bevorzugt den zum ersten Einbringen der Materialmodifikationen (3) verwendeten Laserparametern entsprechen.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Strahlrichtung elongierte Fokuszone (46) länger, bevorzugt doppelt so lang oder zehnmal so lang wie die Dicke (D) des Dünnstglases (1) ist.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die ultrakurzen Laserpulse ausgebildete Laserstrahl zumindest in der in Strahlrichtung elongierten Fokuszone (46) ein quasi nicht-beugender Laserstrahl ist.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lange Achse (a) des nicht-radialsymmetrischen Strahlquerschnitts (4) eine verschwindende oder nicht-verschwindende Intensität aufweist, bevorzugt im Falle der nichtverschwindenden Intensität einen Interferenzkontrast von weniger als 0,9 aufweist.
7. Verfahren nach einem Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Hauptmaximum des quasi nicht-beugenden Strahls nächstgelegenen Nebenmaxima auf einer Achse senkrecht zur langen Achse (a) positioniert sind und eine Intensität von über 17% relativ zur maximalen Intensität aufweisen.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialmodifikation (3) einen nicht-radialsymmetrischen Materialmodifikationsquerschnitt (36) hat und/oder die lange Achse des nicht-radialsymmetrischen Materialmodifikationsquerschnitts (36) entlang der Trennlinie (2) orientiert ist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Materialmodifikation (3) durch einen einzigen ultrakurzen Laserpuls oder durch einen einzigen Burst von ultrakurzen Laserpulsen in das Dünnstglas (1) eingebracht wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Materialmodifikationen (3) in einer einzigen Überfahrt des durch die ultrakurzen Laserpulse bereitgestellten Laserstrahls entlang der Trennlinie (2) in das Dünnstglas (1) eingebracht werden und das Dünnstglas (1) dann im Trennschritt durch Aufbringen einer Zugkraft (FZ) getrennt wird.
11 . Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz zwischen den Materialmodifikationen (3) größer, beispielsweise doppelt so groß oder viermal so groß oder zehnmal so groß, wie die lange Achse (38) des nichtradialsymmetrischen Materialmodifikationsquerschnitts (36) ist.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialmodifikationen (3) mit Laserpulsen erzeugt werden, wobei die Laserpulse eine Wellenlänge zwischen 300nm und 2000nm, bevorzugt eine Wellenlänge von 1550nm oder 1064nm oder 1030nm oder 515nm, oder 343nm aufweisen und/oder die Pulsdauer kürzer als 1 ns, insbesondere kürzer als 100ps ist, bevorzugt kürzer als 3ps, besonders bevorzugt 300fs oder 100fs oder einige 10fs kurz ist, und/oder die Pulsenergie kleiner als 100pJ, bevorzugt kleiner als 50pJ ist, insbesondere zwischen 1 OpJ und 20pJ liegt, und/oder die Repetitionsrate des Ultrakurzpulslaserstrahls (6) kleiner als 1 MHz, bevorzugt kleiner als 100kHz ist, besonders bevorzugt kleiner als 50kHz ist, und/oder bei Abgabe mehrerer Pulse in einem Pulszug der Pulszug bevorzugt zwischen 2 und 6 Laserpulse umfasst und die Repetitionsrate innerhalb eines Pulszuges bevorzugt zwischen 100 MHz und 50 GHz groß ist. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnstglas (1) dünner als 1000pm, bevorzugt dünner als 200pm ist, besonders bevorzugt zwischen 10pm und 150pm dünn ist, insbesondere 30pm oder 50pm oder 10pm dünn ist. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ultrakurze Laserpuls durch eine Strahlteileroptik (5) aufgeteilt wird und gleichzeitig mindestens zwei Materialmodifikationen (3) in das Glas (1) einbringt. Vorrichtung zum Trennen von Dünnstglas (1), aufweisend einen Ultrakurzpulslaser (6), eine Strahlformoptik (9), eine Fokussiereinheit (7) und eine Vorschubvorrichtung (8), sowie eine Steuervorrichtung (5), wobei diese so eingerichtet sind, dass der Ultrakurzpulslaser (6) Gauß-förmige Laserstrahlen umfassend ultrakurze Laserpulse zur Strahlformoptik (9) aussendet, die Strahlformoptik (9) aus den Gauß-förmigen Laserstrahlen quasi nicht-beugende Laserstrahlen mit nicht-radialsymmetrischem Strahlquerschnitt (4) erzeugt, wobei die Ausdehnung (46) der Fokuszone entlang der Ausbreitungsrichtung des Strahlprofils größer, bevorzugt doppelt so groß oder zehnmal so groß, wie die Dicke (D) des Dünnstglases (1) ist, die Fokussiereinheit (7) den Laserstrahl oder die Vielzahl an Teilstrahlen in das Dünnstglas (1) fokussiert, eine Vorschubvorrichtung (8) den Laserstrahl oder die Vielzahl an Teilstrahlen und das Dünnstglas relativ zueinander translatorisch und/oder rotatorisch bewegen kann, und die Steuervorrichtung (5) über Steuersignale die Laserenergie erhöhen kann, und/oder die Vorschubvorrichtung bewegen kann und/oder die Strahlformoptik (9) rotieren kann, so dass die lange Achse des nicht-radialsymmetrischen Materialmodifikationsquerschnitts (36) entlang der Trennlinie (2) orientiert ist. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrakurpulslaser so eingerichtet ist, dass die ultrakurzen Laserpulse eine Wellenlänge zwischen 300nm und 2000nm, bevorzugt eine Wellenlänge von 1550nm oder 1064nm oder 1030nm oder 515nm, oder 343nm aufweisen und/oder eine Pulsdauer aufweisen die kürzer als 1 ns, insbesondere kürzer als 100ps ist, bevorzugt kürzer als 3ps, besonders bevorzugt 300fs oder 100fs oder einige 10fs kurz ist, und/oder eine Pulsenergie aufweisen die kleiner als 10OpJ ist, bevorzugt kleiner als 50pJ ist, insbesondere zwischen 10pJ und 20pJ klein ist, und/oder eine Repetitionsrate aufweisen die kleiner als 1 MHz ist, bevorzugt kleiner als 100kHz ist, besonders bevorzugt kleiner als 50kHz ist, und/oder bei Abgabe mehrerer Pulse in einem Pulszug der Pulszug bevorzugt zwischen 2 und 6 Laserpulse gebündelt werden und die Repetitionsrate innerhalb eines Pulszuges zwischen 100 MHz und 50 GHz groß ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180093914A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Corning Incorporated Apparatuses and methods for laser processing transparent workpieces using non-axisymmetric beam spots
US20190119150A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 Corning Incorporated Methods for laser processing transparent workpieces using pulsed laser beam focal lines and chemical etching solutions

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107073642B (zh) 2014-07-14 2020-07-28 康宁股份有限公司 使用长度和直径可调的激光束焦线来加工透明材料的系统和方法
EP3221727B1 (de) 2014-11-19 2021-03-17 Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH System zur asymmetrischen optischen strahlformung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180093914A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Corning Incorporated Apparatuses and methods for laser processing transparent workpieces using non-axisymmetric beam spots
US20190119150A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-25 Corning Incorporated Methods for laser processing transparent workpieces using pulsed laser beam focal lines and chemical etching solutions

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