DE102016213802A1

DE102016213802A1 - Trennen mit Laserstrahlung

Info

Publication number: DE102016213802A1
Application number: DE102016213802.2A
Authority: DE
Inventors: Anas Moalem; Andreas Braun
Original assignee: 4JET Microtech GmbH
Current assignee: 4JET Microtech GmbH
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen eines Materials 1 entlang einer vorgesehenen Trennkontur 2 mittels Laserstrahlung, wobei Schädigungsstellen 3 entlang der Trennkontur 2 in das Innere des Materials 1 eingebracht werden, entlang der Trennkontur 2 eine Flüssigkeit auf das Material 1 aufgetragen wird und ein Laserstrahl 10 auf die Trennkontur 2 gerichtet wird, um das Material 1 entlang der Trennkontur 2 zu trennen. Ein besonders schneller Trennprozess und eine Trennkante und Trennfläche mit besonders hoher Qualität können erzielt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen eines Materials entlang einer vorgesehenen Trennkontur mit Laserstrahlung sowie eine durch das Verfahren hergestellte Platte.
Beim Trennen von Materialien wie beispielsweise dünner Glasplatten oder Glasscheiben werden abhängig von der späteren Verwendung hohe Anforderungen an die Geschwindigkeit des Trennprozesses einerseits und die Qualität der erzielten Trennkante und Trennfläche andererseits gestellt.
Aus der Druckschrift EP2593266A2 ist ein Verfahren zum Trennen eines dünnen Glassubstrats bekannt, bei dem eine Anordnung von laserinduzierten Filamenten einen pseudo-kontinuierlichen Vorhang von Modifikationen in dem transparenten Glassubstrats definiert, ohne eine laserablationsbedingte Beschädigung der Oberfläche an der Oberseite oder Unterseite zu verursachen, wobei durch diesen Vorhang die Glasplatte für ein Trennen bei nur sehr geringem Druck (Kraft) empfänglich wird oder ein spontanes Trennen unter innerer Spannung eintreten kann ( EP2593266A2 , Seite 15). Eine V-Fuge kann zusätzlich eingebracht werden, um das Trennen zu verbessern.
Aus der US2008035617A ist ein Verfahren zum Verarbeiten eines spröden Substrat mit den folgenden Schritten offenbart: Bereitstellen eines spröden Substrats, z.B. aus Glas, mit einer Substratoberfläche; Anwenden eines ersten Laserstrahls auf die spröde Substratoberfläche zum Erzeugen einer Vorschneide-Nut, wobei der Laserstrahl durch einen Festkörperlaser erzeugt wird; Anwenden eines zweiten Laserstrahl auf die spröde Substratoberfläche zum Erwärmen des Substrats entlang der Vorschneide-Nut, wobei der zweite Laserstrahl durch einen Gaslaser erzeugt wird; und Anwenden eines Kühlmittels auf das spröde Substrat entlang der Vorschneide-Nut zum Verursachen einer durchgehenden Rissbildung in dem spröden Substrat ( US2008035617A , Anspruch 1).
Gemäß der US2008035617A sollte das Kühlmittel eine sehr niedrige Temperatur verglichen mit der Vorschneide-Nut aufweisen wie z.B. 0 °C (Absatz [0028]).
Die vorgenannten, aus dem Stand der Technik bekannten Merkmale können einzeln oder in beliebiger Kombination mit einem der nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Gegenstände kombiniert werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren nebst Vorrichtung zum Trennen eines Materials mit Laserstrahlung bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe dienen ein Verfahren zum Trennen eines Materials entlang einer vorgesehenen Trennkontur mit Laserstrahlung gemäß dem Hauptanspruch sowie eine Vorrichtung und eine durch das Verfahren hergestellte Platte gemäß der Nebenansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Zur Lösung der Aufgabe dient ein Verfahren zum Trennen eines Materials entlang einer vorgesehenen Trennkontur mittels Laserstrahlung, wobei Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials eingebracht werden, entlang der Trennkontur eine Flüssigkeit auf das Material aufgetragen wird und ein Laserstrahl auf die Trennkontur gerichtet wird, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen.
Eine Trennkontur im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine gedachte Kontur, also eine gedankliche Kontur, entlang welcher das Material später getrennt werden soll, um insbesondere eine Trennkante zu bilden.
Eine vorgesehene Trennkontur ist eine gedanklich geplante Kontur, beispielsweise Linie, für das spätere Trennen. Insbesondere kann das Vorsehen der Trennkontur durch ein Programmieren einer Anlage zur Materialbearbeitung, vorzugsweise Laseranlage, erfolgen.
Material im Sinne der vorliegenden Anmeldung meint grundsätzlich einen Werkstoff, also keine Zellen oder Gewebe eines lebendigen oder toten Organismus. Insbesondere liegt das Material als ein Werkstück mit einer dreidimensionalen Form vor, insbesondere mit einer sich flächig erstreckenden Form, vorzugsweise mit zwei parallelen oder im Wesentlichen parallelen Oberflächen, die im Folgenden als Oberfläche und Unterseite bezeichnet werden.
Insbesondere ist das Material ein sprödes Material wie z.B. Glas, Keramik, Quarz, Halbleitermaterial wie z.B. Silizium, und/oder Kristall wie z.B. Rubin, Diamant und/oder Saphir.
Bevorzugt ist das Material nicht-gehärtetes Glas, bevorzugt Borosilikatglas. Unter „Härten“ von Glas wird eine thermische und/oder chemische Behandlung von Glas insbesondere zur Induzierung von Schichten mit unterschiedlichen Materialspannungen verstanden. Insbesondere ist das Material nicht-metallisch, also kein Metall, und/oder nicht-organisch, also beispielsweise kein Kunststoff. Alternativ ist grundsätzlich ein Trennen von Kunststoff als Material möglich. In einer Ausführungsform besteht das gesamte Werkstück nur aus einem einzigen Material, vorzugsweise ohne andere damit dauerhaft verbundene Werkstoffe. Ein Beispiel hierfür ist eine Glasscheibe. In einer Ausführungsform ist das Material eine Schicht eines Mehrschichtkörpers mit mindestens zwei Schichten. Vorzugsweise ist dann die Schicht mit dem Material dem Laser zugewandt. Die zweite Schicht kann ebenfalls aus einem spröden Material sein oder beispielsweise aus einem Werkstoff zur Ausbildung einer reflektierenden und/oder absorbierenden Schicht sein.
Insbesondere erfolgt das Verfahren zum Trennen des Materials entlang der vorgesehenen Trennkontur mittels Laserstrahlung genau in der angegebenen Reihenfolge, also erstens Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials einbringen, zweitens entlang der Trennkontur eine Flüssigkeit auf das Material auftragen und drittens einen Laserstrahl auf die Trennkontur richten, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen.
Schädigungsstellen sind Materialmodifikationen, die eine Schwächung des Materials zur Folge haben. Insbesondere wird das Material bei einem Trennen des Materials, beispielsweise durch Induzieren einer mechanischen Belastung und/oder thermischen Belastung, an den Schädigungsstellen versagen. Eine so erhaltene Trennfläche verläuft insbesondere durch die Schädigungsstellen, vorzugsweise durch eine überwiegende Anzahl der Schädigungsstellen, besonders bevorzugt durch sämtliche Schädigungsstellen. Eine so erhaltene Trennfläche verläuft insbesondere durch die räumliche Ausdehnung einer jeweiligen Schädigungsstelle, vorzugsweise durch einen überwiegenden Anteil der jeweiligen Schädigungsstellen, besonders bevorzugt durch die gesamte jeweilige Schädigungsstelle in Längserstreckung der Schädigungsstelle.
Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials eingebracht werden meint, dass durch ein Einwirken auf die Oberfläche des Materials eine Schädigungsstelle innerhalb des Materials erzeugt wird, d.h. grundsätzlich unterhalb der Oberfläche.
In einer Ausführungsform weisen zwei benachbarte Schädigungsstellen entlang der Trennkontur eine Distanz zueinander auf, die vorzugsweise mindestens 0,5 µm, bevorzugt 1 µm, und/oder höchstens 200 µm, bevorzugt höchstens 100 µm, beträgt. Die Distanz entspricht einer Länge eines Trennkonturabschnitts zwischen zwei Schnittpunkten der Oberfläche mit den Geraden durch die beiden benachbarten Schädigungsstellen.
Innerhalb des Materials bedeutet allgemein mit einem Abstand zur Oberfläche und Unterseite des Materials angeordnet. Insbesondere kann das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen eines solchen Abstandes ermittelt werden, indem unter einem Lichtmikroskop sichtbarer Abstand einer optisch sichtbaren Schädigungsstelle von der Oberfläche und Unterseite erkennbar ist oder nicht. Das Lichtmikroskop kann bevorzugt ein Lasermikroskop sein. Eine solche Lichtmikroskopie kann bei einem optisch transparenten Material durch das Material erfolgen. In der Regel ist dann die Schädigungsstelle optisch erkennbar, insbesondere aufgrund von Lichtstreuung, einer Einfärbung und/oder einer Strukturbeschaffenheit, die sich von dem umgebenden Material optisch erkennbar unterscheiden. Alternativ ist grundsätzlich eine Lichtmikroskopie einer Querschnittsfläche des Materials zur Bestimmung des Abstands möglich. Insbesondere beträgt der Abstand mindestens 0,5 µm, bevorzugt 1 µm, besonders bevorzugt 100µm, und/oder höchstens 2000 µm, bevorzugt höchstens 1000 µm, besonders bevorzugt 500 µm. In einer alternativen Ausführungsform können die Schädigungsstellen an die Oberfläche und/oder Unterseite des Materials angrenzen.
Die Oberfläche des Materials ist allgemein definiert als dem Laserstrahl zugewandt. Insbesondere ist eine Unterseite die der Oberfläche gegenüberliegende Fläche also eine Oberfläche der Unterseite, die dem Laserstrahl abgewandt ist.
Das Material wird in einer Tiefenrichtung, Laserstrahlachse und/oder weiteren Laserstrahlachse von der Oberfläche und der Unterseite begrenzt. Die Tiefenrichtung verläuft vorzugsweise orthogonal zur Oberfläche und/oder orthogonal zu einer flächigen Erstreckung oder Längserstreckung des Materials.
Entlang der Trennkontur eine Flüssigkeit auf das Material aufgetragen meint eine Flüssigkeit auf die Oberfläche des Materials entlang der Trennkontur auftragen oder platzieren. Die Flüssigkeit kann z.B. Wasser, Alkohol oder insbesondere pflanzliches Öl sein.
Ein Laserstrahl ist elektromagnetische Strahlung mit nahezu identischer Wellenlänge, Frequenz und/oder Phasenlage.
Ein Laserstrahl auf die Trennkontur richten meint einen Laserstrahl oder Laserstrahlung auf die Oberfläche des Materials einfallen lassen. In einer Ausführungsform erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl und dem Material oder dessen Oberfläche, insbesondere bei bewegtem und/oder ruhendem Laserstrahl und/oder Material, also bei bewegtem Laserstrahl und bewegtem Material oder alternativ entweder bei ruhendem Laserstrahl und sich bewegendem Material oder bei ruhendem Material und sich bewegendem Laserstrahl, vorzugsweise derart, dass ein Bewegungspfad des Laserstrahls relativ zum Material oder dessen Oberfläche der Trennkontur entspricht. Alternativ kann die Laseranlage so eingerichtet sein, dass der Laserstrahl gleichzeitig auf einen Trennkonturabschnitt oder die gesamt Trennkontur fällt, beispielsweise durch Maskierung.
Den Laserstrahl auf das Material richten, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen, bedeutet, dass der Energieeintrag in das Material durch den Laserstrahl oder die Energie des Laserstrahls ausreicht, damit das Material an den Schädigungsstellen versagt und/oder in mehrere Teile aufgetrennt wird. Insbesondere meint Trennen des Materials ein Teilen eines Werkstückes in zwei separate Werkstücke, die miteinander keine Verbindungsstelle oder Berührpunkte mehr aufweisen, nachdem sie nach dem Trennen voneinander wegbewegt wurden. Insbesondere wird die Wellenlänge des Laserstrahls oder genauer gesagt die Energie des Laserstrahls mit der Wellenlänge unterhalb einer sogenannten Schwellintensität von dem Material absorbiert oder im Wesentlichen absorbiert. Definitionen für Absorption und Schwellintensität sind unten gegeben.
Durch ein Verfahren zum Trennen eines Materials entlang einer vorgesehenen Trennkontur mittels Laserstrahlung, wobei Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials eingebracht werden, entlang der Trennkontur eine Flüssigkeit auf das Material aufgetragen wird und ein Laserstrahl auf die Trennkontur gerichtet wird, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen, kann eine besonders hohe Prozessgeschwindigkeit bei gleichzeitig unverändert hoher Trennqualität erzielt werden.
Ferner können auch solche Materialien wie z.B. Borosilikatglas besonders zuverlässig, schnell und mit hoher Qualität getrennt werden, die mit den für eine besonders hohe Trennqualität bekannten Verfahren wie oder ähnlich dem in der Druckschrift EP2593266A2 beschriebenen nach aktuellem Wissen der Anmelderin gar nicht oder nur schwer, mit erhöhter Ausschussrate, sehr langsamer Prozessgeschwindigkeit, nur mit übermäßigem Zusatzaufwand, geringerer Qualität der Trennkante und/oder Trennfläche getrennt werden können. Ein zusätzliches Fertigen einer V-Fuge zwecks Anreißens für ein Trennen besonders dünner Substrate mit einer Dicke kleiner als 400 µm kann entfallen.
Gegenüber den für seine Einfachheit bekannten Trennverfahren wie oder ähnlich in der US2008035617A beschrieben, bei dem ein Kühlmittel zum Induzieren eines Risses nach einem Aufheizen durch einen Laser angewendet wird, kann ferner durch das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders hohe Qualität der Trennkante und Trennfläche sowie eine besonders hohe Schnittgeschwindigkeit erzielt werden.
Eine durch Kältemittel induzierte Rissbildung wie aus der US2008035617A bekannt ist hinsichtlich der Richtung und des Umfangs der Rissbildung üblicherweise nur schwer kontrollierbar und wird daher grundsätzlich für ein Erzielen einer Trennfläche und Trennkannte mit besonders hoher Qualität als ungeeignet oder sogar kontraproduktiv beurteilt.
Die Qualität einer Trennfläche kann anhand des Einhaltens einer engen Toleranz für die Position, Ausrichtung und Oberflächenrauigkeit sowie die Bruchfestigkeit insbesondere bei Schlagbelastung im Bereich der Trennfläche ermittelt werden, wobei mit erhöhter Anzahl und Ausdehnung durch den Trennvorgang erzeugter Mikrorisse eine Reduzierung der Bruchfestigkeit zu beobachten ist.
Bei der Qualität der Trennkante kommt ferner hinzu, dass die Trennkante optisch beschädigungsfrei und nicht scharfkantig sein sollte, so dass keine Schneidgefahr für den späteren Benutzer besteht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Qualität der Trennfläche und Trennkante durch ein Auftragen einer Flüssigkeit nach einem Einbringen von Schädigungsstellen ins Innere des Materials nicht – wie möglicherweise erwartet würde – verschlechtert wird, sondern im Gegenteil bei mindestens gleichbleibender Qualität die Prozessgeschwindigkeit und/oder Trennbarkeit erhöht werden kann, besonders nach einem Einbringen von länglichen Schädigungsstellen durch einen weiteren Laserstrahl ins Innere eines für den weiteren Laserstrahl unterhalb der Schwellintensität für nichtlineare Absorption transparenten Materials.
Ferner wurde durch den Anmelder erkannt, dass der Zusatzaufwand aus dem Aufbringen der Flüssigkeit durch den Zugewinn an Prozessgeschwindigkeit und/oder Trennbarkeit überkompensiert wird.
Ein Trennen des Materials mit letztendlich besonders geringen Prozesskosten aber besonders hoher Qualität kann so ermöglicht werden.
In einer Ausführungsform werden die Schädigungsstellen durch eine nichtlineare Absorption eines weiteren Laserstrahls erzeugt, der gepulst ist und eine Wellenlänge aufweist, für die das Material unterhalb einer Schwellintensität für die nichtlineare Absorption transparent oder im Wesentlichen transparent ist.
Eine Wellenlänge, für die das Material transparent oder im Wesentlichen transparent ist, wenn nicht gerade die Schwellintensität für die nichtlineare Absorption erreicht oder überschritten wird, ist allgemein die Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung oder eines Lichtstrahls, der das Material nahezu vollständig durchdringt, also kaum reflektiert und/oder absorbiert wird. Transparent oder im Wesentlichen transparent ist beispielsweise eine Wellenlänge, bei der höchstens 15 % der Energie des weiteren Laserstrahls über einen Abschnitt von 1 mm innerhalb des Materials in Richtung der weiteren Laserstrahlachse von dem Material in diesem Abschnitt absorbiert wird. Der vorgenannte Bereich setzt voraus, dass die Strahlungsintensität des weiteren Laserstrahls mit dieser Wellenlänge über den gesamten Abschnitt unterhalb der Schwellintensität liegt.
Nichtlineare Absorption bedeutet, dass infolge einer hinreichend hohen Lasertrahlungsintensität die Anregung einzelner Atome oder Moleküle des Materials in einen höheren energetischen Zustand jeweils durch die Energie von mehr als einem Photon erfolgt – während die Energie eines einzelnen Photons hierfür nicht ausreicht – und folglich die elektromagnetische Strahlung absorbiert wird. Die absorbierte Energie kann somit zu Schädigungsstellen führen.
Anders ausgedrückt bedeutet nichtlineare Absorption, dass infolge einer hinreichend hohen Laserstrahlungsintensität insbesondere in Höhe oder oberhalb der Schwellintensität die Laserstrahlung absorbiert wird, die aufgrund ihrer Wellenlänge unterhalb der Schwellintensität normalerweise nicht absorbiert würde.
Schwellintensität kann ferner definiert werden als eine Laserstrahlungsintensität, bei deren Erreichen oder Überschreiten nichtlineare Absorption erfolgt. Wird die Schwellintensität in dem Inneren des Materials erreicht oder überschritten, kann es zu einer Plasmabildung führen oder nicht. Würde die Schwellintensität an der Oberfläche erreicht oder überschritten, so würde eine Ablation des Materials eintreten.
In der Regel wird der weitere Laserstrahl kegelförmig auf das Material gerichtet, so dass die Strahlungsintensität mit kleiner werdendem Strahlkegeldurchmesser ansteigt. Bei einem bestimmten Strahlkegeldurchmesser kann somit die Schwellintensität für die nichtlineare Absorption erreicht werden, insbesondere in einer Tiefenebene.
Ein dreidimensionaler Bereich innerhalb des Materials kann auf diese Weise erzeugt werden, in dem das darin enthaltene Material seine transparente Eigenschaft für den weiteren Laserstrahl verliert und die Energie des weiteren Laserstrahls absorbiert oder zumindest einen Teil davon.
Die nichtlineare Absorption bewirkt eine lokale Aufheizung des Materials, wodurch eine lokale Schädigung des Materials bewirkt wird.
Insbesondere ist eine lokale Schädigung eine induzierte Spannung. Alternative ist aber auch eine Schädigung in Form eines Schmelzens, eines Verdampfens oder einer Plasmabildung grundsätzlich möglich.
Eine Schädigung kann alleine oder in Verbindung mit weiteren angrenzenden Schädigungen eine Schädigungsstelle bilden.
Ein gepulster Laserstrahl umfasst anders als ein kontinuierlicher Laserstrahl eine Vielzahl zeitlich voneinander beabstandeter Laserpulse, die in der Regel eine besonders hohe Intensität aufweisen. Insbesondere werden Laserpulse in Bündeln, sogenannte Bursts, abgegeben, wobei ein Bündel mehrere Laserpulse umfasst und sich der zeitliche Abstand zwischen zwei Bündeln von dem Abstand zwischen zwei Laserpulsen unterscheiden kann.
Dadurch, dass die Schädigungsstellen durch eine nichtlineare Absorption eines weiteren Laserstrahls erzeugt werden, der gepulst ist und eine Wellenlänge aufweist, für die das Material unterhalb einer Schwellintensität für die nichtlineare Absorption transparent oder im Wesentlichen transparent ist, kann eine Trennen mit besonders hoher Qualität erreicht werden.
In einer Ausführungsform richtet eine optische Anordnung den weiteren Laserstrahl mit einer vorgesehenen sphärischen Aberration so auf das Material, dass eine Vielzahl von Fokuspunkten in das Innere des Materials fällt. Eine Vielzahl von Fokuspunkten können unterscheidbar sein oder einer Fokuslinie bilden, also ohne unterscheidbare Fokuspunkte, vorliegen.
Eine optische Anordnung dient allgemein dem Umlenken, Leiten und/oder Verändern der Laserstrahlung entlang eines Strahlengangs von einer Strahlquelle zum Material und umfasst in der Regel einen oder mehrere Umlenkspiegel, eine Blende und/oder eine Linse.
Eine sphärische Aberration ist normalerweise eine Größe zur Beschreibung eines Linsenfehlers, der sich darin zeigt, dass ein Lichtstrahl oder Laserstrahl nicht in einem einzigen Fokuspunkt fokussiert wird, sondern entlang der Laserstrahlachse mehrere Fokuspunkte oder eine Vielzahl von Fokuspunkten aufweist. Dies führt etwa bei einer Kamera zu einem unscharfen Bild.
Vorgesehenen sphärischen Aberration, dass eine Vielzahl von Fokuspunkten in das Innere des Materials fällt, bedeutet, dass die optische Anordnung so eingerichtet ist, dass gezielt unter Ausnutzung des Effekts der sphärischen Aberration die weitere Laserstrahlung nicht auf nur einen Fokuspunkt gebündelt wird, sondern der weitere Laserstrahl in einer Vielzahl von Fokuspunkten gebündelt wird, die in das Innere des Materials fallen, also dort platziert sind.
Eine optische Anordnung kann dazu beispielsweise eine insbesondere sphärische Linse mit einem Kugelsegment, einem kugelförmigen und/oder halbkugelförmigen Abschnitt umfassen.
Dadurch, dass die optische Anordnung den weiteren Laserstrahl mit einer vorgesehenen sphärischen Aberration so auf das Material richtet, dass eine Vielzahl von Fokuspunkten in das Innere des Materials fällt, kann eine Schädigungsstelle mit einer länglichen Form längs der weiteren Laserstrahlachse erzeugt werden. Eine längliche Schädigungsstelle wiederum kann eine besonders hohe Qualität der Trennfläche ermöglichen. Eine Schädigungsstelle kann eine Vielzahl miteinander verbundener Schädigungen umfassen.
Vorzugsweise ist die optische Anordnung relativ zu dem Material positionierbar, also bewegbar, insbesondere in Richtung der weiteren Laserstrahlachse, und/oder eine Blende der optischen Anordnung ist verschiebbar. Der oberste Fokuspunkt und unterste Fokuspunkt können durch das relative Positionieren und/oder Verschieben besonders einfach und präzise relativ zur Oberfläche und/oder Unterseite des Materials gezielt angeordnet werden. Der Abstand der Schädigungsstellen zur Oberseite und/oder Unterseite kann so gezielt eingestellt werden.
Insbesondere erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem weiteren Laserstrahl und dem Material oder dessen Oberfläche, insbesondere bei bewegtem und/oder ruhendem Laserstrahl und/oder Material, also bewegtem Laserstrahl und bewegtem Material oder alternativ bei entweder ruhendem weiteren Laserstrahl und sich bewegendem Material oder bei ruhendem Material und sich bewegendem weiteren Laserstrahl, vorzugsweise derart, dass ein Bewegungspfad des weiteren Laserstrahls relativ zum Material oder dessen Oberfläche der Trennkontur entspricht.
In einer Ausführungsform wird die Schwellintensität an einer Tiefenebene erreicht. Insbesondere verläuft die Tiefenebene parallel zur Oberfläche und/oder Unterseite. Bevorzugt entsprechen die oben angebenden Bereiche für den Abstand der Schädigungsstellen zur Oberfläche und Unterseite weiteren Ausführungsformen, bei denen der Abstand die Entfernung zwischen der Tiefenebene zur Oberfläche und Unterseite spezifiziert. In einer alternativen Ausführungsform spezifiziert der Abstand in den oben beschriebenen Bereichen die Entfernung der Oberfläche zu einem der Oberfläche nächst gelegenen obersten Fokuspunkt und der Entfernung der Unterseite zu einem der Unterseite nächst gelegenen untersten Fokuspunkt. Insbesondere befinden sich sämtliche Fokuspunkte und/oder die Tiefenebene in dem Inneren des Materials, also zwischen der Oberfläche und der Unterseite. In einer alternativen Ausführungsform kann ein oberster Fokuspunkt, unterster Fokuspunkt und/oder die Tiefenebene auf der Oberfläche, Unterseite oder außerhalb des Materials angeordnet sein. Insbesondere ist die Unterseite gewissermaßen eine untere Oberfläche, also eine weitere Oberfläche an der Unterseite.
In einer Ausführungsform erstrecken sich die Schädigungsstellen jeweils länglich, parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander und/oder in die Tiefe des Materials.
Länglich erstrecken meint eine längliche Form aufweisen, die sich insbesondere gerade oder gekrümmt über einen Teilabschnitt der Länge in Tiefenrichtung und/oder die gesamte Länge erstreckt.
Parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander meint, dass die Längsachsen der Schädigungsstellen parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander sind.
In die Tiefe erstrecken meint, dass sich eine Schädigungsstelle von der Oberfläche aus gesehen länglich in das Innere des Materials erstreckt, also insbesondere orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche, also in Tiefenrichtung. Alternativ ist auch grundsätzlich ein Winkel kleiner 45° zwischen der Längserstreckung der Schädigungsstellen und der Oberfläche möglich.
Dadurch, dass sich die Schädigungsstellen jeweils länglich, parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander und/oder in die Tiefe des Materials erstrecken, kann eine besonders hohe Trennflächenqualität erzielt werden.
In einer Ausführungsform ist die Querausdehnung einer Schädigungsstelle im Wesentlichen so groß wie der Spotdurchmesser, also Durchmesser des Fokuspunktes, oder der Durchmesser der engsten Strahltaille.
In einer Ausführungsform entspricht die Längsausdehnung einer Schädigungsstelle mindestens dem Spotdurchmesser oder der Rayleighlänge.
Insbesondere entspricht die Schädigungsstelle mindestens einem viertel, der hälfte oder dreiviertel der Materialdicke, also der kürzesten Entfernung zwischen der Oberfläche und der Unterseite.
In einer Ausführungsform beträgt die Distanz zwischen zwei Schnittpunkten der Oberfläche des Materials mit zwei Geraden, die jeweils orthogonal zur Oberfläche und/oder längs durch zwei benachbarte Schädigungsstellen verlaufen, mindestens 0,5 µm, bevorzugt 1 µm, besonders bevorzugt 10 µm, und/oder höchstens 200 µm, bevorzugt höchstens 100 µm, beträgt
Oberfläche meint die dem weiteren Laserstrahl zugewandte und/oder sich flächig erstreckende Oberfläche des Materials.
Geraden sind gedachte gerade verlaufende Linien.
Geraden, die jeweils orthogonal zur Oberfläche und/oder längs durch zwei benachbarte Schädigungsstellen verlaufen, bedeutet anders ausgedrückt Geraden, die jeweils erstens orthogonal zur Oberfläche und zweitens durch zwei benachbarte Schädigungsstellen verlaufen; und/oder die jeweils längs, also koaxial oder längsachsenparallel, durch zwei benachbarte Schädigungsstellen verlaufen.
Eine Trennkante und Trennfläche mit einer besonders hohen Qualität kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform wird eine Vielzahl separater Tropfen der Flüssigkeit entlang der Trennkontur auf das Material aufgetragen, insbesondere mit einem Tropfendurchmesser und/oder Tropfenabstand von mindestens 0,05 mm oder 1,0 mm und/oder höchstens 10,0 mm, bevorzugt höchstens 5,0 mm, besonders bevorzugt höchstens 3,0 mm.
Auftragen meint auf die Oberfläche auftragen, beispielsweise durch eine Pipette oder einer Einrichtung mit einer Düse und einem Mittel zum Steuern der kontinuierlich abgegebenen Flüssigkeitsmenge sowie der Pausen zwischen zwei aufeinander folgenden Flüssigkeitsabgaben.
Eine besonders hohe Trenngeschwindigkeit und Trennbarkeit kann erzielt werden.
In einer Ausführungsform wird die Vielzahl oder die gesamte Vielzahl der separaten Tropfen vor dem Richten des Laserstrahls auf die Trennkontur von dem Material abgesaugt, weggeblasen und/oder weggewischt.
Absaugen kann durch eine Pipette, ein Saugrohr oder ein saugfähiges Gewebe, beispielsweise ein Stofftuch oder Papiertuch, erfolgen.
Wegblasen kann durch ein Blasrohr oder eine Blasdüse erfolgen. Insbesondere wird die weggeblasene Flüssigkeit mindestens 1 cm von der gesamten Trennkontur wegbefördert.
Wegwischen kann durch ein saugfähiges Gewebe, beispielsweise ein Stofftuch oder Papiertuch, erfolgen. Der Unterschied zum Absaugen besteht darin, dass beim Wegwischen Druck auf das Material ausgeübt wird, während beim Absaugen lediglich die Flüssigkeit meist durch Kapillarkräfte entfernt wird.
Eine besonders Rückstandsfreie Trennkante kann so erhalten werden bei gleichzeitig unverändert besonders hoher Trenngeschwindigkeit und Trennbarkeit.
In einer Ausführungsform wird zumindest ein Oberflächenbereich des Materials, der die Trennkontur umfasst, vor dem Auftragen der Flüssigkeit für ein gezieltes beeinflussen der Benetzbarkeit behandelt, insbesondere hydrophil oder hydrophiler oder hydrophob oder hydrophober gemacht.
Oberflächenbereich meint ein Bereich der Oberfläche des Materials.
Oberflächenbereich, der die Trennkontur umfasst, bedeutet, dass die Trennkontur vollständig in den Oberflächenbereich fällt oder von diesem umschlossen wird.
Für ein gezieltes beeinflussen der Benetzbarkeit behandeln meint, beispielsweise durch Anwenden und/oder Auftragen eines Mittels die Benetzbarkeit der Oberfläche oder des Oberflächenbereiches gezielt zu beeinflussen, also die Benetzbarkeit für die später aufgetragene Flüssigkeit zu erhöhen oder zu erniedrigen.
Ein besonders zuverlässiges Trennen kann so erzielt werden.
Hydrophil machen meint das Verleihen einer hydrophilen Eigenschaft.
Hydrophiler machen meint das Verstärken der hydrophilen Eigenschaft, insbesondere der Oberfläche oder des Oberflächenbereiches vor dem Behandeln für ein gezieltes beeinflussen der Benetzbarkeit.
Hydrophob machen meint das Verleihen einer hydrophoben Eigenschaft.
Hydrophober machen meint das Verstärken der hydrophoben Eigenschaft, insbesondere der Oberfläche oder des Oberflächenbereiches vor dem Behandeln für ein gezieltes beeinflussen der Benetzbarkeit.
Die hydrophile und hydrophobe Eigenschaft kann durch Ermitteln des Kontaktwinkels bestimmt werden. Der Kontaktwinkel – „Theta“, auch Randwinkel oder Benetzungswinkel genannt – ist der Winkel, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche des Materials zu dieser Oberfläche bildet oder der maximale Winkel einer Tangente der Flüssigkeitstropfenmantelfläche zu dieser Oberfläche. Je kleiner der Kontaktwinkel, desto größer ist die hydrophile Eigenschaft der Oberfläche. Bei einem Kontaktwinkel kleiner als 90° weist die Oberfläche eine hydrophile Eigenschaft auf. Bei einem Kontaktwinkel größer oder gleich 90° ist die Oberfläche hydrophob, insbesondere bei Verwendung von Wasser als Flüssigkeit.
Die Flüssigkeit kann so in Form eines dünnen Flüssigkeitsfilmes auf die Oberfläche aufgetragen werden und die Oberfläche besonders homogen benetzen.
Ein besonders zuverlässiger Trennprozess kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform wird der Laserstrahl von der Flüssigkeit absorbiert oder im Wesentlichen absorbiert.
Absorbieren oder im Wesentlichen absorbieren meint, dass der Laserstrahl beispielsweise eine Wellenlänge aufweist, bei der mindestens 15 %, bevorzugt 50 %, besonders bevorzugt 75%, der Energie des Laserstrahls über einen Abschnitt von 1 mm innerhalb der Flüssigkeit in Richtung der Laserstrahlachse von der Flüssigkeit in diesem Abschnitt absorbiert wird, und zwar unterhalb der Schwellintensität.
Ein besonders zuverlässiger Trennprozess kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform wird die Flüssigkeit auf die Oberfläche gesprüht und/oder in Form von Flüssigkeitsdampf, beispielsweise Wasserdampf, der Oberfläche so zugeführt, dass die Oberfläche von der kondensierten Flüssigkeit benetzt wird.
Eine besonders homogene Flüssigkeitsverteilung auf der Oberfläche kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform erfolgt das Auftragen der Flüssigkeit nach dem Einbringen der Schädigungsstellen.
In einer Ausführungsform weist die Flüssigkeit beim Auftragen auf das Material Raumtemperatur oder im Wesentlichen Raumtemperatur auf, also mit einer Toleranz von plus und/oder minus 10 °C, bevorzugt 5 °C, besonders bevorzugt 2 °C. Insbesondere entspricht die Raumtemperatur 20 °C.
Die angegebene Toleranz deckt die Witterungsbedingten Temperaturschwankungen in einem Raum ohne Klima ab. Insbesondere wird kein Aufheizen oder Abkühlen der Flüssigkeit durchgeführt, um die Flüssigkeit für das Auftragen vorzubereiten.
Der Trennprozess kann so mit besonders geringem Aufwand durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform erfolgt das Auftragen der Flüssigkeit während des Richtens des Laserstrahls auf die Trennkontur, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen, wobei die Flüssigkeit insbesondere dem Laserstrahl vorlaufend auf das Material entlang der Trennkontur aufgetragen wird.
Ein besonders schneller Trennprozess kann so ermöglicht werden.
In einer Ausführungsform ist das Material ein sprödes Material wie z.B. Glas, Keramik, Kristall wie z.B. Rubin, Diamant und/oder Saphir oder Halbleitermaterial wie z.B. Silizium ist; die Flüssigkeit umfasst oder besteht aus Wasser, Alkohol oder insbesondere pflanzliches Öl; und/oder der Laserstrahl wurde durch einen Kohlendioxid-Laser oder Kohlenmonoxid-Laser erzeugt. Vorzugsweise umfasst oder besteht das Material Siliziumkarbid, Galliumarsenid, Germanium, Indium-Galliumarsenid, Aluminiumoxid oder ein Werkstoff aus einer Kombination dieser oder der oben genannten Werkstoffe. Bestehen aus meint ausschließlich bestehen aus.
Ein besonders zuverlässiger und schneller Trennprozess sowie eine besonders gute Trennbarkeit kann so erzielt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Laseranlage, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, zum Trennen eines Materials entlang einer vorgesehenen Trennkontur mittels Laserstrahlung, wobei die Laseranlage so eingerichtet ist, dass Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials eingebracht werden können, entlang der Trennkontur eine Flüssigkeit auf das Material aufgetragen werden kann und ein Laserstrahl auf die Trennkontur gerichtet werden kann, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen.
Insbesondere umfasst eine Laseranlage zum Trennen eines Materials entlang einer vorgesehenen Trennkontur mittels Laserstrahlung eine optische Anordnung zum Richten der Laserstrahlung auf das Material und eine Bewegungseinrichtung, die das Material relativ zur optischen Anordnung bewegen und/oder positionieren kann, insbesondere in Tiefenrichtung und/oder in zwei Achsen orthogonal zur Tiefenrichtung.
Bevorzugt weist die Laseranlage eine Materialaufnahme auf, die zum Aufnehmen von dünnen spröden Platten, also mit einer Dicke von 0,3 mm bis 3,0 mm, geeignet ist.
Insbesondere umfasst die Laseranlage eine oder mehrere Strahlquellen zum Erzeugen der Laserstrahlung, bevorzugt einen Festkörperlaser, insbesondere Nd:YAG-Laser, und/oder einen Gaslaser, bevorzugt CO2-Laser oder CO-Laser.
Laserstrahlung meint allgemein den Laserstrahl und/oder den weiteren Laserstrahl.
Die Optische Anordnung kann zwei separate Optiken für jeweils den Laserstrahl und den weiteren Laserstrahl umfassen.
Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials eingebracht werden können, meint, dass die Laseranlage Mittel umfasst, so dass Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials eingebracht werden.
Entlang der Trennkontur eine Flüssigkeit auf das Material aufgetragen werden kann, meint, dass die Laseranlage eine Flüssigkeitsauftragungseinrichtung und insbesondere eine Bewegungseinrichtung umfasst, so dass entlang der Trennkontur eine Flüssigkeit auf das Material aufgetragen wird.
Ein Laserstrahl auf die Trennkontur gerichtet werden kann, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen, meint, dass die Laseranlage eine optische Anordnung zum Richten des Laserstrahls auf das Material und eine Bewegungseinrichtung umfasst, die so eingerichtet ist, dass das Material relativ zur optischen Anordnung positionieren oder bewegen kann, so dass der Laserstrahl entlang der Trennkontur über das Material geführt werden kann, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen.
Mit der erfindungsgemäßen Laseranlage kann das Material, insbesondere sprödes Material, besonders schnell, zuverlässig und hochqualitativ getrennt werden.
Sämtliche Definition, optionale Spezifikationen und Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oben beschrieben wurden, können auch mit der Laseranlage kombiniert werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Laseranlage eine Flüssigkeitsauftragungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Ändern der Benetzbarkeit einer Oberfläche und/oder eines die Trennkontur umfassenden Oberflächenbereichs des Materials herbeizuführen, die Flüssigkeit auf die Oberfläche und/oder den Oberflächenbereich aufzutragen und/oder die Flüssigkeit wieder von der Oberfläche und/oder dem Oberflächenbereich zu entfernen.
In einer Ausführungsform umfasst das Ändern der Benetzbarkeit ein hydrohil oder hydrophiler machen.
In einer Ausführungsform umfasst das Ändern der Benetzbarkeit ein hydrophob oder hydrophober machen.
Für Öl als Flüssigkeit meint hydrophil oleophil und hydrophob oleophob.
In einer Ausführungsform umfasst die Laseranlage eine Flüssigkeitsauftragungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Oberfläche und/oder einen die Trennkontur umfassenden Oberflächenbereich des Materials hydrophil oder hydrophiler oder hydrophob oder hydrophober zu machen, die Flüssigkeit auf die Oberfläche und/oder den Oberflächenbereich aufzutragen und/oder die Flüssigkeit wieder von der Oberfläche und/oder dem Oberflächenbereich zu entfernen.
Insbesondere ist die Flüssigkeitsauftragungseinrichtung so eingerichtet, dass sie Tropfen mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 10 mm abgeben kann und/oder die Flüssigkeit in Form eines Sprühnebels oder Flüssigkeitsdampfes abgeben kann. Insbesondere weist die Flüssigkeitsauftragungseinrichtung eine erste Zuleitung für die Flüssigkeit und eine zweite Zuleitung für ein flüssiges Mittel zum Ändern der Benetzbarkeit, also z.B. zum hydrophil oder hydrophiler oder hydrophob oder hydrophober machen, der Oberfläche auf.
Insbesondere umfasst die Flüssigkeitsauftragungseinrichtung einen oder genau zwei Austritte. Dadurch können die Flüssigkeit und das Mittel zum hydrophil oder hydrophiler machen separat oder gemeinsam auf das Material aufgetragen werden. Das insbesondere spröde Material kann so besonders schnell, zuverlässig und hochqualitativ getrennt werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Laseranlage eine optische Anordnung zum Richten der Laserstrahlung auf das Material, eine Bewegungseinrichtung zum Durchführen einer Relativbewegung zwischen dem Material und der optischen Anordnung und insbesondere der Flüssigkeitsauftragungseinrichtung und/oder eine Steuerung, die so eingerichtet ist, dass die Schädigungsstellen durch eine nichtlineare Absorption eines weiteren Laserstrahls erzeugt werden kann, der gepulst ist und eine Wellenlänge aufweist, für die das Material unterhalb einer Schwellintensität für die nichtlineare Absorption transparent oder im Wesentlichen transparent ist und/oder die optische Anordnung den weiteren Laserstrahl mit einer vorgesehenen sphärischen Aberration so auf das Material richten kann, dass eine Vielzahl von Fokuspunkten in das Innere des Materials fällt.
Das Material, insbesondere sprödes Materials, kann besonders schnell, zuverlässig und hochqualitativ getrennt werden.
Insbesondere ist die Flüssigkeitsauftragungseinrichtung fest mit einer Optik der optischen Anordnung zum Richten des Laserstrahls oder des weiteren Laserstrahls verbunden, derart, dass ein Austritt der Flüssigkeitsauftragungseinrichtung eine Relativbewegung des Laserstrahls oder des weiteren Laserstrahls relativ zum Material mit vollzieht. Eine zusätzliche Bewegungseinrichtung kann so eingespart werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Platte aus einem spröden Material, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Platte für elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge zwischen 1000 nm und 1100 nm transparent ist und eine Dicke von mindestens 0,05 mm und/oder höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 4 mm, besonders bevorzugt höchstens 2 mm, aufweist, wobei die Platte an einer Seite eine Trennfläche mit einer Rauigkeit von mindestens 0,1 µm, bevorzugt 1 µm, und/oder höchstens 100 µm, bevorzugt höchstens 10 µm, aufweist, und/oder eine Trennkante stumpf ist.
Insbesondere umfasst oder besteht die Platte aus Borosilikatglas.
Stumpfe Trennkante meint, dass bei einem Halten des Materials mit den nackten Fingern an der Trennkante andrückend bei normaler Handhabung keine Schneidgefahr besteht.
Eine Platte kann so mit besonders hoher Qualität der Trennkante und Trennfläche bei geringem Herstellungsaufwand erzeugt werden.
In einer Ausführungsform – die als ein separater, weiterer Aspekt der Erfindung behandelt werden kann, der mit den oben genannten Ausführungsformen kombiniert werden kann, – ist ein Verfahren und eine entsprechend eingerichtete Laseranlage zum Trennen eines spröden Materials, beispielsweise Glas, insbesondere nicht-gehärtetes Glas, bevorzugt nicht-gehärtetes Borosilikatglas, entlang einer vorgesehenen Trennkontur mittels eines CO-Laserstrahls einer Wellenlänge von zwischen 4,8 µm bis 8,3 µm vorgesehen, wobei Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials eingebracht werden, anschließend entlang der Trennkontur eine Flüssigkeit auf das Material aufgetragen wird und schließlich der CO-Laserstrahl auf die Trennkontur gerichtet wird, um das Material, in welchen der CO-Laserstrahl signifikant im Materialvolumen absorbiert wird, entlang der Trennkontur zu trennen.
Signifikant absorbieren meint nach einer Tiefe von 50 µm um etwa 40% absorbiert werden und nach einer Tiefe von 400µm vollständig oder im Wesentlichen vollständig absorbiert werden.
Durch die im Vergleich zu CO2-Laserstrahlung große Eindringtiefe der CO-Laserstrahlung in das Material kann die Energie besonders materialschonender deponiert werden und eine besonders hohe Bruchfestigkeit des Materials und der Trennkante und Trennfläche erzielt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren und/oder entsprechend eingerichtete Laseranlage zum Trennen eines Materials entlang einer vorgesehenen Trennkontur mittels Laserstrahlung, wobei Schädigungsstellen entlang der Trennkontur in das Innere des Materials eingebracht werden und/oder ein Laserstrahl auf die Trennkontur gerichtet wird, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen.
Die Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der oben beschriebenen Verfahren und Laseranlagen sowie die Merkmale und besonders die Parameterbereiche der in den Ausführungsbeispielen, die anhand der Figuren erläutert werden, können mit diesem Aspekt der Erfindung kombiniert werden.
Ein Trennen mit einer besonders hohen Qualität der Trennfläche und Trennkante kann so ermöglicht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert und mit Bezug zu den Zeichnungen die Ausführungsformen sowie zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen näher beschrieben.
Es zeigt:
1a: Schematische Darstellung des Einbringens von Schädigungen durch den weiteren Laserstrahl.
1b: Schematische Darstellung des auf das Material gerichteten weiteren Laserstrahls mit einer Vielzahl von Fokuspunkten in dem Inneren des Materials.
2: Schematische Darstellung von auf das Material aufgetragenen Tropfen der Flüssigkeit entlang der vorgesehenen Trennkontur.
3a: Schematische Darstellung des auf die Trennkontur gerichteten Laserstrahls zum Trennen des Materials entlang der Trennkontur.
3b: Schematische Darstellung des auf das Material mit der aufgetragenen Flüssigkeit gerichteten Laserstrahls, um das Material entlang der Trennkontur zu trennen.
4: Schematische Darstellung einer Platte aus sprödem Material nach erfolgter Trennung mittels Laserstrahlung.
Die 1a, 1b, 2, 3a und 3b illustrieren exemplarisch ein Verfahren zum Trennen eines Materials 1 entlang einer vorgesehenen Trennkontur 2 mittels Laserstrahlung mittels einer Laseranlage zum Trennen des Materials 1 entlang der vorgesehenen Trennkontur 2 mittels Laserstrahlung. 4 zeigt exemplarisch eine Platte aus sprödem Material 1, welches durch das in den 1a bis 3b herstellbar ist.
Zunächst werden die Schädigungsstellen 3 entlang der Trennkontur 2 in das Innere des Materials 1 eingebracht, wie die 1a und 1b zeigen.
Danach wird entlang der Trennkontur 2 eine Flüssigkeit auf das Material 1 aufgetragen. 2 zeigt das Material 1 mit der aufgetragener Flüssigkeit.
Schließlich wird ein Laserstrahl 10 mit der Laserstrahlachse 9 auf die Trennkontur 2 gerichtet wird, um das Material 1 entlang der Trennkontur 2 zu trennen, wie die 3a und 3b illustrieren.
Auf diese Weise kann eine Platte aus einem spröden Material 1, z.B. Glas, hergestellt werden, wobei die Platte für elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge zwischen 1000 nm und 1100 nm transparent ist und eine Dicke von 0,05 bis 10 mm aufweist, wobei die Platte an einer Seite eine Trennfläche 13 mit einer Rauigkeit von mindestens 0,1 µm, bevorzugt 1 µm, und/oder höchstens 100 µm, bevorzugt höchstens 10 µm, aufweist und eine Trennkante 12 stumpf ist, so dass bei ordnungsgemäßer Handhabung keine Verletzungsgefahr besteht.
Die 1a zeigt eine vorgesehene Trennkontur 2. In einer Ausführungsform wurde die Trennkontur 2 durch Programmierung der Steuerung 23 festgelegt. Die Steuerung 23 vermag insbesondere die Bewegungseinrichtung 22 derart anzusteuern, dass anhand der Programmierung der vorgesehenen Trennkontur 2 das Material 1 und der weitere Laserstrahl 5 so relativ zueinander bewegt werden können, dass der weiteren Laserstrahl 5 auf die Oberfläche 16 des Materials 1 gerichtet wird und sich entlang der vorgesehenen Trennkontur 2 über die Oberfläche 16 bewegt. Die Bewegungsrichtung des weiteren Laserstrahls 5 relativ zum Material 1 entspricht der Bewegungsrichtung des Laserstrahl 10, die in 3a durch den Pfeil dargestellt ist. Bevorzugt weist die Laseranlage oder die Bewegungseinrichtung 22 eine Materialaufnahme 11 auf, die zum Aufnehmen von spröden Platten mit einer Dicke von mindestens 0,05 mm oder 0,4 mm und/oder höchstens 10 mm oder 4 mm geeignet ist.
Die Schädigungsstellen 3 werden durch eine nichtlineare Absorption eines weiteren Laserstrahls 5 erzeugt, der gepulst ist und eine Wellenlänge aufweist, für die das Material 1 unterhalb einer Schwellintensität für die nichtlineare Absorption transparent oder im Wesentlichen transparent ist. Für Glas als Material 1 kann daher vorteilhaft ein Festkörperlaser, insbesondere Nd:YAG-Laser, als Strahlquelle 24 eingesetzt werden, dessen Wellenlänge für Glas transparent ist.
Die Schwellintensität kann entweder anhand der Materialeigenschaften berechnet oder anhand einfacher Testreihen ermittelt werden, indem die Energie des weiteren Laserstrahls so lange gesteigert wird, bis eine sichtbare Materialmodifikation oder Schädigungsstelle erzeugt wird. Der Beginn der sichtbaren Materialmodifikation oder Schädigungsstelle kann herangezogen werden, um die Schwellintensität für ein vorliegendes Material 1 zu definieren. In 1b ist die Schellintensität beispielsweise in der Tiefenebene 8 erreicht. Die in 1a schematisch dargestellten Schädigungsstellen, die bei Glas als Material 1 mit bloßem Auge sichtbar sind, beginnen sich von der Oberfläche 16 aus gesehen ab der Tiefenebene 8 in Tiefenrichtung zu erstrecken. Die Schädigungsstellen 3 weisen den Abstand 27 zur Oberfläche 16 und/oder Unterseite 17 auf.
Eine optische Anordnung 6 weist wie in 1a gezeigt eine sphärische Linse 26 vorzugsweise mit einem Kugelsegment oder sphärischen Abschnitt auf, um den weiteren Laserstrahl 5 mit einer vorgesehenen sphärischen Aberration so auf das Material 1 zu richten, dass eine Vielzahl von Fokuspunkten 7 in das Innere des Materials 1 fällt.
Der weitere Laserstrahl 5 wird von der Strahlquelle 24 durch die optische Anordnung 6 zur Oberfläche 16 des Materials 1 geleitet und darauf gerichtet.
Die Schädigungsstellen 3 weisen bei dem Strahlengang wie in 1b dargestellt einem Abstand 3 zur Oberfläche 16 und Unterseite 17 auf und haben eine längliche Form, die insbesondere wie die weitere Laserstrahlachse 15 vorzugsweise orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zur Oberfläche 16 orientiert ist.
Eine Oberfläche 16 und damit eine spätere Trennkante 12 mit besonders hoher Qualität kann so erzielt werden.
Insbesondere kann so ein Material 1 mit einer Dicke von mindestens 0,3 mm und/oder höchstens 3 mm mit nur einem Trenndurchgang gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens getrennt werden.
In einer Ausführungsform kann ein Material 1 mit einer Dicke von höchstens 6 mm durch mehrere sich wiederholende Trenndurchgänge gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens getrennt werden.
In einer Ausführungsform beträgt der Spotdurchmesser des weiteren Laserstrahls 5 mindestens 2 µm und/oder höchstens 5 µm.
In einer Ausführungsform beträgt die Laserleistung des weiteren Laserstrahls 5, insbesondere gemessen direkt am Laser, mindestens 10 W und/oder höchstens 200 W, bevorzugt höchstens 110 W, besonders bevorzugt höchstens 100 W, ganz besonders bevorzugt ungefähr 50 W.
In einer Ausführungsform beträgt die Wellenlänge des weiteren Laserstrahls 5 mindestens 500 nm, bevorzugt 1000 nm, und/oder höchstens 1500 nm, bevorzugt höchstens 1100 nm, besonders bevorzugt ungefähr 1064 nm.
Eine besonders geringe lineare Absorption im Material, z.B. Glas, kann erzielt werden, so dass sich der weitere Laserstrahl besonders gleichmäßig im Materialvolumen verteilen kann.
In einer Ausführungsform beträgt die Relativgeschwindigkeit des weiteren Laserstrahls 5 relativ zum Material 1 entlang der Trennkontur 2, also die Vorschubgeschwindigkeit, mindestens 100 mm/s, bevorzugt 450 mm/s, und/oder höchstens 1500 mm/s, bevorzugt höchstens 700 mm/s, besonders bevorzugt ungefähr 550 mm/s.
Eine zum hochqualitativen Trennen besonders geeignete Distanz 20 zwischen zwei Schnittstellen der Oberfläche 16 mit zwei Geraden 18, 19 durch zwei entlang der Trennkontur 2 benachbarte Schädigungsstellen 3 kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform beträgt die Pulsdauer des weiteren Laserstrahls 5 mindestens 10 ps (Pikosekunden), bevorzugt 12 ps, und/oder höchstens 100 ps, bevorzugt höchstens 20 ps, besonders bevorzugt ungefähr 15 ps.
Je länger die Pulsdauer desto länger wird die erzeugte Schädigungsstelle 3. Eine zu lange Pulsdauer führt zu Effizienzverlust.
In einer Ausführungsform beträgt die Pulsenergie des weiteren Laserstrahls 5 mindestens 60 µJ, bevorzugt 90 µJ, und/oder höchstens 600 µJ, bevorzugt höchstens 300 µJ, besonders bevorzugt ungefähr 200 µJ.
Die Pulsenergie kann zur Ermittlung der Schwellintensität dienen und steht im Zusammenhang mit dem Erzeugen einer Materialmodifikation und damit Einbringen einer Schädigungsstelle 3 sowie mit den Vorgängen der nichtlinearen Absorption und des optischen Durchbruchs.
In einer Ausführungsform beträgt die Anzahl der Pulse pro Burst des weiteren Laserstrahls 5 mindestens 2, bevorzugt 3, und/oder höchstens 10, bevorzugt höchstens 6, besonders bevorzugt ungefähr 5.
Eine besonders geeignete Vergrößerung der Ausdehnung der Schädigungsstelle kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform beträgt die Burstenergie des weiteren Laserstrahls 5 mindestens 300 µJ, bevorzugt 400 µJ, und/oder höchstens 1000 µJ, bevorzugt höchstens 800 µJ, besonders bevorzugt ungefähr 500 µJ.
Insbesondere dient ein Burst, der mehrere Pulse umfasst, der Erzeugung einer einzelnen Schädigungsstelle 3 im Material 1. Insbesondere resultiert die Distanz 20 zwischen zwei benachbarten Schädigungsstelle 3 entlang der Trennkontur 2 aus dem zeitlichen Abstand zwischen zwei Bursts und der relativen Bewegungsgeschwindigkeit zwischen dem weiteren Laserstrahl 5 bzw. der optischen Anordnung 6 und dem Material 1.
In einer Ausführungsform beträgt die Repititionsrate des weiteren Laserstrahls 5 mindestens 10 kHz, bevorzugt 50 kHz, und/oder höchstens 300 kHz, bevorzugt höchstens 200 kHz, besonders bevorzugt ungefähr 100 kHz.
In einer Ausführungsform beträgt die Distanz 20 zwischen zwei benachbarten Schädigungsstelle 3 entlang der Trennkontur 2 mindestens 1 µm, bevorzugt 20 µm, und/oder höchstens 100 µm, bevorzugt höchstens 80 µm.
Ein Optimum zwischen Energieaufwand und einem planmäßen Trennen kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform weisen die Schädigungsstellen 3 und die Platte aus sprödem Material, welchen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, unter dem Lichtmikroskop und/oder Elektronenmikroskop keine Rissbildung auf.
In einer Ausführungsform beträgt die numerische Apertur, also gewissermaßen die Strahlformung der sphärischen Linse 26, mindestens 0,1 NA, bevorzugt 0,2 NA, und/oder höchstens 0,7 NA, bevorzugt höchstens 0,4 NA, besonders bevorzugt ungefähr 0,3 NA.
Eine besonders geeignete Vergrößerung der Ausdehnung der Schädigungsstelle 3 kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform ist der weitere Laserstrahl 5 in mindestens einen ersten Strahl und einen zweiten Strahl aufgeteilt, die sich beide überlagern und von denen der erste Strahl die originäre Wellenlänge, also die Wellenlänge der Laserstrahlung bei der Strahlerzeugung in der Strahlquelle 24, und der zweite Strahl eine Wellenlänge mit einem Bruchteil der Wellenlänge des ersten Strahls aufweist, vorzugsweise ganzer Bruchteil. Eine solche Strahlteilung unter Modifikation der Wellenlänge bei einem der Teilstrahlen kann durch eine entsprechend eingerichtete optische Anordnung 6 vorgesehen werden.
Ganzer Bruchteil meint 1/X, wobei X eine positive, ganze Zahl ist. Insbesondere ist die ganze Zahl kleiner als 100. Bevorzugt ist der Bruchteil ½, also 0,5 bzw. X = 2. Ganze Zahl meint keine Nachkommastellen.
Insbesondere weisen die sich überlagernden Teilstrahlen, also z.B. der erste Strahl und der zweite Strahl, unterschiedliche Wellenlängen auf. Insbesondere hat der erste Strahl eine Wellenlänge von mindestens 500 nm und der zweite Strahl die hälfte davon, bevorzugt hat der erste Strahl eine Wellenlänge von 1000 nm und der zweite Strahl die hälfte davon, und/oder hat der erste Strahl eine Wellenlänge von höchstens 1500 nm und der zweite Strahl die hälfte davon, bevorzugt hat der erste Strahl eine Wellenlänge von höchstens 1100 nm und der zweite Strahl die hälfte davon, besonders bevorzugt hat der erste Strahl eine Wellenlänge ungefähr 1064 nm und der zweite Strahl 532 nm.
Da elektromagnetische Strahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich an einer Linse gebrochen und umgelenkt wird, also die Brennweite wellenlängenabhängig ist, kann durch die Überlagerung von Strahlung mit zwei Wellenlängen – also z.B. einem ersten Strahl mit einer ersten Wellenlänge und einem zweiten Strahl mit einer zweiten unterschiedlichen Wellenlänge zu mehreren Fokuspunkten 7 führen. Die Strahlung mit zwei Wellenlängen, also z.B. der erste Strahl und der zweite Strahl, können insbesondere durch Teilung und/oder Strahlmodifikation mittels der optischen Anordnung 6 von nur einem einzigen Laser erzeugt werden,
Diese Ausführungsform stellt somit eine Ergänzung oder Alternative zu einer sphärischen Linse 26 dar, um gezielt eine Vielzahl von Fokuspunkten 7 zu erzeugen.
Optische Komponenten brechen Licht wellenlängenabhängig unterschiedlich stark. Bei Einzellinsen führt dies zur sogenannten chromatischen Aberration, die sich z.B. durch unterschiedliche Fokusabstände für Strahlung zu unterschiedlicher Wellenlängen führt. Durch Überlagerung von Strahlung mehrerer Wellenlängen können so mehrere Foki oder Fokuspunkten 7 mit unterschiedlichen Abständen zu Linse bzw. zur optischen Anordnung 6 erzielt werden.
In einer Ausführungsform ist die Strahlung eines IR-Lasers, also 1064nm als Grundwellenlänge, d.h. originäre Wellenlänge, in Prozessnähe einer Frequenzkonversion zu unterziehen. Ein Teil der Strahlung wird dadurch nach 532 nm konvertiert, also sogenannt harmonisch, während der Rest der Strahlung die Grundwellenlänge beibehält. Auf diese Weise wird nur eine Strahlquelle benötigt.
Die 2 zeigt die auf das Material 1 aufgebrachte Flüssigkeit in Tropfenform.
In einer Ausführungsform erfolgt das Aufbringen durch eine Flüssigkeitsaufbringeinrichtung 25 mit einem Auslass (3a), der an die Bewegung des Laserstrahls 10 gekoppelt ist und diesem vorangeht oder vorläuft, so dass die Flüssigkeit zunächst auf das Material 1 aufgetragen wird und erst anschließend der Laserstrahl 10 über dieselbe Stelle der Oberfläche 16 des Materials 1 entlangfährt.
In einer Ausführungsform, bei der die Flüssigkeit in Tropfenform aufgetragen wird und die Tropfen größer sind als der Durchmesser des Laserstrahls 10 auf der Oberfläche 16 des Materials 1, zieht der Laserstrahl 10 eine Furche durch den Tropfen bis auf die Oberfläche 16 des Materials 1 unter Verdampfung der Flüssigkeit, die sich zuvor an der Stelle der Furche befand. In einer Ausführungsform wird der gesamte Tropfen beim Passieren des Laserstrahls 10 verdampft.
In einer Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, weisen die Tropfen einen Tropfenabstand 21 auf, der größer ist als der Tropfendurchmesser. Alternativ ist auch ein Tropfenabstand 21 umsetzbar, der kleiner ist als der Tropfendurchmesser. Vorzugsweise haben die Tropfen einen im Wesentlichen kreisförmigen Durchmesser. Der Tropfendurchmesser ist die maximale Ausdehnung auf der Oberfläche 16.
In einer Ausführungsform wird Wasser als Flüssigkeit so auf die Oberfläche 16 aufgetragen, dass die Oberfläche 16 von dem Wasser benetzt wird.
In einer Ausführungsform umfasst die Flüssigkeitsauftragungseinrichtung 25 einen Inkjet oder eine Inkjet-artige Vorrichtung zur Abgabe von Tropfen 4 der Flüssigkeit und/oder die Abgabe eines Tropfen 4 der Flüssigkeit wird durch die Steuerung 23 gesteuert.
Eine besonders schnelle Prozessgeschwindigkeit kann so erzielt werden.
In einer Ausführungsform vermag die die Bewegungseinrichtung 22 die Flüssigkeitsauftragungseinrichtung 25, insbesondere separat von dem Laserstrahl 10 oder weiteren Laserstrahl 5 oder der optischen Anordnung 6, relativ zum Material 1 zu bewegen.
In 3a und 3b wird gezeigt, dass der Laserstrahl 10, dessen Laserstrahlachse 9 insbesondere orthogonal zur Oberfläche 16 verläuft, linear von dem Material 1 absorbiert wird, also eine Absorption unterhalb der Schwellintensität.
In einer Ausführungsform vermag die Steuerung 23 insbesondere die Bewegungseinrichtung 22 derart anzusteuern, dass anhand der Programmierung der vorgesehenen Trennkontur 2 das Material 1 und der Laserstrahl 10 so relativ zueinander bewegt werden können, dass der Laserstrahl 10 auf die Oberfläche 16 des Materials 1 gerichtet wird und sich entlang der vorgesehenen Trennkontur 2 über die Oberfläche 16 bewegt.
In einer Ausführungsform beträgt die Wellenlänge des Laserstrahls 10 mindestens 4 µm, bevorzugt 6 µm, besonders bevorzugt mindestens 10 µm, und/oder höchstens 11 µm, bevorzugt höchstens 6 µm, besonders bevorzugt höchstens 11 µm.
Eine zuverlässige, lineare Absorption beispielsweise in Glaswerkstoffen als Material 1 und Wasser als Flüssigkeit kann so ermöglicht werden.
In einer Ausführungsform wird der Laserstrahl 10 durch einen Kohlenmonoxidlaser bzw. CO-Laser erzeugt. Besonders homogene, thermomechanische Spannungen und eine besonders geringe Neigung zu Kantenausbrüchen kann so ermöglicht werden.
In einer Ausführungsform beträgt die Relativgeschwindigkeit des Laserstrahls 10 relativ zum Material 1 entlang der Trennkontur 2, also die Vorschubgeschwindigkeit, mindestens 50 mm/s, bevorzugt 100 mm/s, und/oder höchstens 1000 mm/s, bevorzugt höchstens 500 mm/s, besonders bevorzugt ungefähr 200 mm/s.
Die Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl 10 und dem Material 1 bildet ein Temperaturgradient und somit Spannungsgradient aus, der eine besonders zuverlässige Trennung ermöglicht.
In einer Ausführungsform beträgt die Spotgröße des Laserstrahls 10 mindestens 1 mm, bevorzugt 3 mm, und/oder höchstens 20 mm, bevorzugt höchstens 8 mm, besonders bevorzugt 4 mm.
Der Laserstrahlstrahl 10, z.B. Kohlenmonoxidlaser CO- oder CO2-Laser, erwärmt das Material lokal. Durch die Relativbewegung zwischen Laserstrahl 10 und Material 1 werden Temperaturgradienten und somit Spannungsgradienten induziert. Insbesondere können Zugspannungen lokal entlang der modifizierten Kontur eingebracht werden, die an dieser Stelle zur Separation des Materials führen können. Je größer die Materialdicke oder die gewünschte Trenngeschwindigkeit desto größer kann vorteilhaft die Laserspotgröße gewählt werden, um einen besonders geeigneten Energieeintrag zu ermöglichen ohne das Material zu beschädigen.
In der Regel ist keine oder nur sehr geringe manuelle Kraftaufwendung nötig, um die bereits getrennten Teile letztendlich voneinander zu separieren, also voneinander weg zubewegen, ohne dass ein Berührpunkt verbleibt.
Die Trennkontur 2 kann gerade und/oder gebogen verlaufen. Die Trennkannte 12 ist in der Regel nahezu deckungsgleich mit der Trennkontur 2 nach dem Trennen des Materials 1. Die Trennfläche 13 wird von der Trennkante 12, die sich entlang oder im Wesentlichen entlang der vorgesehenen Trennkontur 2 erstreckt, begrenzt. Die Trennfläche 13 ist an einer Seite des Materials angeordnet.
Die Trennfläche 13 wird ebenfalls durch zwei Trennecke 14 begrenzt, welche sich jeweils entlang oder im Wesentlichen entlang eine Schnittlinie von der Trennfläche 13 mit einer Seitenfläche erstrecken.
Die Oberfläche bleibt in der Regel beschädigungsfrei. Eine besonders hohe Oberflächenqualität und Kantenqualität kann so nach dem Trennen erhalten werden.
Alternativ ist es grundsätzlich möglich, die Laseranlage so einzurichten, dass zu einem Teil, zum überwiegendem Teil oder bei allen der Schädigungsstellen an der Oberfläche jeweils oberhalb einer Schädigungsstelle eine Modifikation und/oder eine Ausnehmung erzeugt werden kann, insbesondere mit einem Durchmesser an der Oberfläche und/oder Ausnehmungstiefe in Höhe mindestens des halben Spotdurchmessers und/oder höchstens dem fünffachen Spotdurchmessers des weiteren Laserstrahls an einem Fokuspunkt. Die Oberflächenqualität ist dann gegenüber einer unbeschädigten Oberfläche reduziert, ohne eine besonders verbesserte Trennbarkeit zu erhalten.
In einem Ausführungsbeispiel wird Material 1 mit einer Dicke von höchstens 2,8 mm oder durch Wiederholung des Verfahrens höchstens 6mm mit einem weiteren Laserstrahl eines Festkörperlaser zum Einbringen von Schädigungsstellen in ein Glasmaterial eingesetzt, wobei der gepulste weitere Laserstrahl mit einer Pulsdauer zwischen 10 ps und 100 ps an einer Vielzahl von Stellen mit einer Distanz 20 von 1 µm bis 100 µm entlang der Trennkontur 2 verteilt in das Material 1 eingebracht wird und dabei die Laser-Material-Wechselwirkung zu einem optischen Durchbruch führt, wodurch als Schädigungsstelle 3 eine dauerhafte Materialmodifikation mit einer Nadelform mit einem Durchmesser von genau oder ungefähr 0,5 µm bis 10 µm bei einer Länge der Schädigungsstelle 3 von bis zu genau oder ungefähr 3 mm erzeugt wird. Insbesondere folgt ein Auftragen der Flüssigkeit. Vorzugsweise folgt eine erneute Beaufschlagung der Trennkontur 2 mit dem Laserstrahl 10 eines CO-Lasers oder CO2-Lasers, derart, dass im Material ein Temperaturgradient und daraus resultierend ein Spannungsgradient entsteht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2593266 A2 [0003, 0003, 0027]
US 2008035617 A [0004, 0004, 0005, 0028, 0029]

Claims

Verfahren zum Trennen eines Materials (1) entlang einer vorgesehenen Trennkontur (2) mittels Laserstrahlung, wobei Schädigungsstellen (3) entlang der Trennkontur (2) in das Innere des Materials (1) eingebracht werden, entlang der Trennkontur (2) eine Flüssigkeit auf das Material (1) aufgetragen wird und ein Laserstrahl (10) auf die Trennkontur (2) gerichtet wird, um das Material (1) entlang der Trennkontur (2) zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schädigungsstellen (3) durch eine nichtlineare Absorption eines weiteren Laserstrahl (5) erzeugt werden, der gepulst ist und eine Wellenlänge aufweist, für die das Material (1) unterhalb einer Schwellintensität für die nichtlineare Absorption transparent oder im Wesentlichen transparent ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Anordnung (6) den weiteren Laserstrahl (5) mit einer vorgesehenen sphärischen Aberration so auf das Material (1) richtet, dass eine Vielzahl von Fokuspunkten (7) in das Innere des Materials (1) fällt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schädigungsstellen (3) sich jeweils länglich, parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander und/oder in die Tiefe des Materials erstrecken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Distanz (20) zwischen zwei Schnittpunkten einer Oberfläche (16) des Materials (1) mit zwei Geraden (18, 19), die jeweils orthogonal zur Oberfläche (16) und/oder längs durch zwei benachbarte Schädigungsstellen (3) verlaufen, mindestens 1 µm und/oder höchstens 200 µm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl separater Tropfen (4) der Flüssigkeit entlang der Trennkontur (2) auf das Material (1) aufgetragen wird, insbesondere mit einem Tropfendurchmesser und/oder Tropfenabstand (21) von mindestens 0,05 mm oder 1,0 mm und/oder höchstens 10,0 mm.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der separaten Tropfen (4) vor dem Richten des Laserstrahls (10) auf die Trennkontur (2) von dem Material (1) abgesaugt, weggeblasen und/oder weggewischt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Oberflächenbereich des Materials (1), der die Trennkontur (2) umfasst, vor dem Auftragen der Flüssigkeit für ein gezieltes Beeinflussen der Benetzbarkeit behandelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (10) von der Flüssigkeit absorbiert oder im Wesentlichen absorbiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit beim Auftragen auf das Material (1) Raumtemperatur oder im Wesentlichen Raumtemperatur aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Laserstrahl (5) in mindestens einen ersten Strahl und einen zweiten Strahl aufgeteilt wird, die sich beide überlagern und/oder von denen der erste Strahl eine originäre Wellenlänge und/oder der zweite Strahl eine Wellenlänge mit einem Bruchteil der Wellenlänge des ersten Strahls aufweist.
Laseranlage zum Trennen eines Materials (1) entlang einer vorgesehenen Trennkontur (2) mittels Laserstrahlung, die Laseranlage so eingerichtet ist, dass Schädigungsstellen (3) entlang der Trennkontur (2) in das Innere des Materials (1) eingebracht werden können, entlang der Trennkontur (2) eine Flüssigkeit auf das Material (1) aufgetragen werden kann und ein Laserstrahl (10) auf die Trennkontur (2) gerichtet werden kann, um das Material (1) entlang der Trennkontur (2) zu trennen.
Laseranlage nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitsauftragungseinrichtung (25), die dazu eingerichtet ist, ein Ändern der Benetzbarkeit einer Oberfläche des Materials (1) herbeizuführen, die Flüssigkeit auf die Oberfläche (16) aufzutragen und/oder die Flüssigkeit wieder von der Oberfläche (16) zu entfernen.
Laseranlage nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine optische Anordnung (6) zum Richten der Laserstrahlung auf das Material (1), eine Bewegungseinrichtung (22) zum Durchführen einer Relativbewegung zwischen dem Material (1) und der optischen Anordnung (6) und insbesondere der Flüssigkeitsauftragungseinrichtung (25) sowie eine Steuerung (23), die so eingerichtet ist, dass die Schädigungsstellen (3) durch eine nichtlineare Absorption eines weiteren Laserstrahl (5) erzeugt werden kann, der gepulst ist und eine Wellenlänge aufweist, für die das Material (1) unterhalb einer Schwellintensität für die nichtlineare Absorption transparent oder im Wesentlichen transparent ist und/oder die optische Anordnung (6) den weiteren Laserstrahl (5) mit einer vorgesehenen sphärischen Aberration so auf das Material (1) richten kann, dass eine Vielzahl von Fokuspunkten (7) in das Innere des Materials (1) fällt.
Platte aus einem spröden Material (1), hergestellt durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Platte für elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge zwischen 1000 nm und 1100 nm transparent ist und eine Dicke von mindestens 0,05 mm und/oder höchstens 10 mm aufweist, wobei die Platte an einer Seite eine Trennfläche (13) mit einer Rauigkeit von mindestens 0,1 µm, bevorzugt 1 µm, und/oder höchstens 100 µm, bevorzugt höchstens 10 µm, aufweist und/oder eine Trennkante (12) stumpf ist.