DE102017100015A1

DE102017100015A1 - Verfahren zum Trennen von Substraten

Info

Publication number: DE102017100015A1
Application number: DE102017100015.1A
Authority: DE
Inventors: Fabian Wagner; Volker Plapper; Andreas Ortner; Simon Schmitt; Frank-Thomas Lentes; Albrecht Seidl
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2017-01-02
Filing date: 2017-01-02
Publication date: 2018-07-05
Also published as: US20220267189A1; JP2020514222A; LT3562790T; CN121946031A; EP3562790A1; WO2018122112A1; US12590024B2; ES3020564T3; EP3562790B1; KR20190101404A; US11618707B2; JP7267920B2; US20190322564A1; KR102448768B1; CN110167892A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen eines Substrats, insbesondere aus sprödhartem Material, bei welchem entlang einer vorbestimmten Trennlinie mit wenigstens einem gepulsten Laserstrahl voneinander beabstandet Schädigungen in das Substrat eingebracht werden,wobei sowohl der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen als auch die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung derart gewählt werden,dass a) die Bruchspannung σzum Trennen des Susbstrats entlang der Trennlinie kleiner ist als eine von dem jeweiligen Substrat abhängige erste Referenzspannung σ,dass b) die Kantenfestigkeit σder nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Substrat abhängige zweite Referenzspannung σunddass c) das Substrat nach dem Einbringen der Schädigungen durch Einwirkung einer Spannung entlang der Trennlinie trennbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum lasergestützten Trennen von Substraten, insbesondere Substraten aus Glas, Glaskeramik oder Silizium, bei welchem entlang einer vorbestimmten Trennlinie mit einem gepulsten Laserstrahl voneinander beabstandet Schädigungen in das Substrat eingebracht werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Werkstück, insbesondere ein Glasprodukt ein Glaskeramikprodukt oder ein Siliziumprodukt, welches entlang einer Trennlinie voneinander beabstandet Schädigungen aufweist.
Ein in der Glasindustrie weit verbreitetes Schneidverfahren ist das mechanische Ritzen und Brechen. Das Verfahren ist kostengünstig, jedoch im Wesentlichen auf gerade Schnitte beschränkt. Nach dem Brechen weisen die Kanten häufig keine ausreichende Qualität auf, so dass eine aufwendige Nachbearbeitung, z.B. durch Schleifen bzw. Polieren nötig werden kann.
Ein anderes Verfahren ist das Wasserstrahlschneiden, welches zwar Freiformgeometrien zulässt, jedoch relativ langsam und teuer bei gleichzeitig begrenzter Qualität ist, so dass eine weitere Nachbearbeitung der Kante auch bei diesem Verfahren typischerweise notwendig ist. Das Verfahren des Wasserstrahlschneidens findet daher vorwiegend Anwendung für komplexe Geometrien, die sich mit dem Ritzen und Brechen und einer sich ggf. anschließenden Nachbearbeitung nicht herstellen lassen.
Bei dem Verfahren des thermischen Laser-Scribings wird das Glas z.B. mittels eines CO₂-Lasers entlang der Schnittlinie erhitzt und sofort wieder stark abgekühlt. Hiermit ist es möglich, hohe Kantenqualitäten zu erzielen und gleichzeitig Freiformgeometrien herzustellen, wobei die Krümmungsradien der Schnittkante allerdings nicht zu gering sein dürfen. Das Laser-Scribing eignet sich jedoch nicht oder nur mit hohen Qualitätsverlusten für Gläser mit größerer Dicke und insbesondere nicht für Gläser mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Besonders vielversprechend erscheint vor diesem Hintergrund das Verfahren der Laser-Filamentierung. Hierbei wird mit einem Ultrakurzpuls-Laser eine Trennlinie, z.B. in Form einer Perforierung, in das Glas eingebracht.
Wie etwa die WO 2012/006736 A2 beschreibt, können mit einem gepulsten fokussierten Laserstrahl Filamente in einem transparenten Substrat erzeugt werden, wobei ein aus mehreren Filamenten gebildeter Pfad das Trennen des Substrats ermöglicht. Ein Filament wird dabei durch einen hochenergetischen kurzen Laserpuls hergestellt, wobei angenommen wird, dass der nichtlineare optische Kerr-Effekt zur Selbstfokussierung des Laserstrahls führt, wodurch Plasmabildung bewirkt wird.
Auch die DE 10 2012 110 971 A1 beschreibt ein Verfahren der Trennvorbereitung von transparenten Werkstücken, bei welchem sich quer durch das Werkstück erstreckende, aneinander gereihte Filamentstrukturen durch ultrakurze Laserpulse entlang einer Sollbruchlinie erzeugt werden.
Nachdem mittels Laser-Filamentierung ein Filamentpfad, insbesondere in Form einer Vorschädigungslinie bzw. einer Perforationslinie, in das Glas eingebracht wurde kann das Glas in einem weiteren sogenannten Cleaving-Schritt aufgetrennt werden. Dabei wird der Filamentpfad z.B. mit einem CO₂-Laser nachgefahren, so dass sich das Glas entlang des Filamentpfades und somit entlang einer vorgesehenen Trennlinie trennt. Während des Cleaving-Schritts kann es jedoch insbesondere bei komplexen Geometrien oder bei Materialien mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu Fehlern kommen, etwa dergestalt, dass der Riss nicht der voreingebrachten Trennlinie folgt und ausreißt, oder dass der Riss nicht startet bzw. abbricht. Es hat sich gezeigt, dass sich solche Probleme bei verschiedenen Gläsern unterschiedlich darstellen können, d.h. mitunter auch von dem jeweils zu trennenden Glas abhängen können.
Die Erfindung hat sich daher allgemein die Aufgabe gestellt das Verfahren der Laser-Filamentierung mit anschließendem Cleaving-Schritt zu optimieren, insbesondere im Hinblick auf das jeweils zu trennende Material.
Ein Aspekt der Aufgabe der Erfindung ist es, die Qualität der Trennkante zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Trennen eines Substrats, insbesondere eines Substrats aus sprödhartem Material, speziell aus Glas, Glaskeramik und/oder Silizium, wobei entlang einer vorbestimmten Trennlinie mit wenigstens einem gepulsten Laserstrahl voneinander beabstandet Schädigungen in das Substrat eingebracht werden.
Es werden demnach nebeneinander entlang einer Trennlinie filamentförmige Schädigungen im Volumen des Substrats erzeugt, wobei das Substrat insbesondere als flächiges Glaselement, als flächiges Glaskeramikelement oder als flächiger Siliziumwafer ausgebildet sein kann. Die filamentförmigen Schädigungen werden durch Laserpulse eines Lasers erzeugt, insbesondere indem die Laserpulse im Volumen des Glases ein Plasma erzeugen, wobei das Material des Substrats für die Laserpulse transparent ist, und die Auftreffpunkte der Laserpulse auf dem Susbstrat über dessen Oberfläche entlang der Trennlinie bewegt werden.
Beim Einbringen der Schädigungen wird sowohl der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen als auch die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer der Schädigungen derart gewählt, dass (a) die Bruchspannung σ_B zum Trennen des Substrats entlang der Trennlinie kleiner ist als eine von dem jeweiligen Substrat abhängige erste Referenzspannung σ_R1, (b) die Kantenfestigkeit σ_K der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Substrat abhängige zweite Referenzspannung σ_R2 und (c) das Substrat nach dem Einbringen der Schädigungen durch Einwirkung einer Spannung entlang der Trennlinie trennbar ist.
Mit anderen Worten wird die Laser-Filamentierung im Hinblick auf die Bruchspannung des Substrats vorgenommen, wobei insbesondere die Anzahl an Pulsen, die in einzelne Perforationsstellen geschossen werden und der Abstand der Filamente entsprechend vorausgewählt wird. Ferner ist es auch möglich, die Zeitdifferenz zwischen den Einzelpulsen für die Erzeugung eines Filaments vorauszuwählen.
Unter der Bruchspannung σ_B ist dabei diejenige Spannung zu verstehen, die erforderlich ist, um das Substrat, nachdem die Schädigungen eingebracht wurden, entlang der Trennlinie zu trennen, d.h. den Filamentierungskanal zu öffnen. Für die Bruchspannung gilt σ_B < σ_R1, wobei die erste Referenzspannung σ_R1 einen vom Substrat abhängigen Wert bezeichnet, insbesondere einen Wert, der von dem Material des Substrats und/oder dessen Eigenschaften abhängt.
Weiterhin kann mit den Filamentierungsparametern auch die Kantenfestigkeit beeinflusst werden. Unter der Kantenfestigkeit σ_K ist diejenige Spannung zu verstehen, die aufgebracht werden muss, um in das Substrat mit der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante einen Riss zu treiben und das Substrat zum Brechen zu bringen. Für die Kantenfestigkeit gilt σ_K > σ_R2, wobei die zweite Referenzspannung σ_R2 wiederum einen vom Substrat abhängigen Wert bezeichnet, insbesondere einen Wert der von dem Material des Substrats und/oder dessen Eigenschaften abhängt.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Referenzspannung identisch sind und vorgegeben sind als eine vom Material des Substrats abhängige maximale thermische Spannung, d.h. σ_R1 = σ_R2 = σ_th. Unter der maximalen thermischen Spannung σ_th ist dabei diejenige Spannung zu verstehen, die durch punktuelle Erwärmung des Substrats, insbesondere mittels eines CO₂-Lasers höchstens erzielt werden kann.
Die maximale thermische Spannung σ_th kann insbesondere nach der Formel σ_th = 0,5·α·E·(T_g-100°C) bestimmbar sein, wobei α den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Substrats bezeichnet, E den Elastizitätsmodul des Materials des Substrats bezeichnet und T_g die Glasübergangstemperatur des Materials des Substrats bezeichnet.
Im Rahmen einer DOE-Versuchsreihe, auf welche weiter unten näher eingegangen wird, konnte experimentell bestätigt werden, dass der Cleaving-Schritt bei Proben aus unterschiedlichen Gläsern unter den genannten Voraussetzungen, insbesondere σ_B < 0,5·α E·(T_g-100°C) und σ_K > 0,5·α· E·(T_g-100°C) besonders gut gelingt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass für die erste Referenzspannung σ_R1 ≤ C_R1· α· E·(T_g-100°C) gilt und für die zweite Referenzspannung σ_R2 ≥ C_R2· α ·E·(T_g-100°C) gilt, wobei C_R1 und C_R2 Referenzspannungskoeffizienten mit C_R1=0,5/k und C_R2=0,5*k und k=1,5, vorzugsweise k=2, besonders bevorzugt k=2,5 sind und wobei wiederum α den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Substrats bezeichnet, E den Elastizitätsmodul des Materials des Substrats bezeichnet und T_g die Glasübergangstemperatur des Materials des Substrats bezeichnet.
Es ist demnach z.B. insbesondere bevorzugt, dass für die Bruchspannung σ_B < 0,25· α E·(T_g-100°C) gilt und für die Kantenfestigkeit σ_K > 0,5·α E·(T_g-100°C). Noch bevorzugter kann es sein, dass für die Bruchspannung σ_B < 0,25· α ·E·(T_g-100°C) gilt und für die Kantenfestigkeit σ_K > α ·E·(T_g-100°C). Erwähnenswert ist, dass für die Bruchspannung ferner vorzugsweise σ_B > 1/20 α E·(T_g-100°C) gilt.
Liegt beispielsweise der Wert der thermisch eingebrachten Spannung des Cleaving-Schritts über dem oberen Grenzwert für die Bruchspannung, kann das Substrat wegen der Nähe zu T_g lokal relaxieren, d.h. die notwendige Spannung kann nicht aufgebaut werden und der Cleaving-Schritt misslingt, wobei hierbei vom Mittelwert der Spannungsverteilung ausgegangen wird.
Die vorstehenden Ausführungen gelten insbesondere für Substrate aus Glas, welche nicht vorgespannt sind. Bei vorgespanntem Substrat bzw. Glas kommt es hingegen weniger stark auf den Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten α an. Wichtiger ist demgegenüber die innere Zugspannung σ_CT („center tension“).
In einer Ausführungsform zum Trennen eines insbesondere chemisch vorgespannten Substrats, vorzugsweise aus Glas, ist demnach vorgesehen, dass die erste und die zweite Referenzspannung identisch sind und vorgegeben sind als eine durch die Eigenschaften des vorgespannten Substrats definierte innere Zugspannung, d.h. σ_R1 = σ_R2 = σ_CT.
Die innere Zugspannung σ_CT kann insbesondere bei chemisch vorgespanntem Substrat nach der Formel σ_CT= (σ_CS·d_L)/(d-2d_L) bestimmbar sein, wobei σ_CS die Oberflächendruckspannung (compaction stress) des vorgespannten Substrats bezeichnet, d die Dicke des Substrats, insbesondere des flächigen Glassubstrats bezeichnet, und d_L die Eindringtiefe der Vorspannung („depth of layer“, DoL) bezeichnet, mit anderen Worten die Entfernung des Nulldurchganges der Spannung von der Substratoberfläche bzw. die Dicke der vorgespannten Schicht des Substrats.
Die innere Zugspannung σ_CT kann insbesondere bei thermisch vorgespanntem Substrat nach der Formel σ_CT= σ_CS/2 bestimmbar sein, wobei σ_CS die Oberflächendruckspannung (compaction stress) des vorgespannten Substrats bezeichnet.
Für den Prozess des Cleavens kann es somit bevorzugt sein, die Bruchspannung geringer einzustellen als die innere Zugspannung σ_CT, die Kantenfestigkeit hingegen deutlich größer. Für den Prozess des Cleavens kann es somit besonders bevorzugt sein, die Bruchspannung geringer einzustellen als die Summe von innerer Zugspannung σ_CT und thermischer Spannung σ_th, die Kantenfestigkeit hingegen größer, insbesondere deutlich größer.
Unabhängig davon, ob es sich um ein vorgespanntes oder nicht vorgespanntes Substrat handelt, kann nach dem Einbringen der Schädigungen ein Auftreffpunkt einer Laserstrahlung, vorzugsweise eines CO₂-Lasers, auf dem Substrat entlang der Trennlinie bewegt werden, um die zur Trennung entlang der Trennlinie einzuwirkende Spannung hervorzurufen. Dieser Schritt wird auch als Cleaving-Schritt bezeichnet und erfolgt durch die oben beschriebenen Maßnahmen in vorteilhafter Weise.
Mittels des Cleaving-Schritts werden an bzw. entlang der Trennlinie lokale thermomechanische Spannungen in dem Substrat, d.h. insbesondere in dem Glaselement, dem Glaskeramikelement bzw. dem Siliziumelement hervorgerufen, um eine Rissbildung zwischen benachbarten filamentförmigen Schädigungen zu bewirken, d.h. um benachbarte filamentförmigen Schädigungen durch Risse zu verbinden.
Dadurch kann die Perforation zu einer zumindest abschnittsweisen Trennfuge vervollständigt werden, d.h. es kann eine zumindest teilweise Auftrennung oder Aufspaltung des Substrats entlang der Trennlinie erreicht werden. Vorzugsweise wird eine vollständige Trennfuge herbeigeführt.
Mit der wie oben beschrieben eingestellten Bruchspannung bzw. Kantenfestigkeit werden die Voraussetzungen für das Gelingen des Cleaving-Schritts in einer Reihe von Aspekten optimiert.
Zum einen gelingt das Auftrennen der Perforationslinie auch bei Materialien mit relativ niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α. Erfolgreich getrennt werden können insbesondere Materialien bzw. Gläser mit α< 5·10^-6 K^-1, vorzugsweise mit α < 4,5·10⁶ K^-1, besonders bevorzugt mit α < 4.10^-6 K^-1. Dies konnte im Rahmen unten näher beschriebener DOE-Versuche verifiziert werden.
Zum anderen kann während des Cleaving-Schritts die laterale Abweichung des Laserspots zur Perforierungslinie größer sein, d.h. die Lagetoleranz des Auftreffpunkts des CO₂-Lasers braucht weniger präzise zu sein, ohne dass der Cleaving-Schritt misslingt. Während diese laterale Abweichung herkömmlicherweise kleiner als 500 µm sein sollen, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft laterale Abweichungen bis zu 3 mm toleriert werden. Auch dies wurde im Rahmen der unten dargestellten Versuche insbesondere für Materialien mit α > 4,5·10^-6 K^-1, welche wie beschrieben filamentiert, d.h. perforiert, wurden, bestätigt.
Ferner kann auch in vorteilhafter Weise die Leistung des für das Cleaving verwendeten Lasers bei gleichbleibender Geschwindigkeit reduziert werden.
Die Erzeugung der Schädigungen basiert auf dem Einsatz eines Lasers, welcher vorzugsweise ultrakurze Laserpulse abgibt (UKP-Laser). Die Laserpulse erzeugen filamentförmige Schädigungen präzise entlang der vorgegebenen Trennlinie quer durch das vorzugsweise flächige Substrat durch lokale Zerstörung des Werkstoffs in der Wechselwirkungszone mit dem Laserlicht. Die Schädigungen sind typischerweise ausgebildet als definierte linienhafte Schädigungen, deren Länge durch Wahl geeigneter Pulsenergien und Pulsdauern beeinflusst werden kann. Durch Erzeugung einer Mehrzahl in geeignetem Abstand zueinander liegender Filamente wird eine Perforation des Werkstoffs erzielt.
Durch eine solche Mikroperforation wird dabei an den Schnittkanten des Substrats eine sehr hohe Kantenqualität erreicht. Das Verfahren stellt somit ein Präzisionstrennverfahren dar, welches eine hohe und definierte Kantenqualität gewährleistet und somit insbesondere zu einer hohen und definierten Kantenfestigkeit bzw. Biegefestigkeit des Subsrats nach der Trennung führt. Die erzielten Kantenqualitäten sind insbesondere hoch genug, dass auf ein nachfolgendes Schleifen der Kanten oft verzichtet werden kann.
Die Erzeugung der Schädigungen erfolgt insbesondere im Betrieb des Ultrakurzpuls-Lasers im sogenannten Burst-Mode. Bei diesem Betriebsmodus wird der Laserpuls nicht als Einzelpuls abgegeben, sondern als Folge kurz hintereinander abgegebener Pulse, die gemeinsam ein Pulspaket, einen sogenannten Burst, bilden, wobei eine Schädigung vorzugsweise mittels eines Bursts erzeugt wird.
Ein solches Pulspaket weist im Allgemeinen eine etwas größere Energie auf, als ein Einzelpuls im üblichen Single-Shot-Betrieb. Die Pulse eines Bursts selbst beinhalten aber deutlich weniger Energie als ein Einzelpuls. Hinsichtlich der Pulse innerhalb eines Bursts kann vorgesehen sein, dass die Pulsenergien flexibel einstellbar sind, insbesondere, dass die Pulsenergien entweder im Wesentlichen konstant bleiben oder dass die Pulsenergien zunehmen oder dass die Pulsenergien abnehmen.
Eine geeignete Laserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser mit einer Wellenlänge von 1064 Nanometern.
Die Laserquelle erzeugt beispielsweise einen Rohstrahl mit einem (1/e²)-Durchmesser von 12mm, als Optik kann eine Bikonvex-Linse mit einer Brennweite von 16mm zum Einsatz kommen. Zur Erzeugung des Rohstrahls kann ggf. eine geeignete strahlformende Optik, wie beispielsweise ein Galilei-Teleskop zum Einsatz kommen.
Die Laserquelle arbeitet insbesondere mit einer Repetitionsrate, welche zwischen 1 kHz und 1000 kHz, vorzugsweise zwischen 10 kHz und 400 kHz, besonders bevorzugt zwischen 30 kHz und 200 kHz.
Die Repetitionsrate und/oder die Scangeschwindigkeit kann dabei so gewählt werden, dass der gewünschte Abstand benachbarter filamentförmiger Schädigungen erreicht wird.
Die geeignete Pulsdauer eines Laserpulses liegt in einem Bereich von weniger als 100 Pikosekunden, bevorzugt bei weniger als 20 Pikosekunden.
Die typische Leistung der Laserquelle liegt dabei besonders günstig in einem Bereich von 20 bis 300 Watt. Um die filamentförmigen Schädigungen zu erzielen, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Pulsenergie im Burst von mehr als 400 Mikrojoule eingesetzt, ferner vorteilhaft eine gesamte Burstenergie von mehr als 500 Mikrojoule.
Beim Betriebs des Ultrakurzpuls-Lasers im Burst-Modus ist die Repetitionsrate die Wiederholrate der Abgabe von Bursts. Die Pulsdauer ist im Wesentlichen unabhängig davon, ob ein Laser im Einzelpulsbetrieb oder im Burst-Mode betrieben wird. Die Pulse innerhalb eines Bursts weisen typischerweise eine ähnliche Pulslänge auf, wie ein Puls im Einzelpulsbetrieb. Die Burstfrequenz kann im Intervall [15 MHz, 90 MHz] liegen, bevorzugt im Intervall [20 MHz, 85 MHz] liegen und beträgt beispielsweise 50 MHz und die Anzahl der Pulse im Burst kann zwischen 1 und 10 Pulsen, z.B. 6 Pulsen liegen.
Im Rahmen der Erfindung wird beim Einbringen der Schädigungen der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer der Schädigungen im Hinblick auf die Bruchspannung σ_B und die Kantenfestigkeit σ_K ausgewählt.
Die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung wird dabei insbesondere aus dem Intervall [1, 20], vorzugsweise aus dem Intervall [1, 10], besonders bevorzugt aus dem Intervall [2, 8] gewählt.
Der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen wird insbesondere aus dem Intervall [1 µm, 10µm], vorzugsweise aus dem Intervall [3µm, 8µm], besonders bevorzugt aus dem Intervall [5µm, 7µm] gewählt. Die Intervalle sind insbesondere kontinuierlich zu verstehen, wobei in einer Ausführungsform der Erfindung auch vorgesehen sein kann, dass es sich um diskrete Intervalle handelt. Vorzugsweise ist die Standardabweichung der Abstände benachbarten Schädigungen kleiner als 1µm.
Mit diesen Abständen, wobei insbesondere relativ hohe Abstände zwischen den einzelnen Filamenten von > 5 µm, bevorzugt > 7 µm, vorgesehen sind, kann mittels der Filamentierung die geeignete Bruchspannung eingestellt werden, wie aus der unten näher aufgeführten Versuchsreihe hervorgeht.
Dass bevorzugt relativ hohe Abstände gewählt werden ist insofern überraschend, als dass man bisher davon ausgegangen ist, dass mit zunehmenden Abständen die Bruchkraft stetig zunimmt. Dieser Zusammenhang hat sich jedoch nicht bewahrheitet, wie unten gezeigt wird. Es wird davon ausgegangen, dass erst ab Abständen von mehr als 8 µm die Annahme steigender Bruchkraft wieder zutrifft.
Da dieser Effekt im Gegensatz zum Burst oder der Burstabstand auch positiven Einfluss auf die Kantenrauigkeit hat, ist ein hoher Abstand der Filamente besonders vorteilhaft. Mit anderen Worten führen hohe Abstände der Schädigungen zu glatteren Kanten. Insofern ist die Wahl höherer Filamentabstände vorteilhaft. Desweitern hat dies einen positiven Einfluss auf die Geschwindigkeit, da mit Lasern gleicher Frequenz so deutlich höhere Schneidgeschwindigkeiten erreicht werden können.
In einer ersten spezielleren Ausführungsform der Erfindung weist das Material des Substrats einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Intervall [3·10^-6 K^-1, 4·10^-6 K^-1], einen Elastizitätsmodul im Intervall [69 kN/mm², 76 kN/mm²] und/oder eine Glasübergangstemperatur im Intervall [700°C, 800°C] auf.
In dieser ersten spezielleren Ausführungsform wird der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen gewählt aus dem Intervall [6µm, 8µm] und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung aus dem Intervall [7, 9].
In einer zweiten spezielleren Ausführungsform der Erfindung weist das Material des Substrats einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Intervall [7·10^-6 K^-1, 8·10^-6 K^-1], einen Elastizitätsmodul im Intervall [69 kN/mm², 76 kN/mm²] und/oder eine Glasübergangstemperatur im Intervall [500°C, 600°C] auf.
In dieser zweiten spezielleren Ausführungsform wird der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen gewählt aus dem Intervall [6 µm, 8 µm] und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung aus dem Intervall [1, 3].
In einer dritten spezielleren Ausführungsform der Erfindung weist das Material des Substrats einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Intervall [3·10^-6 K^-1, 4·10^-6 K^-1], einen Elastizitätsmodul im Intervall [60 kN/mm², 68 kN/mm²] und/oder eine Glasübergangstemperatur im Intervall [500°C, 600°C] auf.
In dieser dritten spezielleren Ausführungsform wird der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen entweder gewählt aus dem Intervall [4µm, 8µm] und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung aus dem Intervall [7, 9] oder der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen wird gewählt aus dem Intervall [6µm, 8µm] und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung aus dem Intervall [3, 5].
Unabhängig von den drei vorgenannten spezielleren Ausführungsformen und ggf. in Kombination mit diesen spezielleren Ausführungsformen kann das Substrat Material eines bestimmten Glas-Typs und/oder einer bestimmten Glas-Zusammensetzungen umfassen oder daraus gefertigt sein.

Beispielsweise kann das Substrat ein Lithiumaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%) sein:

Zusammensetzung	(Gew.-%)
SiO₂	55-69
Al₂O₃	18-25
Li₂O	3-5
Na₂O + K₂O	0-30
MgO + CaO +SrO + BaO	0-5
ZnO	0-4
TiO₂	0-5
ZrO₂	0-5
TiO₂ +ZrO₂ +SnO₂	2-6
P₂O₅	0-8
F	0-1
B₂O₃	0-2

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 3·10^-6 K^-1 und 6·10^-6 K^-1 oder zwischen 3,3·10^-6 K^-1 und 5,7·10^-6 K^-1 aufweisen.

Bevorzugt weist das Lithiumaluminosilikatglas die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung	(Gew.-%)
SiO₂	57-66
Al₂O₃	18-23
Li₂O	3-5
Na₂O + K₂O	3-25
MgO + CaO +SrO + BaO	1-4
ZnO	0-4
TiO₂	0-4
ZrO₂	0-5
TiO₂ +ZrO₂ +SnO₂	2-6
P₂O₅	0-7
F	0-1
B₂O₃	0-2

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 4,5·10^-6 K^-1 und 6·10^-6 K^-1 oder zwischen 4,76·10^-6 K^-1 und 5,7·10^-6 K^-1 aufweisen.

Das Lithiumaluminosilikatglas weist noch bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung	(Gew.-%)
SiO₂	57-63
Al₂O₃	18-22
Li₂O	3.5-5
Na₂O + K₂O	5-20
MgO + CaO +SrO + BaO	0-5
ZnO	0-3
TiO₂	0-3
ZrO₂	0-5
TiO₂ +ZrO₂ +SnO₂	2-5
P₂O₅	0-5
F	0-1
B₂O₃	0-2

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 4·10^-6 K^-1 und 8·10^-6 K^-1 oder zwischen 5·10^-6 K^-1 und 7·10^-6 K^-1 aufweisen. Es kann auch eine entsprechende Glaskeramik vorgesehen sein welche einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen -0,068·10^-6 K^-1 und 1,16·10^-6 K^-1 aufweist.
In einem anderen Beispiel kann das Substrat ein Kalknatronglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%) sein:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 40-81

Al₂O₃ 0-6

B₂O₃ 0-5

Li₂O + Na₂O + K₂O 5-30

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-30

TiO₂ +ZrO₂ 0-7

P₂O₅ 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 5,25·10^-6 K^-1 und 10*10^-6 K^-1 oder zwischen 5,53·10^-6 K^-1 und 9,77·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Kalknatronglas weist bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 50-81

Al₂O₃ 0-5

B₂O₃ 0-5

Li₂O + Na₂O + K₂O 5-28

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-25

TiO₂ +ZrO₂ 0-6

P₂O₅ 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 4,5·10^-6 K^-1 und 11·10^-6 K^-1 oder zwischen 4,94·10⁶ K^-1 und 10,25·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Kalknatronglas weist noch bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 55-76

Al₂O₃ 0-5

B₂O₃ 0-5

Li₂O + Na₂O + K₂O 5-25

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-20

TiO₂ +ZrO₂ 0-5

P₂O₅ 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 4,5·10^-6 K^-1 und 11·10⁶ K^-1 oder zwischen 4,93·10^-6 K^-1 und 10,25·10^-6 K^-1 aufweisen.
In einem weiteren Beispiel ist das Substrat ein Borosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%):

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 60-85

Al₂O₃ 0-10

B₂O₃ 5-20

Li₂O + Na₂O + K₂O 2-16

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-15

TiO₂ +ZrO₂ 0-5

P₂O₅ 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 2,75·10^-6 K^-1 und 10·10⁶ K^-1 oder zwischen 3,0·10⁶ K^-1 und 9,01·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Borosilikatglas weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 63-84

Al₂O₃ 0-8

B₂O₃ 5-18

Li₂O + Na₂O + K₂O 3-14

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-12

TiO₂ +ZrO₂ 0-4

P₂O₅ 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 2,5·10^-6 K^-1 und 8·10^-6 K^-1 oder zwischen 2,8·10^-6 K^-1 und 7,5·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Borosilikatglas weist noch bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 63-83

Al₂O₃ 0-7

B₂O₃ 5-18

Li₂O + Na₂O + K₂O 4-14

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-10

TiO₂ +ZrO₂ 0-3

P₂O₅ 0-2
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 3,0·10^-6 K^-1 und 8·10^-6 K^-1 oder zwischen 3,18·10^-6 K^-1 und 7,5·10^-6 K^-1 aufweisen.
In einem weiteren Beispiel ist das Substrat ein Alkalimetallaluminosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%):

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 40-75

Al₂O₃ 10-30

B₂O₃ 0-20

Li₂O + Na₂O + K₂O 4-30

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-15

TiO₂ + ZrO₂ 0-15

P₂O₅ 0-10
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 3,0·10^-6 K^-1 und 11·10^-6 K^-1 oder zwischen 3,3·10^-6 K^-1 und 10·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Alkalimetallaluminosilikatglas weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 50-70

Al₂O₃ 10-27

B₂O₃ 0-18

Li₂O + Na₂O + K₂O 5-28

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-13

TiO₂ + ZrO₂ 0-13

P₂O₅ 0-9
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 3,75·10^-6 K^-1 und 11·10^-6 K^-1 oder zwischen 3,99·10^-6 K^-1 und 10,22·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Alkalialuminosilikatglas weist noch bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 55-68

Al₂O₃ 10-27

B₂O₃ 0-15

Li₂O + Na₂O + K₂O 4-27

MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-12

TiO₂ + ZrO₂ 0-10

P₂O₅ 0-8
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 4,0·10^-6 K^-1 und 10·10^-6 K^-1 oder zwischen 4,5·10^-6 K^-1 und 9,08·10^-6 K^-1 aufweisen.
In einem weiteren Beispiel ist das Substrat ein Aluminosilikatglas mit niedrigem Alkaligehalt mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%):

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 50-75

Al₂O₃ 7-25

B₂O₃ 0-20

Li₂O + Na₂O + K₂O 0-4

MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO 5-25

TiO₂+ZrO₂ 0-10

P₂O₅ 0-5
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 2,5·10^-6 K^-1 und 7·10^-6 K^-1 oder zwischen 2,8·10^-6 K^-1 und 6,5·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Aluminosilikatglas mit niedrigem Alkaligehalt weist bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 52-73

Al₂O₃ 7-23

B₂O₃ 0-18

Li₂O + Na₂O + K₂O 0-4

MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO 5-23

TiO₂+ZrO₂ 0-10

P₂O₅ 0-5
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 2,5·10^-6 K^-1 und 7·10^-6 K^-1 oder zwischen 2,8·10^-6 K^-1 und 6,5·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Aluminosilikatglas mit niedrigem Alkaligehalt weist noch bevorzugter die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Zusammensetzung (Gew.-%)

SiO₂ 53-71

Al₂O₃ 7-22

B₂O₃ 0-18

Li₂O + Na₂O + K₂O 0-4

MgO + CaO +SrO + BaO + ZnO 5-22

TiO₂ + ZrO₂ 0-8

P₂O₅ 0-5
Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃, 0 - 2 Gew.-% As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl, F und/oder CeO₂ können als Läutermittel zugegeben werden, und 0 - 5 Gew.-% Seltenerdoxide können ebenfalls zugegeben werden, um magnetische, Photonen- oder optische Funktionen in die Glaslage oder-platte einzuführen, und die Gesamtmenge der Gesamtzusammensetzung beträgt 100 Gew.-%.
Insbesondere kann ein Material der vorgenannten Zusammensetzung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 2,5·10^-6 K^-1 und 7·10^-6 K^-1 oder zwischen 2,8·10^-6 K^-1 und 6,5·10^-6 K^-1 aufweisen.
Das Substrat kann auch eine Dicke von kleiner 350 µm, vorzugsweise von kleiner 250 µm, bevorzugt von kleiner 100 µm, besonders bevorzugt von kleiner 50 µm und bevorzugt von mindestens 3 µm, vorzugsweise von mindestens 10 µm, besonders bevorzugt von mindestens 15 µm aufweisen. Bevorzugte Substratdicken sind 5, 10, 15, 25, 30, 35, 50, 55, 70, 80, 100, 130, 145, 160, 190, 210 oder 280 µm. Insbesondere kann das Substrat als Dünnglasband bzw. als Glasfolie ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft somit allgemeiner gesprochen ein Verfahren zum Trennen eines Substrats insbesondere eines Substrats aus sprödhartem Material, speziell aus Glas, Glaskeramik oder Silizium, umfassend die folgende Verfahrensschritte.

a) Bereitstellen zumindest eines flächigen Substrats, insbesondere eines Glaselements, eines Glaskeramikelements oder eines Siliziumelements, mit zumindest einem bekannten Materialkennwert, insbesondere dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, dem Elastizitätsmodul und/oder der Glasübergangstemperatur und/oder zumindest einer bekannten Substrateigenschaft, insbesondere dem Transmissionsgrad, z.B. für das Laserlicht, und/oder der mittleren Rauheit R_a zumindest einer der Substratoberflächen.
b) Festlegen zumindest eines Prozessparameters, insbesondere eines Schädigungsabstands, einer Laserpulsanzahl und/oder einer Burstfrequenz, in Abhängigkeit des zumindest einen bekannten Materialkennwerts und/oder der zumindest einen bekannten Substrateigenschaft.
c) Einbringen voneinander beabstandeter Schädigungen entlang einer vorbestimmten Trennlinie mittels Laserpulsen eines Lasers in das flächige Substrat entsprechend des zumindest einen festgelegten Prozessparameters.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Transmission des Substrats, insbesondere für den gepulsten Laserstrahl, höher ist als 70 %, bevorzugt höher ist 80 %, besonders bevorzugt höher ist als 85 %. Ferner ist vorzugsweise die mittlere Rauheit R_a geringer als 0,5 µm, bevorzugt geringer als 0,4 µm, besonders bevorzugt geringer als 0,35 µm.
Die Erfindung betrifft auch ein Werkstück, insbesondere ein Glasprodukt, ein Glaskeramikprodukt oder ein Siliziumprodukt, das entlang einer Trennlinie vorgeschädigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück entlang der Trennlinie voneinander beabstandet Schädigungen aufweist und dass die Bruchspannung σ_B zum Trennen des Werkstücks entlang der Trennlinie kleiner ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige erste Referenzspannung σ_R1 und dass die Kantenfestigkeit σ_K der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige zweite Referenzspannung σ_R2.
Sowohl die erste als auch die zweite Referenzspannung können vorgegeben sein als eine vom Material des Werkstücks abhängige maximale thermische Spannung σ_R1 = σ_R2 = σ_th, wobei die maximale thermische Spannung σ_th insbesondere nach der Formel σ_th = 0,5·α·E·(T_g-100°C) bestimmbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann für die erste Referenzspannung σ_R1≤C_R1·α·E·(T_g-100°C) gelten und für die zweite Referenzspannung σ_R2≥C_R2·α·E·(T_g-1 00°C), wobei C_R1 und C_R2 Referenzspannungskoeffizienten mit C_R1=0,5/k und C_R2=0,5·k und k=1,5, vorzugsweise k=2, besonders bevorzugt k=2,5 sind.
Die vorstehend beschriebenen Werkstücke sind vorzugsweise nicht vorgespannt. Es kann allerdings auch ein vorgespanntes Werkstück, insbesondere aus Glas vorgesehen sein, wobei die erste und die zweite Referenzspannung identisch sind und vorgegeben sind als eine durch die Eigenschaften des vorgespannten Werkstücks definierte innere Zugspannung, d.h. σ_R1 = σ_R2 = σ_CT. Das Werkstück kann insbesondere chemisch vorgespannt sein, wobei die innere Zugspannung σ_CT nach der Formel σ_CT= (σ_CS·d_L)/(d-2d_L) bestimmbar ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Werkstück thermisch vorgespannt ist, wobei die innere Zugspannung σ_CT nach der Formel σ_CT = σ_CS/2 bestimmbar ist.
Nachfolgend wird auf die beigeschlossenen Figuren Bezug genommen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente.
Es zeigen:

1: Versuchsergebnisse der Bruchspannung σ_B und Kantenfestigkeit σ_K in MPa für SCHOTT AF32® Glas mit Schädigungen entlang einer Trennlinie für verschiedene Abstände A zwischen benachbarten Schädigungen und verschiedene Anzahlen L der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung,
2: Versuchsergebnisse der Bruchspannung σ_B und Kantenfestigkeit σ_K in MPa für SCHOTT D263® Glas mit Schädigungen entlang einer Trennlinie für verschiedene Abstände A zwischen benachbarten Schädigungen und verschiedene Anzahlen L der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung,
3: Versuchsergebnisse der Bruchspannung σ_B und Kantenfestigkeit σ_K in MPa für SCHOTT BOROFLOAT® 33 Glas mit Schädigungen entlang einer Trennlinie für verschiedene Abstände A zwischen benachbarten Schädigungen und verschiedene Anzahlen L der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung,
4: Versuchsergebnisse der Kantenrauheit in MPa für SCHOTT BOROFLOAT® 33 Glas mit Schädigungen entlang einer Trennlinie für verschiedene Abstände A zwischen benachbarten Schädigungen und verschiedene Anzahlen L der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung.

Bezugnehmend auf die 1 bis 3 sind die Ergebnisse einer DOE-Versuchreihe für drei verschiedene Gläser, nämlich SCHOTT AF32® (1), SCHOTT D263® (2) und SCHOTT BOROFLOAT® 33 (3) dargestellt.
Hierbei handelt es sich um eine Auswahl an Beispielen. Allgemein kann die Erfindung für verschiedene Substrate, insbesondere aus Glas, Glaskeramik und/oder Silizium mit Filamentierung eingesetzt werden, insbesondere auch für Materialen mit geringem thermischem Ausdehnungskoeffizienten.
Es wurde für eine Vielzahl von Proben dieser Gläser jeweils eine Filamentierung vorgenommen, d.h. mit Laserpulsen eines Laser voneinander beabstandete Schädigungen entlang einer Trennlinie in das Volumen der jeweiligen Probe eingebracht.
Für die Proben aus SCHOTT AF32® bzw. SCHOTT D263® wurden insbesondere Substratdicken von ca. 100 µm gewählt und für die Proben aus SCHOTT BOROFLOAT® 33 wurden insbesondere Substratdicken von 1 mm gewählt.
Nach der Filamentierung wurde jeweils die Bruchfestigkeit σ_B des Glases in Bezug auf die filamentierte Trennlinie geprüft. Mit anderen Worten wurden die Proben entlang der Trennlinie getrennt, wobei die zur Trennung erforderliche Bruchspannung gemessen und protokolliert wurde. Hierzu wurde je nach Materialdicke das 4-Punkt-Biegefestigkeits-Prüfverfahren nach DIN EN 843-1 (dickere Gläser) bzw. eine Bestimmung der Bruchfestigkeit gemäß der DE 10 2014 110 855 A1 (dünnere Gläser) mit einer Stufenwalze durchgeführt. Die DE 10 2014 110 855 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Bruchfestigkeit der Ränder dünner Bahnen sprödbrüchigen Materials.
In einem nächsten Schritt wurde für jede der Proben die nach dem Trennen erhaltene Trennkante auf ihre Festigkeit geprüft. Zur Bestimmung der jeweiligen Kantenfestigkeit σ_K wurden die Proben jeweils wiederum je nach Materialdicke mittels der Verfahren nach DIN EN 843-1 (dickere Gläser) bzw. DE 10 2014 110 855 A1 (dünnere Gläser) geprüft und die Ergebnisse gemessen und protokolliert.
Die auf diese Weise erhaltenen Bruchspannungen σ_B und Kantenfestigkeiten σ_K sind in den 1 bis 3 auf der Ordinatenachse in Einheiten von MPa abgetragen. Die Bruchspannungen σ_B sind am Fuß der Darstellung durch B gekennzeichnet, die Kantenfestigkeiten σ_K entsprechend durch K.
Die Laser-Filamentierung wurde zudem mit unterschiedlichen Parametern durchgeführt, d.h. es wurden verschieden perforierte Proben erzeugt. Variiert wurden die Abstände zwischen benachbarten Schädigungen und die Anzahlen der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung. Diese Parameter wurden jeweils für eine Probe eingestellt und während der Filamentierung einer bestimmten Probe konstant gehalten.
In den 1 bis 3 sind die Bruchspannungen σ_B und Kantenfestigkeiten σ_K demnach dargestellt für die verschiedenen Parameter der Laser-Filamentierung, welche auf der Abzissenachse aufgetragen sind. Hierbei sind mit A die Abstände zwischen benachbarten Schädigungen in Mikrometer und mit L die Laserpuls-Anzahl zur Erzeugung jeweils einer Schädigung bezeichnet.
Basierend auf den dargestellten Versuchsergebnissen kann verifiziert werden, dass es für einen sich der Filamentierung anschließenden Cleaving-Schritt besonders günstig ist, die Prozessparameter A und L der Filamentierung im Hinblick auf die Bruchspannung σ_B für ein Trennen entlang der Trennlinie und auf die Kantenfestigkeit σ_K der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante einzustellen.
Verfiziert werden kann im Folgenden insbesondere die Erkenntnis, dass es sich als besonders günstig herausgestellt hat, die Bruchspannung σ_B zum Trennen des Glases entlang der Trennlinie kleiner als eine von dem jeweiligen Glas abhängige erste Referenzspannung σ_R1 und die Kantenfestigkeit σ_K der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer als eine von dem jeweiligen Glas abhängige zweite Referenzspannung σ_R2 einzustellen, wobei sich beispielsweise insbesondere als vorteilhaft gezeigt hat, wenn σ_R1 = σ_R2 = σ_th gilt, wobei σ_th die maximale thermische Spannung ist, welche z.B. angenommen werden kann als σ_th = 0,5·α·E·(T_g-100°C).
In den 1 bis 3 ist die für das jeweilige Glas so bestimmte maximale thermische Spannung 0,5· α ·E·(T_g-100°C) berechnet worden und als horizontale Linie eingezeichnet.
Es zeigt sich, dass dieser Wert für alle drei Gläser, d.h. SCHOTT AF32® (1), SCHOTT D263® (2) und SCHOTT BOROFLOAT® 33 (3), in der Größenordnung der gemessenen Bruchspannungen σ_B und Kantenfestigkeiten σ_K liegt und dass sich daher die Möglichkeit ergibt, die Prozessparameter A und L im Hinblick auf diesen Wert optimiert auszuwählen.
Aus den in den 1 dargestellten Versuchsergebnissen, welche sich auf SCHOTT AF32® Glas beziehen, lässt sich erkennen, dass insbesondere ein Schädigungs-Abstand von 7µm in Kombination mit einer Laserpulsanzahl von 8 besonders geeignet ist, insbesondere um in Bezug auf den Wert 0,5 · α ·E·(T_g-100°C) die Bruchspannung σ_B zu minimieren und andererseits die Kantenfestigkeiten σ_K zu maximieren.
Für das SCHOTT-Glas D263® kann 2 entnommen werden, dass ein Schädigungs-Abstand von 7µm in Kombination mit einer Laserpulsanzahl von 2 besonders geeignete Parameter sind.
3 kann für das SCHOTT-Glas BOROFLOAT® 33 entnommen werden, dass entweder die Kombination von Pulsanzahl 4 und Schädigungs-Abstand 7µm oder aber die Kombination von Pulsanzahl 8 und Schädigungs-Abstands 5µm oder 7µm besonders geeignete Parameter darstellen.
Es kann demnach durch die Optimierung der Filamente hinsichtlich Bruchspannung der anschließende Trennprozess (Cleaving-Schritt) durch thermisch induzierte Spannungen optimiert durchgeführt werden.
Die Versuche zeigen insbesondere, dass überraschend Perforationen mit größerem Abstand materialübergreifend Vorteile bei der Trennbarkeit mit sich bringen.
Dazu zählt eine höhere Prozesssicherheit: Selbst bei grenzwertigen Prozessfenstern, d.h. Prozessen mit Parameterbereichen, die aus dem Stand der Technik heraus bisher nicht sicher geführt werden konnten, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Substrate sicher getrennt werden.
Zudem kann der Laser mit reduzierter Leistung betrieben werden und/oder die Verfahrgeschwindigkeit (Vorschubgeschwindigkeit) des Lasers kann angepasst, insbesondere erhöht werden. So konnte z.B. bei Materialien mit einem Perforationsabstand von 5 µm mit einem Prozesssetting mit Vorschub von 40 mm/s die Laserleistung von 110 W auf 75 W gesenkt werden.
In einem Anwendungsbeispiel wurde eine Probe aus SCHOTT BOROFLOAT® 33, 1mm Dicke, CTE von 3,3·10^-6 K^-1, mit 7µm Abstand der Schädigungen und 6 Laserpulsen zur Erzeugung jeweils einer Schädigung mit 300 kHz und einer Vorschubgeschwindigkeit von 2100 mm/s filamentiert.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich im Hinblick auf die Formgebung der Trennkannte. Aufgrund einer geringeren Spannung beim Cleaving-Schritt lassen sich komplexere Geometrien, beispielsweise kleinere Eckenradien herstellen.
Ferner kann die Kantenqualität verbessert werden: Chipping an der Kante respektive Mikrorisse werden vermieden bzw. sind weder visuell noch mikroskopisch wahrnehmbar. Dies wirkt sich insbesondere auch auf die Kantenfestigkeit positiv aus.
In 4 ist als Beispiel die Kantenrauheit für SCHOTT BOROFLOAT® 33 mit 1mm Dicke für verschiedene Prozessparameter dargestellt. Die Anzahl der Laserpulse L ist in dieser Abbildung mit Burst bezeichnet. Ersichtlich ist, dass die Kantenrauheit bei gleicher Laserpuls-Anzahl mit steigendem Abstand der Schädigungen sinkt.

In den nachfolgenden Tabellen sind Eigenschaften der oben im Text genannten Schott-Gläser AF32®, D263® und BOROFLOAT® 33 im Detail aufgelistet. Tabelle 1: Eigenschaften von SCHOTT AF32®:

Technical Data
Dimensions	round and square custom size wafer formats, e.g. 6", 8" or 12"
Surface roughness	< 1 nm RMS
Thicknesses	0.03 mm up to 1.1 mm
Standard Thicknesses	0,3 mm, 0,4 mm
Luminous transmittance τ_n065 (d = 0.5 mm)	91.9 %
Coefficient of mean linear thermal expansion α (20 °C; 300 °C) (static measurement)	3.2 · 10^-4 K^-1
Transformation temperature Tg	717 °C
Dielectric constant ε_r at 1MHz	5.1
Refractive index n_D	1.5099
Density ρ (annealed at 40 °C/h)	2.43 g/cm³

Der Elastizitätsmodul von SCHOTT AF32® wird mit 74,8 kN/mm² abgeschätzt. Tabelle 2: Eigenschaften des SCHOTT-Glases D263®:

Technical Data
Dimensions	440 mm × 360 mm, other size on request
Surface roughness	< 1 nm RMS
Thicknesses	0.03 mm up to 1.1 mm
Standard Thicknesses and packaging units	0.21 mm 100 pcs
	0.30 mm 100 pcs
	0.40 mm 50 pcs
	0.55 mm 50pcs
Luminous transmittance τ_n065 (d = 0.5 mm)	91.7 %
Coefficient of mean linear thermal expansion α (20 °C; 300 °C) (static measurement)	7.2 · 10^-4 K^-1
Transformation temperature Tg	557 °C
Dielectric constant ε_r at 1MHz	6.7
Refractive index n_D	1.5230
Density ρ (annealed at 40 °C/h)	2.51 g/cm³

Der Elastizitätsmodul von SCHOTT D263® wird mit 72,9 kN/mm² abgeschätzt. Tabelle 3: Eigenschaften von und SCHOTT BOROFLOAT® 33:

Coefficient of Linear Thermal Expansion (C.T.E.)	α_(20/300°C)	3.25 × 10^-6 K^-1
Coefficient of Linear Thermal Expansion (C.T.E.)		(to ISO 7991)
Specific Heat Capacity	c_(20/100°C)	0.83 KJ × (kg × K)^-1
Thermal Conductivity	λ _(90°C)	1.2 W × (m × K)^-1

Viscosity η
Working point	10⁴	dPas	1270 °C
Softening Point	10^7.6	dPas	820 °C
Annealing Point	10¹³	dPas	560 °C
Strain Point	10^14.5	dPas	518 °C
Transformation Temperature (T_g)			525 °C

Der Elastizitätsmodul von SCHOTT BOROFLOAT® 33 wird mit 64 kN/mm² abgeschätzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/006736 A2 [0006]
DE 102012110971 A1 [0007]
DE 102014110855 A1 [0118, 0119]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 843-1 [0118, 0119]

Claims

Verfahren zum Trennen eines Substrats, insbesondere eines Substrats aus sprödhartem Material, speziell aus Glas, Glaskeramik und/oder Silizium, wobei entlang einer vorbestimmten Trennlinie mit wenigstens einem gepulsten Laserstrahl voneinander beabstandet Schädigungen in das Substrat eingebracht werden, wobei sowohl der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen als auch die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung derart gewählt werden, dass a) die Bruchspannung σ_B zum Trennen des Susbstrats entlang der Trennlinie kleiner ist als eine von dem jeweiligen Substrat abhängige erste Referenzspannung σ_R1, dass b) die Kantenfestigkeit σ_K der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Substrat abhängige zweite Referenzspannung σ_R2 und dass c) das Substrat nach dem Einbringen der Schädigungen durch Einwirkung einer Spannung entlang der Trennlinie trennbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Referenzspannung σ_R1 = σ_R2 identisch sind und vorgegeben sind als eine vom Material des Substrats abhängige maximale thermische Spannung σ_th, wobei die maximale thermische Spannung σ_th insbesondere nach der Formel σ_th = 0,5·α·E·(T_g-100°C) bestimmbar ist, wobei α den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Substrats bezeichnet, E den Elastizitätsmodul des Materials des Substrats bezeichnet und T_g die Glasübergangstemperatur des Materials des Substrats bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für die erste Referenzspannung σ_R1 ≤ C_R1· α ·E·(T_g-100°C) gilt und für die zweite Referenzspannung σ_R2 ≥ C_R2·α·E·(T_g-100°C) gilt, wobei C_R1 und C_r2 Referenzspannungskoeffizienten mit C_R1=0,5/k und C_R2=0,5·k und k=1,5, vorzugsweise k=2, besonders bevorzugt k=2,5 sind und wobei α den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Substrats bezeichnet, E den Elastizitätsmodul des Materials des Substrats bezeichnet und T_g die Glasübergangstemperatur des Materials des Substrats bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Trennen eines insbesondere chemisch vorgespannten Substrats,, wobei die erste und die zweite Referenzspannung σ_R1 = σ_R2 identisch sind und vorgegeben sind als eine durch die Eigenschaften des vorgespannten Substrats definierte innere Zugspannung σ_CT, wobei die innere Zugspannung σ_CT nach der Formel σ_CT= (σ_CS·d_L)/(d-2d_L) bestimmbar ist, wobei σ_CS die Oberflächendruckspannung des vorgespannten Substrats, d_L die Eindringtiefe der Vorspannung und d die Dicke des Substrats bezeichnet.
Verfahren nach Anspruch 1 zum Trennen eines insbesondere thermisch vorgespannten Substrats, wobei die erste und die zweite Referenzspannung σ_R1 = σ_R2 identisch sind und vorgegeben sind als eine durch die Eigenschaften des vorgespannten Substrats definierte innere Zugspannung σ_CT, wobei die innere Zugspannung σ_CT nach der Formel σ_CT = σ_CS/2 bestimmbar ist, wobei σ_CS die Oberflächendruckspannung des vorgespannten Substrats bezeichnet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach dem Einbringen der Schädigungen ein Auftreffpunkt einer Laserstrahlung, vorzugsweise eines CO₂-Lasers, auf dem Substrat entlang der Trennlinie bewegt wird, um die zur Trennung entlang der Trennlinie einzuwirkende Spannung hervorzurufen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen gewählt wird aus dem Intervall [1 µm, 10 µm], vorzugsweise gewählt wird aus dem Intervall [3 µm, 8 µm], besonders bevorzugt gewählt wird aus dem Intervall [5 µm, 7 µm].
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung gewählt wird aus dem Intervall [1, 20], vorzugsweise gewählt wird aus dem Intervall [1, 10], besonders bevorzugt gewählt wird aus dem Intervall [2, 8].
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Materials des Substrats einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Intervall [3·10^-6 K^-1, 4·10^-6 K^-1], einen Elastizitätsmodul im Intervall [69 kN/mm², 76 kN/mm²] und/oder eine Glasübergangstemperatur im Intervall [700°C, 800°C] aufweist und wobei der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen gewählt wird aus dem Intervall [6 µm, 8 µm] und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung gewählt wird aus dem Intervall [7, 9].
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Materials des Substrats einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Intervall [7·10^-6 K^-1, 8·10^-6 K^-1], einen Elastizitätsmodul im Intervall [69 kN/mm², 76 kN/mm²] und/oder eine Glasübergangstemperatur im Intervall [500°C, 600°C] aufweist und wobei der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen gewählt wird aus dem Intervall [6 µm, 8 µm] und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung gewählt wird aus dem Intervall [1, 3].
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glas einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Intervall [3·10^-6 K^-1, 4·10^-6 K^-1], einen Elastizitätsmodul im Intervall [60 kN/mm², 68 kN/mm²] und/oder eine Glasübergangstemperatur im Intervall [500°C, 600°C] aufweist und wobei entweder der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen gewählt wird aus dem Intervall [4 µm, 8 µm] und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung gewählt wird aus dem Intervall [7, 9] oder der mittlere Abstand zwischen benachbarten Schädigungen gewählt wird aus dem Intervall [6 µm, 8 µm] und die Anzahl der Laserpulse zur Erzeugung jeweils einer Schädigung gewählt wird aus dem Intervall [3, 5].
Verfahren zum Trennen eines Substrats insbesondere eines Substrats aus sprödhartem Material, speziell aus Glas, Glaskeramik oder Silizium, umfassend folgende Verfahrensschritte: Bereitstellen zumindest eines Substrats mit zumindest einem bekannten Materialkennwert, insbesondere dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, dem Elastizitätsmodul und/oder der Glasübergangstemperatur und/oder zumindest einer bekannten Substrateigenschaft, insbesondere dem Transmissionsgrad und/oder der mittleren Rauheit zumindest einer der Substratoberflächen, Festlegen zumindest eines Prozessparameters, insbesondere eines Schädigungsabstands, einer Laserpulsanzahl und/oder einer Burstfrequenz, in Abhängigkeit des zumindest einen bekannten Materialkennwerts und/oder der zumindest einen bekannten Substrateigenschaft und Einbringen voneinander beabstandeter Schädigungen entlang einer vorbestimmten Trennlinie mittels Laserpulsen eines Lasers in das Substrat entsprechend des zumindest einen festgelegten Prozessparameters.
Werkstück, insbesondere Glasprodukt, Glaskeramikprodukt und/oder Siliziumprodukt, das entlang einer Trennlinie vorgeschädigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück entlang der Trennlinie voneinander beabstandet Schädigungen aufweist und dass die Bruchspannung σ_B zum Trennen des Werkstücks entlang der Trennlinie kleiner ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige erste Referenzspannung σ_R1 und dass die Kantenfestigkeit σ_K der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige zweite Referenzspannung σ_R2.
Werkstück nach Anspruch 13, wobei sowohl die erste als auch die zweite Referenzspannung σ_R1 = σ_R2 vorgegeben sind als eine vom Material des Werkstücks abhängige maximale thermische Spannung σ_th, wobei die maximale thermische Spannung σ_th insbesondere nach der Formel σ_th = 0,5·α·E·(T_g-100°C) bestimmbar ist, wobei α den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Werkstücks bezeichnet, E den Elastizitätsmodul des Materials des Werkstücks bezeichnet und T_g die Glasübergangstemperatur des Materials des Werkstücks bezeichnet.
Werkstück nach Anspruch 13, wobei für die erste Referenzspannung σ_R1 ≤ C_R1·α·E·(T_g-100°C) gilt und für die zweite Referenzspannung σ_R2 ≥ C_R2· α ·E·(T_g-100°C) gilt, wobei C_R1 und C_R2 Referenzspannungskoeffizienten mit C_R1=0,5/k und C_R2=0,5*k und k=1,5, vorzugsweise k=2, besonders bevorzugt k=2,5 sind und wobei α den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Werkstücks bezeichnet, E den Elastizitätsmodul des Materials des Werkstücks bezeichnet und T_g die Glasübergangstemperatur des Materials des Werkstücks bezeichnet.
Werkstück nach Anspruch 13, wobei das Werkstück insbesondere chemisch vorgespannt ist, wobei die erste und die zweite Referenzspannung σ_R1 = σ_R2 identisch sind und vorgegeben sind als eine durch die Eigenschaften des vorgespannten Werkstücks definierte innere Zugspannung σ_CT, wobei die innere Zugspannung σ_CT nach der Formel σ_CT= (σ_CS·d_L)/(d-2d_L) bestimmbar ist, wobei σ_CS die Oberflächendruckspannung des vorgespannten Werkstücks, d_L die Eindringtiefe der Vorspannung und d die Dicke des Werkstücks bezeichnet.
Werkstück nach Anspruch 13, wobei das Werkstück insbesondere thermisch vorgespannt ist, wobei die erste und die zweite Referenzspannung σ_R1 = σ_R2 identisch sind und vorgegeben sind als eine durch die Eigenschaften des vorgespannten Werkstücks definierte innere Zugspannung σ_CT, wobei die innere Zugspannung σ_CT nach der Formel σ_CT = σ_CS/2 bestimmbar ist, wobei σ_CS die Oberflächendruckspannung des vorgespannten Werkstücks bezeichnet.