Beschreibung

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 beabstandete 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 CÜ2-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 CÜ2-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 Substrat 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 QB zum Trennen des Substrats entlang der Trennlinie kleiner ist als eine von dem jeweiligen Substrat abhängige erste

Referenzspannung QRI, (b) die Kantenfestigkeit σκ der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Substrat abhängige zweite Referenzspannung QR2 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 QB 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 OB ^< O~RI, wobei die erste Referenzspannung QRI 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 σκ 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 σκ > QR2, wobei die zweite Referenzspannung QR2 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. QRI = QR2 = Qth. Unter der maximalen thermischen Spannung ath ist dabei diejenige Spannung zu verstehen, die durch punktuelle Erwärmung des Substrats, insbesondere mittels eines C02-Lasers höchstens erzielt werden kann.

Die maximale thermische Spannung ath kann insbesondere nach der Formel

= 0,5-cc-E-(Tg-100°C) bestimmbar sein, wobei cc 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 weiche weiter unten näher eingegangen wird, konnte experimentell bestätigt werden, dass der Cleaving-Schritt bei Proben aus

unterschiedlichen Gläsern unter den genannten Voraussetzungen, insbesondere

σ _Β < 0,5- cc -E-(T _g -100°C) und σ _κ > 0,5- cc -E-(T _g -100°C) besonders gut gelingt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass für die erste

Referenzspannung

QRI < Cm - CC -E-(T _g -100°C) gilt und für die zweite Referenzspannung

QR2 ^ CR2- CC -E-(T _g -100°C) gilt, wobei CRI und CR2 Referenzspannungskoeffizienten mit CRi =0,5/k und CR2=0,5*k und k=1 ,5, vorzugsweise k=2, besonders bevorzugt k=2,5 sind und wobei wiederum cc 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 _Β < 0,25- cc -E-(T _g -100°C) gilt und für die Kantenfestigkeit σ _κ > 0,5- cc -E-(T _g -100°C). Noch bevorzugter kann es sein, dass für die Bruchspannung QB < 0,25- cc -E-(T _g -100°C) gilt und für die Kantenfestigkeit σκ > cc -E-(T _g -100°C). Erwähnenswert ist, dass für die Bruchspannung ferner vorzugsweise QB > 1/20 cc -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 cc an. Wichtiger ist demgegenüber die innere Zugspannung QCT („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. QRI = QR2 = QCT.

Die innere Zugspannung QCT kann insbesondere bei chemisch vorgespanntem Substrat nach der Formel σοτ = (acs-dL)/(d-2di_) bestimmbar sein, wobei acs die

Oberflächendruckspannung (compaction stress) des vorgespannten Substrats bezeichnet, d die Dicke des Substrats, insbesondere des flächigen Glassubstrats bezeichnet, und di. 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 QCT kann insbesondere bei thermisch vorgespanntem Substrat nach der Formel QCT = Qcs/2 bestimmbar sein, wobei acs 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 QCT, 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 QCT und thermischer Spannung ath, 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 C02-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 cc. Erfolgreich getrennt werden können insbesondere Materialien bzw. Gläser mit < 5-10 ⁶ K- ¹ , vorzugsweise mit < 4.5-10- ⁶ K- ¹ , besonders bevorzugt mit < 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 μιη 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 > 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/e ² )-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 QB und die Kantenfestigkeit σκ 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 μιη, 10μιη], vorzugsweise aus dem Intervall [3μιη, 8μιη], besonders bevorzugt aus dem Intervall [5μιη, 7μιη] 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 1 μιπ

Mit diesen Abständen, wobei insbesondere relativ hohe Abstände zwischen den einzelnen Filamenten von > 5 μιη, bevorzugt > 7 μιη, 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 μιη 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/mm ² , 76 kN/mm ² ] 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 [6μιη, 8μιη] 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/mm ² , 76 kN/mm ² ] 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 μιτι, 8 μιτι] 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/mm ² , 68 kN/mm ² ] 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 [4μιη, 8μιη] 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 [6μιη, 8μιη] 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:

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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- aufweisen.

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

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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 4J6-10 ^"6 K- ¹ und 5,7-10- ⁶ K- ¹ aufweisen.

Das Lithiumaluminosilikatglas weist noch bevorzugter die nachfolgende

Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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:

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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 10Ί0- ⁶ Κ- ¹ oder zwischen 5.53-10- ⁶ K ¹ und 9.77-10- ⁶ K- aufweisen.

Das Kalknatronglas weist bevorzugt die nachfolgende Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO,

NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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 4,94-10 ⁶ K- ¹ und 10.25-10- ⁶ K- aufweisen.

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

Zusammensetzung (Gew.-%)

S1O2 55-76

AI2O3 0-5

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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 4.93-10- ⁶ K- ¹ und 10,25 ^■ 10- ⁶ K- aufweisen.

In einem weiteren Beispiel ist das Substrat ein Borosilikatglas mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%):

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO,

NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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 10-10 ⁶ K ¹ oder zwischen 3.0-10- ⁶ K ¹ und 9,01 -10- ⁶ K- aufweisen.

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

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO,

NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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- aufweisen.

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

Zusammensetzung (Gew.-%)

S1O2 63-83

AI2O3 0-7

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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.-%):

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO,

NiO, V205, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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- aufweisen.

Das Alkalimetallaluminosilikatglas weist bevorzugter die nachfolgende

Zusammensetzung (in Gew.-%) auf:

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO,

NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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 3J5-10- 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.-%)

S1O2 55-68

AI2O3 10-27

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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- aufweisen.

In einem weiteren Beispiel ist das Substrat ein Aluminosilikatglas mit niedrigem

Alkaligehalt mit der nachfolgenden Zusammensetzung (in Gew.-%):

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO,

NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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:

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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.-%)

S1O2 53-71

AI2O3 7-22

Gegebenenfalls können färbende Oxide zugegeben werden, wie Nd2Ü3, Fe2Ü3, CoO, NiO, V2O5, Mn0 ₂ , T1O2, CuO, Ce0 ₂ , Cr ₂ 0 ₃ , 0 - 2 Gew.-% As ₂ 0 ₃ , Sb ₂ 0 ₃ , Sn0 ₂ , S0 ₃ , Cl, F und/oder CeÜ2 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 μιη, vorzugsweise von kleiner 250 μιη, bevorzugt von kleiner 100 μιη, besonders bevorzugt von kleiner 50 μιη und bevorzugt von mindestens 3 μιη, vorzugsweise von mindestens 10 μιη, besonders bevorzugt von mindestens 15 μπι aufweisen. Bevorzugte Substratdicken sind 5, 10, 15, 25, 30, 35, 50, 55, 70, 80, 100, 130, 145, 160, 190, 210 oder 280 μιπ 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 folgenden 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 Material kennwerts 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 μιη, bevorzugt geringer als 0,4 μιη, besonders bevorzugt geringer als 0,35 μιπ

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 QB zum Trennen des Werkstücks entlang der Trennlinie kleiner ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige erste

Referenzspannung QRI und dass die Kantenfestigkeit σκ der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige zweite

Referenzspannung QR2.

Sowohl die erste als auch die zweite Referenzspannung können vorgegeben sein als eine vom Material des Werkstücks abhängige maximale thermische Spannung QRI = QR2 = Qth, wobei die maximale thermische Spannung insbesondere nach der Formel = 0,5- Έ-(Τ ₉ - 100°C) bestimmbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann für die erste Referenzspannung

QRI < CRI - -E-(T _G -100°C) gelten und für die zweite Referenzspannung

QR2 ^ CR2- -E-(T _G -100°C), wobei CRI und CR2 Referenzspannungskoeffizienten mit CRi=0,5/k und CR2=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. QRI = QR2 = QCT. Das Werkstück kann insbesondere chemisch vorgespannt sein, wobei die innere Zugspannung QCT nach der Formel σα = (acs-dL)/(d-2di_) bestimmbar ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Werkstück thermisch vorgespannt ist, wobei die innere Zugspannung QCT nach der Formel σοτ = Qcs/2 bestimmbar ist.

Nachfolgend wird auf die beigeschlossenen Figuren Bezug genommen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente.

Es zeigen:

Fig. 1 : Versuchsergebnisse der Bruchspannung QB und Kantenfestigkeit σκ 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,

Fig. 2: Versuchsergebnisse der Bruchspannung QB und Kantenfestigkeit σκ 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,

Fig. 3: Versuchsergebnisse der Bruchspannung QB und Kantenfestigkeit σ _κ 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,

Fig. 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,

Fig. 5: ein Werkstück mit zwei einander kreuzenden Trennlinien, Fig. 6 ein Werkstück mit zwei Gruppen von sich kreuzenden

Trennlinien,

Fig. 7 ein aus einem Werkstück herausgeteiltes Element,

Fig. 8 eine Variante des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels mit einem Steg zum Zusammenhalten des streifenweise aufgetrennten

Werkstücks,

Fig. 9 und Fig. 10 Varianten des in Fig. 6 dargestellten

Ausführungsbeispiels mit einem Rahmen zum Zusammenhalten des streifenweise aufgetrennten Werkstücks,

Fig. 11 ein Werkstück auf einem Träger,

Fig. 12 eine Ausführungsform eines in mehrere Teilstücke

untergliederten Werkstücks.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 3 sind die Ergebnisse einer DOE-Versuchreihe für drei verschiedene Gläser, nämlich SCHOTT AF32® (Fig. 1), SCHOTT D263® (Fig. 2) und SCHOTT BOROFLOAT® 33 (Fig. 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 Lasers 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 pm gewählt und für die Proben aus SCHOTT BOROFLOAT® 33 wurden insbesondere Substratdicken von 1 mm gewählt. Nach der Filamentierung wurde jeweils die Bruchfestigkeit QB 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 σκ 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 QB und Kantenfestigkeiten σκ sind in den Fig. 1 bis 3 auf der Ordinatenachse in Einheiten von MPa abgetragen. Die Bruchspannungen QB sind am Fuß der Darstellung durch B gekennzeichnet, die Kantenfestigkeiten σκ 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 Fig. 1 bis 3 sind die Bruchspannungen QB und Kantenfestigkeiten σκ 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 QB für ein

Trennen entlang der Trennlinie und auf die Kantenfestigkeit σκ 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 QB zum Trennen des Glases entlang der Trennlinie kleiner als eine von dem jeweiligen Glas abhängige erste Referenzspannung am und die Kantenfestigkeit σκ der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer als eine von dem jeweiligen Glas abhängige zweite Referenzspannung QR2 einzustellen, wobei sich beispielsweise insbesondere als vorteilhaft gezeigt hat, wenn QRI = QR2 = Qth gilt, wobei ath die maximale thermische Spannung ist, welche z.B. angenommen werden kann als

ath = 0,5-cc-E-(Tg-100°C).

In den Fig. 1 bis 3 ist die für das jeweilige Glas so bestimmte maximale thermische Spannung 0,5- -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® (Fig. 1 ), SCHOTT D263® (Fig. 2) und SCHOTT BOROFLOAT® 33 (Fig. 3), in der Größenordnung der gemessenen Bruchspannungen QB und Kantenfestigkeiten σκ liegt und dass sich daher die Möglichkeit ergibt, die Prozessparameter A und L im Hinblick auf diesen Wert optimiert auszuwählen.

Aus den in den Fig. 1 dargestellten Versuchsergebnissen, welche sich auf SCHOTT AF32® Glas beziehen, lässt sich erkennen, dass insbesondere ein Schädigungs-Abstand von 7μιη in Kombination mit einer Laserpulsanzahl von 8 besonders geeignet ist, insbesondere um in Bezug auf den Wert 0,5- -E-(T _g -100°C) die Bruchspannung QB ZU minimieren und andererseits die Kantenfestigkeiten σκ zu maximieren.

Für das SCHOTT-Glas D263® kann Fig. 2 entnommen werden, dass ein Schädigungs- Abstand von 7μιη in Kombination mit einer Laserpulsanzahl von 2 besonders geeignete

Parameter sind.

Fig. 3 kann für das SCHOTT-Glas BOROFLOAT® 33 entnommen werden, dass entweder die Kombination von Pulsanzahl 4 und Schädigungs-Abstand 7μιη oder aber die

Kombination von Pulsanzahl 8 und Schädigungs-Abstands 5μιη oder 7μιη 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 μιη 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, 1 mm Dicke, CTE von 3.3-10- ⁶ K- ¹ , mit 7μιη 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 Fig. 4 ist als Beispiel die Kantenrauheit für SCHOTT BOROFLOAT® 33 mit 1 mm

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®:

Technische Daten:

Abmessungen: 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 _η ο65 (d = 0.5 mm) 91.9 %

Coefficient of mean linear thermal expansion oc (20 °C; 300 °C) 3.2 · 10 ^"4 K ¹

(static measurement)

Transformation temperature Tg 717 °C

Dielectric constant ε _Γ at 1MHz 5.1

efractive index n _D 1.5099

Density p (annealed at 40 °C/h) 2.43 g/cm ³

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

Der Elastizitätsmodul von SCHOTT D263® wird mit 72,9 kN/mm ² abgeschätzt. Tabelle 3: Eigenschaften von SCHOTT BOROFLOAT® 33:

Coefficient of Linear Thermal O (20/300 °C) 3.25 x 10 ^"6 K ¹

Expansion (C.T.E.) (to ISO 7991)

Specific Heat Capacity C(20/100 °C) 0.83 KJ x (kg x K) ¹

Thermal Conductivity λ (90X) 1.2 W x (m x K) ¹

Viscosity η

Working point 10 ⁴ dPas 1270 °C

Softening Point ₁₀ 7.6 dPas 820 °C

Annealing Point 10 ¹³ 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/mm ² abgeschätzt. Das Problem, dass ein Riss beim Auftrennen nicht einer vorgesehenen Trennlinie folgt und ausreißt, oder dass der Riss nicht startet bzw. abbricht, stellt sich verschärft dann, wenn sich kreuzende Trennlinien vorgesehen sind. Beim Trennen von Substraten mit zueinander winklig angeordneten und aus Filamenten bestehenden Trennlinien durch thermisch induzierte

Spannung kommt es an den Kreuzungspunkten der Trennlinien oft zu dem Problem, dass die Rissbildung in potentiell alle Richtungen läuft. Dienen die Trennlinien als Bruchvorbereitung im Rahmen eines mehrschrittigen Prozesses (z.B. mit den Zwischenschritten Waschen,

Beschichten,...) zum späteren Trennen bzw. Vereinzeln in mehrere Teilstücke, so ist das vorberarbeitete Substrat oftmals an den Kreuzungspunkten der Trennlinien mit Anfangsrissen versehen. Dabei werden auch die Trennlinien, die erst später getrennt werden sollen (zum Beispiel nach weiteren Prozessschritten wie Waschen und Beschichten), mit einer

Anfangsrissbildung versehen. Dadurch steigt das Risiko, dass die Trennlinie in den

Weiterverarbeitungsprozessen unkontrolliert bricht.

Allgemein ist auch in diesem Fall die Erfindung aufgrund der genau eingestellten Bruchspannung besonders geeignet, ein Trennen entlang einer vorgesehenen Linie zu ermöglichen, auch wenn diese von einer weiteren Trennlinie mit voneinander beabstandet Schädigungen gekreuzt wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das erfindungsgemäß bearbeitete Werkstück mindestens zwei einander kreuzende Trennlinien mit zueinander beabstandeten Schädigungen aufweist, beziehungsweise, dass mindestens zwei einander kreuzende Trennlinien mit beabstandeten Schädigungen im Substrat erzeugt werden.

Bei sich kreuzenden Trennlinien ist es von Vorteil, das Werkstück mit unterschiedlichen

Trennlinien zu versehen, welche mit unterschiedlichen hohen Spannungen getrennt werden können.

Allgemein, ohne Beschränkung auf spezielle Ausführungsbeispiele ist daher nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Werkstück, insbesondere Glasprodukt, Glaskeramikprodukt und/oder Siliziumprodukt vorgesehen, das entlang mindestens zweier Trennlinien vorgeschädigt ist, welche sich kreuzen, so dass das Werkstück durch Ausüben einer Bruchspannung entlang der Trennlinien zerteilbar ist, wobei die Bruchspannungen zum Zerteilen an den Trenn- oder Modifikationslinien sich um mindestens 3 MPa, bevorzugt mindestens 5 MPa, besonders bevorzugt mindestens 10MPa unterscheiden.

Dabei ist es besonders günstig, wenn die Hauptstruktur der Trennlinien, welche als erstes getrennt werden sollen, eine deutlich niedrigere Spannung aufweisen als diejenigen Trennlinien, die erst später getrennt werden sollen.

Allgemein ist bevorzugt, dass das Werkstück wiederum entlang der Trennlinien voneinander beabstandete Schädigungen aufweist, wobei die Bruchspannung QB zum Trennen des Werkstücks entlang der Trennlinie kleiner ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige erste Referenzspannung QRI und dass die Kantenfestigkeit σκ der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige zweite Referenzspannung QR2. Die Bruchspannung der anderen Trennlinie ist dann entsprechend mindestens 3 MPa höher oder auch niedriger. Besonders bevorzugt ist diese zweite

Bruchspannung höher.

Die unterschiedlichen Bruchspannungen können bevorzugt durch Änderung der Laserparameter eingestellt werden, so dass alle hier beschriebenen Merkmale der mit dem Ultrakurzpulslaser herstellten Trennlinien auch für diese Ausführungsform mit sich kreuzenden Trennlinien gelten. Es ist aber auch denkbar, Schädigungen entlang der sich kreuzenden Trennlinien auf andere Weise herzustellen. Diese Ausführungsform der Erfindung ist also nicht notwendig auf das Einbringen filamentförmiger Schädigungen oder auf die Laserbearbeitung beschränkt.

Fig. 5 zeigt ein Werkstück oder Substrat 1 , welches wie oben beschrieben zwei Trennlinien 3, 5 aufweist. Vorzugsweise ist das Substrat 1 allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel, plattenförmig und weist dementsprechend zwei gegenüberliegende, im Allgemeinen parallel zueinander verlaufende Seitenflächen 10, 11 auf. Mit dem beschriebenen Verfahren wurden mittels eines Ultrakurzpulslasers filamentförmige Schädigungen 7 in das

Substrat 1 eingefügt. Dabei wird das Laserlicht auf eine der Seitenflächen 10, 11 eingestrahlt, so dass sich die filamentförmigen Schädigungen 7 der Strahlrichtung folgend zwischen den beiden Seitenflächen 10, 11 erstrecken. Die Trennlinien 3, 5 kreuzen sich beim dargestellten Beispiel im rechten Winkel, wie dies auch bevorzugt ist, um rechteckige Teile abzutrennen.

Wie anhand von Fig. 5 zu erkennen ist, unterscheiden sich die Abstände a1 , a2 der filamentförmigen Schädigungen 7 entlang der Trennlinien 3, 5. Im dargestellten Beispiel ist der Abstand ai der filamentförmigen Schädigungen entlang der Trennlinie 3 geringer als der Abstand d2 der filamentförmigen Schädigungen entlang der Trennlinie 5. Damit ist auch die

Bruchspannung GBI für ein Auftrennen an der Trennlinie 3 anders als die Bruchspannung GB2 für das Auftrennen an der Trennlinie 5. Entsprechend der oben erläuterten Beobachtung kann die Bruchspannung für die Trennlinie 3 durch den geringeren Abstand ai höher oder auch niedriger sein. Typischerweise wird ein Minimum der Bruchspannung bei einem Abstand der Filamentlinien im Bereich von 5 bis 7 μιη beobachtet. Allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel ist also ein Werkstück, beziehungsweise ein Substrat 1 vorgesehen, bei welchem sich die Abstände der filamentförmigen Schädigungen unterscheiden, wobei an einer der Trennlinien 3 die Abstände geringer sind, als an der anderen der einander kreuzenden Trennlinien.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Werkstück oder Substrat 1 gekennzeichnet durch mindestens zwei unterschiedlichen Trennlinien wie in Fig. 5 dargestellt, wobei die

Bruchspannung QBI zum Trennen des Werkstücks 1 entlang einer Trennlinie 3 kleiner ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige erste Referenzspannung QRI , wobei die

Kantenfestigkeit σκ der nach dem Trennen erhaltenen Trennkante größer ist als eine von dem jeweiligen Werkstück abhängige zweite Referenzspannung QR2 und wobei die zweite Trennlinie 5 eine signifikant höhere Bruchspannung von mindesten QBI + 5MPa bevorzugt QBI+10 MPa bevorzugt aBi+15MPa aufweist. Bevorzugt ist die zweite Trennlinie sogar derart ausgeprägt, dass ihre zugehörige Bruchspannung über QRI liegt.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat mit einer Vielzahl von Trennlinien zur späteren Vereinzelung versehen, wobei Trennlinien gleicher Richtung auch mit gleichen

Laserprozessparametern erzeugt werden und somit gleiche Bruchspannungen aufweisen und nur unterschiedliche Bruchspannungen zwischen Trennlinien unterschiedlicher Richtung vorliegen Mit anderen Worten sind mehr als zwei einander kreuzende Trennlinien vorgesehen, wobei sich die Menge der Trennlinien in mindestens zwei Gruppen nebeneinander verlaufender Trennlinien untergliedern lassen, wobei die mittlere Bruchkraft der Trennlinien einer Gruppe von der mittleren Bruchkraft einer anderen Gruppe um den oben genannten Wert von mindestens 3 MPa abweicht. Ein Beispiel eines solchen Werkstücks oder Substrats 1 zeigt Fig. 6. Mehrere Trennlinien 3 verlaufen parallel zueinander und damit nebeneinander entlang der Seitenfläche 10. Diese Trennlinien 3 werden von ebenfalls parallel zueinander verlaufenden Trennlinien 5 gekreuzt. Wie bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel kreuzen sich die Trennlinien 3, 5 in rechtem Winkel. Die Menge der parallel verlaufenden Trennlinien 3 bildet eine erste Gruppe 30 von Trennlinien, die dazu senkrecht verlaufenden Trennlinien 5 bilden eine weitere Gruppe 50. Die Gruppen 30, 50 zeichnen sich dadurch aus, dass deren Trennlinien durch jeweils gleich beabstandete, zu einer Trennlinie der anderen Gruppe aber unterschiedlich beabstandete filamentförmige Schädigungen 7 aufweisen. Daher weisen auch die Bruchspannungen der Trennlinien 3 der Gruppe 30 einen Wert GBI auf, der sich vom Wert GB2 der Trennlinien 5 der weiteren Gruppe 50 unterscheidet.

Prinzipiell bestehen mehrere Möglichkeiten die Bruchspannung entlang einer Trennlinie zu ändern, beziehungsweise einzustellen. Beispielsweise kann die Anzahl der Burst-Pulse, die zur Ausbildung des Filamentes verwendet werden, variiert werden (im Bereich 1-100 Pulse, bevorzugt im Bereich 2-20 Pulse). Auch kann die Pulsenergie des Einzel- oder Burstpulses im Bereich von 100 μϋ bis 1 mJ für Einzelpulse bzw. 400 μϋ bis 4 mJ bei Burstpulsen variiert werden. Weiterhin kann, wie in den Figuren gezeigt der Abstand der Filamente 7 innerhalb der einzelnen Trennlinien 3, 5 auf verschiedene Werte im Bereich von 1 μιη bis 25 μιη, besonders bevorzugt im Bereich 2 μιη bis 20 μιη, variiert werden, so dass sich unterschiedliche

Abstandswerte ai und d2 ergeben.

So kann beispielsweise für ein 0,5 mm dickes Alkali-Boroalumnosilikatglas ein System von Trennlinien unterschiedlicher Bruchspannungen erzeugt werden indem durch Variation der Burst-Energie von 300 μϋ auf 400 μϋ die Brechkraft von 25 MPa auf ca. 15 MPa herabgesetzt wird (bei einem UKP-Laser mit Repititionsrate von 100 kHz und 10 ps-Pulsdauer). Weiterhin führt die Vergrößerung des Pitch-Abstandes um zu einer Abnahme der erforderlichen Bruchspannung für den Trennprozess um ca. 5 MPa: Bei einem pitch von 5 μιη zwischen den eingebrachten Modifikationen ergibt sich bei einem wie oben beschriebenen Glas eine Bruchspannung von ca. 45 MPa während die Bruchspannung bei einem Abstand von 10 μιη nur noch 15 MPa beträgt.

Das Substrat 1 kann nach Einbringen der Trennlinien durch einen zweischrittigen Vereinzelungsprozess zunächst durch Brechen entlang der ersten, anschließend durch Brechen entlang der zweiten Richtung vereinzelt werden. In diesem Fall weisen die benachbarte Kanten der Teilstücke unterschiedlich beabstandete periodische Strukturen (durch Öffnung des

Filamentkanals in zwei Zylinderhälften) auf, die den gängigen topologischen Messverfahren wie taktiler oder optischer Profilometrie oder Elektronenmikroskopie zugänglich sind. Ein

entsprechendes aus dem Werkstück 1 herausgeteiltes Element 2 ist in Fig. 7 dargestellt.

Wie anhand der schematischen Darstellung ersichtlich wird ein scheibenförmiges Glas- oder Glaskeramik-Element 2 bereitgestellt, welches zwei gegenüberliegende Seitenflächen 10, 11 , sowie Kantenflächen 13, 14, 15, 16 aufweist, wobei mindestens zwei der Kantenflächen 13, 14, 15, 16 filamentförmige Schädigungen 7 aufweisen, welche in periodischem Abstand nebeneinander in Richtung von einer der Seitenflächen 10, 11 zur anderen der Seitenflächen auf der Kantenfläche verlaufen, wobei sich die Periode des Abstands der filamentförmigen

Schädigungen an zumindest zwei der Kantenflächen 13, 14, 15, 16 voneinander unterscheidet.

Bevorzugt ist wie auch im dargestellten Beispiel eine allgemein viereckige Form, so dass das Element 2 zwei Paare gegenüberliegender Kantenflächen 13, 15 und 14, 16 aufweist. Dabei ist die Periode der filamentförmigen Schädigungen 7 bei einem Paar gegenüberliegender Kanten vorzugsweise jeweils gleich. Bezüglich der Perioden, beziehungsweise Abstände der filamentförmigen Schädigungen, der Dicke des Elements 2 und dessen Material gelten alle hier bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens und des damit herstellbaren Werkstücks offenbarten Angaben entsprechend.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann das Trennen sowohl durch einen mechanischen Brechprozess oder einer laserbasierten thermischen Trennprozess (mittels CO2- Laser) oder andere Verfahren durchgeführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform bleiben die einzelnen Streifen (gebildet durch gegenüberliegende Kanten gleicher Bruchspannung) über einen gemeinsamen Steg miteinander verbunden, der als Handlingshilfe für nachfolgende Prozesschritte wie Waschen, Beschichten und das spätere Vereinzeln verwendet werden kann. Ein Ausführungsbeispiel für ein solches Werkstück 1 zeigt Fig. 8. Wie anhand der beispielhaften Figur ersichtlich enden die Trennlinien 5 einer der Gruppen 50 vor einer der Kanten des Werkstücks 1 , so dass ein Steg 18 zwischen den Enden der Trennlinien 5 und der Kante 20 des Werkstücks gebildet wird, an welchem abtrennbare Elemente 2 befestigt bleiben, auch wenn das Werkstück 1 an den vor der Kante 20 endenden Trennlinien 5 aufgetrennt wird.

In einer weiteren Ausführungsform besitzt das zum Trennen vorbereitete Werkstück 1 einen umlaufenden Rahmen, aus dem beim Vereinzeln ganze Streifen oder einzelne Stücke heraus gebrochen werden können. Diese Ausführungsform mit einem Rahmen 22 zeigt Fig. 9 Hierbei kann beim Vereinzelungsprozess der Handlingsrahmen als Ganzes erhalten bleiben oder auch schrittweise zerlegt werden. Wie auch beim Steg 18 der Ausführungsform gemäß Fig. 8 enden die Trennlinien einer der Gruppen vor der Kante 20 des Werkstücks 1. Im Falle eines Rahmens 22 gilt dies dann für beide Gruppen 30, 50.

Weitere Varianten, bei denen die filamentierten Trennlinien beispielsweise teilweise in den Handlingsrahmen oder Handlingsstreifen hineinragen sind ebenso denkbar. Ein Beispiel hierzu zeigt Fig. 10. Bei diesem Beispiel wird eine Seite des Rahmens 22 durch den Abstand der Enden der Trennlinien 5 zur Kante 20 bestimmt, während die anderen Seiten des Rahmens durch die Längsseiten der Trennlinien 3, 5 begrenzt werden.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel, um ein erfindungsgemäßes Werkstück 1 beispielsweise für eine industrielle Weiterverarbeitung handhaben zu können, und dabei eine vorzeitige

Auftrennung an den Trennlinien 3, 5 zu vermeiden. Bei diesem Beispiel wird das Werkstück 1 mit einer seiner Seitenflächen 11 auf einem Träger 24 befestigt. Der Träger 24 kann beispielsweise ein Glas- oder Siliziumwafer oder ein Polymer, beziehungsweise eine Kunststoffplatte sein.

Bei den Ausführungsform der Fig. 6 sind die Abstände der filamentförmigen

Schädigungen 7 und die Bruchspannungen gruppenweise verschieden, wobei die Gruppen durch nebeneinander verlaufende und sich nicht kreuzende Trennlinien gebildet werden. Dies schließt nicht aus, eine oder mehrere der nebeneinander verlaufenden Trennlinien mit einer anderen, insbesondere niedrigeren Bruchspannung zu versehen. So wird gemäß einer weiteren

Ausführungsform das Substrat oder Werkstück 1 durch geeignete Wahl der Bruchspannungen in mehrere größere Teilstücke, die selbst wieder zerlegt werden können, unterteilt. Diese

Unterteilung muss keine tatsächliche Auftrennung sein, sondern ist insbesondere als

Untergliederung des Werkstücks an den Trennlinien zwischen den Teilstücken zu verstehen. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Beispiel ist das Werkstück 1 in zwei Teilstücke 8, 9 an einer Trennlinie 6 untergliedert.

Beispielsweise hat nur jede n-te parallele Trennlinie gleiche Bruchspannung und die Trennlinien dazwischen einen anderen Bruchspannungswert. Es sind in diesem Fall beliebige Kombinationen paralleler und dazu senkrechter Trennungslinien möglich. Die Variation der Bruchspannungen ist jeweils - wie oben erwähnt - durch Änderung von Pulsenergie, Burstzahl oder Abstand der eingebrachten Modifikationen möglich. Denkbar wäre eine Unterteilung, bei welcher die Trennlinie an der Grenze zwischen den Teilstücken eine höhere Bruchspannung als benachbarte Trennlinien aufweist. Um eine Auftrennung zuerst in die Teilstücke 8, 9 und dann weiter in einzelne Elemente 2 zu ermöglichen, ist es aber besonderes bevorzugt, für die

Trennlinie(n) 6 eine niedrigere Bruchspannung einzustellen, als für die benachbarten Trennlinien innerhalb der Teilstücke 8, 9. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist also vorgesehen, dass das Werkstück 1 mehrere nebeneinander laufende Trennlinien 5, 6 aufweist, wobei mindestens eine der Trennlinien 6 zwischen zwei benachbarten Trennlinien 5 verläuft, und wobei die zwischen den beiden benachbarten Trennlinien 5 verlaufende Trennlinie eine niedrigere Bruchspannung aufweist, als die benachbarten Trennlinien 5. Vorzugsweise verlaufen wie im gezeigten Beispiel beiderseits der Trennlinie 6 mit der niedrigeren Bruchspannung zwei Gruppen von Trennlinien 5 mit höherer Bruchspannung. Der Unterschied der Bruchspannungen kann allgemein ebenso gewählt werden wie bei den Ausführungsformen mit sich kreuzenden

Trennlinien, also vorzugsweise mindestens 3 MPa, insbesondere mindestens 5 MPa.

Alle hier beschriebenen Werkstücke können prinzipiell auch beschichtete Substrate sein. Dabei kann die Beschichtung gegebenenfalls auch vor dem lasergestützten Einfügen der Trennlinien aufgebracht werden. Als Beschichtung kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine organische funktionelle Beschichtung für Protein- oder DNA-Analysen aufgetragen sein. Damit kann das Werkstück 1 oder ein aus dem Werkstück 1 herausteilbares Element 2 als DNA- oder Protein-Microarray verwendet werden. Geeignete Beschichtungen hierfür sind Aminosilane, Epoxysilane, Aldehydsilane, Hydrogele, Streptavidin, sowie bestimmte Polymere. Die Beschichtung kann dann mit einem Microarray aus Oligonukleotiden, cDNA/PCR, BAC (Bacterial Artificial Chromosomes), Peptiden, Proteinen, Antikörpern, Glycanen oder Zell- oder Gewebeproben versehen werden. Die Proben können auf diese Weise gemeinsam präpariert und dann nach dem Aufteilen getrennt untersucht und/oder versandt werden.

Bezugszeichenliste:

1 Werkstück

2 Element

3, 5, 6 Trennlinie

7 Filamentförmige Schädigung

8, 9 Teilstücke von 1

10, 11 Seitenflächen von 1

30, 50 Gruppen von Trennlinien

13, 14, 15, Kantenfläche

16

18 Steg

20 Kante von 1

22 Rahmen

24 Träger