[發明專利]經結構化的板形玻璃元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201810081852.6
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108358461B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: A·奧特納;A·羅特斯;F-T·雷特斯;L·帕蒂爾;M·海斯-周奎特;U·普切爾特;F·瓦格納;F·雷施;L·布魯克鮑爾;M·瑤茨;V·希勒
• 申請（專利權）人: 肖特股份有限公司
• 主分類號: C03C15/00
• 分類號: C03C15/00;C03C23/00
• 代理公司: 北京思益華倫專利代理事務所(普通合伙) 11418
• 代理人: 彭臻臻;趙飛

本發明的目的是提供具有精細結構的玻璃元件，該精細結構在玻璃元件的側面之間延伸，但是在此強度盡可能小地降低。對此，板形的玻璃元件(1)具有兩個相對的側面(2、3)；以及連接兩個側面(2、3)且通入側面中、引入玻璃元件(1)的玻璃中的通道(5)，該通道具有經倒圓的壁部(54)和小于100μm的橫向尺寸，通道的縱向方向(51)橫向于側面(2、3)延伸，其中，通道的壁部(54)具有多個經倒圓的、圓頂狀的凹部(7)。

技術領域

本發明通常涉及對玻璃的結構化。尤其本發明涉及基于激光的用于對玻璃進行結構化的方法以及可借此制造的玻璃元件。

背景技術

對透明、半透明和不透明的玻璃的精確結構化在許多應用中都是非常有意義的。對此，精度在幾微米的范圍內是必需的。結構化是指孔(圓形和方形)，空腔，通道或任意自由形狀。為了在廣泛的應用領域中使用，處理應該在基板的邊緣區域或體積中不留下任何損傷，殘留或張力。此外，該過程應該實現盡可能有效的制造過程。為了制造孔，可以使用各種方法。除了通過合適的面罩進行噴砂之外，超聲波振動研磨是一個已有的方法。然而，這兩種方法在縮小到小型結構方面受到限制，這些小型結構通常在超聲波振動研磨時約為400μm，且噴砂處理最小為100μm。由于機械剝蝕，在噴砂處理時在玻璃中產生應力，該應力與孔邊緣區域處的碎裂相關聯。原則上，對于薄玻璃的結構化不使用這兩種方法。

近來，各種激光源已被用于對不同材料的結構化。對此，已經使用了幾乎所有已知的激光源，例如具有紅外線(例如1064nm)，綠色(532nm)和UV(365nm)波長的CO₂或CO激光器，二極管泵式ns、ps和fs固態激光器。對于該處理也使用以極短波長(例如193nm、248nm)工作的準分子激光器。特別具有挑戰性的是對玻璃的加工，因為它們通常具有低導熱率和高的斷裂敏感性。因此，所有的激光器方法都會導致或多或少程度的熱負荷或熱輸入，其雖然隨著更短的波長和更短的脈沖長度而降低，但仍然始終導致一些臨界應力，直至在孔的邊緣區域中的微裂紋和變形。同時，利用這種方法還在孔壁上產生明顯可測量到的粗糙度，因為所有的激光方法都像團簇一樣燒蝕，即，相應的簇大小決定了壁部的殘余粗糙度。

為了在表面上制造超小的結構，使用激光燒蝕的方法。在此缺點是，足夠深的結構只能通過對待加工工件的多次沖擊來實現。處理時間相應較慢。因此該方法僅有限地適用于工業生產。這尤其適合在玻璃中的通孔或通常從一個側面延伸到相對側面的結構被引入時。諸如溝槽之類的這種結構的壁部也具有斜坡，即它們不是垂直的。

另一個問題特別是在玻璃作為脆硬材料進行結構化時，引入的結構會顯著降低彎曲應力下的強度。這尤其在引入的結構形成棱邊或穿過玻璃的開口的一部分時是這種情況。

發明內容

因此，本發明的目的是提供具有精細結構的玻璃元件，該精細結構在玻璃元件的側面之間延伸，但是對此，使強度盡可能小地降低，甚至提高強度。該目的通過獨立權利要求的主題實現。有利的擴展方案在相應的從屬權利要求中給出。

因此，本發明涉及一種板形的或盤形的玻璃元件，玻璃元件具有兩個相對的、通常彼此平行延伸的側面；以及連接兩個側面的且通入側面中、被引入玻璃元件的玻璃中的通道，該通道具有經倒圓(abgerundeter)的壁部和小于10μm、優選小于70μm的橫向尺寸。通道的縱向方向橫向于側面延伸。對此，通道的壁部具有多個經倒圓的(abgerundeten)、圓頂狀的凹部。通道的縱向方向特別優選地垂直于側面延伸，或相應地平行于側面的表面法線延伸。通道通入側面中。

這種玻璃元件借助基于激光器的方法制成。根據本發明的用于制造板狀玻璃元件的方法基于，

–超短脈沖激光器的激光束對準玻璃元件的其中一個側面且借助聚焦光學系統在玻璃元件中聚焦成長形的焦點，其中，

–通過激光束的射入的能量在玻璃元件的體積中形成絲狀損傷，絲狀損傷的縱向方向橫向于側面、尤其垂直于側面延伸且為了產生絲狀損傷，