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Kratz und stoßfest Laserschneiden von Saphirglas für Displays

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Saphir ist dem chemisch gehärteten Glas überlegen, wenn es um extrem kratz- und stoßfeste und sogar flexible Deckgläser geht. Längst wird es für Uhrengläser oder als Cover- oder Filtergläser für Kameralinsen benutzt, zunehmend auch für Handy-Displays. Wirtschaftlich lassen sich Displays aus dem extrem spröden Material aber erst dank Laserbearbeitung herstellen.

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ACTRON AG
Keysight Technologies Deutschland GmbH
DMB Technics AG
Thermisch oder kalt – je nach gewähltem Laserschneidprozess entstehen eine höherwertige weiße Schnittkante oder eine schwarze mit etwas geringerer Kantengüte.
Thermisch oder kalt – je nach gewähltem Laserschneidprozess entstehen eine höherwertige weiße Schnittkante oder eine schwarze mit etwas geringerer Kantengüte.
(Manz)

Manz hat zwei Prozesse entwickelt, die je nach Kundenanforderung unterschiedliche Stärken haben: Das thermische Laserstrahlschneiden mit Kurzpulslasern im Mikrosekundenbereich und das sogenannte Abtragen als kalte Ablation von Saphirsubstrat mit Ultra-Kurzpulslasern, die Pulsdauern von wenigen Pikosekunden haben. Letztere bieten eine höhere Qualität der Schneidkanten, sind aber auch teurer als die für das thermische Laserschneiden von Saphir benötigten Faserlaser mit bis zu 300 Watt mittlerer Leistung.

Das thermische Laserschneiden

Beim Laserstrahlschneiden von spröden Materialien wird das Material in der Wechselwirkungszone aufgeschmolzen und mit Unterstützung der Prozessgase von der Schnittkante entfernt.
Beim Laserstrahlschneiden von spröden Materialien wird das Material in der Wechselwirkungszone aufgeschmolzen und mit Unterstützung der Prozessgase von der Schnittkante entfernt.
(Manz)
Das thermische Laserschneiden eignet sich zum Schneiden der äußeren Konturen der Deckgläser genauso wie für das Schneiden von Innenkonturen, wie von Löchern für Kameras, LEDs oder Lautsprecher. Das Schneiden ist dabei ein Schmelzprozess: Das Glassubstrat wird durch den Energieeintrag an der Schnittstelle aufgeschmolzen, die Schmelze mit relativ hohem Druck aus der Wechselwirkungszone ausgeblasen. Bei diesem Verfahren bilden sich weder Mikro-Risse noch Chippings (Absplitterungen).

Bei der kalten Ablation des Saphirglases mit einem Pikosekundenlaser wird das zu schneidende Material nicht aufgeschmolzen, sondern verdampft – dank einer extrem kurzen Pulsdauer und einer damit verbundenen sehr hohen Pulsspitzenleistung. Dabei ist die Qualität der Schneidkante noch höher als beim thermischen Laserstrahlschneiden, die Rauigkeit der Kante ist geringer.

Neben der höheren Kantengüte bieten Ultra-Kurzpulslaser allerdings weitere Vorteile, die den höheren Preis schnell rechtfertigen: Die erzeugten Schnittkanten können mehr als nur rechtwinklig sein; möglich ist zum Beispiel eine Neigung von bis zu 10 Grad (Tapering) oder auch ein Anfasen der Schnittkante (Chamfering). Beides erhöht die Bruchfestigkeit der fertig geschnittenen Displays.

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