Neue Technologie für das Laserschneiden von Saphirglas für Displays

Hightech-Maschinenbau für die Wachstumsmärkte der Zukunft: “Electronic Components“, „Electronic Devices“, „Solar“ und „Energy Storage“ – das sind die Geschäftsfelder der Manz AG.

(WK-intern) – Unsere Expertise basiert dabei auf sechs Kerntechnologien: Automation, Messtechnik, Drucktechnologie, Laserprozesstechnik, nasschemische Prozesse und Vakuumbeschichtung.

Heute: Unsere Laser-Kompetenz am Beispiel einer von Manz entwickelten Technologie für das Laserschneiden von Saphirglas für Displays.

Saphir ist dem chemisch gehärteten Glas überlegen, wenn es um extrem kratz- und stoßfeste und dabei 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.

Manz hat dazu 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 eignet sich zum Schneiden der äußeren Konturen der Deckgläser genauso wie für das Schneiden von Innenkonturen, zum Beispiel 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.

PM: Manz

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