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DE102024115927A1 - Structured glass element and method for its manufacture - Google Patents

Structured glass element and method for its manufacture

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Publication number
DE102024115927A1
DE102024115927A1 DE102024115927.8A DE102024115927A DE102024115927A1 DE 102024115927 A1 DE102024115927 A1 DE 102024115927A1 DE 102024115927 A DE102024115927 A DE 102024115927A DE 102024115927 A1 DE102024115927 A1 DE 102024115927A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
glass element
glass
filament
recess
web
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024115927.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Vanessa Gläßer
Jonas Schniering
Stefan Muth
Fabian Wagner
Annika Hörberg
Andreas Ortner
Ulrich Peuchert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Priority to DE102024115927.8A priority Critical patent/DE102024115927A1/en
Priority to PCT/EP2025/063953 priority patent/WO2025252468A1/en
Publication of DE102024115927A1 publication Critical patent/DE102024115927A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

Glaselement (1) mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (2, 3), welches einen Steg (5) mit Wandflächen (50) aufweist, welche die Seitenflächen (2, 3) verbinden, wobei der Steg (5) in Aufsicht auf eine der Seitenflächen (2, 3) zumindest entlang eines Abschnitts (7) eine Breite von weniger als 3 mm aufweist, wobei dieser Abschnitt (7) des Stegs (5) eine Vertiefung (9) in einer der Seitenflächen (2, 3) aufweist, so dass die durch den Abstand der Seitenflächen (2, 3) gegebene Dicke des Glaselements (1) im Bereich der Vertiefung (9) reduziert ist, wobei die Vertiefung (9) Wandflächen (90) und eine Bodenfläche (92) aufweist, und wobei die Wandflächen (90) und die Bodenfläche (92) der Vertiefung (9), sowie die Wandflächen (50) des Stegs (5) eine geätzte Oberflächenstruktur aufweisen. Glass element (1) with two opposing side surfaces (2, 3), which has a web (5) with wall surfaces (50) connecting the side surfaces (2, 3), wherein the web (5) in plan view of one of the side surfaces (2, 3) has a width of less than 3 mm at least along a section (7), wherein this section (7) of the web (5) has a recess (9) in one of the side surfaces (2, 3), such that the thickness of the glass element (1) given by the distance of the side surfaces (2, 3) is reduced in the area of the recess (9), wherein the recess (9) has wall surfaces (90) and a bottom surface (92), and wherein the wall surfaces (90) and the bottom surface (92) of the recess (9), as well as the wall surfaces (50) of the web (5), have an etched surface structure.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Glaselementen mit strukturierter Oberfläche. Insbesondere betrifft die Erfindung Glaselemente, deren Oberfläche durch Ätzen strukturiert wird.The invention relates generally to the production of glass elements with a structured surface. In particular, the invention relates to glass elements whose surface is structured by etching.

Vertiefungen in Glas können durch Entfernen von Glas durch mechanische oder chemische Prozesse oder Verbinden zweier Gläser (Bonding), wobei ein Glaselement eine entsprechende Aussparung enthält, erhalten werden. Allerdings ist es schwierig, eine hohe flächige Genauigkeit der einzelnen Scheiben zueinander bei der Positionierung der Vertiefung zu gewährleisten. Zudem kann eine genaue und homogene Tiefeneinstellung schwierig sein. Einige Prozesse können Schädigungen (Risse, Beschädigung an der Rückseite) in dem Glas verursachen. Bei Ätzverfahren können weiterhin unerwünschte große Abrundungsradien, sogar in der Größenordnung der Tiefe der Vertiefung in den Randbereichen, erhalten werden.Indentations in glass can be created by removing glass through mechanical or chemical processes, or by bonding two glass panes together, with one pane containing the corresponding recess. However, ensuring high surface accuracy between the individual panes when positioning the indentation is challenging. Furthermore, achieving precise and homogeneous depth control can be difficult. Some processes can cause damage (cracks, damage to the back surface) to the glass. Etching processes can also result in undesirably large radii of curvature, even on the order of the depth of the indentation, at the edges.

Ein Verfahren zur feinen Strukturierung von Glas, bei welchem filamentförmige Schädigungen im Glas mit einem Laser erzeugt und diese anschließend in einem Ätzmedium aufgeweitet werden, beschreibt die DE 10 2018 100 299 A1 . Aus der DE 102018 110 211 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Kavität in einem Glassubstrats bekannt, bei welchem der Laserstrahl eines Ultrakurzpulslasers mit einer Fokussierungsoptik zu einem langgezogenen Fokus im Substrat konzentriert wird, wobei durch die eingestrahlte Energie des Laserstrahls filamentförmige Schädigungen im Volumen des Substrates erzeugt werden, welche bis zu einer vorbestimmten Tiefe in das Volumen hineinreichen, aber nicht durch das Substrat hindurchgehen. Das Substrat wird dann einem Ätzmedium ausgesetzt, welches die filamentförmigen Schädigungen aufweitet und verbindet, so dass eine Kavität erhalten wird. Unter anderem lassen sich mit diesem Verfahren Glasteile für Mikrofluidik-Zellen herstellen.A process for the fine structuring of glass, in which filament-shaped defects are created in the glass with a laser and these are subsequently expanded in an etching medium, is described by the DE 10 2018 100 299 A1 . From the DE 102018 110 211 A1 A method for creating a cavity in a glass substrate is known in which the laser beam of an ultrashort pulse laser is concentrated into an elongated focus within the substrate using focusing optics. The energy of the laser beam generates filament-shaped defects within the substrate's volume, extending to a predetermined depth but not penetrating the substrate. The substrate is then exposed to an etching medium, which expands and connects the filament-shaped defects, thus creating a cavity. Among other applications, this method can be used to produce glass components for microfluidic cells.

Die damit hergestellten Glasteile haben eine scheibenförmige Grundform, wobei die Kavitäten in die Seitenflächen eingebracht sind. Im Zuge fortschreitender Miniaturisierung oder der Herstellung von Bauteilen auf Wafer-Ebene kann es allerdings wünschenswert sein, filigranere Strukturen herzustellen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.The glass components produced in this way have a disc-shaped basic form, with the cavities being formed in the side surfaces. However, with increasing miniaturization or the production of components at the wafer level, it may be desirable to produce more intricate structures. This objective is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the respective dependent claims.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Erfindung sieht ein Glaselement mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen vor, welches einen Steg mit Wandflächen aufweist, welche die Seitenflächen verbinden. Der Steg weist in Aufsicht auf eine der Seitenflächen zumindest entlang eines Abschnitts eine Breite von weniger als 3 mm auf, wobei dieser Abschnitt des Stegs eine Vertiefung in einer der Seitenflächen aufweist, so dass die durch den Abstand der Seitenflächen gegebene Dicke des Glaselements im Bereich der Vertiefung reduziert ist, wobei die Vertiefung Wandflächen und eine Bodenfläche aufweist, und wobei die Wandflächen und die Bodenfläche der Vertiefung, sowie die Wandflächen des Stegs eine geätzte Oberflächenstruktur aufweisen.The invention provides a glass element with two opposing side surfaces, which has a web with wall surfaces connecting the side surfaces. The web, viewed from above on one of the side surfaces, has a width of less than 3 mm at least along a section, wherein this section of the web has a recess in one of the side surfaces, such that the thickness of the glass element, determined by the distance between the side surfaces, is reduced in the area of the recess, wherein the recess has wall surfaces and a bottom surface, and wherein the wall surfaces and the bottom surface of the recess, as well as the wall surfaces of the web, have an etched surface structure.

Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines solchen Glaselements sieht vor, dass ein Ausgangselement aus Glas bereitgestellt wird, und

  • - der gepulste Laserstrahl eines Ultrakurzpulslasers auf eine der Seitenflächen des Ausgangselements gerichtet und
  • - mit einer Fokussierungsoptik zu einem langgezogenen Fokus im Ausgangselement konzentriert wird, wobei
  • - durch die eingestrahlte Energie des Laserstrahls eine filamentförmige Schädigung im Volumen des Ausgangselements erzeugt wird, wobei
  • - der Laserstrahl über das Ausgangselement entlang eines Pfades entsprechend der Kontur des Glaselements bewegt wird, so dass
  • - entlang dieses Pfades nebeneinander filamentförmige Schädigungen erzeugt werden, wobei
  • - die Kontur einen Steg mit einem Abschnitt mit einer Breite von kleiner als 3 mm umfasst, und wobei
  • - mit dem Ultrakurzpulslaser innerhalb dieses Abschnitts eine Vielzahl von weiteren filamentförmigen Schädigungen eingefügt werden, welche im Volumen innerhalb des Ausgangselements enden, und wobei
  • - das Ausgangselement einem Ätzmedium ausgesetzt wird, welches die filamentförmigen Schädigungen aufweitet, so dass diese sich entlang der Kontur miteinander verbinden und dadurch das Glaselement herausgearbeitet wird, und wobei die Vielzahl der im Volumen innerhalb des Ausgangselements endenden filamentförmigen Schädigungen sich durch Aufweitung ebenfalls verbinden und eine Vertiefung im Steg innerhalb des Abschnitts, der eine Breite kleiner als 3 mm aufweist, bilden.
A suitable method for manufacturing such a glass element involves providing a starting element made of glass, and
  • - the pulsed laser beam of an ultrashort pulse laser is directed onto one of the side surfaces of the output element and
  • - is concentrated with a focusing optic to an elongated focus in the output element, whereby
  • - the energy emitted by the laser beam creates filament-shaped damage in the volume of the starting element, whereby
  • - the laser beam is moved across the output element along a path corresponding to the contour of the glass element, so that
  • - filament-shaped damage is generated side by side along this path, whereby
  • - the contour includes a bridge with a section less than 3 mm wide, and wherein
  • - using the ultrashort pulse laser, a multitude of further filament-shaped defects are introduced within this section, which terminate in the volume within the original element, and wherein
  • - the starting element is exposed to an etching medium which expands the filament-shaped defects so that they connect along the contour and thereby create the glass element, and wherein the multitude of filament-shaped defects ending in the volume within the starting element also connect by expansion and form a depression in the web within the section which has a width of less than 3 mm.

Mit dem Verfahren ist es ebenso auch möglich, Vertiefungen in einem Abschnitt eines Steges zu erzeugen, der eine Breite von weniger als 1mm, oder sogar kleiner als 0,6 mm, oder sogar kleiner als 0,3 mm aufweist. Insbesondere kann auch die Dicke des Glaselements größer sein als die Breite des Stegs, beziehungsweise des Abschnitts dieses Stegs mit der Vertiefung.This method also makes it possible to create indentations in a section of a web that has a width of less than 1 mm, or even less than 0.6 mm, or even less than 0.3 mm. In particular, the thickness of the glass element can also be greater than the width of the web, or of the section of this web containing the indentation.

Das Glas des Glaselements, beziehungsweise des Ausgangselements ist vorteilhaft für den Laserstrahl transparent, damit das Laserlicht das Glas durchdringen kann. Bevorzugt ist das Glas so gewählt, dass weniger als 10% des Lichts durch lineare Absorption, also für einen schwachen Lichtstrahl bei Durchquerung des Ausgangselements absorbiert werden. Die Absorption des hochintensiven Ultrakurzpuls-Laserstrahls hingegen wird durch nichtlineare Effekte, wie Mehrphotonen-Absorption verursacht und kann dementsprechend größer sein. Unter einem Glas wird im Sinne dieser Offenbarung auch eine Glaskeramik verstanden.The glass of the glass element, or the starting element, is advantageously transparent to the laser beam so that the laser light can penetrate the glass. Preferably, the glass is selected such that less than 10% of the light is absorbed by linear absorption, i.e., for a weak light beam, when passing through the starting element. The absorption of the high-intensity ultrashort pulse laser beam, on the other hand, is caused by nonlinear effects, such as multiphoton absorption, and can therefore be greater. For the purposes of this disclosure, the term "glass" also includes glass ceramics.

Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand der Figuren genauer erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche oder entsprechende Elemente.The invention is explained in more detail below with reference to the figures. In the figures, identical reference numerals denote identical or corresponding elements.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the characters

  • 1 zeigt eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Ausgangselements als Vorbereitung für ein nachfolgendes Ätzen. 1 shows a device for laser processing of a starting element in preparation for subsequent etching.
  • 2 zeigt ein Ausgangselement mit einer Kontur eines Glaselements aus eingefügten filamentförmigen Schädigungen. 2 shows a starting element with a contour of a glass element made up of inserted filament-shaped defects.
  • 3 zeigt ein Glaselement, welches aus dem in 2 gezeigten Ausgangselement hergestellt wurde. 3 shows a glass element which is made from the in 2 The starting element shown was produced.
  • 4 zeigt einen Ausschnitt eines weiteren Beispiels für ein Ausgangselement mit eingefügten filamentförmigen Schädigungen. 4 shows a section of another example of a starting element with inserted filament-shaped damage.
  • 5 zeigt eine Weißlicht-Interferenzaufnahme einer Bodenfläche einer Vertiefung. 5 shows a white light interference image of the ground surface of a depression.
  • 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Glaselements mit seitlich geöffneten Vertiefungen. 6 shows an exemplary embodiment of a glass element with laterally open recesses.
  • 7 zeigt ein weiteres Beispiel mit einer nur einseitig seitlich geöffneten Vertiefung. 7 Another example shows a recess that is only open on one side.
  • 8 zeigt eine Variante des Glaselements mit einseitig gehaltertem Steg. 8 shows a variant of the glass element with a bridge supported on one side.
  • 9 und 10 zeigen jeweils Verbundelemente mit einem Glaselement. 9 and 10 Each shows composite elements with a glass element.
  • 11 zeigt Ausführungsbeispiele von Zugängen zu einer Kavität mittels einer Vertiefung. 11 shows examples of how to access a cavity by means of a depression.
  • 12 und 13 zeigen Verbundelemente mit einer Kombination einer Vertiefung und einer Durchgangsöffnung. 12 and 13 show composite elements with a combination of a recess and a through-opening.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Laserbearbeitungsvorrichtung 20 gezeigt, mit welcher in ein Ausgangselement 10 aus Glas filamentförmige Schädigungen 32 eingefügt werden können, um nachfolgend in einem Ätzprozess Kanäle an den Stellen der filamentförmigen Schädigungen 32 einzufügen. Die Vorrichtung 20 umfasst einen Ultrakurzpulslaser 30 mit vorgeschalteter Fokussierungsoptik 23 und eine Positioniereinrichtung 17. Mit der Positioniereinrichtung 17 kann der Auftreffpunkt 73 des Laserstrahls 27 des Ultrakurzpulslasers 30 auf der Seitenfläche 2 eines zu bearbeitenden plattenförmigen Ausgangselements 10 lateral positioniert werden. Bei dem dargestellten Beispiel umfasst die Positioniereinrichtung 17 einen x-y-Tisch, auf dem das Ausgangselement 10 auf einer Seitenfläche 3 aufliegt. Alternativ oder zusätzlich möglich ist es aber auch, die Optik beweglich auszubilden, um den Laserstrahl 27 zu bewegen, so dass der Auftreffpunkt 73 des Laserstrahls 27 bei festgehaltenem Ausgangselement 10 bewegbar ist.In 1 An embodiment of a laser processing device 20 is shown, with which filament-shaped defects 32 can be introduced into a glass starting element 10 in order to subsequently introduce channels at the locations of the filament-shaped defects 32 in an etching process. The device 20 comprises an ultrashort pulse laser 30 with upstream focusing optics 23 and a positioning device 17. The positioning device 17 allows the point of impact 73 of the laser beam 27 of the ultrashort pulse laser 30 to be laterally positioned on the side surface 2 of a plate-shaped starting element 10 to be processed. In the illustrated example, the positioning device 17 comprises an xy-table on which the starting element 10 rests on a side surface 3. Alternatively or additionally, it is also possible to design the optics to be movable in order to move the laser beam 27, so that the point of impact 73 of the laser beam 27 can be moved while the output element 10 is held stationary.

Die Fokussierungsoptik 23 fokussiert den Laserstrahl 27 nun zu einem in Strahlrichtung, also dementsprechend quer, insbesondere senkrecht zur bestrahlten Seitenfläche 2 langgezogenen Fokus. Ein solcher Fokus kann beispielsweise mit einer kegelförmigen Linse (ein sogenanntes Axikon) oder einer Linse mit großer sphärischer Aberration erzeugt werden. Die in 1 gewählte Darstellung der Fokussieroptik als einzelne Linse ist daher nur eine beispielhafte Skizze, die konkrete Ausgestaltung der Optik kann hiervon abweichen. Die Steuerung der Positioniereinrichtung 17 und des Ultrakurzpulslasers 30 wird vorzugsweise mittels einer programmtechnisch eingerichteten Recheneinrichtung 15 durchgeführt. Auf diese Weise lassen sich vorbestimmte Muster von lateral entlang der Seitenfläche 2 verteilten filamentförmigen Schädigungen 32 erzeugen, dies insbesondere durch Einlesen von Positionsdaten, vorzugsweise aus einer Datei oder über ein Netzwerk. Insbesondere kann durch Bewegen des Laserstrahls 27, beziehungsweise dessen Auftreffpunkt 73 relativ zum Ausgangselement 10 ein Pfad entsprechend der Kontur des herzustellenden Glaselements abgefahren werden, so dass entlang dieses Pfades nebeneinander filamentförmige Schädigungen 32 erzeugt werden. In 1 sind solchen nebeneinanderliegenden filamentförmigen Schädigungen 32 eingezeichnet. Die entsprechende Bewegungsrichtung des x-y-Tisches ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Ebenfalls dargestellt sind einige weitere filamentförmige Schädigungen 33, die im Volumen des Ausgangselements 10 enden und für die Herstellung einer Vertiefung dienen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beginnen diese filamentförmigen Schädigungen 33 an der dem Laserstrahl 27 zugewandten Seite 2 des Ausgangselements 10. Dazu wird der Laserstrahl 27 mit der Fokussierungsoptik 23 so fokussiert, dass dieser bereits an der Seitenfläche 2 eine hinreichende Intensität aufweist, um durch nichtlineare Absorption das Glas zu modifizieren. Entsprechend erzeugte filamentförmige Schädigungen 33 sind in 1 auf der linken Seite des Ausgangselements 10 gezeigt. Es ist aber auch möglich, den Fokus so weit in das Glas hinein zu verschieben, dass erst im Glas diese Schwelle überschritten wird. In diesem Fall beginnen die filamentförmigen Schädigungen 33 im Inneren des Ausgangselements 10 und münden in der rückseitigen Seitenfläche 3. Derartige filamentförmige Schädigungen 33 sind in 1 auf der rechten Seite des Ausgangselements 10 eingezeichnet.The focusing optics 23 now focus the laser beam 27 to a focus elongated in the beam direction, i.e., accordingly transversely, and in particular perpendicularly to the irradiated side surface 2. Such a focus can be generated, for example, with a conical lens (a so-called axicon) or a lens with high spherical aberration. The in 1 The chosen representation of the focusing optics as a single lens is therefore only an exemplary sketch; the actual design of the optics may differ. The control of the positioning device 17 and the ultrashort pulse laser 30 is preferably carried out by means of a computer 15 programmed with a computer. In this way, predetermined patterns of filament-shaped defects 32 distributed laterally along the side surface 2 can be generated, in particular by reading in position data, preferably from a file or via a network. In particular, by moving the laser beam 27, or rather its point of impact 73, relative to the output element 10, a path corresponding to the contour of the glass element to be produced can be traced, so that filament-shaped defects 32 are generated side by side along this path. 1 Such adjacent filament-shaped defects 32 are shown. The corresponding direction of movement of the xy-table is indicated by an arrow. Also shown are several further filament-shaped defects 33 that terminate in the volume of the starting element 10. and serve to produce a depression. According to a preferred embodiment, these filament-shaped defects 33 begin on the side 2 of the starting element 10 facing the laser beam 27. For this purpose, the laser beam 27 is focused by the focusing optics 23 such that it already has sufficient intensity at the side surface 2 to modify the glass by nonlinear absorption. The correspondingly generated filament-shaped defects 33 are in 1 shown on the left side of the starting element 10. However, it is also possible to shift the focus so far into the glass that this threshold is only crossed within the glass. In this case, the filament-shaped defects 33 begin inside the starting element 10 and terminate in the rear side surface 3. Such filament-shaped defects 33 are in 1 drawn on the right side of the starting element 10.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Reihenfolge des Einfügens der filamentförmigen Schädigungen 32 für die Kontur des Glaselements und der im Volumen des Ausgangselements endenden filamentförmigen Schädigungen 33 nicht festgelegt ist. Diese können auch, indem während des Überfahrens des Ausgangselements 10 die Fokuslage geändert wird, intermittierend eingefügt werden. Allgemein ist es bevorzugt, wenn die filamentförmigen Schädigungen 32 entlang der Kontur an den beiden Seitenflächen 2, 3 enden, beziehungsweise das Glas in seiner gesamten Dicke durchqueren. Denkbar wäre aber auch, zumindest ein Teil dieser filamentförmigen Schädigungen 32 ebenso wie die Schädigungen 33 zur Herstellung der Vertiefung im Glas enden oder beginnen zu lassen. Auch können verschiedene Lagen und Längen von filamentförmigen Schädigungen 32 kombiniert werden, etwa, um eine bestimmte Kantenform zu erzeugen.It is apparent to those skilled in the art that the sequence for inserting the filament-shaped defects 32 along the contour of the glass element and the filament-shaped defects 33 terminating in the volume of the starting element is not fixed. These defects can also be inserted intermittently by changing the focus position while scanning the starting element 10. Generally, it is preferred if the filament-shaped defects 32 terminate along the contour at the two side surfaces 2, 3, or if they extend through the entire thickness of the glass. However, it would also be conceivable to have at least some of these filament-shaped defects 32 terminate or begin in the same way as the defects 33 for producing the depression in the glass. Furthermore, different layers and lengths of filament-shaped defects 32 can be combined, for example, to create a specific edge shape.

Geeignete Wellenlängen des Ultrakurzpulslasers liegen allgemein vorzugsweise im Bereich von 300 nm bis 1905 nm; bevorzugt im Bereich von 505 nm bis 1111 nm; besonders bevorzugt im Bereich von 1000 nm bis 1100 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1020 nm bis 1070 nm. Wesentlich ist, dass der Ultrakurzpulslaser Licht einer Wellenlänge abgibt, für die das Glas des Ausgangselements 10 transparent ist und welches eine hinreichende Intensität aufweist, um die Energie des Lichts durch Anregung nichtlinearer Effekte im Glas zu deponieren. Um thermische und mechanische Spannungen im Glas zu reduzieren, ist es allgemein günstig, wenn die Pulsdauer der Laserpulse kleiner als 10 ps, bevorzugt kleiner 3 ps, oder sogar kleiner 1 ps ist. Zu kurze Pulsdauern sind diesbezüglich ebenfalls eher ungünstig. Daher wird eine Pulsdauer von länger als 0,1 ps, vorzugsweise länger als 0,3 ps, besonders bevorzugt mindestens 0,5 ps bevorzugt.Suitable wavelengths for the ultrashort pulse laser are generally preferably in the range of 300 nm to 1905 nm; more preferably in the range of 505 nm to 1111 nm; particularly preferably in the range of 1000 nm to 1100 nm; and most preferably in the range of 1020 nm to 1070 nm. It is essential that the ultrashort pulse laser emits light of a wavelength for which the glass of the starting element 10 is transparent and which has sufficient intensity to deposit the energy of the light by exciting nonlinear effects in the glass. To reduce thermal and mechanical stresses in the glass, it is generally advantageous if the pulse duration of the laser pulses is less than 10 ps, preferably less than 3 ps, or even less than 1 ps. Pulse durations that are too short are also rather disadvantageous in this respect. Therefore, a pulse duration longer than 0.1 ps, preferably longer than 0.3 ps, and particularly preferably at least 0.5 ps, is preferred.

Die Einstrahlung des Laserlichts kann in einzelnen zeitlich gleich beabstandeten Pulsen erfolgen. Es ist aber auch möglich und bevorzugt, das Einfügen der filamentförmigen Schädigungen 32, 33 im sogenannten Burst-Modus durchzuführen. Im Burst-Modus wird die Laserenergie nicht als Einzelpuls abgegeben, sondern als Folge kurz hintereinander abgegebener Pulse, die gemeinsam ein Pulspaket, einen sogenannten Burst, bilden. Ein solches Pulspaket weist typischerweise eine etwas größere Energie auf, als ein Einzelpuls im üblichen Single-Shot-Betrieb. Die Pulse eines Bursts selbst beinhalten aber dafür weniger Energie als ein Einzelpuls. Bevorzugt wird ein Burst-Modus mit Pulspaketen von höchstens drei, oder mit zwei Pulsen. The laser light can be applied in individual pulses spaced at equal intervals. However, it is also possible, and preferred, to perform the insertion of the filament-shaped defects 32, 33 in so-called burst mode. In burst mode, the laser energy is not emitted as a single pulse, but as a sequence of pulses emitted in quick succession, which together form a pulse packet, a so-called burst. Such a pulse packet typically has a slightly higher energy than a single pulse in the usual single-shot operation. However, the individual pulses of a burst contain less energy than a single pulse. A burst mode with pulse packets of at most three, or with two pulses, is preferred.

2 zeigt in Aufsicht auf eine Seitenfläche 2 ein schematisches Ausführungsbeispiel eines Ausgangselements 10, welches mit einem Ultrakurzpulslaser 30 bearbeitet wurde. Wie zu erkennen, sind die filamentförmigen Schädigungen 32 nebeneinander angeordnet und bilden eine Kontur 100. Im Speziellen umfasst in diesem Beispiel die Kontur 100 zwei umlaufende, beziehungsweise ringförmig, geschlossene Strukturen, die voneinander beabstandet sind, so dass zwischen diesen ein Steg 5 verbleibt. Unter einer ringförmig geschlossene Struktur wird im Sinne dieser Offenbarung nicht etwa nur eine kreisförmige Struktur, sondern eine beliebig geformte, einem geschlossenen Pfad folgende Struktur verstanden. So sind im gezeigten Beispiel der 2 ringförmig geschlossene Strukturen in Form rechteckförmiger Pfade vorgesehen. Gemäß dieser Offenbarung weist der Steg 5 einen Abschnitt 7 auf, entlang welchem die Breite des Stegs 5 kleiner als 3 mm ist. Im gezeigten Beispiel weist der Steg 5 eine gleichbleibende Breite auf, so dass die Länge des Abschnitts 7 gleich der Länge des Stegs 5 ist. Außerdem wurde in diesem Beispiel in der Mitte des Stegs 5 eine Reihe weiterer filamentförmiger Schädigungen 33 eingefügt. Während die filamentförmigen Schädigungen 32, entlang des der Kontur 100 des herzustellenden Glaselements folgenden Pfades vorzugsweise durchgehen und damit in beiden gegenüberliegenden Seitenflächen 2, 3 münden, enden die filamentförmigen Schädigungen 33 innerhalb des Glases. 2 Figure 1 shows a schematic embodiment of a starting element 10, which has been processed with an ultrashort pulse laser 30, in a top view of a side surface 2. As can be seen, the filament-shaped defects 32 are arranged next to each other and form a contour 100. Specifically, in this example, the contour 100 comprises two circumferential, or ring-shaped, closed structures that are spaced apart from each other, leaving a bridge 5 between them. For the purposes of this disclosure, a ring-shaped closed structure is understood to mean not only a circular structure, but any structure of an arbitrary shape that follows a closed path. Thus, in the example shown, the 2 Ring-shaped closed structures in the form of rectangular paths are provided. According to this disclosure, the web 5 has a section 7 along which the width of the web 5 is less than 3 mm. In the example shown, the web 5 has a constant width, so that the length of the section 7 is equal to the length of the web 5. In addition, in this example, a series of further filament-shaped defects 33 has been inserted in the middle of the web 5. While the filament-shaped defects 32 preferably extend along the path following the contour 100 of the glass element to be produced and thus terminate in both opposite side surfaces 2, 3, the filament-shaped defects 33 terminate within the glass.

3 zeigt ein Glaselement 1 in perspektivischer Ansicht, welches aus dem in 2 gezeigten Ausgangselement hergestellt wurde, indem das Ausgangselement 10 einem Ätzmedium ausgesetzt wird. Das Ätzmedium weitet die filamentförmigen Schädigungen 32 auf, so dass diese sich entlang der Kontur 100 miteinander verbinden und dadurch das Glaselement 1 in seiner gewünschten Kontur herausgearbeitet wird. Gleichzeitig verbinden sich beim Ätzen mit dem Ätzmedium die Vielzahl der im Volumen innerhalb des Ausgangselements 10 endenden filamentförmigen Schädigungen 33 durch Aufweitung und bilden so eine Vertiefung 9 im Steg 5 innerhalb des Abschnitts 7. 3 shows a glass element 1 in perspective view, which is made from the in 2 The starting element shown was produced by exposing the starting element 10 to an etching medium. The etching medium expands the filament-shaped defects 32, causing them to connect along the contour 100, thereby forming the glass element 1 in its desired contour. Simultaneously, during etching with the etching medium, the numerous filament-shaped defects 33 terminating in the volume within the starting element 10 connect by expansion. and thus form a depression 9 in the bridge 5 within section 7.

Das Ätzen kann mit einem sauren Ätzmedium, wie etwa wässrigen Lösungen von HF, HCl, H2SO4, HNO3 oder anderen Säuren erfolgen. Bevorzugt ist ein Ätzen mit einem basischen, insbesondere alkalischen Ätzmedium, wie etwa mit Kalilauge, KOH, oder Natronlauge, NaOH. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Ätzen in einem alkalischen Ätzmedium mit einem pH-Wert größer als 12 und einem Komplexbildner erfolgt. Der Komplexbildner kann dabei einen der Bestandteile des Glases komplexieren. So können, wie in der WO 2022/268585 A1 beschrieben, Komplexbildner verwendet werden, die Komplexe mit Erdalkalimetallionen, bevorzugt Kalziumionen (Ca2+) bilden. Geeignete Komplexbildner sind unter anderem Phosphate, bevorzugt ATMP (Nitrilotris(methylenephosphonic Acid)), Phosphonsäuren, Salze von Hydroxycarbonsäuren, bevorzugt Alkaligluconate, EDTA, und/oder Übergangsmetallsalze, insbesondere CrCl3. Die vorstehenden Maßnahmen können vorteilhaft durch Komplexierung ausgelöster Bestandteile einer lokalen Inhibierung des Ätzvorgangs entgegenwirken. Vielmehr kann selbst innerhalb der zu erzeugenden Strukturen ein selbststabilisierender oder sogar selbstverstärkender Effekt bezüglich der Ätzrate auftreten.Etching can be carried out with an acidic etching medium, such as aqueous solutions of HF, HCl, H₂SO₄ , HNO₃ , or other acids. Etching with a basic, particularly alkaline, etching medium, such as potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH), is preferred. According to a further development, etching is carried out in an alkaline etching medium with a pH value greater than 12 and a complexing agent. The complexing agent can complex one of the components of the glass. Thus, as in the WO 2022/268585 A1 As described, complexing agents are used that form complexes with alkaline earth metal ions, preferably calcium ions ( Ca²⁺ ). Suitable complexing agents include phosphates, preferably ATMP (nitrilotris(methylenephosphonic acid)), phosphonic acids, salts of hydroxycarboxylic acids, preferably alkali gluconates, EDTA, and/or transition metal salts, especially CrCl₃ . The above measures can advantageously counteract local inhibition of the etching process by complexing released components. Furthermore, a self-stabilizing or even self-enhancing effect on the etching rate can occur within the structures to be produced.

Weiterhin kann auch eine Ätzlösung verwendet werden, die ein Silikat, bevorzugt ein Alkali-Silikat, besonders bevorzugt Wasserglas, in gelöster Form enthält.Furthermore, an etching solution containing a silicate, preferably an alkali silicate, particularly preferably water glass, in dissolved form can also be used.

Bei der Verwendung von Ätzlösungen, welche gelöste Silikate enthalten, kann die Ätzrate deutlich erhöht werden. Dieser Effekt ist insbesondere bei hohen Silikatkonzentrationen in der Ätzlösung zu beobachten. Insbesondere bei hohen Silikatkonzentrationen fungieren die Silikate zudem als Alkaliüberträger und erhöhen somit die Mobilität bzw. lonenbeweglichkeit der Hydroxidionen. Dies ist insbesondere bei Ausführungsformen mit sehr hohen Hydroxidkonzentration in der Ätzlösung vorteilhaft. So nimmt die lonenbeweglichkeit der Hydroxidionen bei sehr konzentrierten Laugen mit steigender Konzentration ab, was sich auch auf die Ätzrate auswirkt. Durch Zugabe von Silikaten als Alkaliüberträger kann dieser Effekt jedoch zumindest teilweise kompensiert werden. Komplexbildner und Zugabe von Silikaten können hilfreich sein, um innerhalb der herzustellenden Vertiefung 9 bei nur geringem Austausch des Ätzmediums eine hinreichende Ätzrate aufrechtzuerhalten und möglichst senkrechte Wandungen der Vertiefung 9 zu erreichen.When using etching solutions containing dissolved silicates, the etching rate can be significantly increased. This effect is particularly noticeable at high silicate concentrations in the etching solution. Especially at high silicate concentrations, the silicates also act as alkali carriers, thus increasing the mobility of the hydroxide ions. This is particularly advantageous in embodiments with very high hydroxide concentrations in the etching solution. For example, the ion mobility of hydroxide ions decreases with increasing concentration in highly concentrated alkalis, which also affects the etching rate. However, this effect can be at least partially compensated for by adding silicates as alkali carriers. Complexing agents and the addition of silicates can be helpful in maintaining a sufficient etching rate within the well 9 being produced, with only minimal exchange of the etching medium, and in achieving the most perpendicular possible walls of the well 9.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Ätztiefe an den Abstand der filamentförmigen Schädigungen 33 zur Ausbildung der Vertiefung 9 angepasst werden. Allgemein, ohne Beschränkung auf bestimmte Beispiele ist dazu insbesondere vorgesehen, dass der insgesamte Ätzabtrag durch das Ätzmedium in radialer Richtung der filamentförmigen Schädigungen 33 so eingestellt wird, dass dieser im Bereich des 0,5 bis 1,5-fachen des Abstands der filamentförmigen Schädigungen 33 liegt. Vorzugsweise liegt der Ätzabtrag im Bereich des 0,7 bis 1,3-fachen, besonders bevorzugt im Bereich des 0,9 bis 1,1-fachen des Abstands der filamentförmigen Schädigungen 33. Damit wird der Ätzvorgang also nicht wesentlich länger durchgeführt, als Zeit benötigt wird, damit sich die filamentförmigen Schädigungen 33 miteinander durch radiale Aufweitung verbinden. Jedenfalls ist es sinnvoll, den Ätzabtrag nicht so groß werden zu lassen, dass der Boden der Vertiefung 9 die gegenüberliegende Seitenfläche erreicht. Der Ätzabtrag kann durch verschiedene Parameter beeinflusst und entsprechend dann auch eingestellt werden. Solche Parameter sind die Zusammensetzung des Glases, die Temperatur des Ätzmediums, dessen Zusammensetzung, dessen Konzentration und dessen pH-Wert.According to a preferred embodiment, the etching depth can be adjusted to the spacing of the filamentous defects 33 for the formation of the recess 9. Generally, without limiting oneself to specific examples, it is particularly recommended that the total etching depth by the etching medium in the radial direction of the filamentous defects 33 be adjusted to be in the range of 0.5 to 1.5 times the spacing of the filamentous defects 33. Preferably, the etching depth is in the range of 0.7 to 1.3 times, and particularly preferably in the range of 0.9 to 1.1 times the spacing of the filamentous defects 33. This ensures that the etching process is not carried out significantly longer than the time required for the filamentous defects 33 to connect with each other through radial expansion. In any case, it is advantageous to prevent the etching depth from becoming so great that the bottom of the recess 9 reaches the opposite side surface. The etching process can be influenced and adjusted by various parameters. These parameters include the composition of the glass, the temperature of the etching medium, its composition, its concentration, and its pH value.

Bedingt durch den Ätzprozess weisen die Wandflächen 90 und die Bodenfläche 92 der Vertiefung 9, sowie die Wandflächen 50 des Stegs 5 eine geätzte Oberflächenstruktur auf. Auch die Seitenflächen 2, 3 können beim Aufweiten der filamentförmigen Schädigungen 32, 33 dem Ätzmedium ausgesetzt sein. Typischerweise unterscheidet sich die Topographie der Wandflächen 50, 90 von Steg 5 und Vertiefung 9, sowie der Bodenfläche 92 der Vertiefung 9 auch dann deutlich von der Topographie der Seitenflächen 2, 3. Letztere bleiben besonders bei der Verwendung eines basischen Ätzmediums glatt, während die geätzten Oberflächen der Wandflächen 50, 90 eine deutliche Struktur aufweisen. Ohne Beschränkung auf hier beschriebene bestimmte Beispiele und Ausführungsformen können sich Glaselemente 1 gemäß dieser Offenbarung dadurch auszeichnen, dass alternativ oder zusätzlich zum Merkmal einer geätzten Oberflächenstruktur die Wandflächen 50, 90 und die Bodenfläche 92 eine höhere Rauigkeit aufweisen, als die Seitenflächen 2, 3.Due to the etching process, the wall surfaces 90 and the bottom surface 92 of the recess 9, as well as the wall surfaces 50 of the web 5, exhibit an etched surface structure. The side surfaces 2, 3 may also be exposed to the etching medium when the filament-shaped defects 32, 33 widen. Typically, the topography of the wall surfaces 50, 90 of the web 5 and recess 9, as well as the bottom surface 92 of the recess 9, differs significantly from the topography of the side surfaces 2, 3. The latter remain smooth, particularly when using a basic etching medium, while the etched surfaces of the wall surfaces 50, 90 exhibit a distinct structure. Without being limited to the specific examples and embodiments described herein, glass elements 1 according to this disclosure can be characterized by the fact that, alternatively or additionally to the feature of an etched surface structure, the wall surfaces 50, 90 and the bottom surface 92 exhibit a higher roughness than the side surfaces 2, 3.

Wie anhand von 3 ebenfalls ersichtlich, ist die Dicke des Glaselements 1 und damit auch des Stegs 5 größer als dessen Breite im Abschnitt 7. Entsprechend weisen dann auch die Wandflächen 50 eine größere Gesamtfläche auf, als die Flächen der Teile der Seitenflächen 2, 3 auf dem Steg 5, beziehungsweise dem Abschnitt 7. Demgemäß hat der Steg 5 im Abschnitt 7 hier einen rechteckigen Querschnitt, wobei die langen Seiten des Rechtecks durch die Wandflächen 50 gebildet werden. Die Tiefe der Vertiefung 9 ist grundsätzlich, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel, kleiner als die Dicke des Glaselements 1. Prinzipiell gibt es keine Limitierung hinsichtlich der Tiefe der Vertiefung 9, solange eine Mindest-Restglashöhe so gewählt ist, dass Schädigungen auf der Vertiefungsrückseite, beziehungsweise der Seitenfläche 3, welche der Bodenfläche 92 gegenüberliegt, vermieden werden. Im Allgemeinen ist es dabei aber günstig, wenn die Dicke des Glases zwischen Bodenfläche 92 der Vertiefung 9 und gegenüberliegender Seitenfläche 3 des Glaselements, beziehungsweise der Abstand zwischen Bodenfläche 92 und gegenüberliegender Seitenfläche 3 noch mindestens 200 µm, vorzugsweise mindestens 300 µm, insbesondere mindestens 400 µm beträgt. Dieser Abstand entspricht der Dicke des Glaselements 1 abzüglich der Tiefe der Vertiefung 9. Allgemeiner und auch gültig für Gläser, die dünner sind als 200 µm können der Abstand und die Länge L der filamentförmigen Schädigungen 33 so eingestellt werden, dass eine Mindest-Restglasdicke RD verbleibt, für die gilt: GD = RD+0,5*s + L, wobei s den Abstand der filamentförmigen Schädigungen 33 und GD die ursprüngliche Dicke des Ausgangselements bezeichnen.As demonstrated by 3 It is also evident that the thickness of the glass element 1, and thus also of the web 5, is greater than its width in section 7. Accordingly, the wall surfaces 50 also have a larger total area than the areas of the parts of the side surfaces 2, 3 on the web 5, or section 7. Therefore, the web 5 in section 7 has a rectangular cross-section, with the long sides of the rectangle formed by the wall surfaces 50. The depth of the recess 9 is, in principle, without being limited to the example shown, less than the thickness of the glass element 1. In principle, there are There is no limitation regarding the depth of the recess 9, as long as a minimum residual glass height is selected such that damage to the back of the recess, or to the side surface 3 opposite the base surface 92, is avoided. In general, however, it is advantageous if the thickness of the glass between the base surface 92 of the recess 9 and the opposite side surface 3 of the glass element, or the distance between the base surface 92 and the opposite side surface 3, is at least 200 µm, preferably at least 300 µm, and particularly at least 400 µm. This distance corresponds to the thickness of the glass element 1 minus the depth of the depression 9. More generally, and also valid for glasses thinner than 200 µm, the distance and length L of the filamentous defects 33 can be adjusted so that a minimum residual glass thickness RD remains, for which: GD = RD+0.5*s + L, where s is the distance of the filamentous defects 33 and GD is the original thickness of the starting element.

Wie bereits zu 2 beschrieben, umfasst die Kontur 100 zwei umlaufende, beziehungsweise ringförmige, geschlossene Strukturen, die voneinander beabstandet sind, so dass zwischen diesen der Steg 5 verbleibt. Diese ringförmigen Pfade von filamentförmigen Schädigungen 32 führen beim Ätzprozess zum Herauslösen von Innenteilen, so dass, wie in 3 gezeigt, im Glaselement 1 komplementäre Ausschnitte 40 verbleiben, zwischen denen der Steg 5 verläuft. Besonders bevorzugt wird das Glaselement 1 also allgemein und ohne Beschränkung auf das gezeigte Beispiel so aus dem Ausgangselement 10 durch Einfügen filamentförmiger Schädigungen 32 entlang eines oder mehrerer Pfade und anschließendem Ätzen herausgeformt, dass das Glaselement 1 zumindest einen Ausschnitt 40 aufweist, welcher durch den Steg 5 begrenzt wird. Mit dem hier beschriebenen Verfahren lassen sich nun besonders filigrane und dennoch stabile Glaselemente 1 herstellen, die großflächige Ausschnitte 40 einerseits und dünne Stege 5, die überdies noch zumindest eine Vertiefung 9 aufweisen, herstellen. Die Ausschnitte 40 haben also einen großen Flächenanteil am Glaselement 1. Ohne Beschränkung auf bestimmte Beispiele ist dazu in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Glaselement 1 zumindest einen Ausschnitt 40 in Form einer durchgehenden Öffnung aufweist, wobei der Steg 5 den Ausschnitt 40 begrenzt, beziehungsweise einen Rand des Ausschnitts 40 bildet, wobei die summierte Fläche des oder der Ausschnitte 40 mindestens 40 % der von der Außenkontur des Glaselements 1 eingeschlossenen Fläche bildet. Vorzugsweise beträgt die summierte Fläche des einen oder der mehreren Ausschnitte 40 sogar mindestens 57 %, oder sogar mindestens 65 %, oder mindestens 65 %, sogar mindestens 73 %, oder sogar mindestens 82% der von der Außenkontur des Glaselements 1 eingeschlossenen Fläche. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel eines rechteckigen Glaselements 1 ist die von der Außenkontur 11 eingeschlossene Fläche durch das Produkt der Seitenabmessungen gegeben. Die summierte Fläche der zwei durch den Steg 5 getrennten Ausschnitte 40 beträgt demnach mindestens 40% der durch das Produkt der Seitenabmessungen errechneten Fläche.As already mentioned 2 As described, contour 100 comprises two circumferential, or ring-shaped, closed structures that are spaced apart from each other, leaving the bridge 5 between them. These ring-shaped paths of filamentous damage 32 lead to the dissolution of internal parts during the etching process, so that, as described in 3 As shown, complementary cutouts 40 remain in the glass element 1, between which the web 5 runs. Particularly preferably, the glass element 1 is formed from the starting element 10 by inserting filament-shaped defects 32 along one or more paths and subsequent etching, such that the glass element 1 has at least one cutout 40 which is bounded by the web 5. With the method described here, particularly delicate yet stable glass elements 1 can be produced, which have large-area cutouts 40 on the one hand and thin webs 5 which also have at least one recess 9 on the other. The cutouts 40 thus have a large surface area of the glass element 1. Without being limited to specific examples, a preferred embodiment provides that the glass element 1 has at least one cutout 40 in the form of a through opening, wherein the web 5 limits the cutout 40 or forms an edge of the cutout 40, the total area of the cutout(s) 40 comprising at least 40% of the area enclosed by the outer contour of the glass element 1. Preferably, the total area of the one or more cutouts 40 is even at least 57%, or even at least 65%, or at least 65%, or even at least 73%, or even at least 82% of the area enclosed by the outer contour of the glass element 1. In the case of the 3 In the example of a rectangular glass element 1 shown, the area enclosed by the outer contour 11 is given by the product of the side dimensions. The sum of the two cutouts 40 separated by the web 5 is therefore at least 40% of the area calculated by the product of the side dimensions.

Um die filigranen Strukturen, insbesondere von Stegen 9, die ihrerseits nochmals Vertiefungen aufweisen, herzustellen, ist es günstig, wenn das Glas nach der Laserbearbeitung möglichst geringe Spannungen aufweist. Dies kann auch allgemein durch Gläser mit niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten erreicht werden. In Weiterbildung des Verfahrens und des Glaselements 1 wird dazu ein Glas verwendet, welches einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von kleiner als 10 ppm (α<10·10-6K-1), vorzugsweise kleiner als 8 ppm (α<8·10-6K-1), besonders bevorzugt von kleiner als 4 ppm (α<4·10-6K-1) aufweist. Aus dem gleichen Grund sind auch Gläser zu bevorzugen, die kein zu hohes Elastizitätsmodul aufweisen. Dazu weist das Glas des Glaselements 1 in einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform ein E-Modul von kleiner als 73 GPa, vorzugsweise von kleiner als 70 GPa auf.To produce the delicate structures, especially the webs 9, which themselves have further recesses, it is advantageous for the glass to exhibit minimal stress after laser processing. This can also be generally achieved using glasses with lower coefficients of thermal expansion. In a further development of the method and the glass element 1, a glass is used that has a linear coefficient of thermal expansion of less than 10 ppm (α < 10 × 10⁻⁶ K⁻¹ ), preferably less than 8 ppm (α < 8 × 10⁻⁶ K⁻¹ ), and particularly preferably less than 4 ppm (α < 4 × 10⁻⁶ K⁻¹ ). For the same reason, glasses with a low modulus of elasticity are also preferred. In a further alternative or additional embodiment, the glass of the glass element 1 has a modulus of elasticity of less than 73 GPa, preferably less than 70 GPa.

Bei dem Beispiel der 2 und 3 wurde die Vertiefung 9 nur mit einer einzelnen Reihe von filamentförmigen Schädigungen 33 erzeugt. Dies definiert auch, ohne Beschränkung auf die gezeigten Beispiele die minimale Strukturbreite. Die Breite einer solchen Vertiefung 9 ist gegeben durch den doppelten radialen Ätzabtrag. Wird also beispielsweise ein Ätzabtrag von 20 µm durchgeführt, können Vertiefungen 9 mit einer Breite ab 40 µm hergestellt werden.In the example of the 2 and 3 The depression 9 was created using only a single row of filament-shaped defects 33. This also defines the minimum structure width, without being limited to the examples shown. The width of such a depression 9 is determined by twice the radial etching depth. Thus, for example, if an etching depth of 20 µm is performed, depressions 9 with a width of 40 µm or more can be produced.

Im Allgemeinen wird aber ein Raster von filamentförmigen Schädigungen 33 eingefügt, um entsprechend breitere Formen von Vertiefungen 9 erzeugen zu können. Dazu wird der Laserstrahl in mehreren nebeneinanderliegenden Spuren oder Reihen über das Ausgangselement 10 geführt. Damit ergeben sich zwei Abstände der filamentförmigen Schädigungen 33, nämlich einerseits der Abstand innerhalb einer Spur und andererseits der Abstand der Spuren untereinander. 4 zeigt einen Ausschnitt der Seitenfläche 2 eines entsprechend bearbeiteten Ausgangselements 10. Im Speziellen ist ein Ausschnitt gezeigt, welcher die entlang der Kontur 100 aneinandergereihten filamentförmigen Schädigungen 32 für das Herausarbeiten des Abschnitts 7 eines Stegs 5 mit einer Breite kleiner als 3 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm aufweist. Innerhalb dieser Kontur 100 im dargestellten Ausschnitt sind außerdem die nicht vollständig durch das Ausgangselement 10 hindurchgehenden filamentförmigen Schädigungen 33 zum Herausarbeiten einer Vertiefung 9 im Steg 5 eingefügt. Wie anhand der Darstellung ersichtlich, ist der Abstand 36 filamentförmiger Schädigungen 33 entlang einer Reihe 35 anders als der Reihenabstand 37. Im Beispiel ist der Abstand 36 geringer, als der Reihenabstand 37. Diese Abstände 36, 37 können die Festigkeit eines filigranen Stegs 5 mit einer Vertiefung 9 deutlich beeinflussen. Üblicherweise werden Abstände im Bereich bis 10 µm gewählt, um eine schnelle Herstellung und gute Konturtreue zu erreichen. Für die Herstellung einer Vertiefung 9 auf einem Abschnitt 7 eines Stegs 5 mit einer Breite kleiner 3 mm oder sogar kleiner 1 mm hingegen hat es sich als günstig erwiesen, größere Abstände zu wählen. Zu kleine Abstände können aufgrund der durch die Lichteinwirkung eingebrachten Spannungen im Glas zu Mikrorissen führen, die bei den filigranen Strukturen schnell zu Bruch führen können.In general, however, a grid of filament-shaped defects 33 is introduced to create correspondingly wider depressions 9. For this purpose, the laser beam is guided over the output element 10 in several adjacent tracks or rows. This results in two spacings of the filament-shaped defects 33: the spacing within a track and the spacing between the tracks themselves. 4 Figure 1 shows a section of the side surface 2 of a correspondingly machined starting element 10. Specifically, a section is shown which has the filament-shaped defects 32 arranged along contour 100 for machining section 7 of a web 5 with a width of less than 3 mm, preferably less than 1 mm. Within this contour 100 in the shown section are also the not completely through The starting element 10 is inserted through filament-shaped defects 33 to form a recess 9 in the web 5. As can be seen from the illustration, the spacing 36 of filament-shaped defects 33 along a row 35 differs from the row spacing 37. In this example, the spacing 36 is smaller than the row spacing 37. These spacings 36, 37 can significantly influence the strength of a delicate web 5 with a recess 9. Spacings in the range of up to 10 µm are usually chosen to achieve rapid production and good contour accuracy. However, for producing a recess 9 on a section 7 of a web 5 with a width of less than 3 mm or even less than 1 mm, it has proven advantageous to choose larger spacings. Spacings that are too small can lead to microcracks in the glass due to stresses introduced by light exposure, which can quickly lead to breakage in these delicate structures.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist es dazu vorgesehen, dass die filamentförmigen Schädigungen 33 zur Herstellung der Vertiefung 9 nacheinander in mehreren nebeneinanderliegenden Reihen 35 eingefügt werden, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Laserstrahl 27 über das Ausgangselement 10 bewegt wird, sowie die Repetitionsrate, mit welcher der Ultrakurzpulslaser 30 betrieben wird, sowie ein Reihenabstand 37 zwischen zwei benachbarten Reihen 35 so gewählt werden, dass der Abstand benachbarter filamentförmiger Schädigungen 33 im Mittel mindestens 20 µm beträgt. Weiter bevorzugt ist ein mittlerer Abstand benachbarter filamentförmiger Schädigungen 33 von mindestens 25 µm, gegebenenfalls auch mindestens 30 µm. Benachbarte filamentförmige Schädigungen sind dabei sowohl die nächsten Nachbarn innerhalb einer Reihe 35, also die zu einem gegebenen Filament unmittelbar zuvor und danach eingefügten filamentförmigen Schädigungen 33, als auch die nächstliegenden filamentförmigen Schädigungen 33 in benachbarten Reihen 35. Zu große mittlere Abstände sind andererseits wiederum wegen der Formtreue der Kontur der Vertiefung 9 und der Dauer des Ätzprozesses nachteilig. Daher ist es gemäß noch einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, dass die filamentförmigen Schädigungen 33 einen mittleren Abstand von höchstens 50 µm, bevorzugt höchstens 40 µm aufweisen.In a preferred embodiment of the method, the filament-shaped defects 33 for producing the depression 9 are inserted successively in several adjacent rows 35, wherein the speed at which the laser beam 27 is moved over the output element 10, the repetition rate at which the ultrashort pulse laser 30 is operated, and a row spacing 37 between two adjacent rows 35 are selected such that the average distance between adjacent filament-shaped defects 33 is at least 20 µm. A mean distance between adjacent filament-shaped defects 33 of at least 25 µm, and optionally at least 30 µm, is further preferred. Adjacent filament-shaped defects are both the nearest neighbors within a row 35, i.e., the filament-shaped defects 33 inserted immediately before and after a given filament, and the nearest filament-shaped defects 33 in adjacent rows 35. However, excessively large average distances are disadvantageous due to the need to maintain the contour accuracy of the recess 9 and the duration of the etching process. Therefore, according to a further development of the method, the filament-shaped defects 33 are designed to have an average distance of at most 50 µm, preferably at most 40 µm.

Die mittleren Abstände benachbarter filamentförmiger Schädigungen 33 innerhalb einer Reihe 35 und zu benachbarten Reihen sind vorzugsweise ähnlich, um Schäden oder Festigkeitsverlust durch Spannungen im Glas zu vermeiden. Gemäß noch einer Weiterbildung liegt der Abstand der filamentförmigen Schädigungen 33 innerhalb einer Reihe 35 beim 0,5-fachen bis 2-fachen des Reihenabstands 37, bevorzugt beim 0,7-fachen bis 1,4-fachen, insbesondere beim 0,9-fachen bis 1,1-fachen des Reihenabstands. Die vorstehend genannten bevorzugten Abstände der filamentförmigen Schädigungen 33 führen auch zu einer vergleichsweise ebeneren Bodenfläche 92 der Vertiefung 9.The mean distances between adjacent filament-shaped defects 33 within a row 35 and to adjacent rows are preferably similar in order to avoid damage or loss of strength due to stresses in the glass. According to a further embodiment, the distance between the filament-shaped defects 33 within a row 35 is 0.5 to 2 times the row spacing 37, preferably 0.7 to 1.4 times, and particularly 0.9 to 1.1 times the row spacing. The aforementioned preferred distances between the filament-shaped defects 33 also result in a comparatively flatter bottom surface 92 of the depression 9.

Die regelmäßige Anordnung der filamentförmigen Schädigungen 33 lässt sich auch noch an der geätzten Oberfläche des herausgearbeiteten Glaselements 1 nachweisen. Im Speziellen ergibt sich an der Bodenfläche 92 der Vertiefung 9 eine regelmäßige Anordnung von Mulden oder Dimple an den Positionen der filamentförmigen Schädigungen 33. Diese Mulden entstehen vermutlich durch die anisotrope Ätzgeschwindigkeit an den Schädigungen und in den Zwischenbereichen zwischen diesen Schädigungen.The regular arrangement of the filament-shaped defects 33 can also be observed on the etched surface of the extracted glass element 1. Specifically, a regular arrangement of depressions or dimples is found on the bottom surface 92 of the depression 9 at the positions of the filament-shaped defects 33. These depressions presumably arise from the anisotropic etching rate at the defects and in the areas between them.

Ein Beispiel einer derart strukturierten Bodenfläche 92 einer Vertiefung 9 mit Mulden 94 zeigt 5. Die Skalen am Bildrand zeigen die Abmessungen des Bildes in Mikrometern. Demnach zeigt 5 einen Ausschnitt mit einer Abmessung von 370 µm x 370 µm. Die in 5 nur als Graustufen dargestellten Farben korrespondieren zur lokalen Höhenkoordinate. Die Tiefe der Mulden 94 relativ zum Höhenmittelwert schwankt dabei im dargestellten Beispiel von etwa -17 µm bis +23 µm. Im dargestellten Beispiel wurde ein Reihenabstand 37 von 30 µm und ein Abstand 36 filamentförmiger Schädigungen 33 entlang einer Reihe 35 von 20 µm gewählt. Diese Maße sind nahe am besonders bevorzugten Bereich von 25 µm bis 35 µm für beide Abstände. Allgemein ist demgemäß ein Abstand benachbarter filamentförmiger Schädigungen im Bereich der genannten 25 µm bis 35 µm besonders bevorzugt. Mit Abständen benachbarter filamentförmiger Schädigungen 33 vorzugsweise in den bevorzugten Bereichen zwischen 20 µm und 50 µm lassen sich, auswertbar mittels Weißlicht-Interferometrie, allgemein Rauigkeitswerte der Bodenfläche 92 für ein Messfenster von 370 x370 µm2 von Sq < 6 µm und Sa < 6 µm feststellen. Sq stellt den quadratischen Mittelwert der Ordinatenwerte innerhalb des Definitionsbereichs dar. Sq ist damit gleichbedeutend mit der Standardabweichung der Höhen. Sa ist die Erweiterung des Rauigkeitswerts Ra (arithmetische mittlere Höhe einer Linie) auf eine Fläche. Sa gibt als absoluter Wert den mittleren Höhenunterschied jedes Punktes im Vergleich zum arithmetischen Mittelwert der Oberfläche an. Mit den bevorzugten Verfahrensparametern lassen sich somit sehr ebene Bodenflächen 92 in einer Vertiefung 9 herstellen. Wie aus der obigen Diskussion ersichtlich, zeichnet sich eine solche Vertiefung 9 zunächst dadurch aus, dass deren Bodenfläche 92 eine regelmäßige Anordnung von Mulden 94 aufweist. Diese Regelmäßigkeit bedeutet insbesondere, dass die Mulden 94 in zueinander beabstandeten Reihen 35 angeordnet sind, wobei die Mulden 94 innerhalb einer Reihe 35 einen gleichmäßigen Abstand aufweisen. Vorzugsweise sind auch die Reihen 35 wie in den dargestellten Beispielen gleichmäßig mit einem Abstand 37 zueinander beabstandet. Entsprechend den in Bezug auf das Verfahren oben beschriebenen bevorzugten Parametern ist in Weiterbildung dieser Ausführungsform vorgesehen, dass für die Anordnung der Mulden 94 zumindest eine der nachfolgenden Merkmale gilt:

  • - der Abstand benachbarter Mulden 94 beträgt im Mittel mindestens 20 µm, vorzugsweise im Mittel mindestens 25 µm,
  • - die Mulden 94 weisen einen mittleren Abstand von höchstens 50 µm, bevorzugt höchstens 40 µm auf,
  • - der Abstand der Mulden 94 innerhalb einer Reihe 35 liegt beim 0,5-fachen bis zweifachen des Reihenabstands 37, bevorzugt beim 0,7-fachen bis 1,4-fachen, insbesondere beim 0,9-fachen bis 1,1-fachen des Reihenabstands 37,
  • - der Abstand benachbarter Mulden 94 liegt im Bereich von 25 µm bis 35 µm.
An example of such a structured ground surface 92, a depression 9 with hollows 94, shows 5 The scales at the edge of the image show the dimensions of the image in micrometers. Accordingly, it shows 5 a section measuring 370 µm x 370 µm. The in 5 The colors, shown only as shades of gray, correspond to the local elevation coordinate. The depth of the depressions 94 relative to the mean elevation varies in the illustrated example from approximately -17 µm to +23 µm. In the illustrated example, a row spacing 37 of 30 µm and a spacing 36 of filamentous defects 33 along a row 35 of 20 µm were chosen. These dimensions are close to the particularly preferred range of 25 µm to 35 µm for both spacings. Accordingly, a spacing of adjacent filamentous defects in the range of 25 µm to 35 µm is generally particularly preferred. With distances between adjacent filamentous defects 33, preferably in the preferred range between 20 µm and 50 µm, general roughness values of the floor surface 92 for a measurement window of 370 x 370 µm can be determined, evaluable by white light interferometry, with Sq < 6 µm and Sa < 6 µm. Sq represents the root mean square of the ordinate values within the defined area. Sq is thus equivalent to the standard deviation of the heights. Sa is the extension of the roughness value Ra (arithmetic mean height of a line) to a surface. As an absolute value, Sa indicates the mean height difference of each point compared to the arithmetic mean of the surface. With the preferred method parameters, very flat floor surfaces 92 can thus be produced in a depression 9. As can be seen from the discussion above, such a depression 9 is characterized first and foremost by the fact that its bottom surface 92 has a regular arrangement of depressions 94. This regularity means in particular that the depressions 94 are oriented in relation to each other. The recesses 94 are arranged in spaced rows 35, with the recesses 94 within a row 35 having a uniform spacing. Preferably, the rows 35 are also spaced uniformly apart from each other by a distance 37, as in the illustrated examples. In accordance with the preferred parameters described above with regard to the method, a further embodiment of this design provides that at least one of the following features applies to the arrangement of the recesses 94:
  • - the distance between adjacent troughs 94 is on average at least 20 µm, preferably on average at least 25 µm,
  • - the troughs 94 have an average spacing of at most 50 µm, preferably at most 40 µm,
  • - the spacing of the recesses 94 within a row 35 is 0.5 to 2 times the row spacing 37, preferably 0.7 to 1.4 times, in particular 0.9 to 1.1 times the row spacing 37,
  • - the distance between adjacent troughs 94 is in the range of 25 µm to 35 µm.

Bei diesen Abständen ist jeweils der Mittenabstand gemeint.These distances refer to the center-to-center distance.

In einer weiteren Ausführungsform können die filamentförmigen Schädigungen 33 auch entlang sich kreuzender Reihen 35, insbesondere in zueinander in einem Winkel von 120° verlaufender Reihen 35 eingefügt werden. In diesem Fall kann beispielsweise eine regelmäßige Anordnung von Mulden 94 in einem dreieckigen oder hexagonalen Muster erreicht werden. Eine solche Anordnung kann weitere Vorteile in Bezug auf die Festigkeit des Glaselements 1 an der Vertiefung 9 haben. Die Merkmale bezüglich der Mittenabstände können auch auf diese Ausführungsform angewendet werden, wobei hier mehrere Sätze von Reihen vorhanden sind, die sich kreuzen. Der Mittenabstand im Bereich von 25 µm bis 35 µm ist zudem unabhängig davon, ob die Mulden in Reihen angeordnet sind und ist auf ein hexagonales Muster oder Dreiecksmuster ebenso anwendbar.In a further embodiment, the filament-shaped defects 33 can also be inserted along intersecting rows 35, particularly in rows 35 running at an angle of 120° to each other. In this case, for example, a regular arrangement of depressions 94 in a triangular or hexagonal pattern can be achieved. Such an arrangement can offer further advantages with regard to the strength of the glass element 1 at the depression 9. The features concerning the center-to-center spacing can also be applied to this embodiment, where several sets of intersecting rows are present. The center-to-center spacing in the range of 25 µm to 35 µm is also independent of whether the depressions are arranged in rows and is equally applicable to a hexagonal or triangular pattern.

Um eine besonders ebene Bodenfläche 92 zu erreichen, ist es günstig, wenn die Streuung der Position, an welcher die filamentförmigen Schädigungen im Glas enden, beziehungsweise beginnen, eine möglichst geringe Streuung aufweist. Ein Vorteil ist hier, dass der Absorptionsprozess des Laserstrahls ohnehin nichtlinear ist, so dass auch eine gewisse Streuung der individuellen Intensitäten der Pulse oder Bursts örtlich bei Intensitätsabfall ein Unterschreiten der Modifikationsschwelle an ähnlichen axialen Koordinaten weniger beeinflusst. Zusätzlich ist es aber günstig, wenn der axiale Intensitätsverlauf des Laserstrahls so ist, dass an der axialen Position innerhalb des Glases, dort wo die filamentförmigen Schädigungen enden oder beginnen, eine große Änderung der Intensität in axialer Richtung vorliegt. Je steiler der Intensitätszuwachs oder -abfall in axialer Richtung ist, desto geringer wird die Streuung der axialen Koordinate der Grenze der Materialmodifikation des Glases. Dies kann mit einer geeigneten Optik erreicht werden. In Weiterbildung des Verfahrens wird dazu mittels einer geeigneten Laserbearbeitungsvorrichtung 20, insbesondere deren Fokussierungsoptik 23, der Laserstrahl 23 so fokussiert, dass zumindest 80 % der Gesamtintensität des langgezogenen Fokus innerhalb des axialen Bereichs zwischen den Punkten liegt, an welchem die Lichtintensität den halben Maximalwert überschreitet. Gemäß noch einer Weiterbildung kann dabei sogar zumindest 60% oder sogar zumindest 80% der gesamten Lichtintensität zwischen den Punkten liegen, an denen die Lichtintensität 80% des Maximalwerts überschreitet. Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform variiert die Maximalintensität des radialen Intensitätsprofils über 85% der Länge des langgezogenen Fokus um nicht mehr als 40%, vorzugsweise um nicht mehr als 20% von der mittleren Maximalintensität. Eine geeignete Vorrichtung hierzu ist beispielsweise aus der US 10 522963 B2 bekannt.To achieve a particularly flat base surface 92, it is advantageous if the scattering of the position at which the filamentary defects in the glass end or begin is as low as possible. An advantage here is that the absorption process of the laser beam is inherently nonlinear, so that even a certain scattering of the individual intensities of the pulses or bursts locally has less of an impact on falling below the modification threshold at similar axial coordinates when the intensity decreases. Additionally, it is advantageous if the axial intensity profile of the laser beam is such that there is a large change in intensity in the axial direction at the axial position within the glass where the filamentary defects end or begin. The steeper the increase or decrease in intensity in the axial direction, the lower the scattering of the axial coordinate of the boundary of the material modification of the glass. This can be achieved with suitable optics. In a further development of the method, the laser beam 23 is focused by means of a suitable laser processing device 20, in particular its focusing optics 23, such that at least 80% of the total intensity of the elongated focus lies within the axial region between the points where the light intensity exceeds half the maximum value. According to yet another embodiment, at least 60% or even at least 80% of the total light intensity can lie between the points where the light intensity exceeds 80% of the maximum value. According to an alternative or additional embodiment, the maximum intensity of the radial intensity profile varies over 85% of the length of the elongated focus by no more than 40%, preferably by no more than 20%, of the mean maximum intensity. A suitable device for this purpose is, for example, from the US 10 522963 B2 known.

Bei dem Beispiel der 3 ist die Vertiefung 9 so eingefügt, dass die Wandflächen 90 eine geschlossene Kontur bilden. Dazu haben die filamentförmigen Schädigungen 33 für die Vertiefung 9 einen hinreichenden Abstand zu den auf der Kontur 100 des Glaselements 1 liegenden filamentförmigen Schädigungen 32. Es ist dazu sinnvoll, den Abstand größer zu wählen, als den doppelten radialen Ätzabtrag. Bei dem Beispiel der 4 hingegen ist der Reihenabstand 37 der filamentförmigen Schädigungen 33 größer als der Abstand zur Kontur 100, beziehungsweise zu den auf der vorgesehenen Kontur 100 liegenden filamentförmigen Schädigungen 32. Beim Ätzen wird sich daher in diesem Bereich keine Wandfläche 90 der Vertiefung 9 ausbilden. Vielmehr wird sich eine seitliche Öffnung in der Wandfläche 50 des Stegs 5 ergeben. Allgemein, ohne Beschränkung auf bestimmte Beispiele ist dazu in einer Weiterbildung des Glaselements 1 vorgesehen, dass die Vertiefung 9 auf zumindest einer Seite des Stegs 5 zu dessen Wandfläche 50 hin geöffnet ist.In the example of the 3 The recess 9 is inserted such that the wall surfaces 90 form a closed contour. For this purpose, the filament-shaped defects 33 for the recess 9 are sufficiently far removed from the filament-shaped defects 32 located on the contour 100 of the glass element 1. It is therefore advisable to choose this distance to be greater than twice the radial etching depth. In the example of the 4 In contrast, the row spacing 37 of the filament-shaped defects 33 is greater than the distance to the contour 100, or to the filament-shaped defects 32 lying on the intended contour 100. Therefore, during etching, no wall surface 90 of the recess 9 will form in this area. Instead, a lateral opening will form in the wall surface 50 of the web 5. Generally, without being limited to specific examples, a further development of the glass element 1 provides that the recess 9 is open towards its wall surface 50 on at least one side of the web 5.

In 6 ist in perspektivischer Ansicht ein Ausschnitt eines solchen Glaselements 1 mit seitlich geöffneten Vertiefungen 9 gezeigt. Das Glaselement 1 weist ein Netz von miteinander verbundenen, im Vergleich zur Dicke des Glaselements 1 schmalen Stegen 5 auf. Demgemäß gilt auch bei diesem Beispiel, dass die Dicke des Glaselements 1 größer ist als die Breite des Abschnitts 7 der Stege 5. Einige der Stege 5 weisen Vertiefungen 9 auf, die beidseitig seitlich, beziehungsweise zur Wandung 50 des Stegs 5 hin geöffnet sind. Eine Wandung 90 der Vertiefungen 9 ist dadurch nur an deren Enden vorhanden. Dieses Ausführungsbeispiel hat einen sehr großen Flächenanteil der Ausschnitte 40, da die Breite der Stege 5 erheblich schmaler ist als die Abmessungen der Ausschnitte 40. Der Flächenanteil der Ausschnitte 40 liegt hier bei deutlich über 90%. Dies kann ein generelles, nicht nur auf das dargestellte spezielle Beispiel vorhandenes Merkmal einer Weiterbildung eines Glaselements 1 gemäß dieser Offenbarung sein.In 6 A perspective view shows a section of such a glass element 1 with laterally open recesses 9. The glass element 1 has a network of interconnected, narrow webs 5 compared to the thickness of the glass element 1. Accordingly, in this example as well, the thickness of the glass element 1 is greater than the width of the section 7 of the webs 5. Some of the webs 5 have recesses 9 that are open on both sides. The recesses 9 are open laterally, or towards the wall 50 of the web 5. A wall 90 of the recesses 9 is therefore only present at their ends. This embodiment has a very large area fraction of the cutouts 40, since the width of the webs 5 is considerably narrower than the dimensions of the cutouts 40. The area fraction of the cutouts 40 is well over 90% here. This can be a general feature of a further development of a glass element 1 according to this disclosure, not limited to the specific example shown.

7 zeigt ergänzend ein schematisches Beispiel, bei welchem die Vertiefung 9 nur zu einer Seite des Stegs 5 zur Wandung 50 hin offen ist. Bei diesem Beispiel können die Ansätze des Stegs 5, an denen dieser in einen rahmenförmigen Abschnitt des Glaselements 1 übergeht, auch dicker als 3 mm sein. Der Abschnitt 7 ist damit kürzer als der gesamte Steg 5. Auch hier erstreckt sich die Vertiefung 9 aber innerhalb dieses Abschnitts 7 oder zumindest in diesen hinein. Wie bei den vorhergehend beschriebenen Beispielen ist der Steg 5 hier mit seinen beiden Enden 51, 52 mit dem übrigen Glaselement 1, beziehungsweise anderen Abschnitten des Glaselements 1 verbunden. Der Steg 5 bildet hier und generell in anderen Ausführungsformen mit anderen Worten eine Brücke. 8 zeigt eine Variante, bei welcher der Steg 5 nur an einem Ende 51 mit dem übrigen Glaselement 1, beziehungsweise weiteren Abschnitten des Glaselements 1 verbunden ist. Der Steg 5 bildet hier mit anderen Worten einen Ausleger. Eine solche Ausführungsform kann beispielsweise für sensorische oder aktorische Anwendungen verwendet werden, indem der Steg 5 ein Federelement bildet. Dazu kann in der Vertiefung 9 ein für die Funktion eines Sensors oder Aktors erhebliches Material eingebracht werden. Beispielsweise könnte dazu ein ferromagnetisches Material abgeschieden werden. 7 Figure 1 shows a schematic example in which the recess 9 is open to the wall 50 on only one side of the web 5. In this example, the ends of the web 5 where it transitions into a frame-shaped section of the glass element 1 can also be thicker than 3 mm. Section 7 is thus shorter than the entire web 5. Here, too, the recess 9 extends within or at least into this section 7. As in the previously described examples, the web 5 is connected at its two ends 51, 52 to the remaining glass element 1, or other sections of the glass element 1. In other words, the web 5 forms a bridge here and generally in other embodiments. 8 Figure 1 shows a variant in which the bridge 5 is connected to the remaining glass element 1, or to further sections of the glass element 1, only at one end 51. In other words, the bridge 5 forms a cantilever. Such an embodiment can be used, for example, for sensory or actuator applications, with the bridge 5 forming a spring element. For this purpose, a material essential for the function of a sensor or actuator can be introduced into the recess 9. For example, a ferromagnetic material could be deposited there.

Ein Glaselement 1 gemäß dieser Offenbarung kann bevorzugt in einem Verbundelement verwendet werden. Dabei ist das Glaselement mit einem weiteren Element, vorzugsweise einem Element aus sprödbrüchigem Material, besonders bevorzugt aus Glas, verbunden. Auch für das weitere Element schließt im Sinne dieser Offenbarung der Begriff eines Glases allgemein auch Glaskeramiken mit ein. Denkbar für das weitere Element sind aber auch andere Materialien, wie etwa Metalle. In diesem Fall bildet das Verbundelement also ein Glas-Metall-Verbundelement. In einer für viele Anwendungen vorteilhaften Ausgestaltung ist das Glaselement 1 mit der die Vertiefung 9 aufweisenden Seitenfläche mit dem weiteren Element verbunden. Ohne Beschränkung auf bestimmte Ausführungsformen und Beispiele betrifft diese Offenbarung also auch ein Verbundelement mit einem Glaselement 1 mit zumindest einer Vertiefung 9, wie es hierin beschrieben ist, sowie einem weiteren Element, wobei das Glaselement 1 mit einem weiteren Element verbunden ist, so dass die Vertiefung 9 von einer Seitenfläche 12 des weiteren Elements abgedeckt wird.A glass element 1 according to this disclosure can preferably be used in a composite element. The glass element is connected to another element, preferably an element made of a brittle material, particularly preferably glass. For the purposes of this disclosure, the term "glass" generally includes glass ceramics. However, other materials, such as metals, are also conceivable for the other element. In this case, the composite element thus forms a glass-metal composite element. In an embodiment advantageous for many applications, the glass element 1 is connected to the other element via its side surface having the recess 9. Without limiting itself to specific embodiments and examples, this disclosure also relates to a composite element comprising a glass element 1 having at least one recess 9, as described herein, and another element, wherein the glass element 1 is connected to the other element such that the recess 9 is covered by a side surface 12 of the other element.

Ein Beispiel eines solchen Verbundelements 4 zeigt 9. Das Glaselement 1 weist wiederum einen eine Durchgangsöffnung bildenden Ausschnitt 40 auf, welcher von einem Steg 5 begrenzt wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Glaselements 1, welche in diesem Beispiel realisiert ist, können auch zumindest zwei Vertiefungen 9, 91, 93 vorgesehen sein, die verschiedene Tiefen aufweisen und die insbesondere ineinander übergehen. Im dargestellten Beispiel sind drei ineinander übergehende, beziehungsweise zueinander seitlich geöffnete Vertiefungen 9, 91, 93 in der Seitenfläche 2 des Glaselements 1 vorhanden. Das Glaselement 1 ist, wie oben beschrieben, mit der Seitenfläche 2, welche die zumindest eine Vertiefung 9, 91, 93 aufweist, mit einem weiteren Element 6 verbunden, so dass ein Verbundelement 4 erhalten wird. Dabei wird die Vertiefung 9, beziehungsweise werden die mehreren Vertiefungen 9, 91, 93 von der Seitenfläche 12 des weiteren Elements 6 abgedeckt.An example of such a composite element 4 shows 9 The glass element 1 has a cutout 40 forming a through-opening, which is bounded by a web 5. According to a further embodiment of a glass element 1, which is realized in this example, at least two recesses 9, 91, 93 can also be provided, which have different depths and which, in particular, merge into one another. In the illustrated example, three merged or laterally open recesses 9, 91, 93 are present in the side surface 2 of the glass element 1. The glass element 1 is connected, as described above, to a further element 6 via the side surface 2, which has the at least one recess 9, 91, 93, so that a composite element 4 is obtained. The recess 9, or the multiple recesses 9, 91, 93, are covered by the side surface 12 of the further element 6.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die auch im dargestellten Beispiel der 9 realisiert ist, ist eine Vertiefung 9 vorgesehen, welche ähnlich wie in den Beispielen der 6, 7, 8) auf zumindest einer Seite des Stegs 5 zu dessen Wandfläche 50 hin geöffnet ist. Insbesondere ist die Vertiefung 9 zur Wandfläche 50 hin geöffnet, welche den Ausschnitt 40 begrenzt. Dabei wird durch die Seitenfläche 12 des weiteren Elements 6, welche die Vertiefung 9, beziehungsweise die verbundenen Vertiefungen 9, 91, 93 abdeckt, eine seitliche Zugangsöffnung zum Ausschnitt 40 gebildet. Insbesondere kann durch den von der Seitenfläche 12 des weiteren Elements 6 abgedeckten Ausschnitt 40 des Glaselements 1 eine Kavität 41 gebildet werden, wobei die zur Wandung 50, welche den Ausschnitt 40 begrenzt, geöffnete Vertiefung 9 einen die Kavität 41 verbindenden Zugang formt. Im dargestellten Beispiel ist die Kavität 41 noch zur Seitenfläche 3 des Glaselements 1 geöffnet. Wird auch diese Seitenfläche 3 mit einem weiteren Element verschlossen, kann dieser Zugang dann allein den Zugang zur Umgebung herstellen.According to a preferred embodiment, which is also shown in the illustrated example of the 9 Once realized, a recess 9 is provided, which is similar to the examples in the 6 , 7 , 8 ) is open on at least one side of the bridge 5 towards its wall surface 50. In particular, the recess 9 is open towards the wall surface 50, which defines the cutout 40. The side surface 12 of the further element 6, which covers the recess 9, or the connected recesses 9, 91, 93, forms a lateral access opening to the cutout 40. In particular, a cavity 41 can be formed by the cutout 40 of the glass element 1 covered by the side surface 12 of the further element 6, with the recess 9, which opens towards the wall 50 that defines the cutout 40, forming an access point connecting the cavity 41. In the example shown, the cavity 41 is also open towards the side surface 3 of the glass element 1. If this side surface 3 is also closed with another element, this access point alone can then provide access to the surroundings.

Bei den bisher gezeigten Ausführungsformen, etwa bei dem Beispiel der 6 sind die Vertiefungen 9, sofern mehrere vorhanden sind, alle in die gleiche Seitenfläche eingefügt. Es ist aber auch möglich, mehrere Vertiefungen 9 vorzusehen, die in beide gegenüberliegende Seitenflächen 2, 3 eingefügt sind. Ohne Beschränkung auf bestimmte Beispiele ist dazu in einer Ausführungsform also vorgesehen, dass das Glaselement 1 zumindest zwei Vertiefungen 9 aufweist, von denen eine in die eine Seitenfläche 2, die andere in die gegenüberliegenden Seitenfläche 3 des Glaselements 1 eingefügt sind. Dazu ist es nicht einmal notwendig, das Glaselement zum Einfügen der filamentförmigen Schädigungen 33 für beide Vertiefungen 9 umzudrehen. Vielmehr kann einfach die Lage des Fokus des Laserstrahls geändert werden, um, wie bereits in 1 gezeigt, filamentförmige Schädigungen - gesehen aus Einstrahlrichtung des Laserstrahls - im Glas enden oder auch im Glas beginnen zu lassen. Es besteht auch weiterhin die Möglichkeit, wie im Beispiel der 9, diese Vertiefungen miteinander zu verbinden. Eine solche Variante zeigt 10. Hier sind ähnlich wie in 9 drei miteinander verbundene Vertiefungen 9, 91, 93 vorgesehen. Im Beispiel der 10 sind aber die Vertiefungen 9, 93 in die Seitenfläche 2 und die dazwischen liegende Vertiefung 91 in die Seitenfläche 3 eingefügt. Außerdem ergibt sich hier allgemein eine Verbindung der Vertiefungen 9, 91, 93 an deren jeweiligen Bodenflächen 94. Insgesamt ergibt sich damit eine mäanderförmige Verbindung zur Kavität 41.In the embodiments shown so far, for example the 6 The recesses 9, if there are several, are all inserted into the same side surface. However, it is also possible to provide several recesses 9 that are inserted into both opposite side surfaces 2, 3. Without limiting oneself to specific examples, one embodiment provides that the glass element 1 has at least two recesses 9, one of which is inserted into one Side surface 2, the other being inserted into the opposite side surface 3 of the glass element 1. It is not even necessary to turn the glass element over to insert the filament-shaped defects 33 for both recesses 9. Rather, the position of the laser beam focus can simply be changed, as already described in 1 It has been shown that filament-shaped damage – viewed from the direction of the laser beam – can either end or begin within the glass. It is also still possible, as in the example of... 9 to connect these depressions. One such variant shows 10 Here, things are similar to in 9 Three interconnected recesses 9, 91, 93 are provided. In the example of the 10 However, the recesses 9 and 93 are inserted into side surface 2, and the recess 91 located between them is inserted into side surface 3. Furthermore, a connection is generally formed between the recesses 9, 91, and 93 at their respective bottom surfaces 94. This results in a meandering connection to cavity 41.

11 zeigt mögliche weitere Verbindungen zu einer mit einem Ausschnitt 40 gebildeten Kavität 41. Dargestellt ist hier das Glaselement 1 in Aufsicht auf eine Seitenfläche 2. Die Kavität 40 wird umlaufend durch Stege 5 mit einer Breite kleiner 3 Millimeter begrenzt. Die Stege 5 weisen wiederum Vertiefungen 9, 91, 93 auf, welche zur Kavität 4 hin geöffnet sind. Durch das Verfahren kann die Geometrie dieser Vertiefungen und damit auch die Form solcher Zugänge im Wesentlichen beliebig geformt werden. So bildet die Vertiefung 9 einen sich konisch zur Kavität 41 verjüngende und die Vertiefung 93 einen sich stufenförmig verjüngenden Zugang. Die Vertiefung 91 ist mäanderförmig und schafft einen entsprechenden Zugangskanal, der eine Länge hat, die größer ist als die Breite des Abschnitts 7 des Stegs 5. 11 Figure 1 shows possible further connections to a cavity 41 formed by a cutout 40. The glass element 1 is shown in plan view of a side surface 2. The cavity 40 is bounded by webs 5 with a width of less than 3 millimeters. The webs 5 in turn have recesses 9, 91, 93, which are open towards the cavity 4. The geometry of these recesses, and thus the shape of such access points, can be shaped essentially arbitrarily using this method. For example, recess 9 forms an access point that tapers conically towards the cavity 41, and recess 93 forms an access point that tapers in a stepped fashion. Recess 91 is meandering and creates a corresponding access channel that has a length greater than the width of section 7 of web 5.

In den Beispielen der 9 und 10 sind verschiedene miteinander verbundene Vertiefungen 9, 91, 93 vorgesehen. Um beispielsweise einen Zugang zu einer mit einem Ausschnitt 40 gebildeten Kavität 41 zu erhalten, kann gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform auch eine Vertiefung 9 mit einer Durchgangsöffnung kombiniert werden. Eine solche Durchgangsöffnung stellt letztlich ebenfalls einen Ausschnitt 40 dar, typischerweise dann aber mit einem kleinen Öffnungsquerschnitt. Eine Durchgangsöffnung kann ebenfalls wie ein Ausschnitt 40 durch Einfügen filamentförmiger Schädigungen 32, welche durch das Glas hindurchgehen und beide Seitenflächen 2, 3 miteinander verbinden, sowie nachfolgendes Ätzen, hergestellt werden. 12 zeigt ein Verbundelement 4 mit einer Kombination einer Vertiefung 9 und einer Durchgangsöffnung 8. Ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel basiert diese Ausführungsform darauf, dass im Steg 5, insbesondere in dessen Abschnitt 7 mit einer Breite von kleiner als 3 mm eine Durchgangsöffnung 8 mit geätzter Seitenwandung angeordnet ist, und welche mit der Vertiefung 9 verbunden ist. Wie anhand von 12 ersichtlich ist, kann eine solche Kombination einer Durchgangsöffnung 8 mit einer Vertiefung 9 einen L-förmigen Zugang zur Kavität 41 bereitstellen.In the examples of 9 and 10 Various interconnected recesses 9, 91, 93 are provided. For example, to provide access to a cavity 41 formed by a cutout 40, a recess 9 can also be combined with a through-opening according to an alternative or additional embodiment. Such a through-opening ultimately also constitutes a cutout 40, but typically with a small opening cross-section. A through-opening can also be produced, like a cutout 40, by inserting filament-shaped defects 32 that extend through the glass and connect both side surfaces 2, 3, followed by etching. 12 Figure 4 shows a composite element with a combination of a recess 9 and a through-opening 8. Without limiting itself to the example shown, this embodiment is based on the fact that a through-opening 8 with an etched side wall is arranged in the web 5, in particular in its section 7 with a width of less than 3 mm, and which is connected to the recess 9. As can be seen from 12 As can be seen, such a combination of a through-opening 8 with a recess 9 can provide an L-shaped access to the cavity 41.

13 zeigt eine weitere Variante einer Kombination einer Durchgangsöffnung 8 mit einer Vertiefung 9. Diese Variante stellt ebenfalls einen L-förmigen Verbindungskanal zur Kavität 41 her. Im Unterschied zum Beispiel der 12 ist die Durchgangsöffnung 8 hier aber im weiteren Element 6 angeordnet. Das weitere Element 6 ist dabei so auf dem Glaselement 1 befestigt, das die Durchgangsöffnung 8 zumindest teilweise auf der Vertiefung 9 angeordnet ist und eine gasdurchlässige Verbindung in die Kavität 41 herstellt. 13 This shows another variant of a combination of a through-opening 8 with a recess 9. This variant also creates an L-shaped connecting channel to the cavity 41. In contrast to, for example, the 12 However, the through-opening 8 is located in the further element 6. The further element 6 is attached to the glass element 1 in such a way that the through-opening 8 is at least partially located on the recess 9 and establishes a gas-permeable connection to the cavity 41.

13 zeigt außerdem eine Weiterverarbeitung des Verbundelements 4, bei welcher ein Trägerelement 19 für Funktionsbauteile, beispielsweise elektrooptische Funktionselemente 21 mit dem Verbundelement 4 verbunden wird, so dass die Kavität 41 vom Trägerelement 19 verschlossen ist. Die Kavität 41 kommuniziert nun noch über die Verbindung mit der Vertiefung 9 und dem Durchgangsloch 8 mit der Umgebung. Diese Verbindung kann, beispielsweise nach Befüllen mit einer kontrollierten Gasatmosphäre, verschlossen werden. 13 Figure 4 also shows a further processing of the composite element 4, in which a support element 19 for functional components, for example electro-optical functional elements 21, is connected to the composite element 4, so that the cavity 41 is closed by the support element 19. The cavity 41 now communicates with the environment via the connection to the recess 9 and the through-hole 8. This connection can be closed, for example, after filling with a controlled gas atmosphere.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele der Figuren lediglich beispielhaft sind und vielfach abgewandelt, insbesondere auch miteinander kombiniert werden können. So ist in den 9 bis 13 nur ein Verbundelement 4 mit jeweils einer einzelnen Kavität dargestellt. Selbstverständlich und auch bevorzugt werden aber entsprechende Elemente mit einer Vielzahl von Ausschnitten 40 und Stegen 5 hergestellt, so dass beispielsweise durch Auftrennen des Verbundelements einzelne Bauteile abgetrennt werden können. Das Verfahren, wie es hier beschrieben wurde, eignet sich daher auch besonders für eine Fertigung von Bauelementen im Waferverbund.It is obvious to those skilled in the art that the embodiments shown in the figures are merely exemplary and can be modified in many ways, in particular combined with one another. Thus, in the 9 until 13 Only one composite element 4 with a single cavity is shown. However, and preferably, corresponding elements with a multitude of cutouts 40 and webs 5 are produced, so that, for example, individual components can be separated by cutting the composite element. The method as described here is therefore particularly suitable for the production of components in wafer composites.

Weiterhin weisen die Vertiefungen 9, 91, 93 der dargestellten Beispiele nur in Bezug auf die Seitenflächen 2, 3 senkrecht verlaufende Wandflächen 90 auf. Diese Ausführungsform, mit einer Abweichung von der senkrechten Richtung von betragsmäßig kleiner als 5°, ist auch bevorzugt. Es ist aber auch möglich, durch Änderung der Fokuslage während des Abfahrens der Oberfläche in ganz einfacher Weise anders verlaufende, wie schräg liegende oder gestufte Wandflächen 90 herzustellen.Furthermore, the recesses 9, 91, 93 of the illustrated examples have wall surfaces 90 that extend perpendicularly only with respect to the side surfaces 2, 3. This embodiment, with a deviation from the perpendicular direction of less than 5° in magnitude, is also preferred. However, it is also possible to produce differently oriented wall surfaces 90, such as inclined or stepped ones, very simply by changing the focus position while scanning the surface.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
GlaselementGlass element
2, 32, 3
Seitenflächen von 1Side surfaces of 1
44
VerbundelementComposite element
55
Stegweb
66
weiteres Elementfurther element
77
Abschnitt von Steg 5 mit Breite kleiner 3 mmSection of bridge 5 with a width of less than 3 mm
88
DurchgangsöffnungPassage opening
9, 91, 939, 91, 93
Vertiefungin-depth
1010
AusgangselementOutput element
1111
Außenkontur des Glaselements 1Outer contour of glass element 1
12, 1312, 13
Seitenflächen von 6Side surfaces of 6
1515
RecheneinrichtungComputer system
1616
ZugangsöffnungAccess opening
1717
PositioniereinrichtungPositioning device
1919
TrägerelementSupport element
2020
LaserbearbeitungsvorrichtungLaser processing device
2121
elektrooptisches Bauteilelectro-optical component
2323
FokussierungsoptikFocusing optics
2727
Laserstrahllaser beam
3030
UltrakurzpulslaserUltrashort pulse laser
32, 3332, 33
filamentförmige Schädigungfilamentous damage
3535
Reihe filamentförmiger Schädigungen 33Series of filamentous lesions 33
3636
Abstand filamentförmiger Schädigungen 33 entlang einer Reihe 35Spacing of filamentous damage 33 along a row 35
3737
ReihenabstandRow spacing
4040
Ausschnitt in 1Excerpt in 1
4141
Kavitätcavity
5050
Wandfläche von 5Wall area of 5
51, 5251, 52
Enden von 5Ends of 5
7373
Auftreffpunkt von 27 auf 10Point of impact from 27 to 10
9090
Wandfläche von 9Wall area of 9
9292
Bodenfläche von 9Floor area of 9
9494
Mulde in 92Mulde in 92
100100
Kontur von 1Contour of 1

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2018 100 299 A1 [0003]DE 10 2018 100 299 A1 [0003]
  • DE 102018 110 211 A1 [0003]DE 102018 110 211 A1 [0003]
  • WO 2022/268585 A1 [0017]WO 2022/268585 A1 [0017]
  • US 10 522963 B2 [0033]US 10 522963 B2 [0033]

Claims (15)

Glaselement (1) mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (2, 3), welches einen Steg (5) mit Wandflächen (50) aufweist, welche die Seitenflächen (2, 3) verbinden, wobei der Steg (5) in Aufsicht auf eine der Seitenflächen (2, 3) zumindest entlang eines Abschnitts (7) eine Breite von weniger als 3 mm aufweist, wobei dieser Abschnitt (7) des Stegs (5) eine Vertiefung (9) in einer der Seitenflächen (2, 3) aufweist, so dass die durch den Abstand der Seitenflächen (2, 3) gegebene Dicke des Glaselements (1) im Bereich der Vertiefung (9) reduziert ist, wobei die Vertiefung (9) Wandflächen (90) und eine Bodenfläche (92) aufweist, und wobei die Wandflächen (90) und die Bodenfläche (92) der Vertiefung (9), sowie die Wandflächen (50) des Stegs (5) eine geätzte Oberflächenstruktur aufweisen.Glass element (1) with two opposing side surfaces (2, 3), which has a web (5) with wall surfaces (50) connecting the side surfaces (2, 3), wherein the web (5) in plan view of one of the side surfaces (2, 3) has a width of less than 3 mm at least along a section (7), wherein this section (7) of the web (5) has a recess (9) in one of the side surfaces (2, 3), such that the thickness of the glass element (1) given by the distance of the side surfaces (2, 3) is reduced in the area of the recess (9), wherein the recess (9) has wall surfaces (90) and a bottom surface (92), and wherein the wall surfaces (90) and the bottom surface (92) of the recess (9), as well as the wall surfaces (50) of the web (5), have an etched surface structure. Glaselement (1) gemäß dem vorstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: der Abschnitt (7) des Stegs (5) mit der Vertiefung (9) weist eine Breite von weniger als 1 mm, insbesondere kleiner als 0,6 mm, besonders bevorzugt kleiner als 0,3 mm auf, - die Dicke des Glaselements (1) ist größer die Breite des Abschnitts (7) des Stegs (5) mit der Vertiefung (9), - die Dicke des Glases zwischen Bodenfläche (92) der Vertiefung (9) und gegenüberliegender Seitenfläche (3) des Glaselements (1) beträgt mindestens 200 µm, vorzugsweise mindestens 300 µm, insbesondere mindestens 400 µm, - das Glas des Glaselements (1) weist einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von kleiner als 10 ppm, vorzugsweise kleiner als 8 ppm, besonders bevorzugt von kleiner als 4 ppm auf, - das Glas des Glaselements (1) weist ein E-Modul von kleiner als 73 GPa, vorzugsweise von kleiner als 70 GPa auf.Glass element (1) according to the preceding claim, characterized by at least one of the following features: the section (7) of the web (5) with the recess (9) has a width of less than 1 mm, in particular less than 0.6 mm, and more preferably less than 0.3 mm; the thickness of the glass element (1) is greater than the width of the section (7) of the web (5) with the recess (9); the thickness of the glass between the bottom surface (92) of the recess (9) and the opposite side surface (3) of the glass element (1) is at least 200 µm, preferably at least 300 µm, and more preferably at least 400 µm; the glass of the glass element (1) has a linear coefficient of thermal expansion of less than 10 ppm, preferably less than 8 ppm, and more preferably less than 4 ppm; the glass of the glass element (1) has a modulus of elasticity of less than 73 GPa, preferably less than 70 GPa on. Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaselement (1) zumindest einen Ausschnitt (40) in Form einer durchgehenden Öffnung aufweist, wobei der Steg (5) den Ausschnitt (40) begrenzt, wobei die summierte Fläche des oder der Ausschnitte (40) mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 57 %, insbesondere mindestens 65 %, oder insbesondere mindestens 65 %, sogar insbesondere mindestens 73 %, oder sogar mindestens 82% der von der Außenkontur des Glaselements (1) eingeschlossenen Fläche bildet.Glass element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the glass element (1) has at least one cutout (40) in the form of a through opening, wherein the web (5) limits the cutout (40), wherein the sum of the areas of the cutout(s) (40) constitutes at least 40%, preferably at least 57%, in particular at least 65%, or in particular at least 65%, even in particular at least 73%, or even at least 82% of the area enclosed by the outer contour of the glass element (1). Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche (92) der Vertiefung (9) eine regelmäßige Anordnung von Mulden (94) aufweist.Glass element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bottom surface (92) of the depression (9) has a regular arrangement of troughs (94). Glaselement gemäß dem vorstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - die Mulden (94) sind in zueinander beabstandeten Reihen (35) angeordnet, wobei die Mulden (94) innerhalb einer Reihe (35) einen gleichmäßigen Abstand (36) aufweisen und wobei die Reihen (35) gleichmäßig unter einem Abstand (37) zueinander beabstandet sind, - die Mulden (94) sind in einem hexagonalen Muster angeordnet.Glass element according to the preceding claim, characterized by at least one of the following features: - the recesses (94) are arranged in spaced-apart rows (35), wherein the recesses (94) within a row (35) have a uniform distance (36) and wherein the rows (35) are spaced uniformly apart from each other by a distance (37), - the recesses (94) are arranged in a hexagonal pattern. Glaselement gemäß einem der zwei vorstehenden Ansprüche, wobei für die Anordnung der Mulden (94) zumindest eine der nachfolgenden Merkmale gilt: - der Mittenabstand benachbarter Mulden (94) beträgt im Mittel mindestens 20 µm, vorzugsweise im Mittel mindestens 25 µm, - die Mulden (94) weisen einen mittleren Mittenabstand von höchstens 50 µm, bevorzugt höchstens 40 µm auf, - der Mittenabstand der Mulden (94) innerhalb einer Reihe (35) liegt beim 0,5-fachen bis zweifachen des Reihenabstands (37), bevorzugt beim 0,7-fachen bis 1,4-fachen, insbesondere beim 0,9-fachen bis 1,1-fachen des Reihenabstands (37), - der Mittenabstand benachbarter Mulden (94) liegt im Bereich von 25 µm bis 35 µm, - die Rauigkeit der Bodenfläche (92) für ein Messfenster von 370 x370 µm2 beträgt Sq < 6 µm und Sa < 6 µm.Glass element according to one of the two preceding claims, wherein at least one of the following features applies to the arrangement of the troughs (94): - the center-to-center distance of adjacent troughs (94) is on average at least 20 µm, preferably on average at least 25 µm, - the troughs (94) have an average center-to-center distance of at most 50 µm, preferably at most 40 µm, - the center-to-center distance of the troughs (94) within a row (35) is 0.5 to 2 times the row spacing (37), preferably 0.7 to 1.4 times, in particular 0.9 to 1.1 times the row spacing (37), - the center-to-center distance of adjacent troughs (94) is in the range of 25 µm to 35 µm, - the roughness of the bottom surface (92) for a measuring window of 370 x 370 µm 2 is Sq < 6 µm and Sa < 6 µm. Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (9) auf zumindest einer Seite des Stegs (5) zu dessen Wandfläche (50) hin geöffnet ist.Glass element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (9) is open on at least one side of the web (5) towards its wall surface (50). Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale: - der Steg (5) ist an einem Ende (51) mit dem übrigen Glaselement (1) verbunden , oder ist mit beiden Enden (52) mit dem übrigen Glaselement (1) verbunden und bildet eine Brücke, - es sind mehrere miteinander verbundene Vertiefungen (9, 91, 93) vorhanden, die verschiedene Tiefen aufweisen, - das Glaselement (1) weist zumindest zwei Vertiefungen (9) auf, von denen eine in die eine Seitenfläche (2), die andere in die gegenüberliegenden Seitenfläche (3) des Glaselements (1) eingefügt sind, - im Steg (5), insbesondere in dessen Abschnitt (7) mit einer Breite von kleiner als 3 mm, ist eine Durchgangsöffnung (8) mit geätzter Seitenwandung angeordnet, welche mit der Vertiefung (9) verbunden ist.Glass element (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one of the following features: - the web (5) is connected at one end (51) to the remaining glass element (1), or is connected at both ends (52) to the remaining glass element (1) and forms a bridge, - several interconnected recesses (9, 91, 93) are present, which have different depths, - the glass element (1) has at least two recesses (9), one of which is inserted into one side surface (2), the other into the opposite side surface (3) of the glass element (1), - in the web (5), in particular in its section (7) with a width of less than 3 mm, a through-opening (8) with an etched side wall is arranged, which is connected to the recess (9). Verbundelement (4) mit einem Glaselement (1) mit zumindest einer Vertiefung (9) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Glaselement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einem weiteren Element (6) verbunden ist, so dass die Vertiefung (9) von einer Seitenfläche (12) des weiteren Elements (6) abgedeckt wird.Composite element (4) with a glass element (1) having at least one recess (9) according to one of the preceding claims, wherein the glass element (1) according to one of the preceding claims is connected to a further element (6) such that the recess (9) is covered by a side surface (12) of the further element (6). Verbundelement (4) gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen von der Seitenfläche (12) des weiteren Elements (6) abgedeckten Ausschnitt (40) des Glaselements (1) eine Kavität (41) gebildet wird, wobei die Vertiefung (9) zur Wandung (50), welche den Ausschnitt (40) begrenzt, geöffnet ist und einen die Kavität (41) verbindenden Zugang formt.Composite element (4) according to the preceding claim, characterized in that a cavity (41) is formed by a cutout (40) of the glass element (1) covered by the side surface (12) of the further element (6), wherein the recess (9) is open to the wall (50) which limits the cutout (40) and forms an access connecting the cavity (41). Verfahren zur Herstellung eines Glaselements (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem ein Ausgangselement (10) aus Glas bereitgestellt wird, und - der gepulste Laserstrahl (27) eines Ultrakurzpulslasers (30) auf eine der Seitenflächen (2, 3) des Ausgangselements (10) gerichtet und - mit einer Fokussierungsoptik (23) zu einem langgezogenen Fokus im Ausgangselement (10) konzentriert wird, wobei - durch die eingestrahlte Energie des Laserstrahls (27) eine filamentförmige Schädigung (32) im Volumen des Ausgangselements (10) erzeugt wird, wobei - der Laserstrahl (27) über das Ausgangselement (10) entlang eines Pfades entsprechend der Kontur (100) des Glaselements (1) bewegt wird, so dass - entlang dieses Pfades nebeneinander filamentförmige Schädigungen (32) erzeugt werden, wobei - die Kontur (100) einen Steg (5) mit einem Abschnitt (7) mit einer Breite von kleiner als 3 mm umfasst, und wobei - mit dem Ultrakurzpulslaser (30) innerhalb dieses Abschnitts (7) eine Vielzahl von weiteren filamentförmigen Schädigungen (33) eingefügt werden, welche im Volumen innerhalb des Ausgangselements (10) enden, und wobei - das Ausgangselement (10) einem Ätzmedium ausgesetzt wird, welches die filamentförmigen Schädigungen (32) aufweitet, so dass diese sich entlang der Kontur (100) miteinander verbinden und dadurch das Glaselement (1) herausgearbeitet wird, und wobei die Vielzahl der im Volumen innerhalb des Ausgangselements (10) endenden filamentförmigen Schädigungen (33) sich durch Aufweitung verbinden und eine Vertiefung (9) im Steg (5) innerhalb des Abschnitts (7), der eine Breite kleiner als 3 mm aufweist, bilden.A method for producing a glass element (1) according to one of the preceding claims, wherein a starting element (10) made of glass is provided, and - the pulsed laser beam (27) of an ultrashort pulse laser (30) is directed onto one of the side faces (2, 3) of the starting element (10) and - is concentrated by a focusing optic (23) to an elongated focus in the starting element (10), wherein - the incident energy of the laser beam (27) generates a filament-shaped damage (32) in the volume of the starting element (10), wherein - the laser beam (27) is moved over the starting element (10) along a path corresponding to the contour (100) of the glass element (1), such that - filament-shaped damage (32) is generated side by side along this path, wherein - the contour (100) comprises a ridge (5) with a section (7) having a width of less than 3 mm, and wherein - with the ultrashort pulse laser (30) within this section (7) a plurality of further filament-shaped defects (33) are introduced, which terminate in the volume within the starting element (10), and wherein - the starting element (10) is exposed to an etching medium which expands the filament-shaped defects (32) so that they connect along the contour (100) and thereby form the glass element (1), and wherein the plurality of the filament-shaped defects (33) terminating in the volume within the starting element (10) connect by expansion and form a depression (9) in the rib (5) within the section (7), which has a width of less than 3 mm. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ätzabtrag durch das Ätzmedium in radialer Richtung der filamentförmigen Schädigungen (33) so eingestellt wird, dass dieser im Bereich des 0,5 bis 1,5-fachen des Abstands der filamentförmigen Schädigungen 33 liegt.Method according to the preceding claim, characterized in that the etching removal by the etching medium in the radial direction of the filament-shaped defects (33) is adjusted such that it is in the range of 0.5 to 1.5 times the distance between the filament-shaped defects 33. Verfahren gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Glaselement (1) so aus dem Ausgangselement (10) durch Einfügen filamentförmiger Schädigungen (32) entlang eines oder mehrerer Pfade und anschließendem Ätzen herausgeformt wird, dass das Glaselement (1) zumindest einen Ausschnitt (40) aufweist, welcher durch den Steg (5) begrenzt wird.Method according to one of the two preceding claims, wherein the glass element (1) is formed from the starting element (10) by inserting filament-shaped damage (32) along one or more paths and subsequent etching, such that the glass element (1) has at least one cutout (40) which is bounded by the web (5). Verfahren gemäß einem der drei vorstehenden Ansprüche, bei welchem die filamentförmigen Schädigungen (33) zur Herstellung der Vertiefung (9) nacheinander in mehreren nebeneinanderliegenden Reihen (35) eingefügt werden, wobei die Geschwindigkeit, mit welcher der Laserstrahl (27) über das Ausgangselement (10) bewegt wird, sowie die Repetitionsrate, mit welcher der Ultrakurzpulslaser (30) betrieben wird, sowie ein Reihenabstand (37) zwischen zwei benachbarten Reihen (35) so gewählt werden, dass zumindest eines der folgenden Merkmale vorliegt: - der Abstand benachbarter filamentförmiger Schädigungen (33) beträgt im Mittel mindestens 20 µm, vorzugsweise im Mittel mindestens 25 µm, - die filamentförmigen Schädigungen (33) weisen einen mittleren Abstand von höchstens 50 µm, bevorzugt höchstens 40 µm auf, - der Abstand der filamentförmigen Schädigungen (33) innerhalb einer Reihe (35) liegt beim 0,5-fachen bis zweifachen des Reihenabstands (37), bevorzugt beim 0,7-fachen bis 1,4-fachen, insbesondere beim 0,9-fachen bis 1,1-fachen des Reihenabstands (37) - der Abstand benachbarter filamentförmiger Schädigungen (33) liegt im Bereich von 25 µm bis 35 µm.A method according to one of the three preceding claims, wherein the filament-shaped defects (33) for producing the depression (9) are inserted successively in several adjacent rows (35), the speed at which the laser beam (27) is moved over the output element (10), the repetition rate at which the ultrashort pulse laser (30) is operated, and a row spacing (37) between two adjacent rows (35) are selected such that at least one of the following features is present: - the spacing of adjacent filament-shaped defects (33) is on average at least 20 µm, preferably on average at least 25 µm, - the filament-shaped defects (33) have an average spacing of at most 50 µm, preferably at most 40 µm, - the spacing of the filament-shaped defects (33) within a row (35) is 0.5 to 2 times the row spacing. (37), preferably at 0.7 to 1.4 times, in particular at 0.9 to 1.1 times the row spacing (37) - the spacing of adjacent filamentous defects (33) is in the range of 25 µm to 35 µm. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (23) so fokussiert wird, dass zumindest 80 % der Gesamtintensität des langgezogenen Fokus innerhalb des axialen Bereichs zwischen den Punkten liegt, an welchem die Lichtintensität den halben Maximalwert überschreitet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam (23) is focused such that at least 80% of the total intensity of the elongated focus lies within the axial region between the points at which the light intensity exceeds half the maximum value.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018100299A1 (en) * 2017-01-27 2018-08-02 Schott Ag Structured plate-shaped glass element and method for its production
DE102018110211A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 Schott Ag Method for producing fine structures in the volume of a substrate made of brittle-hard material
DE102020100848A1 (en) * 2019-01-29 2020-07-30 Lpkf Laser & Electronics Aktiengesellschaft Process for microstructuring a glass substrate using laser radiation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3507057A1 (en) 2016-08-30 2019-07-10 Corning Incorporated Laser processing of transparent materials
DE102018110210A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 Schott Ag Microfluidic cell and method for its production
DE102021116398A1 (en) 2021-06-24 2022-12-29 Schott Ag Element of brittle material with textured edge, intermediate product and method of making the element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018100299A1 (en) * 2017-01-27 2018-08-02 Schott Ag Structured plate-shaped glass element and method for its production
DE102018110211A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 Schott Ag Method for producing fine structures in the volume of a substrate made of brittle-hard material
DE102020100848A1 (en) * 2019-01-29 2020-07-30 Lpkf Laser & Electronics Aktiengesellschaft Process for microstructuring a glass substrate using laser radiation

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