Beschichtungsstrategie für die Heißformgebung von Glas

Die Herstellung von Kavitäten unterschiedlicher Geometrien und Abmessungen im mm- und µm-Bereich in anorganischen Gläsern durch die Heißformgebung ist ein ökonomisch sehr interessantes Verfahren, vor allem bei der Herstellung größerer Stückzahlen. Die Anwendungen überstreichen dabei die Mikrofluidik, die Optoelektronik, das Packaging bis hin zur Solartechnik. Andere Strukturier-ungsverfahren von Glas zum Einbringen von Mikrostrukturen (Ätzen, Spanen, Strahlabtragen) sind entweder sehr teuer, geometrie- bzw. glasartbeschränkt oder schädigen das Glas in der Nähe der Bearbeitungsstelle. Bei hohen Aspektverhältnissen und Strukturbreiten im µm-Bereich muss im Gegensatz zum Blankpressen unter isothermen Prozessbedingungen abge-formt werden, wobei die alleinige Beschichtung der Formwerkzeuge zur Verhin-derung von Klebeerscheinungen zwischen Glas und Werkzeug wenig erfolg-reich war. Mittels einer Beschichtung des Glases, nicht des Werkzeugs, kann eine Entkopplung der Viskosität im Volumen und des Klebeverhaltens an der Oberfläche erzielt werden. Eine dünne, haftfeste Schicht auf dem Glas dient als Trennung von Substrat und Werkzeug. Diese muss in gewissen Grenzen duktil sowie mechanisch und chemisch stabil sein. Prinzipiell eignen sich dafür dünne Metallschichten, amorpher Kohlenstoff oder keramische Schichten.

The micro structuring of glass by hot forming processes is economically very interesting, particularly with the production of high quantities. Applications range from micro fluidics, optoelectronics and packaging up to the solar technology. To prevent adhering problems between glass and tool the glass substrate is coated with a thin film, in contrast to the tool coating used in conventional glass pressing. Thus an uncoupling of the viscosity in the volume and the sticking behaviour at the surface can be obtained, which opens an extended temperature range for the hot embossing of glass, and permits a forming at lower viscosities.