Saphir fĂĽr alle
Nicht nur Apples iPhone könnte künftig mit superhartem Glas versehen werden. Dank neuer, kostengünstiger Produktionsverfahren sollen Saphirschichten bald zahlreiche portable Geräte zieren.
- Kevin Bullis
Nicht nur Apples iPhone könnte künftig mit superhartem Glas versehen werden. Dank neuer, kostengünstiger Produktionsverfahren sollen Saphirschichten bald zahlreiche portable Geräte zieren.
Wenn die GerĂĽchte stimmen, kommt die im Herbst erscheinende neue iPhone-Generation mit einem neuartigen superharten SchutzĂĽberzug fĂĽr ihren Bildschirm. Statt Gorilla-Glas wie bisher soll es ein Display aus kĂĽnstlichem Saphir werden, das extrem kratzfest ist, sagen Beobachter. Der Lieferant wird vermutlich das US-Unternehmen GT Advanced Technologies sein, mit dem Apple einen Vertrag im Wert von ĂĽber einer halben Milliarde US-Dollar abgeschlossen hat.
Viel will der Spezialhersteller dazu noch nicht sagen. Allerdings demonstrierten Unternehmensvertreter Technology Review Ende letzten Monat einen neuen Herstellungsprozess, der zeigt, dass Saphirglas womöglich bald in nahezu jedem portablen elektronischen Geräte landen könnte.
Das neue Verfahren ist kostengünstig und erzeugt Saphirbögen, die ungefähr halb so dick sind wie ein menschliches Haar. Die Idee dabei: Bringt man eine solche Schicht auf bestehende Glasabdeckungen auf, könnte man die Bildschirme von Smartphones, Tablets oder Computeruhren mit relativ geringem Aufwand härten.
Die Herstellungstechnik arbeitet mit einem sogenannten Ionenbeschleuniger. Sie ist nicht nur fĂĽr Saphir geeignet, sagt GT Advanced Technologies. Das Verfahren erlaube es auch, dĂĽnne Schichten anderer bislang kostspieliger Materialien zu erzeugen. Die Einsatzbreite ist groĂź: von schnelleren elektronischen Komponenten bis hin zu Solarzellen mit mehr Wirkungsgrad.
Saphir, kristallines Aluminiumoxid, entsteht in der Natur, kann aber auch mit recht viel Aufwand industriell hergestellt werden. Nur Diamanten sind härter, wobei fehlerhafte Verarbeitung Saphir auch spröde machen kann. Aufgrund seiner Kratzfestigkeit wird das Material schon lange zur Produktion von Leuchtdioden, Sensoren für Weltraumanwendungen sowie Displayabdeckungen von High-End-Handys verwendet. Apple nutzt es derzeit außerdem für seinen Fingerabdrucksensor beim iPhone 5s.
Bislang war Saphir noch zu teuer, um es in Massenware einzusetzen. Ein Bildschirm komplett aus Saphir, wie ihn womöglich das kommende iPhone hat, kostet fünf Mal so viel wie bisher verwendete Gläser. Laminiert man Glas jedoch mit Saphir, könnte das die Kosten deutlich senken – auf mehr als ein Drittel, wie Eric Virey vom Analysehaus Yole Developpement sagt.
Smartphone-Hersteller setzen neue Materialien aus der Glasindustrie gerne schnell ein, um ihre Bildschirme haltbarer zu machen. Der bekannteste Vertreter ist Gorilla-Glas vom US-Hersteller Corning, das bislang im iPhone verwendet wird. Doch an Saphir kommt es nicht heran, es kann im Betrieb durchaus zu Kratzern und Rissen kommen, die schnell teuer werden.
Der konventionelle Herstellungsprozess zur Erzeugung von Saphirbögen setzt auf große Kristalle des Materials mit einem Durchmesser von rund 40 Zentimetern, die dann in dünne Wafer mit einer Dicke von einigen Hundert Mikrometern zersägt werden. Diese dünne Wafer können dann noch dünner gemacht werden, indem der Sägeprozess wiederholt wird und sich ein Schleifvorgang anschließt. Alles in allem verschwendet dieser Prozess aber große Mengen Saphir.
GT Advanced Technologies geht anders vor. Die neue Maschine der Firma, die die Größe eines Betonmischfahrzeugs hat, steht in den Labors der Firma in Danvers, Massachusetts. Das Gerät schießt Wasserstoffionen auf Wafer aus Saphir, die sich so in einer Tiefe von 26 Mikrometern in das Material einbetten lassen. Der Wafer kann dann aus dem Apparat entnommen und erhitzt werden, so dass aus den Wasserstoffionen Wasserstoffgas wird. Dieses dehnt sich aus und sorgt dafür, dass sich ohne Sägerei eine 26 Mikrometer dicke Saphirschicht abheben lässt.
Ted Smick, Vizepräsident für den Bereich Ausrüstungsbau bei GT Advanced Technologies, meint, dass die Maschine derzeit noch nicht endgültig fertig ist. Als Nächstes soll ein System zur automatischen Wafer-Handhabung eingebaut werden, mit dem dann eine Massenproduktion der Saphirbögen möglich wäre. Lange wird das nicht mehr dauern: Für Design und Implementierung benötige man nur noch einige Monate. (bsc)
