CN109155248A - 用于在分裂方法中使用的聚合物杂化材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚合物杂化材料、包括该聚合物杂化材料的薄膜、该聚合物杂化材料的应用、使用该聚合物杂化材料的分裂方法以及该聚合物杂化材料的生产方法。本发明的目的是提供提高总产率的可能性，即关于分裂方法的所用原料和其他资源如能量和劳动力的效率。根据本发明，这由在分裂方法中使用的聚合物杂化材料提供，其中从固态起始材料生产出至少两个固体部分。根据本发明的聚合物杂化材料包括聚合物基质，以及嵌入该聚合物基质的第一填料和第二填料。

Description

用于在分裂方法中使用的聚合物杂化材料
本发明涉及聚合物杂化材料、包括该聚合物杂化材料的薄膜、该聚合物杂化材料的应用、使用该聚合物杂化材料的分裂方法以及该聚合物杂化材料的生产方法。
由诸如硅、锗或蓝宝石的材料组成的晶片，即薄圆盘或板尤其用于微电子和光伏。目前，它们通常从柱状或块状固体获得，其也称为铸锭。
圆柱形或盘形件从这种铸锭产生，例如借助于锯切或切断方法。所述件可能已经示出晶片，或者将获得的件进一步再分割，直到它们具有所要生产的晶片的所需厚度。
在锯切或切断方法中，通常使用线锯或金刚石线锯，导致以屑片形式损失高达原始固体的50％的部分，即所谓的“锯口损失”，这在昂贵的起始材料的情况下尤其不利。
例如，利用目前通常的方法，仅在用于太阳能电池的硅晶片的生产中，几乎所用材料的50％作为“锯口损失”而损失。在全球范围内，这相当于超过20亿欧元的年损失。由于晶片成本占成品太阳能电池成本的最大份额(超过40％)，因此通过适当改进晶片生产可以显着降低太阳能电池的成本。
此外，锯切工艺经常导致晶片表面的损坏，这必须通过用于表面处理的附加工艺步骤来消除，例如研磨或抛光方法步骤。
对于没有锯口损失(无锯口切片)的这种晶片生产而言，似乎特别有吸引力的是省去常规锯切，并且可以从较厚工件直接分裂出薄晶片的方法，例如通过使用温度引发的应力。这些尤其包括例如在WO 2009/061353 A2和WO 2010/072675 A2中描述的方法，其中施加到工件上的聚合物层用于产生所述应力。
在所述方法中，聚合物层的热膨胀系数与工件相比高出约两个数量级。此外，通过利用玻璃化转变，可以在聚合物层中实现相对高的弹性模量，结果是通过冷却可以在聚合物层-工件层系统中引起足够大的应力，以允许从工件上分裂出晶片。以下将这种方法称为“分裂方法”。
在从工件上分裂出晶片时，在所提到的每种方法中，聚合物仍然粘附在晶片的一侧。同时，晶片在该聚合物层的方向上非常强烈地弯曲，这使得受控的分裂变得困难并且可能导致例如分裂晶片的厚度变化。另外，强曲率使得进一步加工变得困难并且甚至可能导致晶片的断裂。
当使用现有技术方法时，通常生产的晶片各自表现出相对大的厚度变化，其中空间厚度分布在许多情况下显示出具有多重对称性的模式。当使用迄今为止的方法时，在整个晶片上看到的总厚度变化(TTV)在许多情况下超过平均晶片厚度的100％(例如，平均厚度为100μm的晶片，例如，在其最薄点处厚50μm，在其最厚点处厚170μm，具有170-50＝120μm的TTV，并且相对于其平均厚度，其相当于120％的总厚度变化)。
具有这种强烈厚度变化的晶片不适用于许多应用。另外，在最常出现的四极分布厚度分布模式的情况下，不幸的是，具有最大变化的区域位于晶片的中心，在那里它们具有最大的破坏性效果。
另外，在现有技术方法中，参与层系统中的非期望的振荡在分裂本身期间的断裂传播期间出现，该振荡可能不利地影响断裂前沿的进展，尤其可能导致分裂的晶片的显着的厚度变化。
此外，DE 10 2012 001 620 A1公开了一种方法，其中通过借助于黏合剂将聚合物薄膜附着到固体上来制造晶片。在黏合剂固化后，固体与聚合物薄膜一起受到热应力。由于固体和聚合物的不同热性质，固体断成两个较薄的片。然后，仍将聚合物薄膜单面粘附在两个件之一上，其必须在后续步骤中从表面上移除。
所描述的方法还可用于将厚晶片分成两个薄晶片，通过黏合剂粘合在厚晶片的两个相对侧面上的聚合物薄膜，该聚合物薄膜通过适当的热处理分裂成两个薄晶片。
这种方法的有效性特别取决于具有合适的玻璃化转变温度(Tg)的聚合物的选择，取决于聚合物的热扩散率以及取决于其机械性能，例如脆性、拉伸强度和弹性。
此外，DE 10 2012 001 620 A1描述了在固体和聚合物薄膜之间使用附加的牺牲层，该牺牲层用于在分裂步骤之后，通过例如添加合适的反应物进行牺牲层的化学降解或脱离，改进聚合物薄膜的移除。
然而，该方法的缺点是长时间，可能长达几个小时，直到完全移除聚合物层为止。这极大地限制了工业应用。
为了加速聚合物移除的过程，有可能通过适当的预处理，以合适的拉伸应力的形式引入附加的驱动力，该驱动力甚至在室温下起作用。这些导致反应物或溶剂的侵蚀表面增大，并有利于降解或有利于脱离和溶解。
然而，在移除聚合物之后，所引入的附加应力也可能导致分裂的固体损坏，即通过例如其断裂而损坏晶片。这与总产量的退化相关，这降低了分裂方法的成本优势。
此外，WO 2010/072675 A2公开了在聚合物中提供填料，以能够局部地影响热膨胀系数或弹性模量。
然而，已经发现这种填料通常会损害聚合物在待分裂的固体表面上的粘附性，结果不再能够进行足够的力传递。
此外，根据现有技术，聚合物的热导率差意味着需要长时间的冷却，以能够引起必要的应力。
另外，迄今为止的方法难以确保在聚合物层的整个区域上的可再现的良好热接触。然而，由于所用聚合物的低热导率，局部不充分的热接触会导致层系统中不希望的、显着的局部温度偏差，并且这在其方面对产生的应力场的可控性具有不利影响，并因此影响所生产的晶片的质量。
此外，公开DE 196 40 594 A1公开了一种借助于光诱导界面降解分离半导体材料的方法和由此产生的装置，例如结构化和独立式半导体层和组件。
根据DE 196 40 594 A1的方法涉及基底和半导体层之间或半导体层之间的界面的照射，结果，在界面处或在其预期的吸收层中的光吸收导致材料降解。通过光波长和光强度、入射光束的方向或在材料生产期间并入薄牺牲层的选择，来完成对降解的界面或半导体层的选择。
该方法的缺点是必须使用高能量剂量来降解整个层，结果，该方法的能量需求以及因此成本非常高。
因此，本发明的目的是提供一种提高总产率的方式，即关于分裂方法的所用原料和其他资源(如能量和劳动力)的效率。
特别地，旨在以特定方式影响固体分裂后的冷却持续时间和聚合物移除的时间过程。
优选地，旨在聚合物以快速方式与分割的起始材料分离，没有残留物，并且不会损坏所述起始材料。
此外，旨在通过最小化方法步骤的数量来增加工艺稳定性。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1的特征的聚合物杂化材料，通过根据权利要求14的薄膜和通过根据权利要求15的分裂方法实现。权利要求25涉及根据本发明的聚合物杂化材料的应用，权利要求26涉及聚合物杂化材料的制造方法。从属权利要求描述了根据本发明的成果的有利实施例。
研究表明，通过降解、脱离或溶解移除聚合物层是参与反应物和溶剂的扩散控制反应。随着时间的推移，在固体和聚合物之间形成的间隙中的反应物的向内和向外输送越来越受阻碍并且在很大程度上减缓。因此，反应产物和反应物以及溶剂以及溶解的成分的向内和向外输送是扩散控制的速率决定步骤。
因此，根据本发明提供的是用于分裂方法的聚合物杂化材料，其中由一种固态起始材料产生至少两个固态件。
根据本发明的聚合物杂化材料包括聚合物基质和嵌入其中的第一填料。以下提到的是填料，旨在同样包括多种填料的可能性。例如，填料可包括各种材料的混合物，例如金属颗粒和无机纤维。
所用的聚合物基质可以是任何聚合物或各种聚合物的混合物，这使得可以产生用于分裂固态起始材料的必要应力。例如，聚合物基质可以是弹性体基质的形式，优选为聚二有机硅氧烷基质，特别优选为聚二甲基硅氧烷基质。
这种聚合物材料可以特别容易地作为基质材料与填料结合使用，因为由于交联的不同程度，其性质可以以灵活的方式调节并适于特定的填料和待分割的固态起始材料。
根据一个实施例，聚合物基质的质量比例为基于聚合物杂化材料的80％至99％，优选地为90％至99％。
第一填料本质上可以是有机的或无机的，并且由化学元素或化学化合物或物质的混合物(例如合金)构成。
第一填料配置成使得其在分割后、在聚合物杂化材料从固态件脱离期间充当反应物、引发剂、催化剂或助剂，并因此导致与没有第一填料的聚合物材料相比，聚合物杂化材料在分割后从固态件的更快速的脱离。
在这方面，第一填料的具体化学成分和设计及其质量比例尤其取决于待脱离的聚合物基质的特定材料、针对其所用的溶剂和所用的反应物。此外，固态原料的起始材料和待分割的固态起始材料的尺寸也很重要。
聚合物基质中第一填料的具体比例高度取决于填料的材料及其作用方式。首先，尽管有填料，聚合物基质仍然能够执行其产生应力的任务。其次，第一填料的比例必须足够高，以实现对所追求的聚合物移除的影响。对于特定情况，作为以浓度相关的方式进行的简单实验的一部分，第一填料的最佳质量比例可以由本领域技术人员确定。
为了改进机械性能，另外的填料可以起作用，例如以聚合物中无机网络的形式的热解二氧化硅。除了网络形式的这些强相互作用之外，因纯流体力学增强作用的较弱的相互作用也可以有助于该改进。
举例来说，这里可以提及粘度的特定增加，这给予了分裂方法中改进的处理，并因此可以有助于改进制造公差。此外，随着增加的增强，这种相互作用阻碍了相对于结构重新定向的内部自由度的降低。
这导致聚合物杂化材料中使用的聚合物的玻璃化转变温度的期望的降低，给予了分裂方法中较低温度的优点。
根据本发明，第一填料用于聚合物杂化材料中，以加速聚合物杂化材料从固态件的脱离，该固态件借助于分裂方法通过分割而获得，其中固态起始材料分割成至少两个固态件。
第一填料可以分布在聚合物基质中，使得第一填料的质量比例从聚合物杂化材料的外部(即，下)界面开始减小，该界面在分裂方法期间沿聚合物杂化材料的另一界面的方向连接到固态起始材料，该另一界面平行于下界面布置。这意味着靠近固态起始材料或件的填料的质量比例大于聚合物杂化材料的其他区域。
第一填料的这种分布在分离后允许聚合物杂化材料的特别有效的移除，因为第一填料位于与固态件的界面附近，在那里它可以展现其效果。同时，聚合物杂化材料的其余区域具有较少或绝对没有第一填料的比例，这意味着聚合物的功能受到的影响最小。
在一个实施例中，聚合物杂化材料以分层方式配置，其中仅面向固态起始材料的一层包含第一填料，而其余的聚合物杂化材料不含第一填料。
此外，聚合物杂化材料的直接邻接其下界面的下部区域可以不含第一填料。这可以产生如下的一系列区域：与固态起始材料相邻地定位有，首先是没有第一填料的区域，接着是具有高比例的第一填料的区域，然后是具有低比例的第一填料或没有第一填料的区域。
这些区域和以下描述的所有区域可以是层的形式，即，该区域主要平行于固态起始材料的界面延伸，聚合物杂化材料施加至该界面，并且该区域具有至少在所述界面的区域中的纵向和横向范围。
特别地，在第一填料削弱聚合物杂化材料在固态起始材料上的粘附的情况下，可以提供没有第一填料的下部区域。为了避免这种情况，首先布置没有第一填料的区域，然后布置具有高比例的第一填料的区域，使得第一填料可以执行其功能。没有第一填料的下层可以例如具有10μm至500μm之间的厚度，例如100μm。
此外，聚合物杂化材料的直接邻接其上界面的上部区域可以不含第一填料。在这方面，上界面应理解为是指界定与下界面相对的聚合物杂化材料和相对于环境的固态起始材料的界面。下界面和上界面可以彼此平行布置。
特别地，当第一填料不利地影响环境和聚合物杂化材料之间的传热时，例如如果聚合物杂化材料的冷却将延迟，则可以提供这种没有第一填料的上部区域。
第一填料可包括以下材料或由以下材料构成：可与反应物(优选氧化剂)反应以释放气态产物。
结果，可以在聚合物基质中产生空腔，该空腔允许反应物和溶剂更快速地进入聚合物基质和存在的任何牺牲层，并且此外，使反应物和溶解的成分更快速地向外输送。
由于气态反应产物的产生，可以引入附加的驱动力，其进一步支持聚合物杂化材料的移除。
附加的空腔的形成和气态反应产物的产生加速了聚合物的移除，并因此有助于增加分裂方法的总产率。通过改变第一填料的比例，可以特别地影响固态件和聚合物杂化材料之间或牺牲层和聚合物杂化材料之间的边界区域中的空腔密度。
第一填料可包含金属，更特别地，铝、铁、锌和/或铜，或由金属，更特别地，上述金属构成。
关于这里提到的所有材料，“由......构成”包括技术相关的杂质或技术相关的混合物(其例如在填料生产和将其分布或附着到聚合物基质上中是有用的)可能存在的事实。
金属填料可与氧化剂(例如盐酸、硝酸、柠檬酸、甲酸或氨基磺酸)反应以释放气态产物，并因此从聚合物杂化材料中移除。
例如，铝根据以下化学式与浓盐酸反应，以形成溶剂化金属离子和氢：
6HCl+2Al+12H2O→2[AlCl3*6H2O]+3H2
类似地，借助于与浓盐酸反应，锌作为填料的反应导致形成额外的空腔：
Zn+2HCl→ZnCl2+H2
在所提及的实例中，氢的产生引入了附加的驱动力，其进一步支持聚合物杂化材料的移除。
此外，第一填料可以改进聚合物杂化材料内的热扩散率，例如借助具有比聚合物基质的聚合物更高的热扩散率的第一填料。例如，这可以是第一填料包括金属的情况。由于改进的热扩散率，可以更有效地，即更快速地和低冷却剂消耗地产生用于借助于冷却分割固态起始材料而产生的应力。这可以增加分裂方法的总产率。
此外，根据本发明，在聚合物杂化材料中提供的是第二填料，与不含第二填料的聚合物杂化材料相比，其增加了聚合物杂化材料在固态起始材料上的粘附性。优选地，与不含填料的聚合物材料相比，粘附性增加。
例如，第二填料可以是可以借助于等离子体活化的填料。等离子体活化产生新的表面物种，其可以产生以使得与固态起始材料的表面产生更强的相互作用，并且最终改进聚合物杂化材料的粘附性。
在这方面，由等离子体处理可实现的表面物种的性质主要取决于等离子体工艺的过程控制。例如，可以在等离子体处理期间添加诸如氮气、氧气、硅烷或氯硅烷的气体，从而产生例如极性基团，其可以与固态起始材料的表面更强地相互作用。
第二填料可以分布在聚合物基质中，使得第二填料的质量比例沿下界面的方向增加。例如，聚合物杂化材料可以仅在与下界面相邻的区域中包含第二填料，在上述定义的范围内，该区域也可以为层的形式。
这允许第二填料的布置优选地在聚合物杂化材料和固态起始材料之间的界面附近，导致粘附性得到改进，从而使得可以将更大的力传递到待分割的固态起始材料中。
例如，第二填料可包括核芯-壳聚合物颗粒。在这方面，优选颗粒，其聚合物组成与聚合物杂化材料的聚合物基质不同，大意是，特别是核-壳颗粒的表面(即壳)可以更强烈地活化，例如，借助于低温等离子体。其实例是核-壳颗粒，其包括具有丙烯酸酯壳的聚硅氧烷核，或包含具有环氧化物壳的纳米级硅酸盐核，或包含具有环氧化物壳的橡胶颗粒核，或包含具有环氧化物壳的丁腈橡胶颗粒核。
第二填料可借助于低温等离子体(例如冷等离子体)活化。例如，可以借助于介质阻挡放电(DBD)产生等离子体。这里，可以产生1014至1016m-3范围内的电子密度。DBD产生的“冷”非平衡等离子体(等离子体容积)的平均温度约为300±40K(环境压力下)。
在DBD处理的情况下，表面例如使用单极或双极脉冲处理，其脉冲长度为几微秒至几十纳秒，幅度在个位数至两位数千伏范围内。这里，放电空间中没有金属电极，因此没有金属杂质或电极磨损。
此外，高效率是有利的，因为没有载流子必须逃逸或进入电极上。介电表面可以在低温下进行改性和化学活化。表面改性可以例如通过离子轰击产生的表面物种的相互作用和反应来实现。
此外，在等离子体处理在表面上产生以便例如某些化学基团(例如SixHyEz，其中E＝F、Cl、Br、I、O、H，以及x＝0至10，z＝0至10，SiH4、Si(EtO)4或Me3SiOSiMe3)的情况下，可以特别添加工艺气体，例如氮气、氧气、氢气、硅烷或氯硅烷。
此外，第二填料可借助于电晕处理、火焰处理、氟化、臭氧化或UV处理或准分子辐射来活化。
这种活化例如在第二填料的表面处产生极性基团，其可以与固态起始材料的表面相互作用并因此改进粘附性。
此外，与具有第一填料的聚合物杂化材料相比，或与具有第一填料和第二填料的聚合物杂化材料相比，聚合物杂化材料可另外包括第三填料。
与聚合物基质的聚合物相比，所述第三填料具有更高的热扩散率和/或更高的弹性模量。
例如，聚合物在低温条件下的弹性模量在较低的个位数吉帕斯卡范围内(约1-3GPa)，而金属填料具有例如两位数到三位数吉帕斯卡范围的弹性模量。使用适当高比例的填料，逾渗填料网络是可能的，允许改进的“力的耦合”进入固态起始材料。
逾渗基本上受特定填料的体积填充程度的影响(例如，0.1体积％、1体积％至10体积％，取决于纵横比)。随着施加的力的增加，聚合物结构的粘弹性层结构可以受到冲击，多个逾渗通路可以起作用。在此，可以实现改进的传热，因为可以发生的是填料与固态起始材料的表面的改进的接触。
在低温下也更快地实现聚合物杂化材料的机械稳定性。总的来说，可能发生的是相应的结构-性质分布的较低标准偏差，例如，聚合物杂化材料的断裂应力和断裂伸长率，因此分裂方法的总产率增加。空间分辨的性质分布变化(聚合物杂化材料中的应力峰值)并因此在固体中更小，导致分裂方法的更高总产率和产生的固态件的更好的质量。
第三填料可以产生环境和聚合物杂化材料之间的改进的热传递，以及在聚合物杂化材料内产生更快的热传导，这意味着聚合物杂化材料可以更快地冷却，并且分裂方法可以整体上更迅速地进行，从而更有效。
增加弹性模量使得可以产生用于分割固态起始材料的更高应力，这意味着还可以分割需要特别高应力的固态起始材料。
此外，第三填料也可用于影响热膨胀系数。在这方面，目标是聚合物杂化材料与待分割的固态起始材料之间的热膨胀系数最大可能差异，以能够产生分割所需的附加应力。优选地，第三填料具有高热膨胀系数，即，高于聚合物基质的膨胀系数的膨胀系数。例如，第三填料的热膨胀系数可以大于300ppm/K。
第三填料可以分布在聚合物基质中，使得第三填料的质量比例沿上界面的方向增加，以允许更快速的传热，尤其是在与环境的界面处。
第三填料可包括金属，更特别地，铝、铁、锌和/或铜，或由所述金属之一构成。金属通常以高热导率和热扩散率为特征。
所述填料(第一、第二、第三填料)可以以颗粒形式分布在聚合物基质中，基于颗粒的至少一个尺寸，粒度可以在μm至nm范围内。除了球形之外，填料颗粒还可以呈现其他配置，例如杆状或圆盘状。
填料颗粒可以展现出所有粒度分布，例如单峰或双峰、窄(特别是单分散)或宽。填料可以物理地(例如通过嵌入聚合物网络中)及化学地附着到聚合物基质上。
此外，一种或多种所述填料可包括无机或有机纤维，例如碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳族聚酰胺纤维，或由这些纤维构成，条件是上述功能与其相容。可选地，还可以添加另外的填料，其包括所述纤维或由这些纤维构成。
纤维通常具有高度各向异性的性质。借助于填料在聚合物杂化材料中的取决于方向的定位，可以特别地影响分割固态起始材料所需的应力。这可以有助于提高分裂方法的总产率。
当有机或无机填料以具有高度各向异性结构的纤维状材料形式使用时的附加优点是，可以实现聚合物杂化材料内机械性能的改进。
此外，所述填料可包括核-壳颗粒或由其构成。附加地或可替代地，可以在聚合物杂化材料中提供包括核-壳颗粒或由核-壳颗粒构成的另外的填料。
除了改进的可活性外，核-壳聚合物颗粒的使用还给予了一种新形式的能量吸收机制，其总体上可以导致冲击强度和断裂韧性的增加，更特别地导致当在分裂方法中使用时，使聚合物杂化材料的低温冲击强度增加，并因此同样有助于分裂方法的更高的总产率。例如，由聚合物杂化材料组成的薄膜的机械破坏可以以较低的概率发生，结果可以促进重新使用该薄膜的选择。
举例来说，借助于核-壳聚合物颗粒防止裂纹扩展，可以在分裂方法中避免薄膜破坏，从而引入再循环方式。
这里，存在的弹性体颗粒可以经历塑性变形并形成空腔，结果，可以吸收另外的附加能量。类似地，可以通过基质的剪切流来补偿附加的能量吸收，并且这总体上改进了机械性能。
核-壳颗粒的特征在于，由一种材料组成的大致为球形的核被由第二材料组成的壳包围。壳可以完全包封核，也可以是可渗透的。
材料可以是无机材料，例如金属，或有机材料，例如聚合物。例如，两种不同的金属可以彼此组合。然而，也可以用由金属或第二聚合物组成的壳包围由聚合物组成的核。
核-壳颗粒使得可以组合第一和第二材料的性质。例如，填料颗粒的大小和密度可以经由廉价的聚合物核来确定，而金属壳可以如上所述的进行反应。此外，由于它们通常单分散的粒度分布，因此可以精确地预测和调节核-壳颗粒的性质。
此外，一种或多种填料(第一、第二和/或第三填料)可包括炭黑、石墨、短切碳纤维、碳纳米纤维形式的碳，优选以碳纳米管(CNT)的形式，例如，多壁碳纳米管(MWCNT)和单壁碳纳米管(SWCNT)，或由其构成。
碳纳米管是圆柱形石墨层，其由不同数量的圆柱体组成。如果这些管仅由一个圆柱体构成，则它们称为单壁碳纳米管(SWCNT)。如果存在两个或多个圆柱体，则存在双壁碳纳米管(DWCNT)或多壁碳纳米管(MWCNT)。优选地，所述圆柱体可以以同心方式彼此嵌套。
根据各种实施例，第三填料可包括MWCNT或由其构成，因为它们具有特别高的热导率(>3000W*(m*K)-1)，并且同时具有范围为5-60Gpa的非常高的撕裂强度。在这方面，高机械稳定性自身表现为填料的高撕裂值、极端弹性和非常良好的耐久性。
其基础是与离域p-轨道相关的强sp2-杂化的σC-C键作为与三个相邻碳原子相关的Π键。这里，高达90°的偏转是可能的。
使用SWCNT，可能实现甚至更高的性质值(弹性模量：从410GPa到4150GPa对比石墨的1000GPa；SWCNT：热导率为约6000W*(m*K)-1)。然而，与MWCNT相比，较差的性能/成本比在这里变得明显。MWCNT的圆柱直径通常在1nm至100nm的范围内，优选地在5至50nm的范围内，长度为500nm至1000μm。
根据另外的实施例，第三填料可以包括MWCNT，以及同时，第二和/或第一填料可以包括炭黑或由其组成，因为热导率的改进(例如，高达200W*(m*K)-1)同样可以在这里实现。举例来说，由于炭黑的使用具有明显较低的撕裂强度，其值为<0.4GPa，因此两种或更多种填料的组合是可能的，并且可以导致改进总分裂产率和改进分裂方法的总成本。
这里，炭黑颗粒的平均直径在5nm至500nm的范围内，优选在20nm至200nm的范围内，特别优选在40nm至100nm的范围内。此外，填料可包括二氧化硅，例如锻制二氧化硅，或由其构成。附加地或可替代地，可以在聚合物杂化材料中提供包含二氧化硅或由二氧化硅构成的另外的填料。
锻制二氧化硅可以形成三维网络，因此有助于改进机械稳定性。因此，这种填料可用于聚合物杂化材料的机械性能的特定调节。
所提及的一种或多种填料(第一、第二、第三填料)可由相同的材料构成，条件是这与可归因于其自身的功能相容。例如，第一和第三填料都可以包含铝或由铝构成。如上所述，铝不仅可用于产生空腔，因此用于加速聚合物杂化材料与固态件的脱离，而且还可用于增加热扩散率。这种配置简化了生产工艺，因为只需添加一种或两种填料就足以满足所有功能。
第一和第二和可能的第三填料也可以由不同的材料构成。由此可以实现填料的独特并因此更好的适配至所需的功能。
根据本发明的薄膜包括如上所述的聚合物杂化材料。该薄膜的厚度可以为例如0.5至5mm。
根据本发明的聚合物杂化材料或根据本发明的薄膜可以用在分裂方法中，以将固态起始材料分割成至少两个固态件。
更特别地，聚合物杂化材料可以用于分裂方法，其中由一个圆柱形固态起始材料产生多个圆柱形，优选盘状的固态件，更特别地是晶片。
在这方面，圆柱体应理解为是指由两个平行的、平面的、全等表面(基底表面和覆盖表面)和侧面或圆柱面限定的体，其中侧面由平行线形成。优选地，基底表面和覆盖表面是圆形的并且以全等方式彼此叠置，产生笔直的圆柱体。然而，也可以想到其他圆柱形，例如具有n个角的基底表面，其中n＝3、4、5或6，优选基底表面和覆盖表面以全等方式放置在彼此之上。
根据本说明书，固态起始材料应理解为是指单晶、多晶或无定形材料。由于高度各向异性的原子键结力，具有高度各向异性结构的单晶材料是优选合适的。固态起始材料优选包括来自元素周期表的主族3、4、5和/或12中的一种材料或材料的组合，更特别地，来自第3、第5和第12主族的元素的组合，或者由这种材料构成，例如硅Si、碳化硅SiC、SiGe、锗Ge、砷化镓GaAs、磷化铟InP、氮化镓GaN、氧化铝Al2O3(蓝宝石)、氮化铝AlN。
另外，半导体起始材料例如还可以包括例如氧化锌ZnO、氧化镓(III)Ga2O3、磷化镓GaP、砷化铟InAs、氮化铟InN、砷化铝AlAs或金刚石或由这种材料构成。
此外，固态起始材料可包括陶瓷(例如Al2O3-氧化铝)或由陶瓷构成；在这方面，优选的陶瓷通常是例如钙钛矿陶瓷(例如，含Pb、O、Ti/Zr的陶瓷)和铌镁酸铅、钛酸钡、钛酸锂、钇铝石榴子石，更特别地，特别是用于固体激光器应用的钇铝石榴子石晶体，SAW陶瓷(表面声波)，例如铌酸锂、正磷酸镓、石英、钛酸钙等。
因此，固态起始材料优选包括半导体材料或陶瓷材料，或者固体特别优选地由至少一种半导体材料或一种陶瓷材料构成。此外，可以想到的是，固体包括透明材料或者部分由透明材料(例如蓝宝石)组成或者部分地由透明材料制成。
此处可以单独作为固态起始材料或与不同材料组合的其他材料例如是“宽带隙”材料、InAlSb、高温超导体，更特别地是稀土铜酸盐(例如，YBa2Cu3O7)。附加地或可替代地，可以想到固态起始材料是光掩模，可以使用当前情况下的光掩模材料，优选在申请日已知的任何光掩模材料，特别优选地为其组合。
根据本发明的分裂方法包括以下步骤：首先，提供具有暴露表面的待分割的固态起始材料。固态起始材料可以如上所述获得，例如它可以具有圆柱形状并由所述材料的一种构成。
将根据本发明的聚合物杂化材料或根据本发明的薄膜施加到至少所述表面上，得到相应的复合结构。所施加的聚合物杂化材料和施加的薄膜在下文中也称为吸收层。这种吸收层的厚度可以例如在0.5mm至5mm之间。
可选地，聚合物杂化材料或薄膜也可以施加至多个暴露表面，更特别地施加至彼此平行布置的表面。
更具体地，固态起始材料可以是圆柱形的。在这种情况下，将聚合物杂化材料或薄膜施加到暴露的基底表面和/或覆盖表面上。这可以例如通过黏合剂粘合由聚合物杂化材料构成的薄膜来实现。
聚合物杂化材料在固态起始材料的暴露表面上的施加也可以通过在所述表面上直接产生的聚合物杂化材料来实现，例如通过以下描述的在所述表面上进行的用于生产聚合物杂化材料的方法。例如，聚合物杂化材料的前体物质可以从液相施加在固态起始材料的暴露表面上，然后进行物理和/或化学处理，例如蒸发和/或交联反应，以形成实际的聚合物杂化材料。
随后，用应力场处理复合结构，使得固态起始材料沿固态起始材料内的脱离平面分裂成至少两个固态件。
应力场可以通过吸收层的热处理来实现，例如通过突然冷却或加热，更特别地通过使用液氮的突然冷却，由于固态起始材料和聚合物杂化材料的不同热膨胀系数而产生的应力场以及作为结果的弹性模量的显着变化。
热处理优选是吸收层在低于环境温度的冷却，优选低于10℃，特别优选低于0℃，进一步优选低于-10℃或低于-40℃。
最优选地，进行吸收层的冷却，使得吸收层的至少一部分进行玻璃化转变。这里，冷却可以是低于-100℃的冷却，这可以例如使用液氮进行。该实施例是有利的，因为吸收层根据温度变化收缩和/或经历玻璃化转变，以及将合力转移到固态起始材料上，使得可以在固体中产生机械应力，这导致裂纹的萌生和/或裂纹扩展，裂纹首先沿着第一脱离平面扩展，以分裂出固态层。
在进一步的步骤中，将聚合物杂化材料或薄膜从固态件上移除，例如借助于化学反应、物理脱离过程和/或机械移除。
从固态件脱离聚合物杂化材料的工艺可以在中等环境温度下进行，例如在20℃至30℃的范围内，优选在30℃至95℃的更高温度范围内，例如，从50℃至90℃，或者，例如，在1℃至19℃的较低温度范围内。
升高的温度范围可以使得可以由于反应速率的增加而缩短化学脱离反应，例如当在聚合物杂化材料和固体之间使用牺牲层时。当使用牺牲层时，脱离可以在水溶液中进行，有利地在2-6的pH范围内进行。
根据各种实施例，举例来说，脱离工艺可以以用合适的非极性溶剂构成的溶液处理的形式进行，分别优选在1℃至50℃和特别优选从20℃到40℃的范围内的中等环境温度下进行。
这里的一个特别的优点是在薄膜上没有温度影响的脱离。这里，有利地可以使用脂族和芳族烃，例如甲苯、正戊烷、正己烷，以及卤化溶剂，例如四氯化碳。这里，可以将附加的力引入待脱离的聚合物杂化材料中并引入与固态件的界面中，因为溶剂处理意味着可以发生聚合物杂化材料的非常强的可逆膨胀，并且因此，整体上简化了脱离。
根据进一步的实施例，可以进行包括上述牺牲层脱离机制和用合适的非极性溶剂处理的组合-同样对薄膜没有温度影响。
根据进一步的实施例，可以通过使用连续顺序和/或利用合适的极性溶剂，例如伯醇或仲醇，例如，甲醇、乙醇、异丙醇，或酮，例如丙酮、丁酮、乙基甲基酮、环己酮，进行部分或完全平面处理，然后用非极性溶剂，有利地是脂族烃，例如，正戊烷、正己烷或芳烃，例如甲苯，或卤化溶剂，例如四氯化碳，或硅油或煤油，进行部分或完全处理，来从固态件移除聚合物杂化材料或薄膜。
这里，分别在优选1℃至50℃的范围内和在特别优选20℃至30℃的范围内的适宜的环境温度下进行。同样可以进行包括上述牺牲层的脱离机制和用合适的极性和非极性溶剂顺序处理的组合。
根据进一步的实施例，通过附加地和单独地进行包含聚合物杂化材料的固态件的空间分辨的超声处理或兆音处理(频率范围高于400kHz至2MHz)，可以从固态件移除聚合物杂化材料或薄膜。超声处理也可以以频率调制的方式进行，以允许例如在固态件上更均匀的能量分布。
对于超声波范围，可以使用频率范围为20kHz至100kHz的功率声音或者频率范围为100kHz至1MHz的高频声音。
在液体介质中，所述频率导致具有副作用的空化过程，例如塌缩空化气泡。在相界处，例如在固态件和聚合物杂化材料之间，在纳秒范围内发生的是动态形成的空化气泡的内爆和变形以及微射流的形成。
由于气体非常快速的压缩，空间分辨的能量输出以非常小的空间上的巨大绝热加热的形式发生。这里发生高达5000开尔文的极端温度和高达500巴的压力，这给予了在边界层的区域中的新的物理脱离机制和化学脱离反应，否则这些将不会发生。
这些巨大的压力差是由气泡前沿向外方向的反冲(内爆冲击波)产生的。这里的结果是高度升高的脱离反应速率。
根据进一步的实施例，在下游附加的平面兆音和/或超声处理可能是有利的，因为这里可能的是甚至穿透到明显更小的结构中，例如在兆音处理情况下的μm结构。因此，可以实现特别高的质量/清洁度要求，例如在半导体晶片的情况下。
在固态起始材料和聚合物杂化材料或薄膜之间，可选地可以提供牺牲层，这简化了聚合物杂化材料或分割后的薄膜的移除，例如通过由适当的化学反应降解的牺牲层。
尽管聚合物基质用于产生分割固态起始材料所需的应力，但上述任务是填料的责任。
更特别地，第一填料可以通过溶剂和溶解的成分，反应的反应物和产物的改进的向内和向外输送，而加速聚合物杂化材料或薄膜的移除。结果，根据现有技术迄今为止所需的附加应力可以通过完全省去而减少，结果可以避免它们对固态件造成的损坏。最终，结果是缩短的处理时间和提高的总产率。
此外，由于可能不需要引入附加应力，因为需要更少的工艺步骤，因此提高了整个方法的工艺稳定性。
如果聚合物基质和/或填料不经历化学反应，则其再利用是可能的。例如，根据本发明的薄膜可适于再利用。
再利用由聚合物杂化材料组成的根据本发明的分离的薄膜总是要求粘弹性薄膜性能基本上不会由于脱离过程而改变。这里，利用力的适当施加而可能的距离变化应该仅改变到可以均匀地提供所产生的拉力用于分离和裂纹扩展，而不发生薄膜损坏的程度。
机械损坏，特别是在薄膜的边缘区域(例如，撕裂)，在这里可能是特别不利的，因为这很可能导致仅部分地移除薄膜，并且可能难以再利用。
根据各种实施例，分离的固态件可以经由具有通道结构或优选地销结构的真空吸盘固定，可以在固态件中实现尽可能均匀的力分布。然后用适合于特定情况的非极性或极性溶剂处理。
通常，一旦存在足够的局部分层，就可以进行手工剥离，或者借助于辊到辊工艺将聚合物杂化材料或单独的薄膜与固态件完全分离。
对于这种辊到辊工艺，可以在中间步骤中将临时辅助支撑件粘接和/或优选热层压到聚合物杂化材料或聚合物杂化薄膜上，与相对于固态件的薄膜的边界层相比，在临时辅助支撑件和薄膜之间产生明显更高的粘合力。这里至关重要的是参与辊的温度、转速、辊压和进给速度。通常，相对低的旋转速度、相对高的辊压和相对低的进给速度可有利于膜对辅助支撑件的更好的粘附性。
因此，在下游的辊到辊工艺中，根据本发明的薄膜与固态件的完全分离是可能的。
根据进一步的实施例，临时辅助支撑件可以在进给之前的每个子步骤中进行清洁并随后由等离子体处理活化。这允许改进临时辅助支撑件与薄膜的粘合。
在进一步的实施例中，临时辅助支撑件可以以环形带的形式重复使用。
可以加速聚合物杂化材料或薄膜的移除，使得可以省去附加的牺牲层。这有助于进一步简化，因此提高分裂方法的工艺稳定性。
聚合物杂化材料或薄膜可以直接施加到固态起始材料的暴露表面上，或者可以提供中间牺牲层。
在施加到固态起始材料的表面或牺牲层之前，可以借助于低温等离子体(例如冷等离子体)活化聚合物杂化材料或薄膜。在此方面，聚合物基质和/或填料的活化可如上所述进行。附加地或可替代地，固态起始材料的表面或牺牲层可以进行等离子体处理。
这促进了固态起始材料或牺牲层上更均匀和更可调节的粘附，并允许更好的力传递。
例如，特定的等离子体处理使得可以实现空间分辨的表面形态。这可以用于期望的目标分布，例如，聚合物杂化材料的表面和/或固态起始材料的表面和/或邻接的牺牲层的不同空间分辨的粘附或内聚性质。
根据本发明的薄膜可以借助于层压或粘附直接施加到固态起始材料的表面或牺牲层。层压给予了更好的粘附，尤其是在边缘区域。这可以在很大程度上避免在分割期间边缘区域中的固态材料的破断，结果是可以降低切屑量。
可选地，可以借助于至少一个辐射源，例如借助于激光，在固态起始材料内指定脱离平面。这使得可以精确地限定脱离平面的位置，允许非常小的TTV，更特别地，小于200μm或100μm、或小于80μm、或小于60μm、或小于40μm、或小于20μm、或小于10μm，或小于5μm，更特别地，小于4、3、2、1μm。
因此，固态起始材料的波束处理在第一步骤中在固态起始材料内产生一种穿孔，在第二步骤中裂纹沿该穿孔扩展，或固态件与固态起始材料沿该穿孔分离。
为了提供待引入固态起始材料的辐射，可以配置至少一个或恰好一个辐射源，使得从其发射的波束在固态起始材料内的预定位置处产生缺陷。该实施例是有利的，因为可以借助于辐射源，更特别地借助于激光，以极高的精度在固态起始材料中产生缺陷。
可以调节辐射源，使得从其发射的用于产生脱离平面的波束穿透进固态起始材料中达到限定的深度，更具体地穿透到<100μm的深度。优选地，脱离平面与固态起始材料的外表面和优选平面表面平行间隔开。优选地，脱离平面在固态起始材料内与固态起始材料的平面表面间隔开小于100μm，优选小于50μm，特别优选小于或等于20、10、5或2μm。
可以用指定波长和/或输出处理固体，指定波长优选适合于特定材料。该实施例是有利的，因为可以借助于波长和/或输出来影响缺陷尺寸。
固态起始材料可以布置在用于保持固体的保持层上，其中保持层布置在固态起始材料的第一平面表面部件上，其中固态起始材料的第一平面表面部件与固态起始材料的第二平面表面部件间隔开，其中吸收层布置在第二平面表面部件上，并且其中脱离平面平行排列或者产生为相对于第一平面表面部件和/或第二平面表面部件平行。
该实施例是有利的，因为固态起始材料至少部分地和优选完全地布置在保持层和吸收层之间，因此，可以借助于这些层中的一层或借助于两层来引入使裂纹产生或裂纹扩展进入固体中的应力。
保持层可以布置在稳定机构的至少部分平面的表面上，该稳定机构至少部分地由至少一种金属构成。
稳定机构优选是板，更特别地，是包括铝或由其构成的板。该实施例是有利的，因为稳定机构和保持层牢固地限定或保持固态起始材料，因此，可以在固态起始材料中非常精确地产生应力。
应力可在固体中可调节或可产生，使得可以控制裂纹萌生和/或裂纹扩展，以产生在裂纹平面中产生的表面形貌。因此，优选地在固体的不同区域中可产生不同程度的应力，优选至少间歇地产生。该实施例是有利的，因为控制裂纹萌生和/或裂纹进展使得可以有利地影响所产生或分离的固态层的形貌。
根据本发明的用于生产上述聚合物杂化材料的方法包括将一种或多种填料添加到单体、单体溶液或未交联的聚合物中，优选添加到未交联的聚二甲基硅氧烷中。在添加填料期间或之后，该混合物聚合和/或交联。
或者，也可以将填料加入聚合物熔体中，结果通过冷却至低于熔融温度的温度来获得聚合物杂化材料。
填料在聚合物基质中的分布可由聚合速率和/或交联或冷却来控制。为此，所使用的是粘度由于聚合、交联或冷却而改变的事实，结果填料的沉积速率降低。
通过在聚合、交联或冷却期间的填料和聚合物基质的混合物的适当移动，可以实现例如填料的均匀分布。
相比而言，由于地球重力的影响，没有任何运动的缓慢的聚合、交联或冷却导致填料在沉积的基础上积聚于靠近地球的区域，条件是填料具有高于聚合物基质的密度。这可以用于在相对于固态起始材料或相对于牺牲层的边界区域中积聚填料，例如以通过适当的反应以特定方式在那里产生空腔。
填料在聚合物基质中的分布也可以通过填料沉积速率的其他影响来控制。
沉积不仅受填料和聚合物基质的密度比例的影响，还受颗粒形状的影响。高度各向异性的颗粒形状，特别是具有高度非旋转对称的纵横比，例如具有纤维的特征，导致例如沉积的延迟和聚合物基质内填料的逐渐变化的分布。
纵横比优选理解为长度与直径、长度与宽度或长度与厚度的比率。
在这方面，总是选择颗粒在空间方向之一中的最大长度作为长度。
因此，纵横比总是大于或等于1。等于1的纵横比对应于完美的球形。大于1的纵横比描述了与球形的偏差。
例如，纤维通常具有非常高的纵横比(高度各向异性的颗粒形状)。
取决于所用的填料或填料的组合，填料颗粒的纵横比可以大于100、1000、10000，在许多情况下甚至大于100 000(例如，在碳纳米管的情况下)，它不是旨在将本发明限于此。
另外，在高度各向异性填料颗粒的情况下，可能发生由于抑制沉积的超结构引起的附加稳定。此外，在纳米尺度填料颗粒的情况下，进一步阻碍沉积的三维支架结构是可能的，结果特别是在边界区域中可以特别地影响性质。
此外，斯托克(Stoke)方程，基于斯托克定律，揭示了粒子半径的平方与沉积速率有关：
其中νp...沉积速率
r...下沉颗粒的半径
g...重力加速度
ρp...颗粒密度
ρf...流体密度
η...流体的动态粘度
据此，沉积速率降低，特别是在聚合物交联反应过程中亚微米尺度和纳米尺度颗粒的情况下。
此外，一种或多种待添加的填料可以起到抑制剂的作用。附加地或可替代地，还可以添加一种或多种抑制剂。例如，这可以防止不希望的过早聚合。
例如，引入的填料中的一种可附加地用作反应抑制剂。所述抑制剂可例如通过适当的自由基清除剂或稳定剂减慢反应速率，对交联反应产生实质性影响。
这里，可以特别地减慢各个组分的储存稳定性，但也可以减缓实际交联反应，以形成聚合物杂化材料。因此，在生产聚合物杂化材料的整个过程中，较长的适用期和延长处理时间是可能的。
在聚硅氧烷网络的情况下，借助于例如延胡索酸盐或马来酸盐基的抑制剂，2-甲基丁炔-3-醇-2，3,5-二甲基-1-己炔-3-醇，或优选使用四甲基四乙烯基环四硅氧烷，可以实现交联的明显减慢。在四官能四甲基四乙烯基环四硅氧烷的情况下，可以在聚合物网络中获得另外的交联点。
在硅氧烷基质的情况下，例如由UV辐射固化的聚二甲基硅氧烷，还可以借助于用作抑制剂的填料，另外调节必要的交联时间。这借助于适当的自由基清除剂或稳定剂减慢反应速率来完成。因此，通过防止不希望的过早聚合或交联，单体、单体溶液或未交联聚合物的储存稳定性相应地增加。
这在待热交联的系统的情况下也是可能的，例如通过添加硫、含胺物质、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、2-甲基丁炔-3-醇-2，或通过在室温下硫化的系统(RTV系统)中加入富马酸二甲酯和马来酸二甲酯。此外，关于工业加工，可以调节所谓的适用期，结果可以实现有用的批量大小。
借助于所述处理，聚合物杂化材料的性质可以特别适合于特定的固态起始材料和分裂方法的工艺条件。例如，主要用于产生空腔的填料和因此布置在相对于固态件的边界区域中的聚合物杂化材料的改进的移除是可能的，而另一种用于改进热传导的填料，例如上述第三填料，可以在聚合物杂化材料中以最大的均匀性分布，或者主要布置在相对于环境的边界区域中。
可选地，根据所述方法获得的聚合物杂化材料可以由无填料层补充。这意味着，例如，可以在聚合物基质中获得填料的分布，其中首先是无填料层，然后是具有高比例填料的区域，之后，填料的比例降低。
例如，如果填料不利地影响聚合物杂化材料对固态起始材料的粘附性，则这可能是有利的，但是在相对于固态起始材料的边界区域中依然需要高填料浓度，以能够在实现分割后更快速地从固态件上脱离聚合物杂化材料。
此外，德国专利申请10 2013 016 666.7的主题通过引用完全并入本专利申请的主题。类似地，申请人在本申请的提交日同样提交的所有其他专利申请的主题以及与固态层的生产领域有关的所有进一步专利申请的主题完全并入本专利申请的主题。
本发明的进一步优点、目标和性质将借助于以下附图的说明来阐明，附图以实例的方式描述了根据本发明的晶片生产。在附图中，根据本发明的晶片生产的相对于它们的功能至少基本一致的部件或元件，可以在这里用相同的附图标记来标记，因此不需要在所有附图中对所述部件或元件进行编号或阐明。
以下描述的附图的各自表示或所有表示优选地认为是设计图，即，由附图显示的尺寸、比例、功能关系和/或布置优选地精确地或优选地基本上对应于根据本发明的装置或根据本发明的产品。
在附图中：
图1a示出了含有第一填料的聚合物杂化材料的示意图；
图1b示出了含有第一和第二填料的根据本发明的聚合物杂化材料的示意图；
图1c示出了含有第一、第二和第三填料的聚合物杂化材料的示意图；
图2a示出了在固体中产生缺陷的示意性装置；
图2b示出了在固态层与固体分离之前的分层布置的示意图；
图2c示出了在固态层与固体分裂之后的分层布置的示意图；
图3a示出了使用光波生成缺陷的第一示意性表示的变体；
图3b示出了使用光波生成缺陷的第二示意性表示的变体；以及
图4示出了脱离平面的示意图。
图1a示出了聚合物杂化材料1，其中第一填料3嵌入聚合物基质2中。该实例中的聚合物基质2由PDMS构成。在分割之后，第一填料3在聚合物杂化材料1从固态件7脱离期间用作分裂方法中的反应物，结果，允许在分割之后，与没有第一填料的聚合物材料相比较，聚合物杂化材料1更快速地从固态件7脱离。
在该实例中，第一填料3由铝或锌构成，这意味着可以通过与盐酸反应生成气态产物。
第一填料3沿聚合物基质2中的梯度分布。第一填料3的质量比在下界面24的区域中最高，并沿上界面25的方向减小。
图1b通过实例的方式示出了根据本发明的聚合物杂化材料1的一个实施例，与根据图1a的实施例相比，存在另外的第二填料4。
与不含第二填料4的聚合物杂化材料1相比，所述第二填料4改进了聚合物杂化材料1对固态起始材料6的粘附性。
第二填料4分布在聚合物基质2中，使得其质量比例沿下界面23的方向增加，并且优选借助于冷等离子体活化。
图1c通过实例的方式示出了聚合物杂化材料1的另一实施例，与根据图1b的实施例相比，存在另外的第三填料5。
所述第三填料5包括金属，并与聚合物基质2的聚合物相比，具有更高的热扩散率。第三填料5在邻近上界面25的区域中展现出最高比例。
在根据图1a、1b和1c的所有三个实施例中，聚合物基质2的质量比例为基于聚合物杂化材料1的90％或更高。
图2a示出了布置在辐射源13的区域中的固态起始材料6，更具体地是激光器。固态起始材料6优选地具有第一平面表面部件11和第二平面表面部件12，第一平面表面部件11优选地基本上或精确地与第二平面表面部件12平行对齐。
第一平面表面部件11和第二平面表面部件12优选地在Y方向上界定固态起始材料6，其优选地以竖直或垂直方式对准。平面表面部件11和12都优选地在X-Z平面中延伸，X-Z平面优选地以水平方式对准。
此外，从图2a中可以看出，辐射源13将辐射14发射到固态起始材料6上。根据配置，辐射14穿透进入固态起始材料6到达限定的深度，并在特定位置或预定位置产生缺陷。
图2b示出了多层布置，其中固态起始材料6包含脱离平面9，并在第一平面表面部件11的区域中设置有保持层10，该保持层10优选地由另一层覆盖，该另一层优选地是稳定机构15，更具体地是金属板。
在固态起始材料6的第二平面表面部件12上布置吸收层8，其由聚合物杂化材料1构成。在该实例中，固态起始材料6包括硅和/或镓或钙钛矿，而聚合物杂化材料1的聚合物基质2和/或保持层10至少部分地，且优选完全地或大于75％(按质量比例)的程度由聚二甲基硅氧烷(PDMS)构成。
图2c显示了裂纹萌生和随后的裂纹引导之后的一种状态。固态件7粘附到容纳层8上并且与固态起始材料6的其余部分间隔开或可间隔开。
图3a和3b示出了通过借助于光辐射14将缺陷引入固态起始材料6中而产生如图2a所示的脱离平面9的实例。
借助于根据本发明的聚合物杂化材料1，旨在以成本有效的方式使用以下通过实例的方式描述的方法，生产以具有均匀厚度的固态层、固态板或晶片形式的固态件7。更特别地，由此实现小于120μm的TTV。
通过实例的方式阐明的方法使用根据本发明的聚合物杂化材料1，如以上已详细描述的，聚合物杂化材料可以是薄膜的形式。在这方面，所述方法优选地包括至少以下步骤：
-提供固态起始材料6，用于分离固态层形式的至少一个固态件7，
-在固态起始材料6的内部结构中使用至少一个辐射源13，更特别地是激光，产生缺陷19，以指定脱离平面9，固态件7沿该脱离平面9与固态起始材料6分离，
-布置由根据本发明的聚合物杂化材料1构成的吸收层8，
-对吸收层8进行热处理以在固态起始材料6中产生，更特别地机械地产生应力，该应力导致裂纹沿着脱离平面9在固态起始材料6中传播，该裂纹将固态件7与固态起始材料6分离；
-从固态件7中移除聚合物杂化材料1。
该解决方案是有利的，因为辐射源使得可以在固态起始材料中产生脱离层或缺陷层，通过其在裂纹扩展期间传导或引导裂纹，这使得可以实现非常小的TTV，更特别地，小于200μm或100μm、或小于80μm、或小于60μm、或小于40μm、或小于20μm、或小于10μm、或小于5μm，更特别地小于4、3、2、1μm。
热处理优选是吸收层在环境温度以下的冷却，优选低于10℃，特别优选低于0℃，进一步优选低于-10℃。
最优选地，进行吸收层的冷却，使得吸收层的至少一部分形成玻璃化转变。这里，冷却可以是低于-100℃的冷却，这可以例如使用液氮来进行。
因此，图3a示意性地示出了如何在固态起始材料6中产生缺陷19，更特别地，用于使用辐射源13，更特别地一个或多个激光器，产生脱离平面9。
在这方面，辐射源13发射辐射14，包括具有第一波长的第一辐射分量17，并且包括具有第二波长的第二辐射分量18。在这方面，协调第一和第二辐射分量17、18的两个波长，协调辐射源13与待产生的脱离平面9之间的距离，使得辐射分量17、18基本上或精确地在固态起始材料6的脱离平面9上会合，结果是由于两个辐射分量17、18的能量，在会合位置处产生缺陷19。
在这方面，缺陷的产生可以由不同的或组合的降解机制实现，例如升华或化学反应，在这方面，例如可以以热和/或光化学方式引发降解。
图3b示出了聚焦光束14，其焦点优选地在脱离平面9中。这里可以想到光束14通过一个或多个聚焦体(更特别地是透镜(未示出))来聚焦。在该实施例中，固态起始材料6是多层的，并优选具有半透明或透明的基底层20，其优选由蓝宝石构成或包括蓝宝石。光束14穿过基底层20到脱离平面9上，脱离平面9由活化层16形成，活化层16由辐射14处理，使得活化层16在焦点或焦点区域中以热和/或光化学方式进行部分或完全降解。
同样可以想到的是，用于产生脱离层9的缺陷19在固态件7和基底层20之间的界面的区域上或者恰好在该界面上产生。因此，同样可以想到的是，固态件7在支撑层上，更特别地是基底层20上产生，以及用于固态件7的脱离或分离的脱离平面9可借助于一个或多个激活层16和/或借助于一个或多个在界面中产生的缺陷19而产生，更特别地，在固态件7和支撑层之间产生。
图4示出了脱离平面9，其包括具有不同缺陷浓度21、22、23的区域。可以想到，具有不同缺陷浓度21、22、23的多个区域形成脱离平面9，同样可以想象，脱离平面9中的缺陷19基本上或确切地均匀分布在整个区域上。
就面积而言，不同的缺陷浓度21、22、23可以是相同或不同的。优选地，第一提升缺陷浓度是裂纹萌生浓度21，其优选地在边缘区域中或以朝向边缘或邻近边缘延伸的方式产生。
附加地或可替代地，裂纹引导浓度22可以配置成使得可以调节或控制将固态件7与固态起始材料6分离的裂纹。
此外，附加地或可替代地，可以产生中心浓度23，其优选地给予了在固态起始材料6的中心区域中的高度平面的表面。
优选地，裂纹引导浓度22是部分地或完全地环形或包封的，并因此优选部分地且特别优选地完全地，包封固态起始材料6或固态件7的中心。
可以进一步想到，裂纹引导浓度22在从固态起始材料6的边缘，并沿固态起始材料6的中心方向，逐级地或稳定地或平滑地减小。此外，可以想到，裂纹引导浓度22是带状的，并且是均质的或基本上或确切地均质的。
附图标记列表
1 聚合物杂化材料
2 聚合物基质
3 第一填料
4 第二填料
5 第三填料
6 固态起始材料
7 固态件
8 吸收层
9 脱离平面
10 保持层
11 第一平面表面部件
12 第二平面表面部件
13 辐射源
14 辐射
15 稳定机构
16 活化层
17 第一辐射部件
18 第二辐射部件
19 缺陷
20 基板层
21 裂纹萌生浓度
22 裂纹引导浓度
23 中心浓度
24 下界面
25 上界面
X 第一方向
Y 第二方向
Z 第三方向

Claims (30)

1.一种在分裂方法中使用以将固态起始材料(6)分割成至少两个固态件(7)的聚合物杂化材料(1)，包括：
–聚合物基质(2)以及
–第一填料(3)，其嵌入所述聚合物基质(2)中，并在分割后在所述聚合物杂化材料(1)从所述固态件(7)脱离期间充当反应物、引发剂、催化剂或助剂，并因此导致与没有第一填料(3)的聚合物材料相比，所述聚合物杂化材料(1)在分割后从所述固态件(7)的更快速的脱离，
–第二填料(4)，与没有第二填料(4)的聚合物杂化材料(1)相比，其增加了聚合物杂化材料(1)对固态起始材料(6)的粘附性。
2.根据权利要求1所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述第一填料(3)分布在聚合物基质(2)中，使得所述第一填料(3)的质量比例从所述聚合物杂化材料(1)的下界面(24)开始减小，所述下界面(24)在所述分裂方法期间沿所述聚合物杂化材料(1)的另一界面的方向，经由另一层直接或间接连接到所述固态起始材料(6)，其中所述聚合物杂化材料(1)的另一界面在以下称为上界面(25)，其相对所述下界面(24)布置。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述聚合物杂化材料(1)的直接邻接所述下界面(24)的下部区域和/或所述聚合物杂化材料(1)的直接邻接所述上界面(25)的上部区域不包括第一填料(3)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述第一填料(3)可以与反应物，优选氧化剂反应，以释放气态产物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述第一填料(3)具有比所述聚合物基质(2)的聚合物更高的热扩散率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述第二填料(4)分布在所述聚合物基质(2)中，使得所述第二填料(4)的质量比例沿所述下界面(24)的方向增加。
7.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述第二填料(4)借助于低温等离子体而活化。
8.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，进一步包括：
–第三填料(5)，与所述聚合物基质(2)的聚合物相比，其具有更高的热扩散率和/或更高的弹性模量。
9.根据权利要求8所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述第三填料(5)分布在所述聚合物基质(2)中，使得所述第三填料(5)的质量比例沿所述上界面(25)的方向增加。
10.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述第一和/或所述第三填料(3、5)包括至少一种金属，更特别地，铝、铁、锌和/或铜。
11.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，其中所述聚合物基质(2)的质量比例为基于所述聚合物杂化材料(1)的80％至99％，优选地为90％至99％。
12.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，其中一种或多种所述填料(3、4、5)包括无机或有机纤维、核-壳颗粒或二氧化硅，和/或其中所述聚合物杂化材料(1)包括另一填料，其包括无机或有机纤维、核-壳颗粒或二氧化硅。
13.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)，其中一种或多种所述填料(3、4、5)包括炭黑、石墨、短切碳纤维或碳纳米纤维形式的碳，更特别地，单壁或多壁碳纳米管，或由其构成。
14.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的聚合物杂化材料(1)的薄膜。
15.一种用于将固态起始材料(6)分割成至少两个固态件(7)的分裂方法，包括以下步骤：
a)提供具有至少一个暴露表面的固态起始材料(6)，
b)将根据权利要求1至13中任一项所述的聚合物杂化材料和根据权利要求14所述的薄膜施加至所述固态起始材料(6)的至少一个暴露表面，得到复合结构，
c)用应力场处理所述复合结构，使得所述固态起始材料(6)沿所述固态起始材料(6)内的脱离平面(9)分裂成至少两个固态件(7)，
d)将所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜从所述固态件(7)移除。
16.根据权利要求15所述的分裂方法，其中首先将牺牲层施加至所述固态起始材料(6)的暴露表面，然后将所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜施加至所述牺牲层，结果是所述复合结构包括所述固态起始材料(6)、所述牺牲层和所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜。
17.根据权利要求15或16所述的分裂方法，其中在根据步骤b)的施加之前，所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜和/或所述固态起始材料(6)或所述牺牲层借助于低温等离子体而活化。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的分裂方法，其中，在步骤b)中，将根据权利要求14所述的薄膜，借助于层压或粘附，施加至所述固态起始材料(6)的至少一个表面，或施加至所述牺牲层。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的分裂方法，其中借助于至少一个辐射源(13)在所述固态起始材料(6)中生成缺陷，以指定所述脱离平面(9)。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的分裂方法，其中通过使用非极性溶剂，更特别地，脂族或芳族烃，将所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜从所述固态件(7)移除。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的分裂方法，其中通过使用极性溶剂和非极性溶剂的顺序处理，将所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜从所述固态件(7)移除。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的分裂方法，其中借助于空间分辨的超声波处理或兆音处理，将所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜从所述固态件(7)移除。
23.根据权利要求15至22中任一项所述的分裂方法，其中将所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜在辊到辊工艺中从所述固态件(7)移除。
24.根据权利要求23所述的分裂方法，其中将临时辅助支撑件粘接和/或热层压到所述聚合物杂化材料(1)或所述薄膜上。
25.根据权利要求1至13中任一项所述的聚合物杂化材料(1)或根据权利要求14所述的薄膜在用于将固态起始材料(6)分割成至少两个固态件(7)的分裂方法中的应用。
26.一种生产根据权利要求1至13中任一项所述的聚合物杂化材料(1)的方法，包括：
a)将第一和第二填料(3、4)，或所述第一、第二和第三填料(3、4、5)添加至单体、单体溶液、未交联的聚合物中，优选添加到未交联的聚二甲基硅氧烷中，或添加到聚合物熔体中，以及
b)在所述填料(3、4、5)的添加期间和/或之后，聚合步骤a)中获得的混合物和/或交联所述混合物，或将所述混合物冷却至低于所述聚合物的熔融温度的温度。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述填料(3、4、5)在所述聚合物基质(2)中的分布由聚合速率和/或交联或冷却来控制。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其中所述填料(3、4、5)在所述聚合物基质(2)中的分布由影响所述填料(3、4、5)的沉积速率来控制。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的方法，其中在另外的步骤c)中，在步骤b)中获得的材料由无填料层补充。
30.根据权利要求26至29中任一项所述的方法，其中在步骤a)中待添加的一种或多种填料用作所述聚合和/或交联的抑制剂，或其中在步骤a)中添加所述聚合和/或交联的一种或多种抑制剂。
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