DE102010047454A1

DE102010047454A1 - Verfahren zur Herstellung einer Silikonfolie, Silikonfolie und optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einer Silikonfolie

Info

Publication number: DE102010047454A1
Application number: DE102010047454A
Authority: DE
Inventors: Dr. Preuß Stephan; Tobias Geltl; Thomas Schiller; Dr. Gallmeier Hans-Christoph
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2012-04-05
Also published as: JP5604008B2; JP2013545279A; EP2625015A2; WO2012045511A3; WO2012045511A2; CN103153570A; KR20130061744A; US20130228799A1

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens2) über ein Pressen zur Verwendung in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil (10). Das Verfahren beinhaltet die folgenden Schritte: – Einbringen einer Werkzeugfolie (1) in ein Presswerkzeug (5), – Einbringen einer Trägerfolie (3) in das Presswerkzeug (5), wobei die Trägerfolie (3) auf einer Substratfolie (4) angebracht ist und die Substratfolie (4) die Trägerfolie (3) lateral überragt, – Bereitstellen und Aufbringen einer Silikongrundmasse (20) auf die Werkzeugfolie (1) oder auf die Trägerfolie (3), – Pressen der Silikongrundmasse (20) zu der Silikonfolie (2) zwischen der Werkzeugfolie (1) und der Trägerfolie (3), wobei die Silikongrundmasse in einem Überlappbereich (24) lateral neben der Trägerfolie (3) in Kontakt zu der Substratfolie (4) gebracht wird, – Entfernen der Werkzeugfolie (1) von der Silikonfolie (2), und – Abtrennen des Überlappbereichs (24).

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Silikonfolie angegeben. Darüber hinaus wird eine Silikonfolie sowie ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einer solchen Silikonfolie angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Silikonfolie anzugeben, wobei die Silikonfolie über ein Pressen herstellbar und zur Verwendung in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil geeignet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses die Schritte des Einbringens einer Werkzeugfolie und des Einbringens einer Trägerfolie in ein Presswerkzeug. Die Werkzeugfolie ist hierbei dazu eingerichtet, eine Kavität des Formwerkzeugs mindestens stellenweise formschlüssig auszufüllen. Bei der Werkzeugfolie handelt es sich insbesondere um eine Werkzeugentformfolie, englisch Mold Release Foil. Es kann also die Werkzeugfolie eine Form eines Teils der Kavität und/oder einer die Kavität definierenden Werkzeughälfte des Presswerkzeugs nachahmen. Während des Pressens kann die Werkzeugfolie bevorzugt auch eine durch den Pressvorgang sich ändernde Form der Kavität nachbilden.
Bei der Trägerfolie, englisch Carrier Foil, handelt es sich um eine von der Werkzeugfolie verschiedene Folie, die während des Pressens bevorzugt nicht oder nicht signifikant verformt wird. Die Trägerfolie ist dazu eingerichtet, die mit dem Verfahren hergestellte Silikonfolie nach dem Pressen zu tragen. Beispielsweise ist die Trägerfolie in dem Presswerkzeug eben und planar ausgebildet. Es liegt die Trägerfolie bevorzugt zumindest mittelbar an einer ebenen Werkzeughälfte des Presswerkzeugs an. Die Trägerfolie formt insbesondere die Kavität nicht nach.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Trägerfolie auf einer Substratfolie angebracht. Die Substratfolie weist bevorzugt ein von der Trägerfolie verschiedenes Material auf und befindet sich an einer der Kavität des Presswerkzeugs abgewandten Seite der Trägerfolie.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Trägerfolie als auch die Substratfolie und die Werkzeugfolie dazu eingerichtet, in einem Rollenprozess, englisch Roll-to-Roll-Process, gehandhabt zu werden. Es werden die genannten Folien also von einer oder mehreren Rollen abgerollt, in das Presswerkzeug geführt. Anschließend kann zumindest eine der Folien wieder an anderen Rollen aufgerollt werden. Es ist möglich, dass sämtliche Folien in dem Presswerkzeug zwischen zwei aufeinander folgenden Pressvorgängen vollständig oder teilweise ausgetauscht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens überragt die Substratfolie die Trägerfolie innerhalb der Kavität des Presswerkzeugs mindestens stellenweise in einer lateralen Richtung. Bevorzugt überragt die Substratfolie die Trägerfolie ringförmig oder rahmenförmig, so dass die Trägerfolie ringsum vollständig von der Substratfolie lateral überragt ist. Lateral bedeutet insbesondere entlang von Haupterstreckungsrichtungen der mit dem Verfahren herzustellenden Silikonfolie. Es ist mit anderen Worten die Trägerfolie, in Draufsicht gesehen, stellenweise oder vollständig von der Substratfolie umrandet, insbesondere mit einer gleichmäßigen Breite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet dieses den Schritt des Bereitstellens und des Aufbringens einer Silikongrundmasse auf die Werkzeugfolie und/oder auf die Trägerfolie. Bei der Silikongrundmasse handelt es sich zum Beispiel um mindestens ein Polysilan, Siloxan und/oder Polysiloxan. Die Silikongrundmasse stellt ein Ausgangsmaterial für die Silikonfolie dar. Es liegt die Silikongrundmasse bei dem Aufbringen nicht vollständig ausgehärtet und/oder nicht vollständig vernetzt vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Pressens der Silikongrundmasse in die Form der Silikonfolie in dem Presswerkzeug. Die Silikonfolie wird hierbei zwischen der Werkzeugfolie und der Trägerfolie ausgebildet. Die Silikongrundmasse sowie die Silikonfolie stehen dabei bevorzugt in unmittelbarem, physischem Kontakt sowohl zu der Werkzeugfolie als auch zu der Trägerfolie. Ein unmittelbarer Kontakt zu dem Presswerkzeug liegt bevorzugt nicht vor. Weiterhin steht die Silikongrundmasse und/oder die Silikonfolie in einem Überlappbereich lateral neben der Trägerfolie in unmittelbarem Kontakt zu der Substratfolie. Das Pressen zu der Silikonfolie erfolgt durch ein Schließen des Presswerkzeugs. Bevorzugt ist das Pressen ein Formpressen, englisch Compression Molding.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Entfernens der Werkzeugfolie von der Silikonfolie. Das Entfernen der Werkzeugfolie erfolgt nach dem Öffnen des Presswerkzeugs. Bei dem Entfernen der Werkzeugfolie ist die Silikonfolie teilweise oder vollständig ausgehärtet. Nach dem Entfernen der Werkzeugfolie steht die Silikonfolie noch in unmittelbarem Kontakt zu der Trägerfolie und, lateral neben der Trägerfolie, zu der Substratfolie.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Abtrennens des Überlappbereichs. Beispielsweise wird der Überlappbereich abgeschnitten oder abgestanzt. Nach dem Abtrennen des Überlappbereichs steht die Silikonfolie bevorzugt lediglich in unmittelbarem physischen Kontakt zu der Trägerfolie und nicht mehr zu der Substratfolie oder der Werkzeugfolie.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens dient dieses zur Herstellung einer Silikonfolie zur Verwendung in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil. Die Herstellung der Silikonfolie erfolgt über ein Pressen, bevorzugt ein Formpressen. Das Verfahren beinhaltet mindestens die folgenden Schritte:

– Einbringen einer Werkzeugfolie in ein Presswerkzeug,
– Einbringen einer Trägerfolie in das Presswerkzeug, wobei die Trägerfolie auf einer Substratfolie angebracht ist und die Substratfolie die Trägerfolie innerhalb einer Kavität des Presswerkzeugs mindestens stellenweise lateral überragt,
– Bereitstellen und Aufbringen einer Silikongrundmasse auf die Werkzeugfolie oder auf die Trägerfolie,
– Pressen der Silikongrundmasse zu der Silikonfolie in dem Presswerkzeug zwischen der Werkzeugfolie und der Trägerfolie, wobei die Silikongrundmasse in mindestens einem Überlappbereich lateral neben der Trägerfolie in Kontakt zu der Substratfolie gebracht wird,
– Entfernen der Werkzeugfolie von der Silikonfolie, und
– Abtrennen des Überlappbereichs.

Die einzelnen Verfahrensschritte werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt. Abweichend hiervon können einzelne Verfahrensschritte auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
An die Werkzeugfolie werden spezifische Anforderungen an insbesondere die Dehnbarkeit, die Reißfestigkeit, die Abformbarkeit sowie die Oberflächenbeschaffenheit gestellt. Hierdurch ist eine Wahl von Materialien für die Werkzeugfolie stark eingeschränkt. Insbesondere kann es der Fall sein, dass die herzustellende Silikonfolie an der Werkzeugfolie eine vergleichsweise starke Haftung nach dem Pressen aufweist.
Durch die vergleichsweise stark an der Silikonfolie haftende Substratfolie, die die Trägerfolie lateral überragt, kann sichergestellt werden, dass bei dem Entfernen der Werkzeugfolie die hergestellte Silikonfolie an der Substratfolie sowie an der Trägerfolie verbleibt. Durch das nachfolgende Entfernen des Überlappbereichs der Silikonfolie mit der Substratfolie, in Draufsicht gesehen, verbleibt die Silikonfolie lediglich an der Trägerfolie. An der Trägerfolie kann die Silikonfolie eine vergleichsweise geringe Haftung aufweisen, so dass eine Weiterverarbeitung der Silikonfolie, insbesondere mit nachfolgenden Umklebeschritten, vereinfacht ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens haftet die Silikongrundmasse und/oder die Silikonfolie an der Substratfolie stärker als an der Werkzeugfolie. Weiterhin haftet die Silikongrundmasse und/oder die Silikonfolie an der Werkzeugfolie stärker als an der Trägerfolie. Ein Maß für das Haftungsvermögen ist insbesondere die Haftreibung oder die Adhäsionskraft pro Flächeneinheit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Oberflächenstruktur der Werkzeugfolie und/oder der Trägerfolie bei dem Pressen an der Silikonfolie nachgebildet. Mit anderen Worten übernimmt die Silikonfolie die Oberflächenstruktur der Werkzeugfolie und/oder der Trägerfolie an mindestens einer Hauptseite. Insbesondere wird eine Aufrauung oder werden Rillen, die in der der Silikonfolie zugewandten Seite der Trägerfolie vorhanden sind, in mindestens eine der Hauptseiten der Silikonfolie übertragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Silikonfolie bei noch geschlossenem Presswerkzeug vorgehärtet. Ein vollständiges Aushärten der Silikonfolie erfolgt erst nach dem Öffnen des Presswerkzeugs. Das Entfernen der Werkzeugfolie von der Silikonfolie kann vor oder nach dem vollständigen Aushärten der Silikonfolie erfolgen. Dies gilt ebenso für das Abtrennen des Überlappbereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Silikonmasse vor dem Aufbringen auf die Trägerfolie oder auf die Werkzeugfolie ein Konversionsmittel beigegeben. Das Konversionsmittel liegt bevorzugt in Form von Konversionsmittelpartikeln vor und ist weiterhin bevorzugt homogen verteilt der Silikongrundmasse beigemengt. Das Konversionsmittel ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu absorbierten und in eine Strahlung in einen zweiten Wellenlängenbereich, der von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist, umzuwandeln. Beispielsweise sind die Konversionsmittelpartikel dazu eingerichtet, Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 420 nm und 490 nm zu absorbieren und in eine langwelligere Strahlung umzuwandeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist eine Viskosität der Silikongrundmasse beim Aufbringen auf die Trägerfolie oder auf die Werkzeugfolie vergleichsweise groß. Vergleichsweise groß kann bedeuten, dass die Silikongrundmasse nicht von selbst auf der Werkzeugfolie oder auf der Trägerfolie zerläuft. Insbesondere beträgt die Viskosität der Silikongrundmasse beim Aufbringen mindestens 10 Pa·s oder mindestens 20 Pa·s.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Silikonfolie insbesondere nach dem Entnehmen aus dem Presswerkzeug und nach dem Abtrennen des Überlappbereichs zu einer Vielzahl von Silikonplättchen vereinzelt. Das Vereinzeln zu den Silikonplättchen erfolgt beispielsweise über ein Schneiden oder über ein Stanzen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens schwankt eine Dicke der Silikonfolie in dem Presswerkzeug, über die gesamte Silikonfolie hinweg, um höchstens 15% um eine mittlere Dicke der Silikonfolie. Mit anderen Worten ist die Silikonfolie gleichmäßig dick. Insbesondere beträgt die Schwankung um die mittlere Dicke höchstens 10% oder höchstens 5%. Hierdurch ist zum Beispiel eine sehr gleichmäßige Konversion von Strahlung durch aus der Silikonfolie hergestellte Silikonplättchen mit Konversionsmittelpartikeln realisierbar.
Darüber hinaus wird eine Silikonfolie angegeben. Die Silikonfolie ist mittels eines Verfahrens hergestellt, wie in mindestens einer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale für die Silikonfolie sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform der Silikonfolie umfasst diese ein Matrixmaterial, das ein Silikon umfasst oder das aus einem Silikon besteht. In dem Matrixmaterial sind Konversionsmittelpartikel homogen verteilt eingebettet. Homogen verteilt bedeutet insbesondere, dass Konzentrationsschwankungen der Konversionsmittelpartikel über rein statistische Abweichungen nicht hinausgehen. Weiterhin weist die Silikonfolie zwei einander gegenüber liegende Hauptseiten auf. An einer oder an beiden Hauptseiten ist eine Aufrauung ausgebildet, wobei die Aufrauung zumindest an einer der Hauptseiten rillenförmig gestaltet ist. Mit anderen Worten weist die Aufrauung rillenförmige Strukturen auf oder besteht im Wesentlichen hieraus. Des Weiteren beträgt eine mittlere Dicke der Silikonfolie mindestens 20 μm und/oder höchstens 250 μm, insbesondere mindestens 40 μm und/oder höchstens 160 μm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Silikonfolie beträgt eine mittlere Aufrautiefe der Aufrauung zwischen einschließlich 0,05 μm und 15 μm, bevorzugt zwischen einschließlich 0,1 μm und 5 μm oder zwischen einschließlich 0,1 μm und 1 μm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Silikonfolie weisen die Rillen der Aufrauung eine mittlere Rillenlänge von mindestens 50 μm oder von mindestens 1 mm, insbesondere zwischen einschließlich 50 μm und 150 mm oder zwischen einschließlich 1 mm und 100 mm auf. Im vorliegenden Kontext schließt der Begriff Rille oder rillenförmig bevorzugt auch solche Strukturen ein, die als Negativ zu Rillen geformt sind, also zum Beispiel lang gestreckte, wallförmige Erhebungen an der Hauptseite der Silikonfolie. Die Rillen und/oder die Erhebungen erstrecken sich bevorzugt entlang oder im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Haupterstreckungsrichtung.
Weiterhin wird darüber hinaus ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Das Halbleiterbauteil umfasst mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip, bevorzugt eine Leuchtdiode, kurz LED, die eine maximale Intensität insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 420 nm und 490 nm emittiert. Des Weiteren umfasst das Halbleiterbauteil mindestens ein Silikonplättchen aus einer Silikonfolie, wie sie in mindestens einer der vorangehenden Ausführungsformen beschrieben ist. Merkmale des Halbleiterbauteils sind daher auch für die Silikonfolie sowie für das Verfahren zur Herstellung der Silikonfolie offenbart und umgekehrt. Das Silikonplättchen des Halbleiterbauteils ist mindestens mittelbar an einer Strahlungshauptseite des Halbleiterchips angebracht und bedeckt die Strahlungshauptseite teilweise oder vollständig.
Nachfolgend wird eine hier beschriebene Silikonfolie, ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer hier beschriebenen Silikonfolie,
2 schematische Seitenansichten von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen mit hier beschriebenen Silikonfolien, und
3 und 4 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Silikonfolien.
In den 1A bis 1E ist in schematischen Schnittdarstellungen ein Verfahren zur Herstellung einer Silikonfolie 2 illustriert. Gemäß 1A werden eine Werkzeugfolie 1 sowie eine Trägerfolie 3, die auf einer Substratfolie 4 angebracht ist, in eine Kavität 50 eines Presswerkzeugs 5a, 5b, 5c eingebracht. Die Trägerfolie 3 sowie die Substratfolie 4 liegen planar auf einer eben geformten Hauptseite des Teils 5a des Presswerkzeugs an. Die Werkzeugfolie 1 liegt formschlüssig an den Teilen 5b, 5c des Presswerkzeugs an. Innerhalb der Kavität 50 überragt die Substratfolie 4 die Trägerfolie 3 ringsum. Die Kavität 50 ist in Draufsicht, senkrecht zu der Zeichenebene der 1, zum Beispiel kreisförmig gestaltet und die Trägerfolie 3 ist insbesondere lateral zentriert in der Kavität 50 angeordnet.
Weiterhin wird gemäß 1A in die Kavität 50 eine Silikongrundmasse 20 für die Silikonfolie 2 eingebracht. Beispielsweise wird die Silikongrundmasse 20 auf die Werkzeugfolie 1 in der Kavität 50 aufgebracht. Die Silikongrundmasse 20 weist beim Einbringen in die Kavität 50 eine vergleichsweise hohe Viskosität auf und zerläuft nicht oder nicht signifikant.
Bei der Werkzeugfolie 1 sowie bei der Trägerfolie 3 handelt es sich bevorzugt jeweils um Polyfluorolefinfolien. Ein Fluorierungsgrad der Trägerfolie 3 ist hierbei bevorzugt größer als bei der Werkzeugfolie 1. Insbesondere ist die Trägerfolie 3 eine Polytetrafluorethylenfolie. Für die Substratfolie 4 wird zum Beispiel eine Polyimidfolie eingesetzt. Eine Dicke der Werkzeugfolie 4 liegt zum Beispiel zwischen einschließlich 25 μm und 100 μm. Eine Dicke der Substratfolie 4 liegt zum Beispiel zwischen einschließlich 25 μm und 100 μm. Eine Dicke der Trägerfolie 3 liegt zum Beispiel zwischen einschließlich 100 μm und 200 μm.
Der Silikongrundmasse 20 kann, bevorzugt homogen verteilt, ein Konversionsmittel in Form von Konversionsmittelpartikeln beigegeben sein, in den Figuren nicht gezeichnet. Die Konversionsmittelpartikel weisen zum Beispiel einen Seltenerden-dotierten Granat wie YAG:Ce, ein Seltenerden-dotiertes Orthosilikat wie (Ba, Sr)₂SiO₄:Eu oder ein Seltenerden-dotiertes Siliziumoxinitrid oder Siliziumnitrid wie (Ba, Sr)₂Si₅N₈:Eu auf. Ein mittlerer Durchmesser der Konversionsmittelpartikel liegt zum Beispiel zwischen einschließlich 2 μm und 20 μm, insbesondere zwischen einschließlich 3 μm und 15 μm. Ein Gewichtsanteil der Konversionsmittelpartikel an der gesamten aus der Silikongrundmasse 20 geformten Silikonfolie 2 liegt insbesondere zwischen einschließlich 5 Gewichtsprozent und 80 Gewichtsprozent, bevorzugt zwischen einschließlich 10 Gewichtsprozent und 25 Gewichtsprozent oder zwischen einschließlich 60 Gewichtsprozent und 80 Gewichtsprozent.
Optional können der Silikongrundmasse 20 weitere bevorzugt partikelförmige Stoffe, beispielsweise zu einer Steigerung der Wärmeleitfähigkeit der Silikonfolie 2 oder als Diffusorpartikel, beigegeben sein, bevorzugt mit einem Gewichtsanteil zwischen 0 Gewichtsprozent und einschließlich 50 Gewichtsprozent. Derartige Partikel beinhalten oder bestehen insbesondere aus Oxiden oder Metallfluoriden wie Aluminiumoxid, Siliziumoid oder Calciumfluorid. Mittlere Durchmesser der Partikel liegen bevorzugt zwischen einschließlich 2 μm und 20 μm.
Beispielsweise sind der Silikongrundmasse 20 sowie der Silikonfolie 2 keine Thixotropiermittel beigegeben. Insbesondere ist die Silikonfolie 2 sowie die Silikongrundmasse 20 frei oder im Wesentliche frei von Siliziumdioxid-Nanopartikeln, die mittlere Durchmesser zwischen einschließlich 1 nm und 100 nm aufweisen. Es umfasst die Silikonfolie 2 insbesondere kein so genanntes Aerosil. Der Verzicht auf ein Thixotorpiermittel ist insbesondere dadurch möglich, dass die Silikongrundmasse 20 eine hohe Viskosität aufweist und somit die Konversionsmittelpartikel nicht oder nicht wesentlich sedimentieren.
In 1B ist das Presswerkzeug 5a, 5b, 5c in geschlossenem Zustand gezeigt. Beim Schließen des Presswerkzeugs 5a, 5b, 5c drückt der Teil 5a auf die Teile 5c, die hierdurch nachgeben, wodurch sich die Kavität 50 schließt. Das Schließen des Presswerkzeugs 5a, 5b, 5c kann unter Vakuum erfolgen. Ebenso ist es möglich, dass das Presswerkzeug 5a, 5b, 5c in den Figuren nicht gezeichnete Luftauslässe aufweist.
Beim Schließen des Presswerkzeugs 5a, 5b, 5c werden die Werkzeugfolie 1 sowie die Substratfolie 4 unmittelbar aufeinander gepresst, wodurch die Kavität 50 abgedichtet wird. Die die Silikonfolie 2 ausbildende Silikongrundmasse 20 befindet sich im Wesentlichen zwischen der Trägerfolie 3 und der Werkzeugfolie 1 und steht in unmittelbarem Kontakt zu diesen. In einem ringförmigen Überlappbereich 24 lateral neben der Trägerfolie 3 steht die Silikongrundmasse 20 in unmittelbarem Kontakt der Substratfolie 4. Eine Breite des Überlappbereichs 24 liegt beispielsweise zwischen einschließlich 0,5 mm und 10 mm, insbesondere zwischen einschließlich 1 mm und 3 mm, beispielsweise bei ungefähr 2 mm. Eine laterale Ausdehnung der Kavität 50 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 50 mm und 500 mm, insbesondere zwischen einschließlich 60 mm und 200 mm, zum Beispiel ungefähr 100 mm.
In geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs 5a, 5b, 5c wird die geformte Silikonfolie 2 zum Beispiel thermisch oder fotochemisch vorgehärtet oder vollständig ausgehärtet. Bei einer fotochemischen Aushärtung kann ultraviolette Strahlung zum Beispiel durch das Teil 5a des Presswerkzeugs und durch die Substratfolie 4 sowie durch die Trägerfolie 3 hindurch in die Silikonfolie 2 eingestrahlt werden.
In 1C ist die aus dem Presswerkzeug 5a, 5b, 5c entnommene Silikonfolie 2 zu sehen. Die Werkzeugfolie 1 ist bereits von der Silikonfolie 2 entfernt. Dies ist dadurch ermöglicht, dass die Silikonfolie 2 zu der Substratfolie 4 eine stärkere Haftung aufweist als zu der Werkzeugfolie 1.
Über ein Abtrennwerkzeug 8 wird mindestens der Überlappbereich 24 von dem Teil der Silikonfolie 2 auf der Trägerfolie 3 entfernt. Die Silikonfolie 2 überragt dann die Trägerfolie 3 in einer lateralen Richtung nicht mehr, vergleiche 1D. Anders als in 1D dargestellt, kann die Substratfolie 4 ebenso von der Trägerfolie 3 entfernt sein und/oder kann eine weitere, nicht gezeichnete Trägerfolie an der Silikonfolie 2 aufgebracht sein, so dass sich die Silikonfolie 2 dann zwischen zwei schwach an der Silikonfolie 2 haftenden Trägerfolien, beispielsweise aus demselben Material, befindet.
Im optionalen Schritt gemäß 1E wird die Silikonfolie 2 zu einzelnen Silikonplättchen 26 vereinzelt, zum Beispiel durch Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Lasern. Anders als gemäß 1E dargestellt ist es ebenso möglich, dass von dem Vereinzeln auch die Trägerfolie 3 betroffen ist. Weiterhin alternativ zur Darstellung gemäß 1E kann die Silikonfolie 2 vor, mit oder nach dem Vereinzeln auf einen weiteren, nicht dargestellten Zwischenträger aufgebracht werden. Eine Größe der Silikonplättchen 26 liegt, in Draufsicht gesehen, zum Beispiel zwischen einschließlich 0,25 mm² und 4 mm², insbesondere zwischen einschließlich 1 mm² und 2 mm².
In 2A ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 illustriert. Auf einem Trägerelement 60 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 6, beispielsweise eine im blauen Spektralbereich emittierende Leuchtdiode, aufgebracht. Über eine Schicht eines Verbindungsmittels 9 ist das Silikonplättchen 26 aus der Silikonfolie 2 an der Strahlungshauptseite 7 des Halbleiterchips 6 angebracht.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 10 gemäß 2B befindet sich das Silikonplättchen 26 aus der Silikonfolie 2 unmittelbar an der Strahlungshauptseite 7 des Halbleiterchips 6. Es wird das Silikonplättchen auf der Strahlungshauptseite 7 zum Beispiel mit Hilfe der Trägerfolie 3 erst aufgebracht und nachfolgend, insbesondere thermisch, vollständig ausgehärtet. Durch das Aufbringen der Silikonplättchen 26 auf die Strahlungshauptseite 7 in nicht vollständig ausgehärtetem Zustand ist eine gute Haftung zwischen dem Silikonplättchen 26 und dem Halbleiterchip 6 nach dem Aushärten realisierbar.
In 3 ist in einer Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Silikonfolie 2 dargestellt. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen weist die Silikonfolie 2 zwei einander gegenüberliegende Hauptseiten 21, 23 auf, die während des Herstellens in unmittelbarem Kontakt zu der Werkzeugfolie 1 sowie zu der Trägerfolie 3 stehen. Eine Oberflächenstruktur der Trägerfolie 3 sowie der Werkzeugfolie 1 wird in den Hauptseiten 21, 23 der Silikonfolie 2 nachgebildet. Eine mittlere Dicke T der Silikonfolie 2 liegt bevorzugt zwischen einschließlich 20 μm und 200 μm oder zwischen einschließlich 50 μm und 150 μm. Eine Härte der vollständig ausgehärteten Silikonfolie 2 beträgt, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, insbesondere zwischen einschließlich Shore A30 und Shore A90.
In 4A ist eine schematische Draufsicht auf die Hauptseite 23 der Silikonfolie 2 und in 4B eine schematische Schnittdarstellung durch die Silikonfolie 2 illustriert. Eine Aufrauung 25, die mindestens in der Hauptseite 23 durch die Trägerfolie 3 während des Herstellens ausgebildet wurde, weist rillenförmige Strukturen auf. Die einzelnen Rillen sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet und erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer gemeinsamen Haupterstreckungsrichtung. Rillen bedeutet, dass eine Längsausdehnung der von der Aufrauung 25 umfassten Strukturen größer ist als eine mittlere Breite der einzelnen Strukturen. Eine mittlere Rillenlänge L liegt insbesondere bei mindestens 50 μm. Zumindest einige der Rillen können ununterbrochen zwischen zwei Kanten der Hauptseite 23 verlaufen und sich, insbesondere bei den Silikonplättchen 26, durchgehend zwischen zwei Kantender Silikonplättchen 26 erstrecken. Die mittlere Rillenlänge L kann dann, anders als in 4A gezeichnet, größer oder gleich einer mittleren lateralen Ausdehnung der Hauptseite 23 sein. Eine mittlere Aufrautiefe D oder eine mittlere Tiefe der einzelnen Rillen liegt insbesondere zwischen einschließlich 0,05 μm und 15 μm. Durch die Aufrauung 25 kann eine Strahlungsauskopplung aus der Silikonfolie 2 heraus verbessert sein. Ebenso ist es möglich, dass durch die Aufrauung 25 eine Haftung an einen Halbleiterchip 6, unmittelbar oder über das Verbindungsmittel 9, verbessert ist, vergleiche die 2A und 2B.
Im Kontext der vorliegenden Anmeldung schließt der Begriff rillenförmige Aufrauung bevorzug ein, dass die Aufrauung 25 als Negativ einer mit Rillen versehenen Fläche etwa der Trägerfolie 3 gestaltet ist, dass die Strukturen der Aufrauung 25 also als lang gestreckte, wallartige Erhebungen ausgebildet sind, wie in 4C in einer Schnittdarstellung schematisch illustriert.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Silikonfolie (2) zur Verwendung in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil (10) mittels Pressen mit den Schritten: – Einbringen einer Werkzeugfolie (1) in ein Presswerkzeug (5), – Einbringen einer Trägerfolie (3) in das Presswerkzeug (5), wobei die Trägerfolie (3) auf einer Substratfolie (4) angebracht ist und die Substratfolie (4) die Trägerfolie (3) innerhalb einer Kavität (50) des Presswerkzeugs (5) mindestens stellenweise lateral überragt, – Bereitstellen und Aufbringen einer Silikongrundmasse (20) auf die Werkzeugfolie (1) oder auf die Trägerfolie (3), – Pressen der Silikongrundmasse (20) zu der Silikonfolie (2) in dem Presswerkzeug (5) zwischen der Werkzeugfolie (1) und der Trägerfolie (3), wobei die Silikongrundmasse (20) in zumindest einem Überlappbereich (24) lateral neben der Trägerfolie (3) in Kontakt zu der Substratfolie (4) gebracht wird, – Entfernen der Werkzeugfolie (1) von der Silikonfolie (2), und – Abtrennen des Überlappbereichs (24).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Silikongrundmasse (20) und/oder die Silikonfolie (2) an der Substratfolie (4) stärker haften als an der Werkzeugfolie (1), und an der Werkzeugfolie (1) stärker als an der Trägerfolie (3).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Oberflächenstruktur der Werkzeugfolie (1) und/oder der Trägerfolie (3) beim Pressen an der Silikonfolie (2) nachgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Silikonfolie (2) bei geschlossenem Presswerkzeug (5) vorgehärtet wird und ein vollständiges Aushärten der Silikonfolie (2) erst nach dem Öffnen des Presswerkzeugs (5) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Silikongrundmasse (20) vor dem Aufbringen auf die Trägerfolie (3) oder auf die Werkzeugfolie (1) Konversionsmittelpartikel homogen verteilt beigemengt werden, wobei die Konversionsmittelpartikel dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu absorbieren und in eine Strahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich, der von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist, umzuwandeln.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Viskosität der Silikongrundmasse (20) beim Aufbringen auf die Trägerfolie (3) oder auf die Werkzeugfolie (1) mindestens 10 Pa·s beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Silikongrundmasse (20) frei von einem Thixotropiermittel, insbesondere frei von Siliziumdioxid-Nanopartikeln mit mittleren Durchmessern zwischen einschließlich 1 nm und 100 nm, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für die Werkzeugfolie (1) und für die Trägerfolie (3) jeweils Polyfluorolefinfolien eingesetzt werden, wobei ein Fluorierungsgrad der Trägerfolie (3) größer ist als bei der Werkzeugfolie (1), und wobei für die Substratfolie (4) eine Polyimidfolie eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Dicke (T) über die Silikonfolie (2) hinweg in dem Presswerkzeug (5) um höchstens 15% um eine mittlere Dicke der Silikonfolie (2) schwankt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Silikonfolie (2) zu einer Vielzahl von Silikonplättchen (26) vereinzelt wird.
Silikonfolie (2) mit – einem Matrixmaterial mit einem Silikon, – in dem Matrixmaterial homogen verteilten Konversionsmittelpartikeln, – zwei einander gegenüberliegenden Hauptseiten (21, 23), und – einer rillenförmigen Aufrauung (25), die an mindestens einer der Hauptseiten (21, 23) ausgebildet ist, wobei eine mittleren Dicke (T) der Silikonfolie (2) zwischen einschließlich 20 μm und 250 μm liegt.
Silikonfolie (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Aufrauung (25) eine mittlere Aufrautiefe (D) zwischen einschließlich 0,05 μm und 15 μm und eine mittlere Rillenlänge (L) von mindestens 50 μm aufweist.
Silikonfolie (2) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) mit – mindestens einem optoelektronischen Halbleiterchip (6), und – mindestens einem Silikonplättchen (26) aus einer Silikonfolie (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Silikonplättchen (26) zumindest mittelbar an einer Strahlungshauptseite (7) des Halbleiterchips (6) angebracht ist und die Strahlungshauptseite (7) mindestens teilweise bedeckt.