DE102011081083A1

DE102011081083A1 - Presswerkzeug und verfahren zum pressen eines silikonelements

Info

Publication number: DE102011081083A1
Application number: DE102011081083A
Authority: DE
Inventors: Martin Brandl; Harald Jaeger; Markus Pindl; Thomas Schiller
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH; Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH; Ams Osram International GmbH
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-02-21
Also published as: WO2013023971A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Presswerkzeug (100, 150) zum Pressen eines Silikonelements (410), aufweisend ein oberes Presswerkzeugteil (101, 151) und ein unteres Presswerkzeugteil (102, 103, 183), welche in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs (100, 150) eine Kavität (109) zum Pressen eines Silikonelements (410) bilden. Hierbei wirken das obere Presswerkzeugteil (101, 151) und das untere Presswerkzeugteil (102, 103, 183) derart zusammen, dass in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs (100, 150) eine Spannkraft auf eine zwischen die Presswerkzeugteile (101, 102, 103, 151, 183) eingelegte Trägerfolie (200) für das Silikonelement (410) wirkt. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein System aus Presswerkzeug (100, 150) und eingelegter Trägerfolie (200) sowie ein Verfahren zum Pressen eines Silikonelements (410).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Presswerkzeug zum Pressen eines Silikonelements, ein System aus einem Presswerkzeug und einer in das Presswerkzeug eingelegten Trägerfolie, sowie ein Verfahren zum Pressen eines Silikonelements.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Presswerkzeug und ein Verfahren zum Pressen eines Silikonelements, welches beispielsweise in Form vereinzelter Silikonplättchen als Strahlungskonversionselement in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil verwendet wird.
Ein Beispiel für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil weist einen elektrisch kontaktierten Halbleiterchip mit einem Strahlungskonversionselement auf, wobei der Halbleiterchip und das Strahlungskonversionselement in eine Vergussmasse eingebettet sein können. Der Halbleiterchip sendet im Betrieb eine Primärstrahlung aus und in dem Strahlungskonversionselement wird ein Teil der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge konvertiert. Die resultierende Strahlung des optoelektronischen Halbleiterbauteils ergibt sich aus der Überlagerung der vom Strahlungskonversionselement transmittierten Primärstrahlung und der erzeugten Sekundärstrahlung. So lassen sich insbesondere Lichtquellen bereitstellen, die ein weißes Licht abstrahlen.
Das aus dem Silikonelement hergestellte Strahlungskonversionselement wird hierbei separat von dem Halbleiterchip hergestellt und anschließend mittels geeigneter Verfahren auf den Halbleiterchip aufgebracht und ggf. in ein Gehäuse eingebettet.
Bekanntermaßen wird das Silikonelement, aus welcher das Strahlungskonversionselement durch entsprechende Vereinzelungsvorgänge gewonnen wird, durch ein Pressverfahren hergestellt. Hierbei wird Silikongrundmasse in die Kavität eines Presswerkzeugs eingebracht und durch Pressen in Form des Silikonelements gebracht. Hierbei ist es wichtig, dass das Silikonelement entlang seiner gesamten Ausdehnung eine möglichst konstante Dicke aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den bekannten Stand der Technik zu verbessern.
Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Presswerkzeug zum Pressen eines Silikonelements, ein System aus einem Presswerkzeug und einer in das Presswerkzeug eingelegten Trägerfolie sowie ein Verfahren zum Pressen eines Silikonelements anzugeben, so dass die Herstellung des Silikonelements verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Presswerkzeug gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst.
Des Weiteren wird diese Aufgabe durch ein System aus einem Presswerkzeug und einer in das Presswerkzeug eingelegten Trägerfolie gemäß dem unabhängigen Anspruch 11 gelöst.
Des Weiteren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Pressen eines Silikonelements gemäß dem unabhängigen Anspruch 13 gelöst
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Presswerkzeug zum Pressen eines Silikonelements, aufweisend ein oberes Presswerkzeugteil und ein unteres Presswerkzeugteil, welche in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs eine Kavität zum Pressen eines Silikonelements bilden, wobei das obere Presswerkzeugteil und das untere Presswerkzeugteil derart zusammenwirken, dass in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs eine Spannkraft auf eine zwischen die Presswerkzeugteile eingelegte Trägerfolie für das Silikonelement wirkt.
Durch die spezielle Ausgestaltung des Presswerkzeugs wird es ermöglicht, die Trägerfolie während des Pressvorgangs mittels der Presswerkzeugteile zu spannen. Hierdurch liegt die Trägerfolie dicht und eben an dem Presswerkzeugteil an und die Zahl der Lufteinschlüsse zwischen Presswerkzeugteil und Trägerfolie wird reduziert. Hierdurch können durch Lufteinschlüsse erzeugte Dickenschwankungen im hergestellten Silikonelement signifikant reduziert werden und es kann ein Silikonelement mit annähernd konstanter Dicke hergestellt werden.
Dickenschwankungen des Silikonelements führen je nach Verwendung des Silikonelements zu unterschiedlichen Problemen. Falls das Silikonelement beispielsweise in Form von Silikonplättchen in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil verwendet wird, können die optischen Eigenschaften des optoelektronischen Halbleiterbauteils mit der Dicke der verwendeten Silikonplättchen variieren, somit sind keine konstanten und reproduzierbaren optischen Eigenschaften des optoelektronischen Halbleiterbauteils gewährleistet. Insbesondere bei der Verwendung des Silikonelements als Strahlungskonversionselement in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil können Dickenschwankungen zu einer Streuung im Farbort des Strahlungskonversionselements führen. All diese Probleme werden vermieden oder zumindest deutlich reduziert durch einen Spannmechanismus für die Trägerfolie während des Pressvorgangs.
In einer Ausführungsform wirkt die Spannkraft zumindest im Bereich der Kavität auf die Trägerfolie. Da das Silikonelement während des Pressvorgangs im Wesentlichen die Form der Kavität annimmt, wird durch ein Spannen der Trägerfolie im Bereich der Kavität erreicht, dass die Trägerfolie auch entlang des Silikonelements gespannt ist und somit entlang des gesamten Silikonelements die Dickenschwankungen minimiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist eines der Presswerkzeugteile zumindest einen Vorsprung auf und das andere der Presswerkzeugteile weist zumindest eine Vertiefung auf, in welche der zumindest eine Vorsprung beim Schließen des Presswerkzeugs eingreift. Durch einen in eine Vertiefung des gegenüberliegenden Presswerkzeugteils eingreifenden Vorsprung wird die Oberfläche der Presswerkzeugteile vergrößert, so dass die Oberfläche der Trägerfolie, welche an der Oberfläche der Presswerkzeugteil anliegt, ebenfalls im Pressvorgang vergrößert wird, was in einer Ausdehnung und damit Spannung der Trägerfolie resultiert. Durch das Eingreifen des Vorsprungs in die Vertiefung erst im geschlossenen Zustand wird das Einlegen einer Trägerfolie auf einfache Art ermöglicht und gleichzeitig das Spannen der Trägerfolie während des Pressvorgangs sichergestellt.
Vorzugsweise sind der zumindest eine Vorsprung und die zumindest eine Vertiefung zueinander deckungsgleich. „Deckungsgleich“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet hierbei gleich bzw. spiegelsymmetrisch in Position und Ausrichtung. Hierunter soll nicht eine in der Ausdehnung un den Ausmaßen gleich Form verstanden werden. Hierdurch wird ein sicherer Halt der Trägerfolie beim Spannen und während des Pressvorgangs gewährleistet.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Vertiefung im oberen Presswerkzeugteil und der zumindest eine Vorsprung im unteren Presswerkzeugteil vorgesehen. Da die Trägerfolie auf das obere Presswerkzeugteil aufgelegt bzw. an das obere Presswerkzeugteil angelegt wird, wird durch das Vorsehen der Vertiefung im oberen Presswerkzeugteil das Risiko von Lufteinschlüssen weiter vermindert, da die Trägerfolie vor dem Schließen des Presswerkzeugs plan und eben an dem Presswerkzeugteil anliegen kann.
Vorzugsweise sind der zumindest eine Vorsprung und die zumindest eine Vertiefung von der Kavität beabstandet angeordnet und haben jeweils den gleichen Abstand zum Rand der Kavität. Hierdurch wird gewährleistet, dass eine konstante und gleichmäßig verteilte Spannung auf die Trägerfolie im gesamten Bereich der Kavität und damit auch im gesamten Bereich des Silikonelements wirkt.
In einer Ausführungsform ist der zumindest eine Vorsprung eine um die Kavität umlaufende Feder und die zumindest eine Vertiefung eine um die Kavität umlaufende Nut. Durch das Vorsehen von Vorsprung und Vertiefung als um die Kavität umlaufende Elemente, wirkt eine Spannkraft auf die Trägerfolie entlang des gesamten Bereichs der Kavität und damit auch entlang der gesamten Auflagefläche des Silikonelements.
Vorzugsweise weisen die Feder und die Nut jeweils einen halbkreisförmigen oder halbellipsenförmigen Querschnitt auf. Durch das Vorsehen eines solchen Querschnitts, liegt die Trägerfolie und jede andere während des Pressvorgangs verwendete Folie auf einer runden oder gewölbten Oberfläche auf, wodurch eine Beschädigung der Folie beispielsweise durch Ecken und Kanten vermieden wird.
Vorzugsweise ist eine Querschnittsfläche der Feder um 5% bis 25%, vorzugsweise 7% bis 23%, insbesondere vorzugsweise 10% bis 20%, besonders bevorzugt 12% bis 18% kleiner als eine Querschnittsfläche der Nut. Hierdurch ist ein vollständiges Eingreifen der Feder in die Nut möglich und die Presswerkzeugteile können schlüssig zusammengeführt werden. Auch bleibt hierdurch ein Raum für die in die Nut gedrückte Trägerfolie, so dass die Trägerfolie einerseits sicher gehalten und gespannt, andererseits aber nicht beschädigt wird.
Vorzugsweise hat die Nut eine Tiefe von 3 mm bis 16 mm und eine Breite von 3 mm bis 21 mm, und die Feder eine Höhe von 2 mm bis 15 und eine Breite von 2 mm bis 20 mm.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein System aus einem erfindungsgemäßen Presswerkzeug und einer zwischen die Presswerkzeugteile eingelegten Trägerfolie zur Aufnahme des gepressten Silikonelements, wobei in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs eine Spannkraft auf die Trägerfolie für das Silikonelement wirkt.
Durch die spezielle Ausgestaltung des Presswerkzeugs wird es ermöglicht, die Trägerfolie während des Pressvorgangs mittels der Presswerkzeugteile zu spannen. Hierdurch liegt die Trägerfolie dicht und eben an dem Presswerkzeugteil an und die Zahl der Lufteinschlüsse zwischen Presswerkzeugteil und Trägerfolie wird reduziert. Hierdurch können durch Lufteinschlüsse erzeugte Dickenschwankungen im hergestellten Silikonelement signifikant reduziert werden und es kann ein Silikonelement mit annähernd konstanter Dicke hergestellt werden.
Dickenschwankungen des Silikonelements führen je nach Verwendung des Silikonelements zu unterschiedlichen Problemen. Falls das Silikonelement beispielsweise in Form von Silikonplättchen in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil verwendet wird, können die optischen Eigenschaften des optoelektronischen Halbleiterbauteils mit der Dicke der verwendeten Silikonplättchen variieren, somit sind keine konstanten und reproduzierbaren optischen Eigenschaften des optoelektronischen Halbleiterbauteils gewährleistet. Insbesondere bei der Verwendung des Silikonelements als Strahlungskonversionselement in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil können Dickenschwankungen zu einer Streuung im Farbort des Strahlungskonversionselements führen. All diese Probleme werden vermieden oder zumindest deutlich reduziert durch einen Spannmechanismus für die Trägerfolie während des Pressvorgangs.
Vorzugsweise ist die Trägerfolie vorgespannt ist und die Spannung der Trägerfolie wird durch die mittels des Presswerkzeugs wirkende Spannkraft erhöht. Durch das Aufteilen des Spannens der Trägerfolie auf zwei Schritte wird die Trägerfolie jeweils einer geringeren Spannkraft unterworfen und somit kann das Spannen schonender für die Trägerfolie erfolgen, was das Risiko einer Beschädigung der Trägerfolie reduziert.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Pressen eines Silikonelements, aufweisend die Schritte Vorsehen eines Presswerkzeug mit einem oberen Presswerkzeugteil und einem unteren Presswerkzeugteil, welche in geschlossenem Zustand eine Kavität zum Pressen eines Silikonelements bilden, Einbringen einer Trägerfolie zwischen die Presswerkzeugteile, Einbringen einer Silikongrundmasse in die Kavität, Schließen des Presswerkzeug und Pressen des Silikonelements auf die Trägerfolie, wobei das obere und das untere Presswerkzeugteil derart zusammenwirkten, dass durch das Schließen des Presswerkzeugs eine Spannkraft auf die Trägerfolie wirkt.
Durch das Spannen der Trägerfolie während des Pressvorgangs liegt die Trägerfolie dicht und eben an dem Presswerkzeugteil an und die Zahl der Lufteinschlüsse zwischen Presswerkzeugteil und Trägerfolie wird reduziert. Hierdurch können durch Lufteinschlüsse erzeugte Dickenschwankungen im hergestellten Silikonelement signifikant reduziert werden und es kann ein Silikonelement mit annähernd konstanter Dicke hergestellt werden.
Vorzugsweise umfasst das Vorsehen eines Presswerkzeugs das Vorsehen zumindest eines Vorsprungs in einem der Presswerkzeugteile und Vorsehen zumindest einer Vertiefung in dem anderen der Presswerkzeugteile, in welche der zumindest eine Vorsprung beim Schließen des Presswerkzeugs eingreift. Durch einen in eine Vertiefung des gegenüberliegenden Presswerkzeugteils eingreifenden Vorsprung wird die Oberfläche der Presswerkzeugteile vergrößert, so dass die Oberfläche der Trägerfolie, welche an der Oberfläche der Presswerkzeugteil anliegt, ebenfalls im Pressvorgang vergrößert wird, was in einer Ausdehnung und damit Spannung der Trägerfolie resultiert. Durch das Eingreifen des Vorsprungs in die Vertiefung erst im geschlossenen Zustand wird das Einlegen einer Trägerfolie auf einfache Art ermöglicht und gleichzeitig das Spannen der Trägerfolie während des Pressvorgangs sichergestellt.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Einbringens der Trägerfolie den Schritt des Auflegens der Trägerfolie auf das Presswerkzeugteil mit der zumindest einen Vertiefung. Da die Trägerfolie auf das Presswerkzeugteil mit der Vertiefung aufgelegt bzw. an das Presswerkzeugteil mit der Vertiefung angelegt wird, wird das Risiko von Lufteinschlüssen weiter vermindert, da die Trägerfolie vor dem Schließen des Presswerkzeug plan und eben an dem Presswerkzeugteil anliegen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren geben die erste(n) Ziffer(n) eines Bezugszeichens die Figur an, in denen das Bezugzeichen zuerst verwendet wird. Die gleichen Bezugszeichen werden für gleichartige oder gleich wirkende Elemente bzw. Eigenschaften in allen Figuren verwendet.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines offenen Presswerkzeugs gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Presswerkzeugs aus 1 in geschlossenem Zustand,
3 eine schematische Darstellung einer ersten Trägerfolie mit aufgebrachtem Silikonelement,
4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines offenen Presswerkzeugs gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Presswerkzeugs aus 4 in geschlossenem Zustand,
6 eine schematische zweite Darstellung einer zweiten Trägerfolie mit aufgebrachten Silikonelement,
7 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen unteren Presswerkzeugteils,
8 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen oberen Presswerkzeugteils, und
9 ein Flussdiagramm mit den Verfahrensschritten zum Pressen eines Silikonelements gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Presswerkzeugs 100 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in geöffnetem Zustand. Das Presswerkzeug 100 besteht aus mehreren Presswerkzeugteilen 101, 102, 103, wobei zwischen einem oberen Presswerkzeugteil 101 (englisch top mold) und den unteren Presswerkzeugteilen 102, 103 (englisch bottom mold) in geschlossenem Zustand eine Kavität 109 gebildet wird. Im vorliegenden Fall wird die Kavität 109 durch das obere Presswerkzeugteil 101 und das untere, innere Presswerkzeugteil 103 gebildet. Im unteren, inneren Presswerkzeugteil 103 wird die Kavität 109 mittels einer Vertiefung gebildet, welche randseitig durch eine umlaufende Nase 104 begrenzt ist. Die Kavität 109 ist in Draufsicht, senkrecht zu der Zeichenebene der 1, zum Beispiel kreisförmig ausgestaltet. Das untere, äußere Presswerkzeugteil 102 ist im vorliegenden Beispiel mittels einer Federung 105 federn gelagert.
Das dargestellte Presswerkzeug 100 ist hierbei nur exemplarisch und die vorliegende Erfindung kann in jeder Art von Presswerkzeug 100 mit einer unterschiedlichen Anzahl und Art von Presswerkzeugteilen Anwendung finden. Insbesondere kann die Kavität 109 auch durch mehr als zwei Presswerkzeugteile begrenzt werden. Insbesondere kann die umlaufende Nase 104 auch weggelassen werden, so dass die Kavität 109 seitlich durch das untere, äußere Presswerkzeugteil 102 begrenzt wird, d.h. der Rand 108 der Kavität kann durch die umlaufende Nase 104 oder durch das untere äußere Presswerkzeugteil 102 gebildet werden. Bevorzugt ist das Pressverfahren ein Formpressverfahren (englisch Compression Molding), es kann allerdings auch ein Spritzpressverfahren (englisch Transfer Molding) verwendet werden. Die dargestellten Vorrichtungen und Verfahren werden anhand eines Formpressverfahrens exemplarisch erläutert, jedoch sind jegliche Modifikationen an Vorrichtungen oder Verfahrensschritten zur Durchführung eines Spritzpressverfahrens von der vorliegenden Erfindung mit umfasst.
Auf die unteren Presswerkzeugteile 102, 103 wird eine Werkzeugfolie 110 (englisch Mold Release Foil) aufgebracht, die die Kavität 109 seitlich überragt. Die Werkzeugfolie 110 kann eine Form eines Teils der Kavität 109 und/oder eines die Kavität 109 definierenden unteren Presswerkzeugteils 102, 103 nachahmen. Während des Pressens kann die Werkzeugfolie 110 insbesondere auch eine durch den Pressvorgang sich ändernde Form der Kavität 109 nachbilden.
Auf das obere Presswerkzeugteil 101 wird eine Trägerfolie 200 (englisch Carrier Foil) aufgebracht bwz. es wird eine Trägerfolie 200 an das obere Presswerkzeugteil 101 angelegt. Hierbei handelt es sich um eine von der Werkzeugfolie 110 verschiedene Folie. Die Trägerfolie 200 ist insbesondere dazu eingerichtet, das mit dem Pressverfahren hergestellte Silikonelement nach dem Pressen zu tragen. Beispielsweise ist die Trägerfolie 200 eben und planar ausgebildet. Es liegt die Trägerfolie 200 bevorzugt zumindest mittelbar an einer ebenen Fläche des oberen Werkzeugteils 101 an. Die Trägerfolie 200 formt insbesondere die Kavität 109 nicht nach.
Bei dem in 1 dargestellten Presswerkzeug 100 ist die Trägerfolie 200 dazu eingereichtet, in einem Rollenprozess (englisch Roll-to-Roll-Process) gehandhabt zu werden. Die Trägerfolie 200 wird von einer oder mehreren in 1 schematisch dargestellten ersten Rollen 300 abgerollt und in das Presswerkzeug 100 eingeführt. Anschließend kann die Trägerfolie 200 an einer oder mehreren zweiten Rollen 301 wieder aufgerollt werden. Es ist möglich, dass auch die Werkzeugfolie 110 durch einen entsprechenden in 1 nicht dargstellten Rollenprozess gehandhabt wird. Hierdurch können auf einfach Weise eine oder alle im Pressvorgang verwendeten Folien zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pressvorgängen vollständig oder teilweise ausgetauscht werden.
Anschließend wird eine Silikongrundmasse 400 auf die Werkzeugfolie 110 und/oder die Trägerfolie 200 aufgebracht. Vorzugsweise wird die Silikongrundmasse 400 innerhalb der Kavität 109 aufgebracht. Bei der Silikongrundmasse 400 handelt es sich zum Beispiel um mindestens ein Polysilan, Siloxan und/oder Polysiloxan. Die Silikongrundmasse 400 stellt ein Ausgangsmaterial für das herzustellende Silikonelement dar. Es liegt die Silikongrundmasse 400 bei dem Aufbringen nicht vollständig ausgehärtet und/oder nicht vollständig vernetzt vor. Des Weiteren weist die Silikongrundmasse 400 beim Einbringen in das Presswerkzeug 100 eine vergleichsweise hohe Viskosität auf und zerläuft nicht oder nicht signifikant. Das heisst, die Silikongrundmasse 400 zerläuft nicht von selbst auf der Werkzeugfolie 110 oder der Trägerfolie 200. Insbesondere kann die Viskosität der Silikongrundmasse beim Aufbringen mindestens 10 Pa·s oder mindestens 20 Pa·s betragen.
Der Silikongrundmasse 400 kann, bevorzugt homogen verteilt, ein Konversionsmittel beispielsweise in Form von Konversionsmittelpartikeln beigegeben sein, in den Figuren nicht gezeichnet. Das konversionsmittel ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu absorbieren und eine Strahlung in einem zweiten Wellenlängenbereich, der von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist, umzuwandeln. Beispielsweise kann das Konversionsmittel dazu eingerichtet sein, Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 420 nm und 490 nm zu absorbieren und in eine langwelligere Strahlung umzuwandeln.
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 dem gesamten aus der Silikongrundmasse 400 geformten Silikonlement 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 400 weitere bevorzugt partikelförmige Stoffe, beispielsweise zu einer Steigerung der Wärmeleitfähigkeit des Silikonelement 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, Siliziumoxid oder Calciumfluorid. Mittlere Durchmesser der Partikel liegen bevorzugt zwischen einschließlich 2 µm und 20 µm.
Das Presswerkzeug 100 wird anschließend geschlossen, indem beispielsweise wie in 1 durch den Pfeil B gezeigt, die unteren Presswerkzeugteile 102, 103 auf das obere Presswerkzeugteil 101 zubewegt werden. Die Bewegung kann natürlich auch in anderer Richtung oder beidseitig erfolgen.
In 2 ist das Presswerkzeug 100 in geschlossenem Zustand gezeigt. Beim Schließen des Presswerkzeugs 100 drückt das obere Presswerkzeugteil 101 auf die Nase 104 des unteren, inneren Presswerkzeugteils 103, wodurch die Kavität 109 geschlossen wird. In einer alternativen Ausgestaltung des Presswerkzeugs 100, bei welcher das untere, innere Presswerkzeugteil 103 planar und ohne Nase 104 ausgebildet ist, wird der Rand der Kavität 109 durch das untere, äußere Presswerkzeugteil 102 gebildet. In diesem Fall drückt beim Schließen das obere Presswerkzeugteil 101 auf das federnd gelagerte untere, äußere Presswerkzeugteil 102, das hierdurch nachgibt, wodurch sich die Kavität 109 schließt. Das Schließen des Presswerkzeugs 100 kann unter Vakuum erfolgen. Ebenso ist es möglich, dass das Presswerkzeug 100 in den Figuren nicht gezeichnete Luftauslässe aufweist.
Beim Schließen des Presswerkzeugs 100 werden die Werkzeugfolie 110 sowie die Trägerfolie 200 unmittelbar aufeinander gepresst, wodurch die Kavität 109 abgedichtet wird. Durch den Pressvorgang wird die Silikongrundmasse 400 in die Form der Kavität 109 und damit in Form des Silikonelements 410 gepresst. Die das Silikonelement 410 ausbildende Silikongrundmasse befindet sich im Wesentlichen zwischen der Trägerfolie 200 und der Werkzeugfolie 110 und steht in unmittelbarem Kontakt zu diesen.
In geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs 100 wird das geformte Silikonelement 410 zum Beispiel thermisch oder fotochemisch vorgehärtet oder vollständig ausgehärtet. Bei einer fotochemischen Vorhärtung oder Aushärtung kann ultraviolette Strahlung zum Beispiel durch das obere Presswerkzeugteil 101 sowie durch die Trägerfolie 200 hindurch in das Silikonelement 410 eingestrahlt werden. Es kann das in Form gepresste Silikonelement 410 noch bei geschlossenen Presswerkzeug 100 vorgehärtet und erst nach dem Öffnen des Presswerkzeugs 100 vollständig ausgehärtet 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, was unerwünscht ist, da das Silikonelement 410 für die Weiterverarbeitung ausschließlich an der Trägerfolie 200 haften soll. Bevorzugte Materialien für die Werkzeugfolie 110 sind daher beispielsweise Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Perfluorethylenpropylen (FEP), Polyetherimid (PEI) oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Das Entfernen der Werkzeugfolie 210 kann vor oder nach dem vollständigen Aushärten des Silikonelements 410 erfolgen.
In 3 ist das aus dem Presswerkzeug 100 entnommene und auf der Trägerfolie 200 aufliegende Silikonelement 410 zu sehen. Die Werkzeugfolie 110 ist bereits von dem Silikonelement 410 entfernt. Optional kann in einem nachfolgenden Schritt das hergestellte Silikonelement 410 noch zu einzelnen Silikonplättchen vereinzelt werden, zum Beispiel durch Stanzen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden, Lasern. Eine Größe der Silikonplättchen liegt, in Draufsicht gesehen, zum Beispiel zwischen einschließlich 0,25 mm² und 4 mm², insbesondere zwischen einschließlich 1 mm² und 2 mm². Von dem Vereinzeln kann auch die Trägerfolie betroffen sein. Die Silikonplättchen können dann beispielsweise als Konverterelement in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil Anwendung finden. 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.
Eine mittlere Dicke T des Silikonelements 410 liegt bevorzugt zwischen einschließlich 10 μm und 1 mm oder zwischen einschließlich 50 μm und 150 μm. Eine Härte des vollständig ausgehärteten Silikonelements 410 beträgt insbesondere zwischen Shore A30 und Shore A90. Eine laterale Ausdehnung der Kavität 109 und damit auch eine laterale Ausdehnung des Silikonelements 410 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 50 mm und 500 mm, insbesondere zwischen einschließlich 60 mm und 200 mm, zum Beispiel ungefähr 100 mm.
Es ist wichtig, dass das hergestellte Silikonelement 410 eine möglichst konstante Dicke aufweist. Dickenschwankungen des Silikonelements 410 führen je nach Verwendung des Silikonelements 410 zu unterschiedlichen Problemen. Falls das Silikonelement 410 beispielsweise in Form von Silikonplättchen in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil verwendet wird, können die optischen Eigenschaften des optoelektronischen Halbleiterbauteils mit der Dicke der verwendeten Silikonplättchen variieren, somit sind keine konstanten und reproduzierbaren optischen Eigenschaften des optoelektronischen Halbleiterbauteils gewährleistet. Insbesondere bei der Verwendung des Silikonelements 410 als Strahlungskonversionselements in einem optoelektronischen Halbleiterbauteil können Dickenschwankungen zu einer Streuung im Farbort des Strahlungskonversionselements führen.
Eine Ursache für Dickenschwankungen im Silikonelement 410 sind Lufteinschlüsse zwischen der Trägerfolie und dem Presswerkzeugteil 101, auf welches die Trägerfolie 200 aufgelegt wird bzw. an welchem die Trägerfolie 200 anliegt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem dadurch vermindert, dass die Trägerfolie 200 so gespannt wird, dass das Risiko von Lufteinschlüssen zwischen der Trägerfolie 200 und dem Presswerkzeugteil reduziert wird.
Erfindungsgemäß wirken hierbei das obere Presswerkzeugteil 101 und das untere Presswerkzeugteil 102, 103 derart zusammen, dass in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs 100 eine Spannkraft auf die zwischen die Presswerkzeugteile 101, 102, 103 eingelegte Trägerfolie 200 wirkt.
Anders ausgedrückt, wirken das obere Presswerkzeugteil 101 und das untere Presswerkzeugteil 102, 103 derart zusammen, dass in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs 100 die zwischen die Presswerkzeugteile 101, 102, 103 eingelegte Trägerfolie 200 unter Spannung steht.
Mit anderen Worten wird auf Grund der speziellen Konfiguration des erfindungsgemäßen Presswerkzeugs 100 durch Schließen des Presswerkzeugs 100 ein Spannmechanismus aktiviert, durch welchen die Trägerfolie 200 unter Spannung gesetzt wird bzw. gespannt wird.
Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Presswerkzeugs ist es somit nicht nötig, zusätzliche Spannmechanismen zum Spannen der Trägerfolie vorzusehen, vielmehr wird durch Schließen des Presswerkzeugs die Trägerfolie gespannt. Insbesondere wirkt hierbei eine Zugspannung auf die Trägerfolie, so dass die Trägerfolie gedehnt und damit gespannt wird.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Spannen der eingelegten Trägerfolie 200 durch eine entsprechende Ausgestaltung der Presswerkzeugteile 101, 102, 103 erreicht. Das obere Presswerkzeugteil 101 weist erfindungsgemäß zumindest eine Vertiefung 171 auf und das äußere, untere Presswerkzeugteil 102 weist zumindest einen Vorsprung 172 auf, welcher in die zumindest eine Vertiefung 171 eingreift. Insbesondere sind der zumindest eine Vorsprung 172 und die zumindest eine Vertiefung 171 deckungsgleich. Es kann ein Paar aus Vorsprung 172 und Vertiefung 171 vorgesehen sein oder mehrere solcher Paare. Die Paare können beliebig an den Presswerkzeugteilen angeordnet sein. Es ist auch möglich, an einem Presswerkzeugteil eine Mischung aus Vorsprüngen 172 und Vertiefungen 171 vorzusehen und entsprechend die zugehörigen Vertiefungen 171 und Vorsprünge 172 auf dem anderen Presswerkzeugteil.
Die Trägerfolie 200, welche in dem erfindungsgemäßen Presswerkzeug 100, 150 verwendet werden kann, ist daher insbesondere dehnbar bzw. verformbar. Des Weiteren ist die Trägerfolie aus einem Material, bei welchem die plastische Verformung bleibt, d.h. nicht reversibel ist. Vorzugsweise wird als Material für die Trägerfolie 200 Polytetrafluorethylen (PTFE) verwendet. Die Trägerfolie 200 hat hierbei eine Dicke von 50 μm bis 1000 μm, vorzugsweise von 300 μm.
Im Folgenden wird der Einfachheit halber von einem Vorsprung 172 und einer Vertiefung 171 gesprochen, dies schließt jedoch das Vorhandensein von weiteren Vorsprüngen 172 und weiteren Vertiefungen 171 nicht aus. Der Vorsprung 172 und die Vertiefung sind deckungsgleich, d.h. die Vertiefung 171 ist zum gegenüberliegendem Vorsprung 172 gleich in Position und Ausrichtung. In geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs 100 greift somit der Vorsprung 172 in die Vertiefung 171 ein. Je nach Konfiguration der Presswerkzeugteile kann der Vorsprung 172 natürlich auch am unteren, inneren Presswerkzeugteil 103 vorgesehen sein. Alternativ können auch die Position von Vorsprung 172 und Vertiefung 171 vertauscht werden, d.h. der Vorsprung 172 kann im oberen Presswerkzeugteil 101 vorgesehen sein und die Vertiefung 171 in einem der unteren Presswerkzeugteile 102, 103. In jedem Fall sind der Vorsprung 172 und die Vertiefung 171 aber derart ausgestaltet, dass in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs 100 der Vorsprung 172 in die Vertiefung 171 eingreift.
Wie in 1 gezeigt liegt in geöffnetem Zustand des Presswerkzeugs 100 die Trägerfolie 200 plan auf der dem unteren Presswerkzeugteil 102, 103 zugewandten Seite des oberen Presswerkzeugteils 101 auf. Vorzugsweise ist die Trägerfolie 200 vor dem Schließen des Presswerkzeugs 100 schon leicht vorgespannt, d.h. der Spannmechanismus des Presswerkzeugs 100 stellt eine zusätzlich Spannung der Trägerfolie 200 dar. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Steuerung des Rollenprozesses erreicht werden.
Da die Lufteinschlüsse insbesondere im Bereich des Silikonelements 410 vermieden werden sollen, wirkt die Spannkraft des Presswerkzeugs 100 zumindest im Bereich der Kavität 109, d.h. entlang der lateralen Ausdehnung der Kavität 109.
Bei geöffnetem Presswerkzeug 100 ist die Trägerfolie 200 planar. Durch das Schließen des Presswerkzeugs 100 und das Eingreifen des Vorsprungs 172 in die Vertiefung 171 wird wie in 2 gezeigt auch die Trägerfolie 200 in die Vertiefung 171 gedrückt und hierdurch in dem Bereich innerhalb der Vertiefung 171 gedehnt. Durch diese Dehnung wirkt bei geschlossenem Presswerkzeug 100 eine Spannkraft auf die Trägerfolie 200, so dass die Spannung der Trägerfolie erhöht und damit das Risiko von Lufteinschlüssen zwischen Trägerfolie 200 und oberem Presswerkzeugteil 101 vermindert wird.
Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Presswerkzeugs 100 wird die Trägerfolie 200 als fortlaufende Bahn bereitgestellt und mittels des beschriebenen Rollenprozesses gehandhabt. Im Gegensatz hierzu ist in 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Presswerkzeugs 150 dargestellt, bei welchem die Trägerfolie 200 auf einen Klemmring 310 aufgebracht ist. Der Klemmring 310 kann für den Pressvorgang in eine entsprechende Klemmringnut 161 im oberen Presswerkzeugteil 151 eingesetzt werden. Für jeden Pressvorgang wird dann der Klemmring 310 mit der Trägerfolie 200 in das Presswerkzeug 100 manuell oder automatisiert eingesetzt, nach dem Pressvorgang entnommen und durch einen neuen Klemmring 310 mit Trägerfolie 200 ersetzt.
Abgesehen von der geänderten Handhabung der Trägerfolie 200 und der entsprechenden Modifikation durch die Klemmringnut 161 im oberen Presswerkzeugteil 151 entspricht im Übrigen das in den 4 und 5 beschriebene zweite Ausführungsbeispiel dem in 1 und 2 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel eines Presswerkzeugs.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Presswerkzeug 150 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels die gleichen Arten von Vertiefung 171 und Vorsprung 172 in den Presswerkzeugteilen 102, 103, 151 auf wie das Presswerkzeug 100 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels. Alle Ausführungen im Bezug auf den Spannmechanismus des ersten Ausführungsbeispiels finden daher ebenso Anwendung auf das zweite Ausführungsbeispiel.
Die Besonderheit beim Presswerkzeug 150 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Vorsprung 172 und die Vertiefung 171 radial gesehen weiter innen angeordnet sein müssen als die Klemmringnut 161. Mit anderen Worten sind die Vertiefung 171 und der Vorsprung 172 näher an der Kavität 109 als die Klemmringnut 161.
In 5 ist der Klemmring 310 mit Trägerfolie 200 nach dem Pressvorgang mit aufgebrachtem Silikonelement 410 gezeigt. Die anschließende Handhabung des Silikonelements 410 entspricht der bereits beschriebenen Handhabung für den Fall, dass die Trägerfolie 200 als fortlaufende Bahn in einem Rollenprozess bereitgestellt wird.
Der zumindest eine Vorsprung 172 und die zumindest eine Vertiefung 171 sind gemäß eines Ausführungsbeispiels von der Kavität 109 beabstandet angeordnet. Insbesondere im Falle von mehreren Vorsprüngen 172 und Vertiefungen 171 haben alle Elemente den gleichen Abstand zum Rand 108 der Kavität 109. Ebenso sind im Falle von mehreren Vorsprüngen 172 und Vertiefungen 171 die Paare von Vorsprung/Vertiefung äquidistant zueinander um die Kavität 109 angeordnet.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Konfiguration des Vorsprungs und der Vertiefung wird nun genauer an Hand von 7 und 8 erläutert. In 7 ist schematisch ein unteres Presswerkzeugteil dargestellt, in 8 ist schematisch ein oberes Presswerkzeug dargestellt. In den 7 und 8 ist die Vertiefung eine Nut und der Vorsprung eine Feder, welche in die Nut eingreift. Hierbei ist unter „Nut“ im Sinne der vorliegenden Erfindung eine langgestreckte Vertiefung mit einer gleichbleibenden Querschnittsfläche zu verstehen. Ebenso ist unter „Feder“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ein langgestreckter Vorsprung mit einer gleichbleibenden Querschnittsfläche zu verstehen.
7 zeigt ein unteres Presswerkzeugteil in einer schrägen Draufsicht umfassend ein unteres inneres Presswerkzeugteil 183 und ein unteres äußeres Presswerkzeugteil 102. Das dargestellte untere, innere Presswerkzeugteil 183 weist in der Figur zum Zwecke der klaren Darstellung keine um die Kavität 109 umlaufende Nase 104 auf, die folgenden Ausführungen sind jedoch sowohl auf ein in 1 und 4 dargestelltes unteres, inneres Presswerkzeugteil 103 mit umlaufender Nase 104 als auch auf ein in 7 dargestelltes unteres, inneres Presswerkzeugteil 183 ohne Nase anwendbar.
In dem Ausführungsbeispiel in 7 sind das untere, innere Presswerkzeugteil 183 als Zylinder und das untere, äußere Presswerkzeugteil 102 als Hohlzylinder ausgestaltet, wobei der Hohlzylinder den Zylinder im Wesentlichen formschlüssig umgreift und die beiden Teile gegeneinander entlang ihrer Längsachsen verschiebbar sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Presswerkzeugteile mit dieser Form beschränkt, vielmehr können die Presswerkzeugteile in Draufsicht jede Form haben, beispielsweise rechteckig, quadratisch oder dergleichen.
Die planare Oberseite des unteren, inneren Presswerkzeugteils 183 bildet den Boden der Kavität 109. Der Rand der Kavität 109 wird durch das untere, äußere Presswerkzeugteil 102 gebildet.
Der Vorsprung ist eine um die Kavität 109 umlaufende Feder 182, im Falle einer in Draufsicht kreisförmigen Kavität 109 ist die Feder 182 kreisringförmig. Die Feder 182 ist nur zur Hälfte in 7 dargestellt, d.h. in 7 ist die Feder 182 nur halbkreisringförmig und angeschnitten dargestellt, so dass die Querschnittsfläche 192 der Feder 182 sichtbar wird. Der Anschnitt dient jedoch nur zur besseren Darstellung in der Figur und die Feder 182 läuft als Kreisring um die gesamte Kavität 109 um.
Um insbesondere im Bereich der Kavität 109 und damit in dem Bereich, in dem das Silikonelement 410 auf die Trägerfolie 200 aufgepresst wird, eine möglichst gleichmäßige Spannkraft auf die Trägerfolie 200 zu erhalten, weist die Feder 182 vorzugsweise einen konstanten umlaufenden Abstand A zum Rand 108 der Kavität 109 auf. Hierbei wird der Abstand A gemessen von dem der Kavität 109 zugewandten Rand der Feder 182 bis zum Rand 108 der Kavität 109. Der Abstand A variiert mit der Größe des Presswerkzeugs 100, allerdings wird vorzugsweise ein minimaler Abstand A von 5 mm eingehalten. Durch diesen Abstand ist eine besonders gleichmäßige Spannung der Trägerfolie 200 im Bereich der Kavität 109 möglich.
In 8 ist ein zugehöriges oberes Presswerkzeugteil 101 darstellt, welches als Vertiefung eine um die Kavität 109 umlaufende Nut 181 aufweist. Die Nut 181 ist so angeordnet, dass beim Zusammenführen der Presswerkzeugteile die Feder 182 in die Nut 181 eingreift. Die Nut 181 ist somit deckungsgleich, d.h. gleich in Position und Ausrichtung, zur Feder 182 angeordnet. In 8 ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt, wo der Rand 108 der Kavität 109 in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs positioniert wird. Die Nut 182 ist ebenfalls um die Kavität 109 umlaufend ausgebildet und hat einen konstanten, umlaufenden Abstand A zum Rand 108 der Kavität 109. Hierbei wird der Abstand A gemessen von dem der Kavität 109 zugewandten inneren Rand der Nut 181 bis zu der Position, wo der Rand 108 der Kavität 109 in geschlossenem Zustand zu liegen kommt. Der Abstand A variiert mit der Größe des Presswerkzeugs 100, allerdings wird vorzugsweise ein minimaler Abstand A von 5 mm eingehalten.
In 8 ist schematisch ebenfalls die Querschnittsfläche 191 der Nut 181 dargestellt so wie in 7 die Querschnittsfläche 192 der Feder 182. Die Nut 181 und die Feder 182 haben hierbei die gleiche Querschnittsform, die Querschnittsfläche 192 der Feder 182 ist jedoch etwas kleiner gewählt als die Querschnittsfläche 191 der Nut 181, so dass ein vollständiges Eingreifen der Feder 182 in die Nut 181 möglich wird und gleichzeitig noch Platz für die zwischen Feder 182 und Nut 181 zu liegen kommende Trägerfolie 200 bleibt. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche 192 der Feder 182 um 5% bis 25%, vorzugsweise 7% bis 23%, insbesondere vorzugsweise 10% bis 20%, besonders bevorzugt 12% bis 18% kleiner als die Querschnittsfläche 191 der Nut 181.
Vorzugsweise hat die Feder 182 eine konstante umlaufende Breite D2 von 2 mm bis 20 mm. Die Höhe H der Feder, d.h. der Abstand zwischen der Fläche des äußeren, unteren Presswerkzeugteils 102 und dem am weitesten von dieser Fläche entfernten Punkt der Feder 182 beträgt vorzugsweise 2 mm bis 20 mm. Da, wie bereits erläutert, die Nut 181 etwas größer gewählt ist als die Feder 182, hat die Nut 181 ebenfalls eine konstante Breite D1, vorzugsweise im Bereich von 3 mm bis 21 mm und eine konstante Tiefe T vorzugsweise im Bereich von 3 mm bis 16mm. Die Größe von Feder 182 und Nut 181 steht dabei in direkt proportionalem Verhältnis zur Größe der Kavität 109, d.h. im Falle einer kreisförmigen Kavität 109 zum Durchmesser der Kavität 109. Je größer die Kavität 109, umso größer müssen Nut 181 und Feder 182 gewählt werden, damit die Trägerfolie 200 ausreichend gespannt wird.
Die Nut 181 und die Feder 182 können eine quadratische, reckteckförmige, dreieckförmige oder jede andere Form der Querschnittsfläche aufweisen. Bevorzugt haben wie in 7 und 8 dargestellt die Nut 181 und die Feder 182 eine annährend halbkreisförmige Querschnittsfläche 191, 192 beispielsweise eine halbkreisförmige oder halbelliptische Querschnittsfläche 191, 192. Die mit der Trägerfolie 200 und der Werkzeugfolie 110 in Kontakt kommenden Flächen der Nut 181 und der Feder 182 sind somit gebogen oder gekrümmt, wodurch eine Beschädigung der Folien durch Kanten oder Ecken vermieden werden kann.
Im Folgenden wird an Hand der 9 ein Verfahren zum Herstellen eines Silikonelements mittels des erfindungsgemäßen Presswerkzeugs genauer erläutert.
Das Verfahren zum Pressen eines Silikonelements 410 beginnt in Schritt S0. In Schritt S1 wird ein erfindungsgemäßes Presswerkzeug 100, 150 bereitgestellt mit einem oberen Presswerkzeugteil 101, 151 und einem unteren Presswerkzeugteil 102, 103, 183, welche in geschlossenem Zustand eine Kavität 109 zum Pressen eines Silikonelements 410 bilden. Im Schritt S2, welcher Teil von Schritt S1 sein kann oder dem Schritt S1 nachgeordnet sein kann, wird zumindest ein Vorsprung 172, 182 in einem der Presswerkzeugteile 101, 102, 103, 151, 183 vorgesehen und es wird zumindest eine Vertiefung 171, 181 in dem anderen der Presswerkzeugteile 101, 102, 103, 151, 183 vorgesehen, in welche der zumindest eine Vorsprung 172, 182 beim Schließen des Presswerkzeugs 100, 150 eingreift.
Das Presswerkzeug 100, 150 hat hierbei vorzugsweise eine konstante Betriebstemperatur zwischen 70°C und 170°C vorzugsweise zwischen 100°C und 110°C, je nach verwendetem Silikontyp sind jedoch auch wesentlich höhere oder niedrigere Temperaturen möglich. Im folgenden Schritt S3 wird eine Trägerfolie 200 zwischen die Presswerkzeugteile 101, 102, 103, 151, 183 eingebracht. Insbesondere wird die Trägerfolie 200 an das Presswerkzeugteil angelegt oder auf das Presswerkzeugteil aufgelegt, in welchem die Vertiefung vorgesehen ist. Die Trägerfolie 200 kann in einem optionalen Schritt S4 durch eine entsprechend Saug- oder Vakuumvorrichtung angesaugt werden, so dass sie möglichst dicht an dem Presswerkzeugteil anliegt. Die durch die hohe Temperatur des Presswerkzeugs 100, 150 möglicherweise entstehende Ausdehnung der Trägerfolie 200 beim Einlegen in das Presswerkzeug 100, 150 wird durch die erfindungsgemäß wirkende Spannkraft kompensiert.
Im nächsten Schritt S5 wird die Silikongrundmasse 400 in die Kavität 109 eingebracht und im nachfolgenden Schritt S6 wird das Presswerkzeug 100, 150 geschlossen und das Silikonelement 410 gepresst. Gleichzeitig wird im Schritt S7 durch Schließen des Presswerkzeugs 100, 150 eine Spannkraft auf die Trägerfolie 200 ausgeübt, so dass die Trägerfolie 200 gespannt ist. Dies wird dadurch erreicht, dass erfindungsgemäß das obere Presswerkzeugteil 101, 151 und das untere Presswerkzeugteil 102, 103, 183 derart zusammenwirkten, dass durch das Schließen des Presswerkzeugs 100, 150 die besagte Spannkraft auf die Trägerfolie 200 wirkt.
In Schritt S8 wird das Presswerkzeug 100, 150 geöffnet und die Trägerfolie 200 mit dem aufgepressten Silikonelement 410 entnommen. Im Schritt S9 kann das Silikonelement 410 dann verarbeitet werden, beispielsweise durch ein Abtrennen von der Trägerfolie 200 und Vereinzeln in Silikonplättchen. Das verarbeitete Silikonelement 410 kann dann in Schritt S10 einem optoelektronischen Halbeleiterbauelement verwendet werden beispielsweise als CLC Layer oder Remote Phosphor Plättchen. Der Prozess endet in Schritt S11.
ABSCHLIESSENDE FESTSTELLUNG
Das optoelektronische Halbleiterbauteil und das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils wurden zur Veranschaulichung des zugrundeliegenden Gedankens anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf bestimmte Merkmalskombinationen beschränkt. Auch wenn einige Merkmale und Ausgestaltungen nur im Zusammenhang mit einem besonderen Ausführungsbeispiel oder einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, können sie jeweils mit anderen Merkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Es ist ebenso möglich, in Ausführungsbeispielen einzelne dargestellte Merkmale oder besondere Ausgestaltungen wegzulassen oder hinzuzufügen, soweit die allgemeine technische Lehre realisiert bleibt.
Auch wenn die Schritte des Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben sind, so ist es selbstverständlich, dass jedes der in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren in jeder anderen, sinnvollen Reihenfolge durchgeführt werden kann, wobei auch Verfahrensschritte ausgelassen oder hinzugefügt werden können, soweit nicht von dem Grundgedanken der beschriebenen technischen Lehre abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

100: Presswerkzeug gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels
101: oberes Presswerkzeugteil des Presswerkzeugs 100
102: unteres, äußeres Presswerkzeugteil
103: unteres, inneres Presswerkzeugteil
104: umlaufende Nase
105: Federung
108: Rand der Kavität 109
109: Kavität
110: Werkzeugfolie
150: Presswerkzeug gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels
151: oberes Presswerkzeugteil des Presswerkzeugs 150
161: Klemmringnut
171: Vertiefung
172: Vorsprung
181: Nut
182: Feder
182: unteres, inneres Presswerkzeugteil ohne Nase
191: Querschnittsfläche der Nut
192: Querschnittsfläche des Feder
200: Trägerfolie
300: erste Rolle
301: zweite Rolle
310: Klemmring
400: Silikongrundmasse
410: Silikonelement

Claims

Presswerkzeug (100, 150) zum Pressen eines Silikonelements (410), aufweisend ein oberes Presswerkzeugteil (101, 151) und ein unteres Presswerkzeugteil (102, 103, 183), welche in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs (100, 150) eine Kavität (109) zum Pressen eines Silikonelements (410) bilden, wobei das obere Presswerkzeugteil (101, 151) und das untere Presswerkzeugteil (102, 103, 183) derart zusammenwirken, dass in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs (100, 150) eine Spannkraft auf eine zwischen die Presswerkzeugteile (101, 102, 103, 151, 183) eingelegte Trägerfolie (200) für das Silikonelement (410) wirkt.
Presswerkzeug (100, 150) nach Anspruch 1, wobei die Spannkraft zumindest im Bereich der Kavität (109) auf die Trägerfolie (200) wirkt.
Presswerkzeug (100, 150) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eines der Presswerkzeugteile (101, 102, 103, 151, 183) zumindest einen Vorsprung (172, 182) aufweist und das andere der Presswerkzeugteile (101, 102, 103, 151, 183) zumindest eine Vertiefung (171, 181) aufweist, in welche der zumindest eine Vorsprung (172, 182) beim Schließen des Presswerkzeugs (100, 150) eingreift.
Presswerkzeug (100, 150) nach Anspruch 3, wobei der zumindest eine Vorsprung (172, 182) und die zumindest eine Vertiefung (171, 181) zueinander deckungsgleich sind.
Presswerkzeug (100, 150) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die zumindest eine Vertiefung (171, 181) im oberen Presswerkzeugteil (101, 151) und der zumindest eine Vorsprung (172, 182) im unteren Presswerkzeugteil (102, 103, 183) vorgesehen ist.
Presswerkzeug (100, 150) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der zumindest eine Vorsprung (172, 182) und die zumindest eine Vertiefung (171, 181) von der Kavität (109) beabstandet angeordnet sind, vorzugsweise jeweils den gleichen Abstand zum Rand (108) der Kavität (109) haben.
Presswerkzeug (100, 150) einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der zumindest eine Vorsprung eine um die Kavität umlaufende Feder (182) ist und die zumindest eine Vertiefung eine um die Kavität umlaufende Nut (181) ist.
Presswerkzeug (100, 150) nach Anspruch 7, wobei die Feder (182) und die Nut (181) jeweils einen halbkreisförmigen oder halbellipsenförmigen Querschnitt aufweisen.
Presswerkzeug (100, 150) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei eine Querschnittsfläche (192) der Feder (182) um 5% bis 25%, vorzugsweise 7% bis 23%, insbesondere vorzugsweise 10% bis 20%, besonders bevorzugt 12% bis 18% kleiner ist als eine Querschnittsfläche (191) der Nut (181).
Presswerkzeug (100, 150) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Nut (181) eine Tiefe (T) von 3 mm bis 16 mm und eine Breite (D1) von 3 mm bis 21 mm hat, und dir Feder (182) eine Höhe (H) von 2 mm bis 15 mm und eine Breite (D2) von 2 mm bis 20 mm hat.
System aus einem Presswerkzeug (100, 150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer zwischen die Presswerkzeugteile (101, 102, 103, 151, 182) eingelegten Trägerfolie (200) zur Aufnahme des gepressten Silikonelements (410), wobei in geschlossenem Zustand des Presswerkzeugs (100, 150) eine Spannkraft auf die Trägerfolie (200) für das Silikonelement (410) wirkt.
System nach Anspruch 11, wobei die Trägerfolie (200) vorgespannt ist und die Spannung der Trägerfolie (200) durch die mittels des Presswerkzeugs (100, 150) wirkende Spannkraft erhöht wird.
Verfahren zum Pressen eines Silikonelements (410), aufweisend die Schritte Vorsehen eines Presswerkzeugs (100, 150) mit einem oberen Presswerkzeugteil (101, 151) und einem unteren Presswerkzeugteil (102, 103, 183), welche in geschlossenem Zustand eine Kavität (109) zum Pressen eines Silikonelements (410) bilden, Einbringen einer Trägerfolie (200) zwischen die Presswerkzeugteile (101, 102, 103, 151, 183), Einbringen einer Silikongrundmasse (400) in die Kavität (109), Schließen des Presswerkzeugs (100, 150) und Pressen des Silikonelement (410) auf die Trägerfolie (200), wobei das obere Presswerkzeugteil (101, 151) und das untere Presswerkzeugteil (102, 103, 183) derart zusammenwirkten, dass durch das Schließen des Presswerkzeugs (100, 150) eine Spannkraft auf die Trägerfolie (200) wirkt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Vorsehen eines Presswerkzeugs (100, 150) umfasst: Vorsehen zumindest eines Vorsprungs (172, 182) in einem der Presswerkzeugteile (101, 102, 103, 151, 183) und Vorsehen zumindest einer Vertiefung (171, 181) in dem anderen der Presswerkzeugteile (101, 102, 103, 151, 183), in welche der zumindest eine Vorsprung (172, 182) beim Schließen des Presswerkzeugs (100, 150) eingreift.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Einbringen der Trägerfolie (200) umfasst: Auflegen der Trägerfolie (200) auf das Presswerkzeugteil (101, 102, 103, 151, 183) mit der Vertiefung (171, 181).