DE102016105616A1 - Polymer hybrid material, its use in a splitting process, and method of making the polymer hybrid material - Google Patents

Polymer hybrid material, its use in a splitting process, and method of making the polymer hybrid material Download PDF

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Abstract

Der Erfindung, die ein Polymer-Hybrid-Material, eine Folie umfassend das Polymer-Hybrid-Material, die Verwendung des Polymer-Hybrid-Materials, ein Splitting-Verfahren unter Nutzung des Polymer-Hybrid-Materials und ein Verfahren zur Herstellung des Polymer-Hybrid-Materials betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Erhöhung der Gesamtausbeute, d. h. der Effizienz in Bezug auf die eingesetzten Rohmaterialien und die anderweitigen Ressourcen wie Energie und Arbeitskraft, eines Splitting-Verfahrens anzugeben. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Polymer-Hybrid-Material zur Verwendung in einem Splitting-Verfahren angegeben, bei welchem aus einem Festkörper-Ausgangsmaterial zumindest zwei Festkörper-Teilstücke erzeugt werden. Das erfindungsgemäße Polymer-Hybrid-Material umfasst eine Polymermatrix und zumindest einen darin eingebetteten ersten Füllstoff.The invention which comprises a polymer hybrid material, a film comprising the polymer hybrid material, the use of the polymer hybrid material, a splitting method using the polymer hybrid material and a method for producing the polymer As regards hybrid materials, it is an object to provide a means of increasing the overall yield, i. H. the efficiency in terms of raw materials used and other resources, such as energy and labor, of a splitting process. This is specified according to the invention by a polymer hybrid material for use in a splitting method, in which at least two solid sections are produced from a solid starting material. The polymer hybrid material according to the invention comprises a polymer matrix and at least one first filler embedded therein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Polymer-Hybrid-Material, eine Folie umfassend das Polymer-Hybrid-Material, die Verwendung des Polymer-Hybrid-Materials, ein Splitting-Verfahren unter Nutzung des Polymer-Hybrid-Materials und ein Verfahren zur Herstellung des Polymer-Hybrid-Materials. The invention relates to a polymer hybrid material, a film comprising the polymer hybrid material, the use of the polymer hybrid material, a splitting method using the polymer hybrid material and a method for producing the polymer hybrid -Materials.

Vor allem in der Mikroelektronik und Photovoltaik werden Wafer, d. h. dünne Scheiben oder Platten, aus Materialien wie Silizium, Germanium oder Saphir eingesetzt. Diese werden derzeit üblicherweise aus einem säulen- oder blockförmigen Festkörper, welcher auch als Ingot bezeichnet wird, gewonnen. Especially in microelectronics and photovoltaics wafers, d. H. thin discs or plates, made of materials such as silicon, germanium or sapphire. These are currently usually obtained from a columnar or block-shaped solid, which is also referred to as ingot.

Aus derartigen Ingots werden beispielsweise mittels eines Säge- oder Zerreißverfahrens zylinder- oder scheibenförmige Teilstücke erzeugt. Diese Teilstücke können bereits einen Wafer repräsentieren oder die erhaltenen Teilstücke werden weiter unterteilt, bis diese die gewünschte Dicke eines herzustellenden Wafers aufweisen. From such ingots, for example, by means of a sawing or tearing process, cylinder-shaped or disk-shaped sections are produced. These sections may already represent a wafer or the resulting sections are further subdivided until they have the desired thickness of a wafer to be produced.

Bei dem Säge- oder Zerreißverfahren werden zumeist Draht- oder Diamantdrahtsägen eingesetzt, wodurch ein Teil von bis zu 50 % des ursprünglichen Festkörpers in Form von Spänen als sog. „kerf-loss“ verloren geht, was insbesondere bei teuren Ausgangsmaterialien nachteilig ist. Wire or diamond wire saws are usually used in the sawing or tearing process, whereby a part of up to 50% of the original solid in the form of chips is lost as so-called "kerf loss", which is disadvantageous especially with expensive starting materials.

Beispielsweise gehen mit den derzeit üblichen Verfahren allein bei der Herstellung von Siliziumwafern für Solarzellen fast 50 % des eingesetzten Materials als "kerf-loss" verloren. Weltweit gesehen entspricht dies einem jährlichen Verlust von über 2 Milliarden Euro. Da die Kosten des Wafers den größten Anteil an den Kosten der fertigen Solarzelle ausmachen (über 40 %), könnten durch entsprechende Verbesserungen der Waferherstellung die Kosten von Solarzellen signifikant reduziert werden. For example, with the currently customary methods, almost 50% of the material used is lost as "kerf loss" alone in the production of silicon wafers for solar cells. Worldwide, this represents an annual loss of over 2 billion euros. Since the cost of the wafer accounts for the largest share of the cost of the finished solar cell (over 40%), the cost of solar cells could be significantly reduced through improvements in wafer manufacturing.

Zudem verursacht der Sägevorgang häufig eine Schädigung der Waferoberfläche, welche mittels zusätzlicher Prozessschritte zur Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Läpp- oder Polierverfahrensschritten, beseitigt werden muss. In addition, the sawing process often causes damage to the wafer surface, which must be eliminated by means of additional process steps for surface treatment, such as lapping or polishing process steps.

Besonders attraktiv für eine solche Waferherstellung ohne kerf-loss („kerf-free wafering") erscheinen Verfahren, die auf das herkömmliche Sägen verzichten und z. B. durch Einsatz von temperaturinduzierten Spannungen direkt dünne Wafer von einem dickeren Werkstück abspalten können. Dazu gehören insbesondere Verfahren, wie sie z. B. in WO 2009/061353 A2 und WO 2010/072675 A2 beschrieben sind, wo zum Erzeugen dieser Spannungen eine auf das Werkstück aufgetragene Polymerschicht verwendet wird. Particularly attractive for such a wafer production without kerf-loss ("kerf-free wafering") appear methods that can do without conventional sawing and, for example, by using temperature-induced voltages directly split thin wafers from a thicker workpiece Procedures, such as those in WO 2009/061353 A2 and WO 2010/072675 A2 where a polymer layer applied to the workpiece is used to generate these stresses.

Die Polymerschicht weist bei den erwähnten Verfahren einen im Vergleich zum Werkstück um ungefähr zwei Größenordnungen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf. Außerdem kann durch Ausnutzen eines Glasübergangs ein relativ hoher Elastizitätsmodul in der Polymerschicht erreicht werden, so dass im Schichtsystem Polymerschicht-Werkstück durch Abkühlen genügend große Spannungen induziert werden können, um die Abspaltung von Wafer vom Werkstück zu ermöglichen. Ein solches Verfahren wird nachfolgend als „Splitting-Verfahren“ bezeichnet. The polymer layer has in the mentioned method a compared to the workpiece by about two orders of magnitude higher thermal expansion coefficient. In addition, by utilizing a glass transition, a relatively high modulus of elasticity in the polymer layer can be achieved, so that sufficiently high voltages can be induced in the layer system polymer layer workpiece by cooling in order to enable the removal of wafers from the workpiece. Such a method is hereinafter referred to as "splitting method".

Beim Abspalten eines Wafers vom Werkstück haftet bei den erwähnten Verfahren jeweils auf einer Seite des Wafers noch Polymer an. Der Wafer krümmt sich dabei sehr stark in Richtung dieser Polymerschicht, was ein kontrolliertes Abspalten erschwert, und z. B. zu Dickenschwankungen des abgespaltenen Wafers führen kann. Außerdem erschwert die starke Krümmung die weitere Verarbeitung und kann sogar zum Zerbrechen des Wafers führen. When a wafer is split off from the workpiece, polymer still adheres to one side of the wafer in each of the methods mentioned. The wafer bends very strongly in the direction of this polymer layer, which makes controlled separation difficult, and z. B. can lead to thickness variations of the split-wafer. In addition, the high curvature makes further processing difficult and may even break the wafer.

Bei Verwendung der Verfahren nach bisherigem Stand der Technik weisen die hergestellten Wafer üblicherweise jeweils größere Dickenschwankungen auf, wobei die räumliche Dickenverteilung häufig ein Muster mit vielzähliger Symmetrie zeigt. Die totale Dickenschwankung über den ganzen Wafer gesehen („total thickness variation", TTV) beträgt bei Verwendung der bisherigen Verfahren häufig mehr als 100 % der mittleren Waferdicke (ein Wafer von bspw. 100 µm mittlerer Dicke, der z. B. an seiner dünnsten Stelle 50 µm dick und an seiner dicksten Stelle 170 µm dick ist, hat ein TTV von 170 – 50 = 120 µm, was relativ zu seiner mittleren Dicke einer totalen Dickenschwankung van 120 % entspricht). When using the methods of the prior art, the wafers produced usually each have larger variations in thickness, wherein the spatial thickness distribution often shows a pattern with multiple symmetry. The total thickness variation (TTV) seen over the entire wafer is often more than 100% of the average wafer thickness (eg, a wafer of, for example, 100 μm in average thickness, for example, at its thinnest 50 μm thick and 170 μm thick at its thickest point, has a TTV of 170-50 = 120 μm, which corresponds to a total thickness variation of 120% relative to its mean thickness).

Wafer mit solch starken Dickenschwankungen sind für viele Anwendungen nicht geeignet. Außerdem liegen bei den am häufigsten auftretenden vierzähligen Dickenverteilungsmustern die Bereiche mit den größten Schwankungen unglücklicherweise in der Mitte des Wafers, wo sie am meisten stören. Wafers with such large thickness variations are not suitable for many applications. In addition, in the most common fourfold thickness distribution patterns, the regions of greatest variability unfortunately lie in the middle of the wafer where they are most disturbing.

Außerdem entstehen beim Verfahren nach aktuellem Stand der Technik während der Bruchpropagation beim Abspalten selbst unerwünschte Oszillationen in den beteiligten Schichtsystemen, die den Verlauf der Bruchfront ungünstig beeinflussen und insbesondere zu signifikanten Dickenschwankungen des abgespaltenen Wafers führen können. In addition, in the method according to the current state of the art during the fracture propagation during the splitting off, undesired oscillations in the layer systems involved occur, which unfavorably influence the course of the fracture front and in particular can lead to significant thickness fluctuations of the split-off wafer.

Weiterhin ist aus der DE 10 2012 001 620 A1 ein Verfahren bekannt, bei welchem zur Herstellung von Wafern auf den Festkörper eine Polymerfolie mittels Kleber aufgebracht wird. Nach dem Aushärten des Klebers wird der Festkörper zusammen mit der Polymerfolie thermisch gestresst. Durch unterschiedliche thermische Eigenschaften von Festkörper und Polymer bricht der Festkörper in zwei dünnere Teilstücke. Auf einem der beiden Teilstücke haftet nunmehr einseitig noch die Polymerfolie, welche in einem nachfolgenden Schritt von der Oberfläche entfernt werden muss. Furthermore, from the DE 10 2012 001 620 A1 a method is known in which for the production of wafers on the solid body, a polymer film is applied by means of adhesive. After curing of the adhesive, the solid is thermally stressed together with the polymer film. By different thermal properties of solid and polymer breaks the solid into two thinner cuts. On one side of the two sections now still adheres the polymer film, which must be removed from the surface in a subsequent step.

Das beschriebene Verfahren kann auch zur Teilung eines dicken Wafers in zwei dünne Wafer genutzt werden, indem auf beide gegenüberliegende Seiten des dicken Wafers Polymerfolien aufgeklebt werden und dieser durch eine entsprechende thermische Behandlung in zwei dünne Wafer aufgespalten wird. The method described can also be used to divide a thick wafer into two thin wafers by adhering polymer foils to both opposite sides of the thick wafer and splitting the same into two thin wafers by a corresponding thermal treatment.

Die Effektivität eines solchen Verfahrens ist insbesondere von der Auswahl eines Polymers mit einer geeigneten Glasübergangstemperatur (Tg), der Temperaturleitfähigkeit des Polymers sowie dessen mechanischen Eigenschaften wie Sprödigkeit, Zugfestigkeit und Elastizität abhängig. The effectiveness of such a process depends in particular on the choice of a polymer with a suitable glass transition temperature (T g ), the thermal diffusivity of the polymer and its mechanical properties such as brittleness, tensile strength and elasticity.

Weiterhin ist in der DE 10 2012 001 620 A1 die Verwendung einer zusätzlichen Opferschicht zwischen Festkörper und Polymerfolie beschrieben, welche der verbesserten Entfernung der Polymerfolie nach dem Abspaltungsschritt dient, indem die Opferschicht beispielsweise chemisch durch Zugabe geeigneter Reaktanten zersetzt oder abgelöst wird. Furthermore, in the DE 10 2012 001 620 A1 describes the use of an additional sacrificial layer between solid and polymer film, which serves for the improved removal of the polymer film after the splitting step, for example by decomposing or dissolving the sacrificial layer chemically by addition of suitable reactants.

Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch die lange Zeitdauer, welche bis zu mehreren Stunden bestragen kann, die bis zu einer vollständigen Entfernung der Polymerschicht vergeht. Dies schränkt eine industrielle Nutzung stark ein. A disadvantage of this method, however, is the long period of time, which can last up to several hours, which elapses until complete removal of the polymer layer. This severely restricts industrial use.

Zur Beschleunigung des Prozesses der Polymerentfernung besteht die Möglichkeit, durch eine entsprechende Vorbehandlung zusätzliche Triebkräfte in Form von geeigneten, auch bei Raumtemperatur wirkenden Zugspannungen einzubringen. Diese führen zu einer Vergrößerung der Angriffsfläche für die Reaktanten oder das Lösungsmittel und begünstigen das Zersetzen oder das Ab- und Auflösen. To accelerate the process of polymer removal, it is possible to introduce additional driving forces in the form of suitable tensile stresses, which also act at room temperature, by means of an appropriate pretreatment. These lead to an increase in the area of attack for the reactants or the solvent and promote decomposition or dissolution and dissolution.

Durch die eingebrachten zusätzlichen Spannungen kann es jedoch auch nach der Entfernung des Polymers zu einer Beschädigung des gespaltenen Festkörpers, also z. B. des Wafers, kommen, indem dieser beispielsweise bricht. Damit verbunden ist eine Verschlechterung der Gesamtausbeute, welche den Kostenvorteil des Splitting-Verfahrens verringert. Due to the introduced additional stresses, however, it may also after the removal of the polymer to damage the cleaved solid, so z. As the wafer, come by this breaks, for example. This is associated with a deterioration of the overall yield, which reduces the cost advantage of the splitting method.

Weiterhin ist aus der WO 2010/072675 A2 bekannt, Füllstoffe im Polymer vorzusehen, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder den Elastizitätsmodul lokal beeinflussen zu können. Furthermore, from the WO 2010/072675 A2 It is known to provide fillers in the polymer in order to be able to locally influence the thermal expansion coefficient or the modulus of elasticity.

Allerdings wurde festgestellt, dass derartige Füllstoffe oftmals die Haftung des Polymers auf der Oberfläche des zu teilenden Festkörpers verschlechtern, so dass keine ausreichende Kraftübertragung mehr möglich ist. However, it has been found that such fillers often worsen the adhesion of the polymer to the surface of the solid to be divided, so that sufficient power transmission is no longer possible.

Zudem wird nach dem Stand der Technik aufgrund der schlechten thermischen Leitfähigkeit des Polymers eine lange Abkühldauer benötigt, um die notwendigen Spannungen induzieren zu können. In addition, the prior art requires a long cooling time due to the poor thermal conductivity of the polymer in order to induce the necessary stresses.

Außerdem ist es bei den bisherigen Verfahren schwierig, einen reproduzierbar guten Wärmekontakt über die ganze Fläche der Polymerschicht sicherzustellen. Lokal ungenügender Wärmekontakt kann aber aufgrund der geringen thermischen Leitfähigkeit der verwendeten Polymere zu ungewollten, signifikanten lokalen Temperaturabweichungen im Schichtsystem führen, was sich seinerseits negativ auf die Kontrollierbarkeit der erzeugten Spannungsfelder und damit die Qualität der hergestellten Wafer auswirkt. In addition, it is difficult in the previous methods to ensure a reproducibly good thermal contact over the entire surface of the polymer layer. Due to the low thermal conductivity of the polymers used, locally insufficient thermal contact can lead to unwanted, significant local temperature deviations in the layer system, which in turn adversely affects the controllability of the generated stress fields and thus the quality of the produced wafers.

Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 196 40 594 A1 ein Verfahren zur Trennung von Halbleitermaterialien mittels licht-induzierter Grenzflächenzersetzung und damit hergestellter Vorrichtungen, wie strukturierte und freistehende Halbleiterschichten und Bauelemente, bekannt. Furthermore, from the document DE 196 40 594 A1 a method of separating semiconductor materials by means of light-induced interfacial decomposition and devices made therewith, such as patterned and freestanding semiconductor layers and devices.

Das Verfahren gemäß der DE 196 40 594 A1 beinhaltet die Beleuchtung von Grenzflächen zwischen Substrat und Halbleiterschicht oder zwischen Halbleiterschichten, wodurch die Lichtabsorption an der Grenzfläche oder in einer dafür vorgesehenen Absorptionsschicht zur Materialzersetzung führt. Die Auswahl der Grenzfläche oder Halbleiterschicht, welche zur Zersetzung gebracht wird, erfolgt durch die Wahl der Lichtwellenlänge und Lichtintensität, die Einstrahlrichtung oder den Einbau einer dünnen Opferschicht während der Materialherstellung. The method according to the DE 196 40 594 A1 involves the illumination of interfaces between substrate and semiconductor layer or between semiconductor layers, whereby the light absorption at the interface or in an intended absorption layer for material decomposition leads. The selection of the interface or semiconductor layer, which is brought to decomposition, takes place by the choice of the wavelength of light and light intensity, the direction of irradiation or the incorporation of a thin sacrificial layer during material production.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass zur Zerstörung ganzer Schichten hohe Energiedosen verwendet werden müssen, wodurch der Energiebedarf und somit die Kosten des Verfahrens sehr hoch sind. This method has the disadvantage that high energy doses must be used to destroy entire layers, whereby the energy requirements and thus the cost of the process are very high.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zur Erhöhung der Gesamtausbeute, d. h. der Effizienz in Bezug auf die eingesetzten Rohmaterialien und die anderweitigen Ressourcen wie Energie und Arbeitskraft, eines Splitting-Verfahrens anzugeben. Object of the present invention is therefore to provide a way to increase the overall yield, d. H. the efficiency in terms of raw materials used and other resources, such as energy and labor, of a splitting process.

Insbesondere sollen die Abkühldauer und der zeitliche Verlauf der Polymerentfernung nach der Teilung des Festkörpers gezielt beeinflusst werden. In particular, the cooling time and the time course of the polymer removal should be influenced in a targeted manner after the division of the solid.

Bevorzugt soll das Polymer schnell, rückstandsfrei und ohne Beschädigung des geteilten Ausgangsmaterials von diesem abtrennbar sein. Preferably, the polymer should be quickly, residue-free and without damage to the divided starting material of this separable.

Zudem soll die Prozessstabilität durch eine Minimierung der Anzahl an Verfahrensschritten erhöht werden. In addition, the process stability should be increased by minimizing the number of process steps.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Polymer-Hybrid-Material gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Folie gemäß Anspruch 14 und durch ein Splitting-Verfahren gemäß Anspruch 15. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Lösungen wider. The achievement of this object is achieved by a polymer hybrid material according to the features of claim 1, by a film according to claim 14 and by a splitting method according to claim 15. The dependent claims reflect advantageous embodiments of the inventive solutions.

Untersuchungen zeigten, dass es sich bei der Entfernung der Polymerschicht durch Zersetzung, Ab- oder Auflösung um eine diffusionskontrollierte Reaktion der beteiligten Reaktanten und Lösungsmittel handelt. Mit fortschreitendem Zeitverlauf wird der Zu- und Abtransport der Reaktanten im sich ausbildenden Spalt zwischen Festkörper und Polymer immer mehr erschwert und sehr stark verlangsamt. Somit ist der An- und Abtransport der Reaktionsprodukte und -edukte und des Lösungsmittels sowie der gelösten Bestandteile der diffusionskontrollierte geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Investigations showed that the removal of the polymer layer by decomposition, dissolution or dissolution is a diffusion-controlled reaction of the participating reactants and solvents. As the time progresses, the supply and removal of the reactants in the forming gap between solid and polymer becomes more and more difficult and very much slowed down. Thus, the supply and removal of the reaction products and educts and the solvent and the dissolved constituents of the diffusion-controlled rate-determining step.

Erfindungsgemäß wird daher ein Polymer-Hybrid-Material zur Verwendung in einem Splitting-Verfahren angegeben, bei welchem aus einem Festkörper-Ausgangsmaterial zumindest zwei Festkörper-Teilstücke erzeugt werden. According to the invention, therefore, a polymer hybrid material is specified for use in a splitting method in which at least two solid sections are produced from a solid starting material.

Das erfindungsgemäße Polymer-Hybrid-Material umfasst eine Polymermatrix und zumindest einen darin eingebetteten ersten Füllstoff. Insofern im Folgenden von einem bzw. dem Füllstoff die Rede ist, soll gleichfalls die Möglichkeit mehrerer Füllstoffe mit einbezogen sein. Beispielsweise kann der Füllstoff eine Mischung verschiedener Materialien umfassen, z. B. Metallpartikel und anorganische Fasern. The polymer hybrid material according to the invention comprises a polymer matrix and at least one first filler embedded therein. Insofar as in the following of one or the filler is mentioned, should also be included the possibility of multiple fillers. For example, the filler may comprise a mixture of different materials, e.g. As metal particles and inorganic fibers.

Als Polymermatrix kann jedes Polymer oder eine Mischung verschiedener Polymere genutzt werden, mit dessen Hilfe sich die für eine Teilung des Festkörper-Ausgangsmaterials notwendigen Spannungen erzeugen lassen. Beispielsweise kann die Polymermatrix als Elastomermatrix, bevorzugt als Polydiorganolsiloxan-Matrix, besonders bevorzugt als Polydimethylsiloxan-Matrix, ausgebildet sein. As polymer matrix, it is possible to use any polymer or a mixture of different polymers, with the aid of which it is possible to generate the voltages necessary for a division of the solid starting material. For example, the polymer matrix may be formed as an elastomer matrix, preferably as a polydiorganosiloxane matrix, particularly preferably as a polydimethylsiloxane matrix.

Derartige Polymermaterialien lassen sich besonders einfach als Matrixmaterial in Kombination mit Füllstoffen nutzen, da die Eigenschaften aufgrund des variierbaren Vernetzungsgrads flexibel eingestellt und an den jeweiligen Füllstoff sowie das zu teilende Festkörper-Ausgangsmaterial angepasst werden können. Such polymer materials are particularly easy to use as a matrix material in combination with fillers, since the properties can be flexibly adjusted due to the variable degree of crosslinking and adapted to the respective filler and the solid-state starting material to be divided.

Gemäß einer Ausführungsvariante beträgt der Masseanteil der Polymermatrix am Polymer-Hybrid-Material 80 % bis 99 %, bevorzugt 90 % bis 99 %. According to one embodiment, the mass fraction of the polymer matrix on the polymer-hybrid material is 80% to 99%, preferably 90% to 99%.

Der erste Füllstoff kann organischer oder anorganischer Natur sein und sowohl aus einem chemischen Element als auch aus einer chemischen Verbindung oder einem Stoffgemisch, beispielsweise einer Legierung, bestehen. The first filler may be of organic or inorganic nature and consist of both a chemical element and a chemical compound or a mixture of substances, for example an alloy.

Der erste Füllstoff ist derart aufgebaut, dass er als Reaktant, Initiator, Katalysator oder Promotor während des Ablösens des Polymer-Hybrid-Materials vom Festkörper-Teilstück nach der Teilung wirkt und dadurch im Vergleich zu einem Polymermaterial ohne ersten Füllstoff zu einem schnelleren Ablösen des Polymer-Hybrid-Materials vom Festkörper-Teilstück nach der Teilung führt. The first filler is designed to act as a reactant, initiator, catalyst or promoter during debonding of the polymer hybrid material from the solid section after division and thereby faster dissolution of the polymer as compared to a polymeric material without a first filler Hybrid material from the solid-state section leads after division.

Die konkrete chemische Zusammensetzung und Ausgestaltung des ersten Füllstoffs sowie dessen Masseanteil ist dabei insbesondere abhängig vom konkreten Material der Polymermatrix, welche abgelöst werden soll, dem dafür genutzten Lösungsmittel und den verwendeten Reaktanten. Weiterhin spielen auch das Material des Festkörper-Ausgangsmaterials und die Dimensionen des zu teilenden Festkörper-Ausgangsmaterials eine Rolle. The specific chemical composition and configuration of the first filler and its mass fraction is dependent in particular on the specific material of the polymer matrix, which is to be detached, the solvent used for this and the reactants used. Furthermore, the material of the solid state starting material and the dimensions of the solid state starting material to be divided also play a role.

Der konkrete Anteil des ersten Füllstoffs in der Polymermatrix ist stark vom Material des Füllstoffs und dessen Wirkungsweise abhängig. Zum einen muss die Polymermatrix trotz Füllstoff ihrer Aufgabe der Erzeugung von Spannungen noch gerecht werden können. Zum anderen muss der Anteil des ersten Füllstoffs hoch genug sein, um die angestrebte Beeinflussung der Polymerentfernung zu erreichen. Den jeweils optimalen Masseanteil des ersten Füllstoffs kann der Fachmann im Rahmen einfacher konzentrationsabhängig durchgeführter Versuche ermitteln. The concrete proportion of the first filler in the polymer matrix is highly dependent on the material of the filler and its mode of action. On the one hand, despite its filler, the polymer matrix must be able to do justice to its task of generating stresses. On the other hand, the proportion of the first filler must be high enough to achieve the desired effect on the polymer removal. The respective optimum mass fraction of the first filler can be determined by the person skilled in the art within the scope of simple experiments carried out in a concentration-dependent manner.

Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften kann zusätzlich ein weiterer Füllstoff, wie z. B. pyrogene Kieselsäure in Form eines anorganischen Netzwerkes im Polymer beitragen. Neben diesen starken Wechselwirkungen in Form des Netzwerks können auch weniger starke Interaktionen durch rein hydrodynamische Verstärkungen zur Verbesserung beitragen. To improve the mechanical properties may additionally a further filler, such. As fumed silica contribute in the form of an inorganic network in the polymer. In addition to these strong interactions in the form of the network, less strong interactions can contribute to the improvement through purely hydrodynamic enhancements.

Beispielhaft ist hier eine gezielte Steigerung der Viskosität zu nennen, die eine verbesserte Verarbeitung im Splitting-Verfahren ermöglicht und so zu verbesserten Fertigungstoleranzen beitragen kann. Weiterhin wird durch diese Wechselwirkung eine Verringerung der inneren Freiheitsgrade hinsichtlich einer strukturellen Umorientierung mit zunehmender Bewehrung erschwert. By way of example, a targeted increase in viscosity should be mentioned, which enables improved processing in the splitting method and thus can contribute to improved manufacturing tolerances. Furthermore, this interaction reduces the internal degrees of freedom a structural reorientation with increasing reinforcement more difficult.

Dies führt zu einer gewünschten Erniedrigung der Glasübergangstemperatur des eingesetzten Polymers im Polymer-Hybrid-Material, was den Vorteil einer geringeren Temperatur im Splitting-Verfahren ermöglicht. This leads to a desired lowering of the glass transition temperature of the polymer used in the polymer hybrid material, which allows the advantage of a lower temperature in the splitting process.

Erfindungsgemäß wird der erste Füllstoff in einem Polymer-Hybrid-Material zur Beschleunigung des Ablösens des Polymer-Hybrid-Materials von einem Festkörper-Teilstück, das durch Teilung mittels eines Splittingverfahrens, bei dem ein Festkörper-Ausgangsmaterial in zumindest zwei Festkörper-Teilstücke geteilt wird, erhalten wird, verwendet. According to the invention, the first filler in a polymer hybrid material for accelerating the detachment of the polymer hybrid material from a solid section, which is divided by division by means of a splitting process, in which a solid starting material is divided into at least two solid sections, is used.

Der erste Füllstoff kann in der Polymermatrix derart verteilt sein, dass der Masseanteil des ersten Füllstoffs ausgehend von der äußeren Grenzfläche des Polymer-Hybrid-Materials, die während des Splitting-Verfahrens mit dem Festkörper-Ausgangsmaterial verbunden ist, in Richtung einer parallel zur unteren Grenzfläche angeordneten weiteren Grenzfläche des Polymer-Hybrid-Materials, abnimmt. Dies bedeutet, dass der Masseanteil des Füllstoffs nahe beim Festkörper-Ausgangsmaterial bzw. Teilstück größer ist als in den übrigen Bereichen des Polymer-Hybrid-Materials. The first filler may be distributed in the polymer matrix such that the mass fraction of the first filler from the outer interface of the polymer hybrid material bonded to the solid state starting material during the splitting process is parallel to the lower interface arranged further interface of the polymer hybrid material decreases. This means that the mass fraction of the filler near the solid state starting material or section is greater than in the other regions of the polymer hybrid material.

Diese Verteilung des ersten Füllstoffs ermöglicht eine besonders effektive Entfernung des Polymer-Hybrid-Materials nach der Trennung, da sich der der erste Füllstoff nahe an der Grenzfläche zum Festkörper-Teilstück befindet und dort seine Wirkung entfalten kann. Gelichzeitig weisen die restlichen Bereiche des Polymer-Hybrid-Materials weniger oder gar keine Anteile des ersten Füllstoffs auf, so dass die Funktion des Polymers möglichst wenig beeinflusst wird. This distribution of the first filler allows a particularly effective removal of the polymer-hybrid material after the separation, since the first filler is close to the interface to the solid section and can exert its effect there. Gelichzeitig have the remaining areas of the polymer-hybrid material less or no shares of the first filler, so that the function of the polymer is influenced as little as possible.

In einer Ausgestaltung ist das Polymer-Hybrid-Material schichtförmig aufgebaut, wobei lediglich eine dem Festkörper-Ausgangsmaterial zugewandte Schicht den ersten Füllstoff aufweist, während das restliche Polymer-Hybrid-Material frei vom ersten Füllstoff ist. In one embodiment, the polymer hybrid material is layered, wherein only one of the solid state starting material facing layer has the first filler, while the remaining polymer hybrid material is free of the first filler.

Weiterhin kann ein unterer Bereich des Polymer-Hybrid-Materials, der direkt an dessen untere Grenzfläche angrenzt frei von dem ersten Füllstoff sein. Damit kann sich eine Bereichsabfolge wie folgt ergeben: Benachbart zum Festkörper-Ausgangsmaterial befindet sich zunächst ein Bereich ohne ersten Füllstoff, darauf folgt ein Bereich mit einem hohen Anteil an erstem Füllstoff und danach ein Bereich mit niedrigem oder ohne ersten Füllstoff. Further, a lower portion of the polymer hybrid material adjacent to its lower interface may be free of the first filler. Thus, an area sequence may result as follows: Adjacent to the solid state starting material is first an area without first filler, followed by an area with a high proportion of first filler and then an area with low or no first filler.

Diese und alle im Folgenden beschriebenen Bereiche können in Form von Schichten ausgebildet sein, d. h. der Bereich erstreckt sich überwiegend parallel zu der Grenzfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials, auf die das Polymer-Hybrid-Material aufgebracht wird und weist eine Längs- und Querausdehnung zumindest im Bereich dieser Grenzfläche auf. These and all ranges described below may be in the form of layers, i. H. the region extends predominantly parallel to the interface of the solid state starting material to which the polymer hybrid material is applied and has a longitudinal and transverse extent at least in the region of this interface.

Ein unterer Bereich ohne ersten Füllstoff kann insbesondere für den Fall vorgesehen werden, dass der erste Füllstoff die Haftung des Polymer-Hybrid-Materials auf dem Festkörper-Ausgangsmaterial verschlechtert. Um dies zu vermeiden, wird zunächst ein Bereich ohne ersten Füllstoff angeordnet, auf den ein Bereich mit einem hohen Anteil an erstem Füllstoff folgt, damit der erste Füllstoff seine Funktion erfüllen kann. Eine untere Schicht ohne ersten Füllstoff kann beispielsweise eine Dicke zwischen 10 µm und 500 µm, beispielsweise 100 µm, aufweisen. A lower region without a first filler may be provided in particular in the event that the first filler deteriorates the adhesion of the polymer hybrid material to the solid state starting material. To avoid this, an area without a first filler is first arranged, followed by an area with a high proportion of the first filler, so that the first filler can fulfill its function. A lower layer without a first filler may, for example, have a thickness between 10 .mu.m and 500 .mu.m, for example 100 .mu.m.

Weiterhin kann ein oberer Bereich des Polymer-Hybrid-Materials, der direkt an dessen obere Grenzfläche angrenzt frei von dem ersten Füllstoff sein. Unter der oberen Grenzfläche ist dabei die Grenzfläche zu verstehen, die das Polymer-Hybrid-Material gegenüberliegend zur unteren Grenzfläche und zum Festkörper-Ausgangsmaterial zur Umgebung hin begrenzt. Untere und obere Grenzfläche können parallel zueinander angeordnet sein. Furthermore, an upper portion of the polymer hybrid material adjacent to its upper interface may be free of the first filler. By the upper interface is meant the interface which confines the polymer-hybrid material opposite the lower interface and the solid state starting material to the environment. Lower and upper interfaces can be arranged parallel to each other.

Ein solcher oberer Bereich ohne ersten Füllstoff kann insbesondere dann vorgesehen werden, wenn der erste Füllstoff die Wärmeübertragung zwischen Umgebung und Polymer-Hybrid-Material nachteilig beeinflusst, beispielsweise wenn die Abkühlung des Polymer-Hybrid-Materials verzögert werden würde. Such an upper region without a first filler can be provided in particular if the first filler adversely affects the heat transfer between the environment and the polymer hybrid material, for example if the cooling of the polymer hybrid material were to be delayed.

Der erste Füllstoff kann ein Material umfassen oder aus einem Material bestehen, dass mit einem Reaktionsmittel, bevorzugt einem Oxidationsmittel unter Freisetzung eines gasförmigen Produkts reagieren kann. The first filler may comprise or consist of a material capable of reacting with a reactant, preferably an oxidant, to release a gaseous product.

Dadurch sind in der Polymermatrix Kavitäten generierbar, die einen schnelleren Zugang der Reaktanten und Lösungsmittel zur Polymermatrix und einer etwaige vorhandenen Opferschicht ermöglichen und zudem einen schnelleren Abtransport der Edukte und gelösten Bestandteile bewirken. As a result, cavities can be generated in the polymer matrix, which allow a faster access of the reactants and solvents to the polymer matrix and any sacrificial layer present and, moreover, effect a faster removal of the educts and dissolved constituents.

Durch die Generierung gasförmiger Reaktionsprodukte können zusätzliche Triebkräfte eingebracht werden, die die Entfernung des Polymer-Hybrid-Materials weiter unterstützen. By generating gaseous reaction products, additional driving forces can be introduced to further assist in the removal of the polymer hybrid material.

Die Ausbildung zusätzlicher Kavitäten sowie das Entstehen gasförmiger Reaktionsprodukte beschleunigt die Polymerentfernung und trägt daher zu einer Erhöhung der Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens bei. Durch Variation des Anteils an erstem Füllstoff kann die Kavitätendichte im Grenzbereich zwischen Festkörper-Teilstück und Polymer-Hybrid-Material bzw. zwischen Opferschicht und Polymer-Hybrid-Material gezielt beeinflusst werden. The formation of additional cavities and the formation of gaseous reaction products accelerate the polymer removal and therefore contributes to an increase in the overall yield of the splitting process. By varying the proportion of the first Filler, the cavity density in the boundary region between the solid section and polymer hybrid material or between sacrificial layer and polymer hybrid material can be selectively influenced.

Der erste Füllstoff kann ein Metall, insbesondere Aluminium, Eisen, Zink und/oder Kupfer umfassen oder aus einem Metall, insbesondere den zuvor genannten Metallen, bestehen. „Bestehend aus“ schließt auf alle vorliegend genannten Materialien bezogen ein, dass technologisch bedingte Verunreinigungen oder technologisch bedingte Beimengungen, die z. B. der Herstellung der Füllstoffe sowie deren Verteilung oder Anbindung an die Polymermatrix dienlich sind, enthalten sein können. The first filler may comprise a metal, in particular aluminum, iron, zinc and / or copper or consist of a metal, in particular the aforementioned metals. "Consisting of" includes all materials referred to above, that technologically caused impurities or technologically caused admixtures, the z. B. the preparation of the fillers and their distribution or attachment to the polymer matrix are useful, may be included.

Metallische Füllstoffe können mit Oxidationsmitteln wie z. B. Salzsäure, Salpetersäure, Zitronensäure, Ameisensäure oder Sulfaminsäure reagieren unter Freisetzung eines gasförmigen Produkts reagieren und dadurch aus dem Polymer-Hybrid-Material entfernt werden. Metallic fillers can with oxidizing agents such as. For example, hydrochloric acid, nitric acid, citric acid, formic acid or sulfamic acid react to release a gaseous product and thereby be removed from the polymer-hybrid material.

Beispielsweise reagiert Aluminium mit konzentrierter Salzsäure unter Ausbildung von solvatisierten Metallionen und Wasserstoff gemäß folgender Gleichung: 6HCl + 2Al + 12H2O → 2[AlCl3·6H2O] + 3H2 For example, aluminum reacts with concentrated hydrochloric acid to form solvated metal ions and hydrogen according to the following equation: 6HCl + 2Al + 12H 2 O → 2 [AlCl 3 .6H 2 O] + 3H 2

In ähnlicher Weise führt die Reaktion von Zink als Füllstoff durch Reaktion mit konzentrierter Salzsäure zur Bildung zusätzlicher Kavitäten: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Similarly, the reaction of zinc as a filler by reaction with concentrated hydrochloric acid results in the formation of additional cavities: Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

In den genannten Beispielen werden durch die Generierung von Wasserstoff, zusätzliche Triebkräfte eingebracht, die die Entfernung des Polymer-Hybrid-Materials weiter unterstützen. In the examples mentioned, the generation of hydrogen introduces additional driving forces which further promote the removal of the polymer hybrid material.

Ein weiterer Vorteil für den Fall, dass der erste Füllstoff ein Metall umfasst, liegt in der verbesserten Temperaturleitfähigkeit innerhalb des Polymer-Hybrid-Materials. Dadurch sind die für die Teilung des Festkörper-Ausgangsmaterials mittels Abkühlung erzeugten Spannungen effektiver, d. h. schneller und unter geringerem Verbrauch an Kühlmittel, generierbar. Dies erhöht die Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens. Another advantage in the case where the first filler comprises a metal is the improved thermal conductivity within the polymer hybrid material. As a result, the voltages generated by the cooling for the division of the solid state starting material are more effective, i. H. faster and with lower consumption of coolant, can be generated. This increases the overall yield of the splitting method.

Weiterhin kann im Polymer-Hybrid-Material ein zweiter Füllstoff vorgesehen sein, der die Haftung des Polymer-Hybrid-Materials auf dem Festkörper-Ausgangsmaterial im Vergleich zu einem Polymer-Hybrid-Material ohne zweiten Füllstoff erhöht. Bevorzugt wird die Haftung im Vergleich zu einem Polymermaterial ohne Füllstoff erhöht. Furthermore, a second filler can be provided in the polymer hybrid material, which increases the adhesion of the polymer hybrid material to the solid state starting material in comparison to a polymer hybrid material without a second filler. Preferably, the adhesion is increased compared to a polymer material without filler.

Beispielsweise kann es sich bei dem zweiten Füllstoff um einen Füllstoff handeln, der mittels Plasma aktiviert werden kann. Durch die Plasmaaktivierung resultieren neue Oberflächenspezies, die so geschaffen werden können, dass eine stärkere Wechselwirkung mit der Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials resultiert und im Ergebnis die Haftung des Polymer-Hybrid-Materials verbessert wird. For example, the second filler may be a filler that can be activated by plasma. Plasma activation results in new surface species that can be made to interact more strongly with the surface of the solid starting material and, as a result, improve the adhesion of the polymer hybrid material.

Die Art der durch die Plasmabehandlung erzielbaren Oberflächenspezies ist dabei vorrangig von der Prozessführung des Plasmaprozesses abhängig. Beispielsweise können während der Plasmabehandlung Gase wie Stickstoff, Dauerstoff, Silane oder Chlorsilane zugefügt werden, so dass beispielsweise polare Gruppen entstehen, welche stärker mit der Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials wechselwirken können. The type of surface species achievable by the plasma treatment is primarily dependent on the process control of the plasma process. For example, during the plasma treatment, gases such as nitrogen, permanent substance, silanes or chlorosilanes may be added, so that, for example, polar groups are formed which can interact more strongly with the surface of the solid starting material.

Der zweite Füllstoff kann in der Polymermatrix so verteilt sein, dass der Masseanteil des zweiten Füllstoffs in Richtung der unteren Grenzfläche zunimmt. Beispielsweise kann das Polymer-Hybrid-Material den zweiten Füllstoff lediglich in einem Bereich angrenzend an die untere Grenzfläche enthalten, wobei der Bereich auch als Schicht im Sinne der oben genannten Definition ausgebildet sein kann. The second filler may be distributed in the polymer matrix such that the mass fraction of the second filler increases toward the lower interface. For example, the polymer-hybrid material may contain the second filler only in a region adjacent to the lower interface, which region may also be formed as a layer in the sense of the above definition.

Dies ermöglicht die Anordnung des zweiten Füllstoffs bevorzugt in der Nähe der Grenzfläche zwischen Polymer-Hybrid-Material und Festkörper-Ausgangsmaterial, wodurch die Haftung verbessert und damit eine größere Kraftübertragung in das zu teilende Festkörper-Ausgangsmaterial ermöglicht wird. This allows the placement of the second filler preferably near the interface between polymer hybrid material and solid state starting material, thereby improving adhesion and thus enabling greater force transfer into the solid state starting material to be divided.

Beispielsweise kann der zweite Füllstoff Kern-Schale-Polymerpartikel bzw. Core-Shell-Polymerpartikel umfassen. Dabei sind Partikel bevorzugt, deren Polymerzusammensetzung sich von der Polymermatrix des Polymer-Hybrid-Materials dahingehend unterscheidet, dass insbesondere die Oberfläche, d. h. die Schale, der Kern-Schale-Partikel stärker aktivierbar ist, z. B. mittels Niedertemperaturplasmas. Beispiele hierfür sind Kern-Schale-Partikel umfassend einen Polysiloxan-Kern mit einer Acrylat-Schale oder umfassend einen nanoskaligen Silikat-Kern mit einer Epoxid-Schale oder umfassend einen Kautschukpartikel-Kern mit eines Epoxid-Schale oder umfassend einen Nitrilkautschukpartikel-Kern mit einer Epoxid-Schale. For example, the second filler may comprise core-shell polymer particles or core-shell polymer particles. In this case, preference is given to particles whose polymer composition differs from the polymer matrix of the polymer hybrid material in that in particular the surface, i. H. the shell, the core-shell particles is more activated, z. B. by means of low temperature plasma. Examples of these are core-shell particles comprising a polysiloxane core with an acrylate shell or comprising a nanoscale silicate core with an epoxy shell or comprising a rubber particle core with an epoxy shell or comprising a nitrile rubber particle core with an epoxy -Bowl.

Der zweite Füllstoff kann mittels Niedertemperaturplasma, z. B. Kaltplasma, aktivierbar sein. Beispielsweise kann das Plasma mittels dielektrischer Barriereentladung (DBE) erzeugt werden. Die durchschnittliche Temperatur des durch DBE erzeugten nichtthermischen Plasmas beträgt ca. 70 °C bei Umgebungsdruck. The second filler can by means of low temperature plasma, z. As cold plasma, be activated. For example, the plasma can be generated by means of dielectric barrier discharge (DBE). The average temperature of the non-thermal plasma generated by DBE is about 70 ° C at ambient pressure.

Bei der DBE-Behandlung wird die Oberfläche beispielsweise mit uni- oder bipolaren Pulsen von Pulsdauern von wenigen Mikrosekunden bis zu einigen zehn Nanosekunden und Amplituden im einstelligen bis zweistelligen Kilovoltbereich beaufschlagt. Hierbei sind keine metallischen Elektroden im Entladungsraum und somit keine metallischen Verunreinigungen oder Elektrodenverschleiß zu erwarten. In the case of DBE treatment, for example, the surface is subjected to uni- or bipolar pulses with pulse durations from a few microseconds to a few tens of nanoseconds and amplitudes in the single-digit to double-digit kilovolt range. In this case, no metallic electrodes in the discharge space and thus no metallic impurities or electrode wear are to be expected.

Vorteilhaft ist zudem eine hohe Effizienz, da an den Elektroden keine Ladungsträger aus- oder eintreten müssen. Dielektrische Oberflächen können bei niedrigen Temperaturen modifiziert und chemisch aktiviert werden. Die Oberflächenmodifikation kann beispielsweise durch eine Wechselwirkung und Reaktion der Oberflächenspezies durch Ionenbombardement erfolgen. In addition, a high efficiency is advantageous because no charge carriers have to leave or enter the electrodes. Dielectric surfaces can be modified at low temperatures and chemically activated. The surface modification can be carried out, for example, by an interaction and reaction of the surface species by ion bombardment.

Weiterhin können gezielt Prozessgase, wie z. B. Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Silane oder Chlorsilane, z. B. SixHyEz mit E = F, Cl, Br, I, O, H und x = 0 bis 10, z = 0 bis 10, SiH4, Si(EtO)4 oder Me3SiOSiMe3, bei einer Plasmabehandlung zugefügt werden, um beispielsweise bestimmte chemische Gruppen an der Oberfläche zu erzeugen. Furthermore, specifically process gases, such. As nitrogen, oxygen, hydrogen, silanes or chlorosilanes, z. B. Si x H y E z with E = F, Cl, Br, I, O, H and x = 0 to 10, z = 0 to 10, SiH 4 , Si (EtO) 4 or Me 3 SiOSiMe 3 , at be added to a plasma treatment, for example, to produce certain chemical groups on the surface.

Der zweite Füllstoff kann des Weiteren mittels Korona-Behandlung, Flammenbehandlung, Fluorierung, Ozonierung oder UV-Behandlung bzw. Eximer-Bestrahlung aktivierbar sein. The second filler may further be activated by means of corona treatment, flame treatment, fluorination, ozonation or UV treatment or eximer irradiation.

Durch eine derartige Aktivierung werden beispielsweise polare Gruppen an der Oberfläche des zweiten Füllstoffs generiert, die mit der Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials wechselwirken können und so die Haftung verbessern. By such activation, for example, polar groups are generated on the surface of the second filler which can interact with the surface of the solid state starting material to improve adhesion.

Das Polymer-Hybrid-Material kann weiterhin zusätzlich im Vergleich zu einem Polymer-Hybrid-Material mit einem ersten oder zu einem Polymer-Hybrid-Material mit einem ersten und einem zweiten Füllstoff einen dritten Füllstoff umfassen. The polymer hybrid material may further comprise a third filler as compared to a polymer hybrid material having a first or to a polymer hybrid material having a first and a second filler.

Dieser dritte Füllstoff weist im Vergleich zu dem Polymer der Polymermatrix eine höhere Temperaturleitfähigkeit und/oder einen höheren Elastizitätsmodul auf. This third filler has a higher thermal conductivity and / or a higher modulus of elasticity compared to the polymer of the polymer matrix.

Beispielsweise liegt der E-Modul des Polymers bei Tieftemperaturbedingungen im unteren einstelligen Gigapascalbereich (ca. 1–3 GPa), während beispielsweise metallische Füllstoffe einen E-Modul im zweistelligen bis dreistelligen Gigapascalbereich aufweisen. Bei einem entsprechenden hohen Füllstoffanteil ist ein perkolierendes Füllstoffnetzwerk möglich, was eine verbesserte „Krafteinkopplung“ in das Festkörper-Ausgangsmaterial ermöglicht. For example, the modulus of elasticity of the polymer at low temperature conditions is in the lower single-digit gigapascal range (about 1-3 GPa), while, for example, metallic fillers have an E-modulus in the two-digit to three-digit gigapascal range. With a corresponding high filler content, a percolating filler network is possible, allowing for improved "force coupling" into the solid state starting material.

Die Perkolation wird wesentlich durch den Volumenfüllgrad der jeweiligen Füllstoffe beeinflusst (z. B. 0,1 Vol%, 1 Vol% bis 10 Vol% je nach Aspektverhältnis). Mit zunehmender Krafteinleitung kann der viskoelastische Schichtaufbau der Polymerstruktur eingestaucht werden und mehrere Perkolationspfade wirksam werden. Hier können verbesserte Wärmeübergänge ermöglicht werden, da es zu einem verbesserten Kontakt der Füllstoffe mit der Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials kommen kann. The percolation is significantly influenced by the volume filling level of the respective fillers (eg 0.1% by volume, 1% by volume to 10% by volume depending on the aspect ratio). With increasing introduction of force, the viscoelastic layer structure of the polymer structure can be submerged and several percolation paths become effective. Here, improved heat transfer can be made possible because it can lead to improved contact of the fillers with the surface of the solid state starting material.

Die mechanische Stabilität des Polymer-Hybrid-Materials wird auch bei tiefen Temperaturen schneller erreicht. In Summe kommt es zu einer geringeren Standardabweichung der entsprechenden Struktur-Eigenschaftsprofile wie z. B. Bruchspannung und Bruchdehnung des Polymer-Hybrid-Materials und somit zu einer Erhöhung der Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens. Die ortsaufgelösten Eigenschaftsprofiländerungen (Spannungsspitzen im Polymer-Hybrid-Material) und somit im Festkörper sind kleiner, was zu einer höheren Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens und einer besseren Qualität der erzeugten Festkörper-Teilstücke führt. The mechanical stability of the polymer hybrid material is achieved faster even at low temperatures. In sum, there is a lower standard deviation of the corresponding structural property profiles such. B. breaking stress and elongation at break of the polymer-hybrid material and thus to an increase in the overall yield of the splitting process. The spatially resolved property profile changes (stress peaks in the polymer hybrid material) and thus in the solid state are smaller, which leads to a higher overall yield of the splitting process and a better quality of the solid sections produced.

Der dritte Füllstoff kann einen verbesserten Wärmeübergang zwischen Umgebung und Polymer-Hybrid-Material und eine schnellere Wärmeleitung innerhalb des Polymer-Hybrid-Materials bewirken, sodass das Polymer-Hybrid-Material schneller abgekühlt werden kann und das Splitting-Verfahren insgesamt schneller und damit effektiver durchgeführt werden kann. The third filler can provide improved heat transfer between the environment and polymer hybrid material and faster heat conduction within the polymer hybrid material, so that the polymer hybrid material can be cooled faster and the splitting process performed faster overall and thus more effectively can be.

Durch eine Erhöhung des Elastizitätsmoduls lassen sich höhere Spannungen für die Teilung des Festkörper-Ausgangsmaterials erzeugen, so dass auch Festkörper-Ausgangsmaterialien geteilt werden können, für die eine besonders hohe Spannung benötigt wird. By increasing the modulus of elasticity, higher voltages can be generated for the division of the solid state starting material, so that it is also possible to split solid starting materials for which a particularly high voltage is required.

Zudem kann der dritte Füllstoff auch der Beeinflussung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten dienen. Ziel ist dabei ein möglichst großer Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Polymer-Hybrid-Materials und des zu teilenden Festkörper-Ausgangsmaterials, um zusätzliche, für die Teilung notwendige Spannungen erzeugen zu können. Bevorzugt weist der dritte Füllstoff einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, d. h. einen Ausdehnungskoeffizienten, der höher als derjenige der Polymermatrix ist, auf. Beispielsweise kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des dritten Füllstoffs mehr als 300 ppm/K betragen. In addition, the third filler can also be used to influence the thermal expansion coefficient. The aim is to maximize the difference between the coefficients of thermal expansion of the polymer hybrid material and the solid state starting material to be divided in order to generate additional stresses necessary for the division. Preferably, the third filler has a high thermal expansion coefficient, d. H. an expansion coefficient higher than that of the polymer matrix. For example, the thermal expansion coefficient of the third filler may be more than 300 ppm / K.

Der dritte Füllstoff kann so in der Polymermatrix verteilt sein, dass der Masseanteil des dritten Füllstoffs in Richtung der oberen Grenzfläche zunimmt, um einen schnelleren Wärmeübergang insbesondere an der Grenzfläche zur Umgebung zu ermöglichen. The third filler may be distributed in the polymer matrix such that the mass fraction of the third filler increases toward the upper interface to allow faster heat transfer, particularly at the interface to the environment.

Der dritte Füllstoff kann ein Metall, insbesondere Aluminium, Eisen, Zink und/oder Kupfer, umfassen oder aus einem der genannten Metalle bestehen. Metalle zeichnen sich im Allgemeinen durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit aus. The third filler may comprise a metal, in particular aluminum, iron, zinc and / or copper, or consist of one of the metals mentioned. Metals are generally characterized by high thermal conductivity and thermal conductivity.

Die beschriebenen Füllstoffe können in partikulärer Form in der Polymermatrix verteilt vorliegen, wobei die Partikelgröße im µm- und nm-Bereich, bezogen auf zumindest eine Dimension des Partikels, liegen kann. Neben einer kugelförmigen Gestalt können die Füllstoffpartikel auch andere Ausgestaltungen, beispielsweise eine stäbchenförmige oder scheibenförmige Gestalt annehmen. The fillers described may be distributed in particulate form in the polymer matrix, wherein the particle size in the micron and nm range, based on at least one dimension of the particle, may be. In addition to a spherical shape, the filler particles can also assume other configurations, for example a rod-shaped or disc-shaped form.

Die Füllstoffpartikel können sämtliche Partikelgrößenverteilungen aufweisen, beispielsweise monomodal oder bimodal, eng, insbesondere monodispers, oder breit. Die Füllstoffe können an die Polymermatrix sowohl physikalisch, z. B. durch Einbettung in das Polymernetzwerk, als auch chemisch angebunden sein. The filler particles can have all particle size distributions, for example monomodal or bimodal, narrow, in particular monodisperse, or broad. The fillers can be attached to the polymer matrix both physically, e.g. B. by embedding in the polymer network, as well as be chemically attached.

Weiterhin können einer oder mehrere der beschriebenen Füllstoffe anorganische oder organische Fasern, beispielsweise Kohle-, Glas-, Basalt- oder Aramidfasern, umfassen oder aus solchen bestehen, sofern die zuvor beschriebenen Funktionen damit vereinbar sind. Optional kann auch ein weiterer Füllstoff hinzugefügt werden, der die genannten Fasern umfasst oder aus solchen besteht. Furthermore, one or more of the fillers described may comprise or consist of inorganic or organic fibers, for example carbon, glass, basalt or aramid fibers, provided that the functions described above are compatible therewith. Optionally, another filler may be added comprising or consisting of said fibers.

Fasern weisen üblicherweise stark anisotrope Eigenschaften auf. Durch eine richtungsabhängige Positionierung des Füllstoffs im Polymer-Hybrid-Material besteht die Möglichkeit einer gezielten Beeinflussung der für die Teilung des Festkörper-Ausgangsmaterials notwendigen Spannungen. Dies kann zur Erhöhung der Gesamtausbeute des Splitting-Verfahrens beitragen. Fibers usually have strongly anisotropic properties. By a direction-dependent positioning of the filler in the polymer-hybrid material, there is the possibility of a targeted influencing the necessary for the division of the solid state starting material voltages. This can help increase the overall yield of the splitting process.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht in dem Falle, dass ein organischer oder anorganischer Füllstoff als Faserstoff mit einer stark anisotropen Struktur eingesetzt wird, darin, dass dadurch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften innerhalb des Polymer-Hybrid-Materials erreicht werden kann. An additional advantage, in the case where an organic or inorganic filler is used as a pulp having a highly anisotropic structure, is that it can achieve an improvement in mechanical properties within the polymer hybrid material.

Die beschriebenen Füllstoffe können zudem Kern-Schale-Partikeln umfassen oder daraus bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann ein weiterer Füllstoff umfassend oder bestehend aus Kern-Schale-Partikeln im Polymer-Hybrid-Material vorgesehen sein. The described fillers may also comprise or consist of core-shell particles. Additionally or alternatively, a further filler may be provided comprising or consisting of core-shell particles in the polymer hybrid material.

Kern-Schale-Partikel zeichnen sich dadurch aus, dass ein in der Regel kugelförmiger Kern aus einem Material von einer Schale aus einem zweiten Material umgeben ist. Die Schale kann entweder den Kern komplett umhüllen oder aber auch durchlässig sein.  Core-shell particles are characterized by the fact that a generally spherical core of a material is surrounded by a shell of a second material. The shell can either completely encase the core or be permeable.

Bei den Materialien kann es sich sowohl um anorganische Materialien, wie z. B. Metalle, oder um organische Materialien, wie z. B. Polymere handeln. Beispielsweise können zwei verschiedene Metalle miteinander kombiniert werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, einen Kern aus einem Polymer mit einer Schale aus einem Metall oder einem zweiten Polymer zu umgeben. The materials may be both inorganic materials, such as. As metals, or organic materials such. As polymers act. For example, two different metals can be combined with each other. But it is also possible to surround a core of a polymer with a shell of a metal or a second polymer.

Kern-Schale-Partikel ermöglichen die Kombination der Eigenschaften des ersten und zweiten Materials. Beispielsweise kann über einen preiswerten Polymerkern die Größe und Dichte der Füllstoffpartikel festgelegt werden, während die metallische Schale wie oben beschrieben reagieren kann. Aufgrund ihrer oftmals monodispersen Partikelgrößenverteilung lassen sich die Eigenschaften der Kern-Schale-Partikel zudem präzise vorhersagen und einstellen. Core-shell particles allow the combination of the properties of the first and second materials. For example, the size and density of the filler particles can be determined via a low-cost polymer core, while the metallic shell can react as described above. Due to their often monodisperse particle size distribution, the properties of the core-shell particles can also be accurately predicted and adjusted.

Weiterhin können die Füllstoffe Kieselsäure, beispielsweise pyrogene Kieselsäure, umfassen oder aus dieser bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann ein weiterer Füllstoff umfassend oder bestehend aus Kieselsäure im Polymer-Hybrid-Material vorgesehen sein. Furthermore, the fillers may comprise or consist of silica, for example fumed silica. Additionally or alternatively, another filler comprising or consisting of silica may be provided in the polymer hybrid material.

Pyrogene Kieselsäure kann ein dreidimensionales Netzwerk ausbilden und dadurch zur Verbesserung der mechanischen Stabilität beitragen. Somit kann ein solcher Füllstoff der gezielten Einstellung der mechanischen Eigenschaften des Polymer-Hybrid-Materials dienen. Pyrogenic silica can form a three-dimensional network and thereby contribute to the improvement of mechanical stability. Thus, such a filler can serve to selectively adjust the mechanical properties of the polymer hybrid material.

Einer oder mehrere der genannten Füllstoffe (erster, zweiter, dritter Füllstoff) können aus demselben Material bestehen, sofern dies mit der ihnen zugeschriebenen Funktion vereinbar ist. Beispielsweise kann sowohl der erste als auch der dritte Füllstoff Aluminium umfassen oder aus Aluminium bestehen. Aluminium lässt sich wie oben beschrieben sowohl zur Generierung von Kavitäten und damit zur Beschleunigung des Ablösens des Polymer-Hybrid-Materials vom Festkörper-Teilstück nutzen als auch zur Erhöhung der Temperaturleitfähigkeit. Eine derartige Ausgestaltung vereinfacht den Herstellungsprozess, da es ausreichend sein kann, nur einen oder zwei Füllstoffe hinzuzufügen, um alle Funktionen zu erfüllen. One or more of the said fillers (first, second, third filler) may be of the same material, as long as this is compatible with the function attributed to them. For example, both the first and the third filler comprise aluminum or consist of aluminum. As described above, aluminum can be used both to generate cavities and thus to accelerate the detachment of the polymer hybrid material from the solid body section and also to increase the thermal conductivity. Such a configuration simplifies the manufacturing process, since it may be sufficient to add only one or two fillers to perform all functions.

Erster und zweiter sowie ggf. dritter Füllstoff können auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Dadurch wird eine individuelle und damit bessere Anpassung des Füllstoffs an die gewünschte Funktion ermöglicht. First and second and possibly third filler can also consist of different materials. This allows an individual and thus better adaptation of the filler to the desired function.

Eine erfindungsgemäße Folie umfasst ein Polymer-Hybrid-Material, wie oben stehend beschrieben. Die Folie kann eine Dicke von beispielsweise 0,5 bis 5 mm aufweisen. A film of the invention comprises a polymer hybrid material as above described. The film may have a thickness of, for example, 0.5 to 5 mm.

Das erfindungsgemäße Polymer-Hybrid-Material oder eine erfindungsgemäße Folie können in einem Splitting-Verfahren zur Teilung eines Festkörper-Ausgangsmaterial in zumindest zwei Festkörper-Teilstücke verwendet werden. The polymer hybrid material according to the invention or a film according to the invention can be used in a splitting process for dividing a solid starting material into at least two solid sections.

Insbesondere kann das Polymer-Hybrid-Material in einem Splitting-Verfahren verwendet werden, bei dem aus einem zylinderförmigen Festkörper-Ausgangsmaterial mehrere zylinderförmige, bevorzugt scheibenförmige, Festkörper-Teilstücke, insbesondere Wafer, erzeugt werden. In particular, the polymer hybrid material can be used in a splitting method in which a plurality of cylindrical, preferably disk-shaped, solid body sections, in particular wafers, are produced from a cylindrical solid state starting material.

Unter Zylinder ist dabei ein von zwei parallelen, ebenen, kongruenten Flächen (Grund- und Deckfläche) und einer Mantel- bzw. Zylinderfläche begrenzter Körper zu verstehen, wobei die Mantelfläche von parallelen Geraden gebildet wird. Bevorzugt sind Grund- und Deckfläche kreisförmig ausgebildet und liegen deckungsgleich übereinander, so dass ein gerader Kreiszylinder resultiert. Gleichwohl sind auch andere Zylindergestaltungen, z. B. mit n-eckigen Grundflächen mit n = 3, 4, 5 oder 6, denkbar, wobei Grund- und Deckfläche bevorzugt deckungsgleich übereinander liegen. Under cylinder is to be understood by one of two parallel, flat, congruent surfaces (top and top surface) and a shell or cylindrical surface of limited body, wherein the lateral surface is formed by parallel straight lines. Preferably, the base and top surfaces are circular and lie congruently one above the other, so that a straight circular cylinder results. Nevertheless, other cylinder designs, eg. B. with n-sided base areas with n = 3, 4, 5 or 6, conceivable, with the base and top surfaces preferably above one another congruent.

Gemäß der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Festkörper-Ausgangsmaterial ein monokristallines, polykristallines oder amorphes Material verstanden. Bevorzugt eignen sich wegen der stark anisotropen atomaren Bindungskräfte monokristalline Materialien mit einer stark anisotropen Struktur. Das Festkörper-Ausgangsmaterial weist bevorzugt ein Material oder eine Materialkombination aus einer der Hauptgruppen 3, 4, 5 und/oder 12 des Periodensystems der Elemente, insbesondere eine Kombination aus Elementen der 3., 5. und der 12. Hauptgruppe, auf oder besteht aus einem solchen Material, wie z. B. Silizium Si, Siliciumcarbid SiC, SiGe, Germanium Ge, Galliumarsenid GaAs, Indiumphosphid InP, Galliumnitrid GaN, Aluminiumoxid Al2O3 (Saphir), Aluminiumnitrid AlN. As used herein, a solid state starting material is understood to mean a monocrystalline, polycrystalline or amorphous material. Due to the strongly anisotropic atomic bonding forces, monocrystalline materials having a strongly anisotropic structure are preferred. The solid-state starting material preferably comprises or consists of a material or a combination of materials from one of the main groups 3, 4, 5 and / or 12 of the Periodic Table of the Elements, in particular a combination of elements of the 3rd, 5th and 12th main groups such a material, such as. Silicon Si, silicon carbide SiC, SiGe, germanium Ge, gallium arsenide GaAs, indium phosphide InP, gallium nitride GaN, alumina Al 2 O 3 (sapphire), aluminum nitride AlN.

Daneben kann das Halbleiter-Ausgangsmaterial beispielsweise auch Zinkoxid ZnO, Gallium(III)-oxid Ga2O3, Galliumphosphid GaP, Indiumarsenid InAs, Indiumnitrid InN, Aluminiumarsenid AlAs oder Diamant aufweisen oder aus einem solchen Material bestehen. In addition, the semiconductor starting material may include, for example, zinc oxide ZnO, gallium (III) oxide Ga 2 O 3 , gallium phosphide GaP, indium arsenide InAs, indium nitride InN, aluminum arsenide AlAs or diamond, or consist of such a material.

Weiterhin kann das Festkörper-Ausgangsmaterial eine Keramik (z. B. Al2O3 – Alumiumoxid) aufweisen oder aus einer Keramik bestehen, bevorzugte Keramiken sind dabei z. B. Perovskitkeramiken (wie z.B. Pb-, O-, Ti/Zr-haltige Keramiken) im Allgemeinen und Blei-Magnesium-Niobate, Bariumtitanat, Lithiumtitanat, Yttrium-Aluminium-Granat, insbesondere Yttrium-Aluminium-Granat Kristalle für Festkörperlaseranwendungen, SAW-Keramiken (surface acoustic wave), wie z. B. Lithiumniobat, Galliumorthophosphat, Quartz, Calziumtitanat, etc. im Speziellen. Furthermore, the solid state starting material may comprise a ceramic (eg Al 2 O 3 - alumina) or may consist of a ceramic, preferred ceramics being z. Perovskite ceramics (such as Pb, O, Ti / Zr containing ceramics) in general, and lead magnesium niobates, barium titanate, lithium titanate, yttrium aluminum garnet, especially yttrium aluminum garnet crystals for solid state laser applications, SAW Ceramics (surface acoustic wave), such. As lithium niobate, gallium orthophosphate, quartz, calcium titanate, etc. in particular.

Das Festkörper-Ausgangsmaterial weist somit bevorzugt ein Halbleitermaterial oder ein Keramikmaterial auf bzw. besonders bevorzugt besteht der Festkörper aus mindestens einem Halbleitermaterial oder einem Keramikmaterial. Es ist weiterhin denkbar, dass der Festkörper ein transparentes Material aufweist oder teilweise aus einem transparenten Material, wie z. B. Saphir, besteht bzw. gefertigt ist. The solid state starting material thus preferably has a semiconductor material or a ceramic material or, particularly preferably, the solid body consists of at least one semiconductor material or a ceramic material. It is also conceivable that the solid has a transparent material or partially made of a transparent material, such. B. sapphire, consists or is made.

Weitere Materialien, die hierbei als Festkörper-Ausgangsmaterial alleine oder in Kombination mit einem anderen Material in Frage kommen, sind z. B. „wide band gap“-Materialien, InAlSb, Hochtemperatursupraleiter, insbesondere seltene Erden Cuprate (z. B. YBa2Cu3O7). Es ist zusätzlich oder alternativ denkbar, dass das Festkörper-Ausgangsmaterial eine Photomaske ist, wobei als Photomaskenmaterial im vorliegenden Fall bevorzugt jedes zum Anmeldetag bekannte Photomaskenmaterial und besonders bevorzugt Kombinationen daraus verwendet werden können. Other materials that come here as a solid starting material alone or in combination with another material in question are, for. B. "wide band gap" materials, InAlSb, high temperature superconductors, in particular rare earth cuprates (eg YBa 2 Cu 3 O 7 ). It is additionally or alternatively conceivable that the solid state starting material is a photomask, wherein as photomask material in the present case, preferably any known to the filing date photomask material and more preferably combinations thereof can be used.

Ein erfindungsgemäßes Splitting-Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst wird das zu teilende Festkörper-Ausgangsmaterial mit einer freiliegenden Oberfläche bereitgestellt. Das Festkörper-Ausgangsmaterial kann wie zuvor beschrieben beschaffen sein, beispielsweise eine zylinderförmige Gestalt aufweisen und aus einem der aufgeführten Materialien bestehen. A splitting method according to the invention comprises the following steps: First, the solid-state starting material to be divided is provided with an exposed surface. The solid state starting material may be as described above, for example, have a cylindrical shape and consist of one of the listed materials.

Auf zumindest diese Oberfläche wird ein erfindungsgemäßes Polymer-Hybrid-Material oder eine erfindungsgemäße Folie aufgebracht, so dass eine entsprechende Verbundstruktur resultiert. Das aufgebrachte Polymer-Hybrid-Material bzw. die aufgebrachte Folie werden im Folgenden auch als Aufnahmeschicht bezeichnet. Die Dicke einer solchen Aufnahmeschicht kann beispielsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm liegen. An inventive polymer hybrid material or a film according to the invention is applied to at least this surface so that a corresponding composite structure results. The applied polymer-hybrid material or the applied film are also referred to below as recording layer. The thickness of such a receiving layer may be, for example, between 0.5 mm and 5 mm.

Optional kann das Polymer-Hybrid-Material oder die Folie auch auf mehrere freiliegende Oberflächen, insbesondere auf parallel zueinander angeordnete Oberflächen aufgebracht werden. Optionally, the polymer hybrid material or the film can also be applied to a plurality of exposed surfaces, in particular to surfaces arranged parallel to one another.

Insbesondere kann es sich um ein zylinderförmiges Festkörper-Ausgangsmaterial handeln. In diesem Fall wird das Polymer-Hybrid-Material oder die Folie auf eine freiliegende Grund- und/oder Deckfläche aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Aufkleben einer Folie bestehend aus dem Polymer-Hybrid-Material erfolgen. In particular, it may be a cylindrical solid-state starting material. In this case, the polymer hybrid material or the film is applied to an exposed base and / or top surface. This can be done for example by sticking a film consisting of the polymer-hybrid material.

Das Aufbringen des Polymer-Hybrid-Materials auf die freiliegende Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials kann auch erfolgen, indem das Polymer-Hybrid-Material direkt auf dieser Oberfläche erzeugt wird, beispielsweise, indem das nachstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Polymer-Hybrid-Materials auf dieser Oberfläche durchgeführt wird. So kann eine Vorläufersubstanz des Polymer-Hybrid-Materials aus flüssiger Phase auf der freiliegenden Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials aufgetragen werden, dem sich ein physikalischer und/oder chemischer Vorgang, beispielsweise Verdunstung und/oder Vernetzungsreaktionen, zur Ausbildung des eigentlichen Polymer-Hybrid-Material anschließt. The application of the polymer hybrid material to the exposed surface of the solid starting material may also be accomplished by forming the polymer hybrid material directly on that surface, for example, by the method described below for preparing a polymer hybrid material this surface is performed. Thus, a precursor substance of the liquid phase polymer hybrid material may be applied to the exposed surface of the solid state starting material which undergoes a physical and / or chemical process, such as evaporation and / or crosslinking reactions, to form the actual polymer hybrid material followed.

Darauffolgend wird die Verbundstruktur mit einem Spannungsfeld derart beaufschlagt, dass das Festkörper-Ausgangsmaterial entlang einer Ablösebene innerhalb des Festkörper-Ausgangsmaterials in zumindest zwei Festkörper-Teilstücke gespalten wird. Subsequently, the composite structure is subjected to a voltage field in such a way that the solid state starting material is split into at least two solid sections along a separation plane within the solid state starting material.

Das Spannungsfeld kann durch thermische Beaufschlagung der Aufnahmeschicht, beispielsweise durch plötzliches Abkühlen oder Erwärmen, insbesondere durch plötzliches Abkühlen mittels flüssigen Stickstoffs, erfolgen, wobei das Spannungsfeld aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Festkörper-Ausgangsmaterials und des Polymer-Hybrid-Materials sowie der resultierenden signifikanten Änderung des E-Moduls entsteht. The stress field can be brought about by thermal exposure of the recording layer, for example by sudden cooling or heating, in particular by sudden cooling by liquid nitrogen, the stress field due to the different thermal expansion coefficients of the solid starting material and the polymer-hybrid material and the resulting significant change in the E-module is created.

Die thermische Beaufschlagung stellt bevorzugt ein Abkühlen der Aufnahmeschicht unter die Umgebungstemperatur und bevorzugt unter 10 °C und besondere bevorzugt unter 0 °C und weiter bevorzugt unter –10 °C dar. The thermal exposure preferably means that the receiving layer is cooled below the ambient temperature and preferably below 10 ° C. and more preferably below 0 ° C. and more preferably below -10 ° C.

Die Abkühlung der Aufnahmeschicht erfolgt höchst bevorzugt derart, dass zumindest ein Teil der Aufnahmeschicht einen Glasübergang vollzieht. Die Abkühlung kann hierbei eine Abkühlung auf unter –100 °C sein, die z. B. mittels flüssigen Stickstoffs bewirkbar ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da sich die Aufnahmeschicht in Abhängigkeit von der Temperaturveränderung zusammenzieht und/oder einen Glasübergang erfährt und die dabei entstehenden Kräfte auf das Festkörper-Ausgangsmaterial übertragen werden, wodurch mechanische Spannungen in dem Festkörper erzeugbar sind, die zum Auslösen eines Risses und/oder zur Rissausbreitung führen, wobei sich der Riss zunächst entlang der ersten Ablöseebene zum Abspalten der Festkörperschicht ausbreitet. The cooling of the receiving layer is most preferably such that at least a part of the receiving layer completes a glass transition. The cooling can be a cooling to below -100 ° C, the z. B. by means of liquid nitrogen is effected. This embodiment is advantageous because the receiving layer contracts as a function of the temperature change and / or undergoes a glass transition and the resulting forces are transferred to the solid state starting material, whereby mechanical stresses can be generated in the solid, which trigger a crack and / or or crack propagation, wherein the crack first propagates along the first release plane to cleave the solid layer.

In einem weiteren Schritt wird das Polymer-Hybrid-Material oder die Folie vom Festkörper-Teilstück, beispielsweise durch eine chemische Reaktion, ein physikalischen Ablösevorgang und/oder mechanisches Abtragen, entfernt. In a further step, the polymer-hybrid material or the film is removed from the solid-state section, for example by a chemical reaction, a physical detachment process and / or mechanical removal.

Optional kann zwischen dem Festköper-Ausgangsmaterial und dem Polymer-Hybrid-Material oder der Folie eine Opferschicht vorgesehen sein, die das Entfernen des Polymer-Hybrid-Materials oder der Folie nach erfolgter Teilung vereinfacht, indem beispielsweise die Opferschicht durch eine geeignete chemische Reaktion zersetzt wird. Optionally, a sacrificial layer may be provided between the solid state starting material and the polymer hybrid material or film to facilitate removal of the polymer hybrid material or film after division by, for example, decomposing the sacrificial layer by a suitable chemical reaction ,

Während die Polymermatrix der Generierung der zur Teilung des Festkörper-Ausgangsmaterials notwendigen Spannungen dient, obliegen dem oder den Füllstoffen die oben beschriebenen Aufgaben. While the polymer matrix is used to generate the stresses necessary to divide the solid starting material, the filler or fillers are responsible for the above-described tasks.

Insbesondere kann durch den ersten Füllstoff die Entfernung des Polymer-Hybrid-Materials oder der Folie beschleunigt werden, indem der An- und Abtransport des Lösungsmittels und der gelösten Bestandteile bzw. der Reaktionsedukte und -produkte verbessert wird. Dadurch können die nach dem Stand der Technik bisher erforderlichen zusätzlichen Spannungen bis hin zu einem kompletten Verzicht reduziert werden, so dass dadurch verursachte Beschädigungen der Festkörper-Teilstücke vermieden werden können. Im Ergebnis resultieren eine verkürzte Prozesszeit und eine verbesserte Gesamtausbeute. In particular, by the first filler, the removal of the polymer-hybrid material or the film can be accelerated by improving the delivery and removal of the solvent and the dissolved constituents or the reaction products and products. As a result, the previously required according to the prior art additional voltages can be reduced to a complete waiver, so that caused damage to the solid sections can be avoided. The result is a shorter process time and an improved overall yield.

Zudem wird die Prozessstabilität des Gesamtverfahrens erhöht, da aufgrund des möglichen Verzichts auf das Einbringen zusätzlicher Spannungen weniger Prozessschritte notwendig sind. In addition, the process stability of the overall process is increased, since fewer process steps are necessary due to the possible omission of the introduction of additional voltages.

Unterliegen die Polymermatrix und/oder die Füllstoffe keiner chemischen Reaktion, so ist zudem deren Wiederverwendung möglich. If the polymer matrix and / or the fillers are not subject to a chemical reaction, their reuse is also possible.

Die Entfernung des Polymer-Hybrid-Materials oder der Folie kann derart beschleunigt werden, dass auf eine zusätzliche Opferschicht verzichtet werden kann. Dies trägt zu einer weiteren Vereinfachung und damit zur Erhöhung der Prozessstabilität des Splitting-Verfahrens bei. The removal of the polymer hybrid material or the film can be accelerated so that can be dispensed with an additional sacrificial layer. This contributes to a further simplification and thus to an increase in the process stability of the splitting method.

Das Polymer-Hybrid-Material oder die Folie können direkt auf die freiliegende Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials aufgebracht werden oder es kann eine dazwischenliegende Opferschicht vorgesehen werden. The polymer hybrid material or film may be applied directly to the exposed surface of the solid state starting material or an intervening sacrificial layer may be provided.

Das Polymer-Hybrid-Material oder die Folie können vor dem Aufbringen auf die Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials oder die Opferschicht mittels Niedertemperaturplasmas, z. B. Kaltplasma aktiviert werden. Dabei kann eine Aktivierung der Polymermatrix und/oder des oder der Füllstoffe wie vorstehend beschrieben erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann zudem die Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials oder die Opferschicht plasmabehandelt werden. The polymer hybrid material or film may be applied to the surface of the solid state starting material or sacrificial layer by low temperature plasma, e.g. B. cold plasma can be activated. In this case, an activation of the polymer matrix and / or the filler or fillers as described above. Additionally or alternatively, the surface of the solid state Starting material or the sacrificial layer are plasma-treated.

Dies begünstigt eine homogenere und einstellbare Haftung auf dem Festkörper-Ausgangsmaterial bzw. der Opferschicht und ermöglicht eine bessere Kraftübertragung. This promotes a more homogeneous and adjustable adhesion to the solid state starting material or the sacrificial layer and enables better power transmission.

Beispielsweise lässt sich durch eine gezielte Plasmabehandlung eine ortsaufgelöste Oberflächenmorphologie realisieren. Dies kann zu gewünschten Zielprofilen wie z. B. unterschiedlich ortsaufgelösten Adhäsions- oder Kohäsionseigenschaften der Oberfläche des Polymer-Hybrid-Materials und/oder der Oberfläche der Festkörper-Ausgangsmaterials und/oder der sich anschließenden Opferschicht dienen. For example, a spatially resolved surface morphology can be realized by a targeted plasma treatment. This can lead to desired target profiles such. B. different spatially resolved adhesion or cohesion properties of the surface of the polymer hybrid material and / or the surface of the solid state starting material and / or the subsequent sacrificial layer serve.

Eine erfindungsgemäße Folie kann mittels Laminieren oder Kleben direkt auf die Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials oder auf die Opferschicht aufgebracht werden. Laminieren ermöglicht eine bessere Haftung, insbesondere im Randbereich. Damit kann ein Ausbrechen des Festkörpermaterials im Randbereich während der Teilung weitgehend vermieden werden, wodurch die Ausschussrate verringert werden kann. A film of the invention can be applied by lamination or gluing directly to the surface of the solid state starting material or to the sacrificial layer. Lamination allows better adhesion, especially in the edge area. As a result, break-off of the solid material in the edge region during the division can be largely avoided, as a result of which the reject rate can be reduced.

Optional kann eine Ablöseebene innerhalb des Festköper-Ausgangsmaterials mittels mindestens einer Strahlungsquelle vorgegeben werden, beispielsweise mittels eines Lasers. Damit kann die Position der Ablöseebene genau festgelegt werden, sodass eine sehr kleine TTV, insbesondere kleiner als 200 µm oder 100 µm oder kleiner als 80 µm oder kleiner als 60 µm oder kleiner als 40 µm oder kleiner als 20 µm oder kleiner als 10 µm oder kleiner als 5 µm, insbesondere kleiner als 4, 3, 2, 1 µm ermöglicht wird. Optionally, a release plane within the solid state starting material can be predetermined by means of at least one radiation source, for example by means of a laser. Thus, the position of the release plane can be accurately determined, so that a very small TTV, in particular less than 200 microns or 100 microns or less than 80 microns or less than 60 microns or less than 40 microns or less than 20 microns or less than 10 microns or smaller than 5 μm, in particular smaller than 4, 3, 2, 1 μm is made possible.

Die Strahlenbeaufschlagung des Festkörper-Ausgangsmaterials schafft somit in einem ersten Schritt eine Art Perforation im Inneren des Festkörper-Ausgangsmaterials entlang der in einem zweiten Schritt die Rissausbreitung erfolgt bzw. entlang der das Festkörper-Teilstück von dem Festkörper-Ausgangsmaterial abgetrennt wird. The radiation exposure of the solid state starting material thus creates in a first step a kind of perforation in the interior of the solid state starting material along which the crack propagation takes place in a second step or along which the solid state section is separated from the solid state starting material.

Mindestens oder genau eine Strahlungsquelle kann zum Bereitstellen der in das Festkörper-Ausgangsmaterial einzubringenden Strahlung derart konfiguriert sein, dass die von ihr ausgestrahlten Strahlen die Defekte an vorbestimmten Orten innerhalb des Festkörper-Ausgangsmaterials erzeugen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da mittels einer Strahlungsquelle, insbesondere mittels eines Lasers, äußerst genau Defekte in dem Festkörper-Ausgangsmaterial erzeugbar sind. At least or one radiation source may be configured to provide the radiation to be introduced into the solid state starting material such that the rays emitted thereby produce the defects at predetermined locations within the solid state starting material. This embodiment is advantageous because defects in the solid state starting material can be generated extremely accurately by means of a radiation source, in particular by means of a laser.

Die Strahlungsquelle kann derart eingestellt werden, dass die von ihr ausgestrahlten Strahlen zum Erzeugen der Ablöseebene auf eine definierte Tiefe, insbesondere in eine Tiefe < 100 µm, in das Festkörper-Ausgangsmaterial eindringen. Bevorzugt wird die Ablöseebene parallel beabstandet zu einer äußeren und bevorzugt ebenen Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials ausgebildet. Bevorzugt ist die Ablöseebene weniger als 100 µm und bevorzugt weniger als 50 µm und besonders bevorzugt weniger als oder gleich 20, 10, 5 oder 2 µm von der ebenen Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterials beabstandet innerhalb des Festkörper-Ausgangsmaterials ausgebildet. The radiation source can be set in such a way that the rays emitted by it to generate the release plane penetrate to a defined depth, in particular into a depth <100 μm, into the solid state starting material. Preferably, the Ablöseebene is parallel spaced formed to an outer and preferably flat surface of the solid state starting material. Preferably, the release plane is less than 100 microns, and preferably less than 50 microns, and more preferably less than or equal to 20, 10, 5 or 2 microns from the planar surface of the solid state starting material spaced within the solid state starting material formed.

Der Festkörper kann mit einer vorgegebenen Wellenlänge und/oder Leistung beaufschlagt werden, wobei die vorgegebene Wellenlänge bevorzugt an das jeweilige Material angepasst ist. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Defektgröße durch die Wellenlänge und/oder die Leistung beeinflussbar ist. The solid can be acted upon with a predetermined wavelength and / or power, wherein the predetermined wavelength is preferably adapted to the respective material. This embodiment is advantageous because the defect size can be influenced by the wavelength and / or the power.

Das Festkörper-Ausgangsmaterial kann an einer Halteschicht zum Halten des Festkörpers angeordnet sein, wobei die Halteschicht an einem ersten ebenen Flächenanteil des Festkörper-Ausgangsmaterials angeordnet wird, wobei der erste ebene Flächenanteil des Festkörper-Ausgangsmaterials von einem zweiten ebenen Flächenanteil des Festkörper-Ausgangsmaterials beabstandet ist, wobei am zweiten ebenen Flächenanteil die Aufnahmeschicht angeordnet ist und wobei die Ablöseebene gegenüber dem ersten ebenen Flächenanteil und/oder dem zweiten ebenen Flächenanteil parallel ausgerichtet wird bzw. parallel erzeugt wird. The solid state starting material may be disposed on a support layer for holding the solid, wherein the support layer is disposed on a first planar surface portion of the solid state starting material, wherein the first planar area portion of the solid state starting material is spaced from a second planar area portion of the solid state starting material , Wherein the receiving layer is arranged on the second planar surface portion and wherein the Ablöseebene compared to the first planar surface portion and / or the second planar area portion is aligned in parallel or is generated in parallel.

Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da das Festkörper-Ausgangsmaterial zumindest abschnittweise und bevorzugt vollständig zwischen der Halteschicht und der Aufnahmeschicht angeordnet ist, wodurch mittels einer dieser Schichten oder mittels beider Schichten die Spannungen zur Risserzeugung bzw. Rissausbreitung in den Festkörper einleitbar sind. This embodiment is advantageous since the solid state starting material is arranged at least in sections and preferably completely between the holding layer and the receiving layer, whereby the stresses for crack generation or crack propagation in the solid body can be introduced by means of one of these layers or by means of both layers.

Die Halteschicht kann an einer zumindest abschnittsweise ebenen Fläche einer Stabilisierungseinrichtung angeordnet ist, die zumindest teilweise aus mindestens einem Metall besteht. The holding layer can be arranged on an at least partially planar surface of a stabilizing device, which at least partially consists of at least one metal.

Die Stabilisierungseinrichtung ist bevorzugt eine Platte, insbesondere eine Platte die Aluminium aufweist oder daraus besteht. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch die Stabilisierungseinrichtung und die Halteschicht das Festkörper-Ausgangsmaterial definiert bzw. fest gehalten wird, wodurch die Spannungen sehr genau in dem Festkörper-Ausgangsmaterial erzeugt werden können. The stabilizing device is preferably a plate, in particular a plate comprising or consisting of aluminum. This embodiment is advantageous because the solid state starting material is defined or held by the stabilizing device and the holding layer, whereby the voltages can be generated very accurately in the solid state starting material.

Die Spannungen können in dem Festkörper derart einstellbar bzw. erzeugbar sein, dass die Rissauslösung und/oder die Rissausbreitung zum Erzeugen einer Topografie der sich in der Rissebene ergebenden Oberfläche steuerbar ist. Die Spannungen sind somit bevorzugt in unterschiedlichen Bereichen des Festkörpers bevorzugt zumindest zeitweise unterschiedlich stark erzeugbar. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch Steuerung der Rissauslösung und/oder des Rissverlaufs die Topographie der erzeugten bzw. abgetrennten Festkörperschicht vorteilhaft beeinflussbar ist. The stresses may be adjustable in the solid state such that the crack initiation and / or the crack propagation for producing a topography are in the crack plane resulting surface is controllable. The stresses are thus preferably in different areas of the solid preferably at least temporarily differently strong generated. This embodiment is advantageous since the topography of the generated or separated solid-state layer can be advantageously influenced by controlling the crack initiation and / or the crack progression.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Polymer-Hybrid-Materials umfasst das Hinzufügen eines oder mehrerer Füllstoffe zu einem Monomer, einer Monomerlösung oder einem unvernetzten Polymer, bevorzugt einem unvernetzten Polydimethylsiloxan. Diese Mischung wird während oder nach der Zugabe des oder der Füllstoffe polymerisiert und/oder vernetzt. A method according to the invention for producing the above-described polymer hybrid material comprises adding one or more fillers to a monomer, a monomer solution or an uncrosslinked polymer, preferably an uncrosslinked polydimethylsiloxane. This mixture is polymerized and / or crosslinked during or after the addition of the filler or fillers.

Alternativ können der oder die Füllstoffe auch zu einer Polymerschmelze hinzugefügt werden, so dass das Polymer-Hybrid-Material durch Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur erhalten wird. Alternatively, the filler or fillers may also be added to a polymer melt such that the polymer hybrid material is obtained by cooling to a temperature below the melting temperature.

Die Verteilung des oder der Füllstoffe in der Polymermatrix kann durch die Geschwindigkeit der Polymerisation und/oder Vernetzung oder Abkühlung gesteuert werden. Dazu wird ausgenutzt, dass sich die Viskosität durch die Polymerisation, Vernetzung oder Abkühlung ändert, so dass sich die Sedimentationsgeschwindigkeit der Füllstoffe verringert. The distribution of filler (s) in the polymer matrix can be controlled by the rate of polymerization and / or crosslinking or cooling. For this purpose, it is exploited that the viscosity changes as a result of the polymerization, crosslinking or cooling, so that the sedimentation rate of the fillers is reduced.

Durch eine geeignete Bewegung des Gemischs aus Füllstoff und Polymermatrix während der Polymerisierung, Vernetzung oder Abkühlung kann beispielsweise eine gleichmäßige Füllstoffverteilung erreicht werden. By a suitable movement of the mixture of filler and polymer matrix during the polymerization, crosslinking or cooling, for example, a uniform filler distribution can be achieved.

Eine langsame Polymerisierung, Vernetzung oder Abkühlung ohne Bewegung führt durch Einwirken der Erdgravitationskraft hingegen aufgrund der Sedimentation zu einer Füllstoffanreicherung im erdnahen Bereich, sofern der Füllstoff eine höhere Dichte als die Polymermatrix aufweist. Dies kann zur Anreicherung des Füllstoffs im Grenzbereich zum Festkörper-Ausgangsmaterials oder zur Opferschicht ausgenutzt werden, beispielsweise um dort gezielt durch geeignete Reaktionen Kavitäten zu generieren. On the other hand, slow polymerization, cross-linking or cooling without movement, due to the action of the gravitational force, leads to a filler enrichment in the near-earth region due to sedimentation, provided that the filler has a higher density than the polymer matrix. This can be exploited for enrichment of the filler in the boundary region to the solid state starting material or to the sacrificial layer, for example, to selectively generate there by suitable reactions cavities.

Die Verteilung des oder der Füllstoffe in der Polymermatrix kann auch durch eine anderweitige Beeinflussung der Sedimentationsgeschwindigkeit des oder der Füllstoffe gesteuert werden. The distribution of the filler or fillers in the polymer matrix can also be controlled by otherwise affecting the sedimentation rate of the filler (s).

Neben dem Verhältnis der Dichten von Füllstoff und Polymermatrix beeinflusst auch die Partikelform die Sedimentation. Eine stark anisotrope Partikelform insbesondere mit einem hohen nichtrotationssymmetrischen Aspektverhältnis, wie sie beispielsweise Fasern eigen ist, führt beispielsweise zu einer Verzögerung der Sedimentation und zu einer sich graduell ändernden Füllstoffverteilung innerhalb der Polymermatrix. In addition to the ratio of the densities of filler and polymer matrix, the particle shape also influences the sedimentation. A strongly anisotropic particle shape, in particular with a high non-rotationally symmetric aspect ratio, such as, for example, fibers, leads, for example, to a delay in sedimentation and to a gradual change in the filler distribution within the polymer matrix.

Das Aspektverhältnis wird vorzugsweise verstanden als das Verhältnis von Länge zu Durchmesser, Länge zu Breite oder Länge zu Dicke. The aspect ratio is preferably understood as the ratio of length to diameter, length to width or length to thickness.

Als Länge wird dabei immer die größte Ausdehnung eines Partikels in eine der Raumrichtungen gewählt. As a length always the largest extent of a particle is chosen in one of the spatial directions.

Somit ist das Aspektverhältnis immer größer oder gleich eins. Das Aspektverhältnis von eins entspricht einer perfekten Kugelform. Abweichungen von einer Kugelform werden mit Aspektverhältnissen, die größer eins sind, beschrieben. Thus, the aspect ratio is always greater than or equal to one. The aspect ratio of one corresponds to a perfect spherical shape. Deviations from a spherical shape are described with aspect ratios greater than one.

Beispielsweise weisen Fasern typischerweise ein sehr hohes Aspektverhältnis (stark anisotrope Partikelform) auf. For example, fibers typically have a very high aspect ratio (strong anisotropic particle shape).

Je nach eingesetzten Füllstoffen oder der Kombination von Füllstoffen kann das Aspektverhältnis der Füllstoffpartikel größer als 100, 1000, 10.000, oft sogar größer 100.000 (z. B. bei Kohlenstoffnanoröhren), sein, wobei die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt sein soll. Depending on the fillers used or the combination of fillers, the aspect ratio of the filler particles may be greater than 100, 1000, 10,000, often even greater than 100,000 (eg, in carbon nanotubes), but the present invention is not intended to be so limited.

Auch können bei stark anisotropen Füllstoffpartikeln zusätzliche Stabilisierungen durch Überstrukturen auftreten, die einer Sedimentation entgegen wirken. Bei nanoskaligen Füllstoffpartikeln sind zudem dreidimensionale Gerüststrukturen möglich, die eine Sedimentation weiter erschweren, so dass die Eigenschaften insbesondere im Grenzbereich gezielt beeinflusst werden können. In the case of strongly anisotropic filler particles, additional stabilization by superstructures may occur which counteract sedimentation. In the case of nanoscale filler particles, three-dimensional framework structures are also possible which further complicate sedimentation, so that the properties can be specifically influenced, especially in the limit region.

Hinzu kommt, dass aufgrund der Stokesschen Gleichung, welche auf dem Gesetz von Stokes aufbaut, der Partikelradius im Quadrat zur Sedimentationsgeschwindigkeit eingeht:

Figure DE102016105616A1_0002
mit

νp
Sedimentationsgeschwindigkeit
r
Radius des sinkenden Partikels
g
Erdbeschleunigung
ρp
Dichte des Partikels
ρf
Dichte des Fluids
η
dynamische Viskosität des Fluids
In addition, because of the Stokes equation, which is based on the law of Stokes, the particle radius is in the square of the sedimentation rate:
Figure DE102016105616A1_0002
With
ν p
sedimentation
r
Radius of the sinking particle
G
acceleration of gravity
p
Density of the particle
ρ f
Density of the fluid
η
dynamic viscosity of the fluid

Danach reduziert sich die Sedimentationsgeschwindigkeit gerade bei submikro- und nanoskaligen Partikeln im Verlauf der Polymervernetzungsreaktion. Thereafter, the sedimentation rate is reduced, especially for submicron and nanoscale particles in the course of the polymer cross-linking reaction.

Einer oder mehrere der hinzuzufügenden Füllstoffe können zudem als Inhibitor wirken. Zusätzlich oder alternativ können auch ein oder mehrere Inhibitoren zugesetzt werden. Dadurch kann beispielsweise eine ungewollte vorzeitige Polymerisation verhindert werden. One or more of the fillers to be added may also act as an inhibitor. Additionally or alternatively, one or more inhibitors may also be added. As a result, for example, an unwanted premature polymerization can be prevented.

Es ist auch möglich, bei Silikonmatrices, wie z. B. Polydimethylsiloxan, die durch UV-Strahlung ausgehärtet werden, die notwendige Vernetzungszeit nachträglich durch einen als Inhibitor wirkenden Füllstoff einzustellen. Dies erfolgt durch eine Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit durch entsprechende Radikalfänger oder Stabilisatoren. Somit wird die Lagerungshaltbarkeit des Monomers, der Monomerlösung oder des unvernetzten Polymers durch die Verhinderung einer ungewollten vorzeitigen Polymerisation oder Vernetzung entsprechend erhöht. It is also possible with silicone matrices, such. As polydimethylsiloxane, which are cured by UV radiation to adjust the necessary crosslinking time subsequently by acting as an inhibitor filler. This is done by reducing the reaction rate by appropriate radical scavengers or stabilizers. Thus, the storage stability of the monomer, the monomer solution or the uncrosslinked polymer is increased accordingly by preventing unwanted premature polymerization or crosslinking.

Dies ist auch bei thermisch zu vernetzenden Systemen möglich, z. B. durch Zugabe von Schwefel, aminhaltigen Substanzen, Tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxan, 2-Methylbutin-3-ol-2 oder durch Zugabe von Dimethylfumarat und Dimethylmaleat bei Systemen, die bei Raumtemperatur vulkanisiert werden (RTV-Systeme). Zudem kann in Hinblick auf die industrielle Verarbeitung die sog. Topfzeit eingestellt werden, so dass sinnvolle Batchchargengrößen realisiert werden können. This is also possible with systems to be thermally crosslinked, z. Example by the addition of sulfur, amine-containing substances, tetramethyltetravinylcyclotetrasiloxane, 2-methylbutyn-3-ol-2 or by the addition of dimethyl fumarate and dimethyl maleate in systems that are vulcanized at room temperature (RTV systems). In addition, with regard to industrial processing, the so-called pot life can be set so that meaningful batch batch sizes can be realized.

Mit Hilfe der beschriebenen Vorgänge können die Eigenschaften des Polymer-Hybrid-Materials gezielt an das jeweilige Festkörper-Ausgangsmaterials und die Prozessbedingungen des Splitting-Verfahrens angepasst werden. Beispielsweise ist es möglich, einen Füllstoff, der vorrangig der Schaffung von Kavitäten und damit der verbesserten Entfernung des Polymer-Hybrid-Materials dient, im Grenzbereich zum Festkörper-Teilstück anzuordnen, während ein weiterer Füllstoff zur Verbesserung der Wärmeleitung, z. B. der oben beschriebene dritte Füllstoff, möglichst gleichmäßig verteilt im Polymer-Hybrid-Material vorliegen kann oder vorrangig im Grenzbereich zur Umgebung angeordnet ist. With the aid of the processes described, the properties of the polymer hybrid material can be adapted specifically to the particular solid state starting material and the process conditions of the splitting process. For example, it is possible to arrange a filler, which primarily serves to create cavities and thus the improved removal of the polymer hybrid material, in the boundary region to the solid section, while another filler to improve the heat conduction, z. B. the third filler described above, as uniformly distributed in the polymer hybrid material may be present or is located primarily in the boundary region to the environment.

Optional kann das nach dem beschriebenen Verfahren erhaltene Polymer-Hybrid-Material um eine füllstofffreie Schicht ergänzt werden. Damit kann beispielsweise eine Verteilung des Füllstoffs in der Polymermatrix erhalten werden, bei der auf eine füllstofffreie Schicht zunächst ein Bereich mit einem hohen Füllstoffanteil folgt und daran anschließend der Füllstoffanteil wieder abnimmt. Optionally, the polymer-hybrid material obtained by the process described can be supplemented by a filler-free layer. In this way, for example, a distribution of the filler in the polymer matrix can be obtained, in which a region with a high filler content initially follows a filler-free layer and subsequently the filler fraction decreases again.

Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, falls der Füllstoff die Haftung des Polymer-Hybrid-Materials auf dem Festkörper-Ausgangsmaterial negativ beeinflusst, aber dennoch eine hohe Füllstoffkonzentration im Grenzbereich zum Festkörper-Ausgangsmaterial benötigt wird, um nach erfolgter Teilung das Polymer-Hybrid-Material schneller vom Festkörper-Teilstück ablösen zu können. This may be advantageous, for example, if the filler negatively affects the adhesion of the polymer hybrid material to the solid state starting material, but nevertheless requires a high filler concentration in the boundary region to the solid state starting material, after the division, the polymer hybrid material faster to be able to detach from the solid body section.

Weiterhin wird der Gegenstand der deutschen Patentanmeldung 10 2013 016 666.7 vollumfänglich durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gemacht. Ebenso werden die Gegenstände aller weiteren am Anmeldetag der vorliegenden Patentanmeldung von der Anmelderin ebenfalls eingereichten und das Gebiet der Herstellung von Festkörperschichten betreffenden weiteren Patentanmeldungen vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gemacht. Furthermore, the subject of the German patent application 10 2013 016 666.7 fully incorporated by reference into the subject matter of the present application. Likewise, the objects of all other filed on the filing date of the present patent application by the Applicant also filed and related to the field of producing solid-state layers further patent applications are fully made subject of the present patent application.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welchen beispielhaft die erfindungsgemäße Waferherstellung dargestellt ist. Bauteile oder Elemente der erfindungsgemäßen Waferherstellung, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile oder Elemente nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen. Further advantages, objects and characteristics of the present invention will be explained with reference to the following description of attached drawings, in which the wafer production according to the invention is shown by way of example. Components or elements of the wafer production according to the invention, which in the figures at least essentially coincide with respect to their function, may hereby be identified by the same reference symbols, these components or elements not having to be numbered or explained in all figures.

Einzelne oder alle Darstellungen der im Nachfolgenden beschriebenen Figuren sind bevorzugt als Konstruktionszeichnungen anzusehen, d. h. die sich aus der bzw. den Figuren ergebenden Abmessungen, Proportionen, Funktionszusammenhänge und/oder Anordnungen entsprechen bevorzugt genau oder bevorzugt im Wesentlichen denen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Produkts. Individual or all representations of the figures described below are preferably to be regarded as construction drawings, d. H. the dimensions, proportions, functional relationships and / or arrangements resulting from the figure or figures preferably correspond exactly or preferably substantially to those of the device according to the invention or of the product according to the invention.

In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:

1a eine schematische Darstellung eines Polymer-Hybrid-Materials mit einem ersten Füllstoff; 1a a schematic representation of a polymer hybrid material with a first filler;

1b eine schematische Darstellung eines Polymer-Hybrid-Materials mit einem ersten und einem zweiten Füllstoff; 1b a schematic representation of a polymer hybrid material having a first and a second filler;

1c eine schematische Darstellung eines Polymer-Hybrid-Materials mit einem ersten, zweiten und dritten Füllstoff; 1c a schematic representation of a polymer hybrid material having a first, second and third filler;

2a einen schematischen Aufbau zum Erzeugen von Defekten in einem Festkörper; 2a a schematic structure for creating defects in a solid body;

2b eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung vor dem Abtrennen einer Festkörperschicht von einem Festkörper; 2 B a schematic representation of a layer arrangement prior to the separation of a solid layer of a solid;

2c eine schematische Darstellung einer Schichtanordnung nach dem Abtrennen einer Festkörperschicht von einem Festkörper: 2c a schematic representation of a layer arrangement after separating a solid layer of a solid:

3a eine erste schematisch dargestellte Variante zur Defekterzeugung mittels Lichtwellen; 3a a first schematically illustrated variant for defect generation by means of light waves;

3b eine zweite schematisch dargestellte Variante zur Defekterzeugung mittels Lichtwellen: und 3b a second schematically illustrated variant for defect generation by means of light waves: and

4 eine schematische Darstellung der Ablöseebene. 4 a schematic representation of the release plane.

1a zeigt ein erfindungsgemäßes Polymer-Hybrid-Material 1, bei dem in einer Polymermatrix 2 ein erster Füllstoff 3 eingebettet ist. Die Polymermatrix 2 im Beispiel besteht aus PDMS. Der erste Füllstoff 3 wirkt als Reaktant in einem Splitting-Verfahren während des Ablösens des Polymer-Hybrid-Materials 1 vom Festkörper-Teilstück 7 nach der Teilung und ermöglicht dadurch im Vergleich zu einem Polymermaterial ohne ersten Füllstoff ein schnelleres Ablösen des Polymer-Hybrid-Materials 1 vom Festkörper-Teilstück 7 nach der Teilung. 1a shows a polymer hybrid material according to the invention 1 in which in a polymer matrix 2 a first filler 3 is embedded. The polymer matrix 2 in the example consists of PDMS. The first filler 3 acts as a reactant in a splitting process during the debonding of the polymer hybrid material 1 from the solid section 7 after division, thereby enabling faster release of the polymer hybrid material as compared to a polymeric material without a first filler 1 from the solid section 7 after the division.

Im Beispiel besteht der erste Füllstoff 3 aus Aluminium oder Zink, so dass durch Reaktion mit Salzsäure ein gasförmiges Produkt entstehen kann. In the example, there is the first filler 3 made of aluminum or zinc, so that a gaseous product can be formed by reaction with hydrochloric acid.

Der erste Füllstoff 3 ist in der Polymermatrix 2 entlang eines Gradienten verteilt. Der Masseanteil des ersten Füllstoffs 3 ist im Bereich der unteren Grenzfläche 23 am höchsten und nimmt in Richtung der oberen Grenzfläche 24 ab. The first filler 3 is in the polymer matrix 2 distributed along a gradient. The mass fraction of the first filler 3 is in the range of the lower interface 23 highest and increases in the direction of the upper boundary 24 from.

1b zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform des Polymer-Hybrid-Materials 1, wobei im Vergleich zur Ausführungsform gemäß 1a ein weiterer zweiter Füllstoff 4 vorhanden ist. 1b shows by way of example a further embodiment of the polymer hybrid material 1 , wherein compared to the embodiment according to 1a another second filler 4 is available.

Dieser zweite Füllstoff 4 verbessert die Haftung des Polymer-Hybrid-Materials 1 auf dem Festkörper-Ausgangsmaterial 6 im Vergleich zu einem Polymer-Hybrid-Material 1 ohne zweiten Füllstoff 4. This second filler 4 improves the adhesion of the polymer hybrid material 1 on the solid starting material 6 compared to a polymer hybrid material 1 without second filler 4 ,

Der zweite Füllstoff 4 ist in der Polymermatrix 2 so verteilt, dass sein Masseanteil in Richtung der unteren Grenzfläche 23 zunimmt und lässt sich bevorzugt mittels Kaltplasma aktivieren. The second filler 4 is in the polymer matrix 2 so distributed that its mass fraction towards the lower interface 23 increases and can be activated preferably by means of cold plasma.

1c zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform des Polymer-Hybrid-Materials 1, wobei im Vergleich zur Ausführungsform gemäß 1b ein weiterer dritter Füllstoff 5 vorhanden ist. 1c shows by way of example a further embodiment of the polymer hybrid material 1 , wherein compared to the embodiment according to 1b another third filler 5 is available.

Dieser dritte Füllstoff 5 umfasst ein Metall und weist im Vergleich zum Polymer der Polymermatrix 2 eine höhere Temperaturleitfähigkeit auf. Der dritte Füllstoff 5 weist den höchsten Anteil in einem Bereich angrenzend zur oberen Grenzfläche auf 24 auf. This third filler 5 comprises a metal and has the polymer matrix compared to the polymer 2 a higher thermal conductivity on. The third filler 5 has the highest proportion in a region adjacent to the upper interface 24 on.

In allen drei Ausführungsformen gemäß 1a, 1b und 1c beträgt der Masseanteil der Polymermatrix 2 am Polymer-Hybrid-Material 1 90 % oder mehr. In all three embodiments according to 1a . 1b and 1c is the mass fraction of the polymer matrix 2 on the polymer hybrid material 1 90% or more.

In 2a ist ein Festkörper-Ausgangsmaterial 6 gezeigt, das im Bereich einer Strahlungsquelle 13, insbesondere einem Laser, angeordnet ist. Das Festkörper-Ausgangsmaterial 6 weist bevorzugt einen ersten ebenen Flächenanteil 11 und einen zweiten ebenen Flächenanteil 12 auf, wobei der erste ebene Flächenanteil 11 bevorzugt im Wesentlichen oder genau parallel zu dem zweiten ebenen Flächenanteil 12 ausgerichtet ist. In 2a is a solid starting material 6 shown in the area of a radiation source 13 , in particular a laser, is arranged. The solid state starting material 6 preferably has a first planar surface portion 11 and a second planar area portion 12 on, wherein the first planar surface portion 11 preferably substantially or exactly parallel to the second planar area fraction 12 is aligned.

Der erste ebene Flächenanteil 11 und der zweite Ebene Flächenanteil 12 begrenzen bevorzugt das Festkörper-Ausgangsmaterial 6 in einer Y-Richtung, die bevorzugt vertikal bzw. lotrecht ausgerichtet ist. Die ebenen Flächenanteile 11 und 12 erstrecken sich bevorzugt jeweils in einer X-Z-Ebene, wobei die X-Z-Ebene bevorzugt horizontal ausgerichtet ist. The first flat area fraction 11 and the second level area percentage 12 preferably limit the solid starting material 6 in a Y-direction, which is preferably oriented vertically or vertically. The flat area proportions 11 and 12 preferably extend in each case in an XZ plane, wherein the XZ plane is preferably oriented horizontally.

Weiterhin lässt sich 2a entnehmen, dass die Strahlungsquelle 13 Strahlung 14 auf das Festkörper-Ausgangsmaterial 6 ausstrahlt. Die Strahlung 14 dringt je nach Konfiguration definiert tief in das Festkörper-Ausgangsmaterial 6 ein und erzeugt an der jeweiligen Position bzw. an einer vorbestimmten Position einen Defekt. Furthermore, it is possible 2a take that the radiation source 13 radiation 14 on the solid state starting material 6 radiates. The radiation 14 Depending on the configuration, penetrates deep into the solid-state starting material 6 and generates at the respective position or at a predetermined position a defect.

In 2b ist eine mehrschichtige Anordnung gezeigt, wobei das Festkörper-Ausgangsmaterial 6 die Ablöseebene 9 beinhaltet und im Bereich des ersten ebenen Flächenanteils 11 mit einer Halteschicht 10 versehen ist, die wiederum bevorzugt von einer weiteren Schicht überlagert wird, wobei die weitere Schicht bevorzugt eine Stabilisierungseinrichtung 15, insbesondere eine Metallplatte, ist. In 2 B a multilayer arrangement is shown wherein the solid state starting material 6 the detachment level 9 includes and in the area of the first flat area fraction 11 with a holding layer 10 is provided, which in turn is preferably superimposed by a further layer, wherein the further layer preferably a stabilizing device 15 , in particular a metal plate, is.

An dem zweiten ebenen Flächenanteil 12 des Festkörper-Ausgangsmaterials 6 ist eine Aufnahmeschicht 8 angeordnet, welche aus Polymer-Hybrid-Material 1 besteht. Das Festkörper-Ausgangsmaterial 6 weist im Beispiel Silizium und/oder Gallium oder Perowskit auf und die Polymermatrix 2 des Polymer-Hybrid-Materials 1 und/oder die Halteschicht 10 bestehen zumindest teilweise und bevorzugt vollständig oder zu mehr als 75 % (Masseanteil) aus Polydimethylsiloxan (PDMS). At the second planar surface portion 12 of the solid state starting material 6 is a recording layer 8th arranged, which made of polymer hybrid material 1 consists. The solid state starting material 6 has in the example silicon and / or gallium or perovskite and the polymer matrix 2 of the polymer hybrid material 1 and / or the holding layer 10 consist at least partially and preferably completely or more than 75% (mass fraction) of polydimethylsiloxane (PDMS).

In 2c ist ein Zustand nach einer Rissauslösung und anschließender Rissführung gezeigt. Das Festkörper-Teilstück 7 haftet an der Aufnahmeschicht 8 und ist von dem verbleibenden Rest des Festkörpers-Ausgangsmaterials 6 beabstandet bzw. beabstandbar. In 2c is shown a state after a crack initiation and subsequent cracking. The solid section 7 adheres to the recording layer 8th and is from the remainder of the solid starting material 6 spaced or spaced.

In den 3a und 3b sind Beispiele für die in 2a gezeigte Erzeugung einer Ablöseebene 9 durch die Einbringung von Defekten in ein Festkörper-Ausgangsmaterial 6 mittels Lichtstrahlung 14 gezeigt. In the 3a and 3b are examples of the in 2a shown generation of a release plane 9 by introducing defects into one Solid-starting material 6 by means of light radiation 14 shown.

Durch das erfindungsgemäße Polymer-Hybrid-Material 1 sollen beispielhaft mittels des nachfolgend geschilderten Verfahrens Festkörper-Teilstücke 7 in Form von Festkörperschichten, Festkörperplatten bzw. Wafern mit einer gleichmäßigen Dicke kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere wird damit eine TTV von weniger als 120 µm erreicht. By the polymer hybrid material according to the invention 1 are exemplified by means of the method described below solid sections 7 in the form of solid state layers, solid state plates or wafers with a uniform thickness can be produced inexpensively. In particular, a TTV of less than 120 μm is thereby achieved.

Bei dem beispielhaft erläuterten Verfahren wird ein erfindungsgemäßes Polymer-Hybrid-Material 1, wie es vorstehend ausführlich dargestellt wurde, eingesetzt, wobei das Polymer-Hybrid-Material in Form einer Folie vorliegen kann. Dieses Verfahren umfasst dabei bevorzugt mindestens die Schritte:

  • – des Bereitstellens eines Festkörper-Ausgangsmaterials 6 zum Abtrennen mindestens eines Festkörper-Teilstücks 7 in Form einer Festkörperschicht,
  • – des Erzeugens von Defekten 19 mittels mindestens einer Strahlungsquelle 13, insbesondere eines Laser, in der inneren Struktur des Festkörper-Ausgangsmaterials 6 zum Vorgeben einer Ablöseebene 9, entlang der das Festkörper-Teilstück 7 vom Festkörper-Ausgangsmaterial 6 abgetrennt wird,
  • – des Anordnens einer Aufnahmeschicht 8 bestehend aus dem erfindungsgemäßen Polymer-Hybrid-Material 1,
  • – des thermischen Beaufschlagens der Aufnahmeschicht 8 zum, insbesondere mechanischen, Erzeugen von Spannungen in dem Festkörper-Ausgangsmaterial 6, wobei sich durch die Spannungen ein Riss in dem Festkörper-Ausgangsmaterial 6 entlang der Ablöseebene 9 ausbreitet, der das Festkörper-Teilstück 7 von dem Festkörper-Ausgangsmaterial 6 abtrennt;
  • – Entfernen des Polymer-Hybrid-Materials 1 vom Festkörper-Teilstück 7.
In the exemplified process, a polymer-hybrid material according to the invention is used 1 as set forth in detail above, wherein the polymer-hybrid material may be in the form of a film. This method preferably comprises at least the steps:
  • - Providing a solid starting material 6 for separating at least one solid section 7 in the form of a solid state layer,
  • - the creation of defects 19 by means of at least one radiation source 13 , in particular a laser, in the internal structure of the solid state starting material 6 for specifying a detachment level 9 , along which the solid-state section 7 from the solid state starting material 6 is disconnected,
  • - Arranging a recording layer 8th consisting of the polymer hybrid material according to the invention 1 .
  • - The thermal impact of the recording layer 8th for, in particular mechanical, generating stresses in the solid state starting material 6 , wherein the stresses cause a crack in the solid state starting material 6 along the detachment level 9 spreads out the solid-state section 7 from the solid state starting material 6 separates;
  • Removal of the polymer hybrid material 1 from the solid section 7 ,

Diese Lösung ist vorteilhaft, da aufgrund der Strahlungsquelle die Ablöseschicht bzw. Defektschicht in dem Festkörper-Ausgangsmaterial erzeugbar ist, durch die der Riss bei der Rissausbreitung geleitet bzw. geführt wird, was die Realisierung sehr kleiner TTVs, insbesondere kleiner als 200 µm oder 100 µm oder kleiner als 80 µm oder kleiner als 60 µm oder kleiner als 40 µm oder kleiner als 20 µm oder kleiner als 10 µm oder kleiner als 5 µm, insbesondere kleiner als 4, 3, 2, 1 µm ermöglicht. This solution is advantageous because, due to the radiation source, the release layer or defect layer can be produced in the solid state starting material, through which the crack is guided or guided in the crack propagation, which results in the realization of very small TTVs, in particular less than 200 μm or 100 μm or less than 80 μm or less than 60 μm or less than 40 μm or less than 20 μm or less than 10 μm or less than 5 μm, in particular less than 4, 3, 2, 1 μm.

Die thermische Beaufschlagung stellt bevorzugt ein Abkühlen der Aufnahmeschicht unter die Umgebungstemperatur und bevorzugt unter 10 °C und besondere bevorzugt unter 0 °C und weiter bevorzugt unter –10 °C dar. The thermal exposure preferably means that the receiving layer is cooled below the ambient temperature and preferably below 10 ° C. and more preferably below 0 ° C. and more preferably below -10 ° C.

Die Abkühlung der Aufnahmeschicht erfolgt höchst bevorzugt derart, dass zumindest ein Teil der Aufnahmeschicht einen Glasübergang vollzieht. Die Abkühlung kann hierbei eine Abkühlung auf unter –100 °C sein, die z. B. mittels flüssigen Stickstoffs bewirkbar ist. The cooling of the receiving layer is most preferably such that at least a part of the receiving layer completes a glass transition. The cooling can be a cooling to below -100 ° C, the z. B. by means of liquid nitrogen is effected.

In 3a ist somit schematisch gezeigt, wie Defekte 19 in einem Festkörper-Ausgangsmaterial 6, insbesondere zur Erzeugung einer Ablöseebene 9 mittels einer Strahlungsquelle 13, insbesondere einem oder mehrerer Laser, erzeugbar ist. In 3a is thus shown schematically as defects 19 in a solid starting material 6 , in particular for generating a release plane 9 by means of a radiation source 13 , in particular one or more lasers, can be generated.

Die Strahlungsquelle 13 emittiert dabei Strahlung 14 mit einer ersten Strahlungsanteil 17 mit einer ersten Wellenlänge und mit einem zweiten Strahlungsanteil 18 mit einer zweiten Wellenlänge. Die beiden Wellenlängen des ersten und zweiten Strahlungsanteils 17, 18 sind dabei derart aufeinander abgestimmt bzw. die Distanz zwischen der Strahlungsquelle 13 und der zu erzeugenden Ablöseebene 9 ist derart abgestimmt, dass die Strahlungsanteile 17, 18 im Wesentlichen oder genau auf der Ablöseebene 9 in dem Festkörper-Ausgangsmaterial 6 zusammentreffen, wodurch am Ort des Zusammentreffens infolge der Energien beider Strahlungsanteile 17, 18 Defekte 19 erzeugt werden. The radiation source 13 emits radiation 14 with a first radiation component 17 with a first wavelength and with a second radiation component 18 with a second wavelength. The two wavelengths of the first and second radiation components 17 . 18 are coordinated with each other or the distance between the radiation source 13 and the release level to be created 9 is tuned such that the radiation components 17 . 18 essentially or exactly at the release level 9 in the solid state starting material 6 coinciding, whereby at the place of the meeting due to the energies of both radiation components 17 . 18 defects 19 be generated.

Die Defekterzeugung kann dabei durch unterschiedliche oder kombinierte Zersetzungsmechanismen wie z. B. Sublimation oder chemische Reaktion erfolgen, wobei die Zersetzung dabei z. B. thermisch und/oder photochemisch initiiert werden kann. The defect production can be achieved by different or combined decomposition mechanisms such. B. sublimation or chemical reaction, wherein the decomposition z. B. can be initiated thermally and / or photochemically.

In 3b ist ein fokussierter Lichtstrahl 14 gezeigt, dessen Brennpunkt bevorzugt in der Ablöseebene 9 liegt. Es ist hierbei denkbar, dass der Lichtstrahl 14 durch eine oder mehrere fokussierende Körper, insbesondere Linse/n (nicht gezeigt), fokussiert wird. Das Festkörper-Ausgangsmaterial 6 ist in dieser Ausführungsform mehrschichtig ausgebildet und weist bevorzugt eine teiltransparente oder transparente Substratschicht 20 auf, die bevorzugt aus Saphir besteht oder Saphir aufweist. Die Lichtstrahlung 14 gelangt durch die Substratschicht 20 auf die Ablöseebene 9, die durch eine Aktivierungsschicht 16 gebildet wird, wobei die Aktivierungsschicht 16 durch die Strahlung 14 derart beaufschlagt wird, dass thermisch und/oder photochemisch eine teilweise oder vollständige Zerstörung der Aktivierungsschicht 16 in dem Brennpunkt bzw. im Bereich des Brennpunkts bewirkt wird. In 3b is a focused beam of light 14 whose focus is preferably in the release plane 9 lies. It is conceivable here that the light beam 14 by one or more focusing bodies, in particular lens (s) (not shown). The solid state starting material 6 is formed in this embodiment, multi-layered and preferably has a partially transparent or transparent substrate layer 20 preferably made of sapphire or having sapphire. The light radiation 14 passes through the substrate layer 20 to the detachment level 9 passing through an activation layer 16 is formed, wherein the activation layer 16 through the radiation 14 is acted upon in such a way that thermally and / or photochemically a partial or complete destruction of the activation layer 16 is effected in the focal point or in the region of the focal point.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Defekte 19 zur Erzeugung der Ablöseschicht 9 im Bereich oder genau auf einer Grenzfläche zwischen dem Festkörper-Teilstück 7 und der Substratschicht 20 erzeugt werden. Somit ist ebenfalls denkbar, dass das Festkörper-Teilstück 7 auf einer Trägerschicht, insbesondere einer Substratschicht 20, erzeugt wird und mittels einer oder mehrerer Aktivierungsschichten 16 und/oder mittels der Erzeugung von Defekten 19 in einer Grenzfläche, insbesondere zwischen dem Festkörper-Teilstück 7 und der Trägerschicht, eine Ablöseebene 9 zum Ablösen bzw. Abtrennen des Festkörper-Teilstücks 7 erzeugbar ist. It is also conceivable that the defects 19 to produce the release layer 9 in the area or exactly on an interface between the solid section 7 and the substrate layer 20 be generated. Thus, it is also conceivable that the solid body section 7 on a carrier layer, in particular a substrate layer 20 , is generated and by means of one or more activation layers 16 and / or by the generation of defects 19 in an interface, in particular between the solid section 7 and the backing layer, a release plane 9 for detaching or separating the solid body section 7 can be generated.

In 4 ist eine Ablöseebene 9 gezeigt, die Bereiche mit unterschiedlichen Defektkonzentrationen 21, 22, 23 aufweist. Es ist hierbei denkbar, dass eine Vielzahl an Bereichen mit unterschiedlichen Defektkonzentrationen 21, 22, 23 eine Ablöseebene 9 bilden, wobei ebenfalls vorstellbar ist, dass die Defekte 19 in der Ablöseebene 9 im Wesentlichen oder genau gleichmäßig über die Fläche verteilt sind. In 4 is a detachment level 9 shown the areas with different defect concentrations 21 . 22 . 23 having. It is conceivable that a variety of areas with different defect concentrations 21 . 22 . 23 a detachment level 9 It is also conceivable that the defects 19 in the stripping level 9 are distributed substantially or exactly evenly over the surface.

Die unterschiedlichen Defektkonzentrationen 21, 22, 23 können flächenmäßig gleich groß oder verschieden groß ausgebildet sein. Bevorzugt stellt eine erste erhöhte Defektkonzentration eine Rissauslösekonzentration 21 dar, die bevorzugt im Bereich des Randes oder sich zum Rand hin erstreckend bzw. dem Rand benachbart erzeugt wird. The different defect concentrations 21 . 22 . 23 can be made equal in size or different in size. Preferably, a first increased defect concentration provides a crack initiation concentration 21 which is preferably generated in the region of the edge or extending towards the edge or adjacent to the edge.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Rissführungskonzentration 22 derart ausgebildet werden, dass der das Festkörper-Teilstück 7 von dem Festkörper-Ausgangsmaterial 6 abtrennende Riss kontrollierbar oder steuerbar ist. Additionally or alternatively, a crack guidance concentration 22 be formed such that the solid-state portion 7 from the solid state starting material 6 separating crack is controllable or controllable.

Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ eine Zentrumskonzentration 23 erzeugt werden, die bevorzugt eine sehr ebene Oberfläche im Bereich des Zentrums des Festkörper-Ausgangsmaterials 6 ermöglicht. Furthermore, additionally or alternatively, a center concentration 23 are preferably formed, a very flat surface in the region of the center of the solid state starting material 6 allows.

Bevorzugt ist die Rissführungskonzentration 22 teilweise oder vollständig ringförmig oder umschließend ausgebildet und umschließt somit bevorzugt abschnittsweise und besondere bevorzugt vollständig das Zentrum des Festkörper-Ausgangsmaterials 6 bzw. des Festkörper-Teilstücks 7. The crack guidance concentration is preferred 22 partially or completely formed annular or enclosing and thus preferably encloses sections and particularly preferably completely the center of the solid state starting material 6 or the solid section 7 ,

Es ist ferner denkbar, dass die Rissführungskonzentration 22 in einem ausgehend vom Rand des Festkörper-Ausgangsmaterials 6 und in Richtung Zentrum des Festkörper-Ausgangsmaterials 6 stufenweise oder stetig oder fließend abnimmt. Weiterhin ist denkbar, dass die Rissführungskonzentration 22 bandartig und homogen oder im Wesentlichen oder genau homogen ausgebildet ist. It is also conceivable that the crack guidance concentration 22 in one starting from the edge of the solid starting material 6 and toward the center of the solid starting material 6 decreases gradually or steadily or fluently. Furthermore, it is conceivable that the crack guidance concentration 22 band-like and homogeneous or substantially or exactly homogeneous.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Polymer-Hybrid-Material Polymer hybrid material
2 2
Polymermatrix polymer matrix
3 3
erster Füllstoff first filler
4 4
zweiter Füllstoff second filler
5 5
dritter Füllstoff third filler
6 6
Festkörper-Ausgangsmaterial Solid-starting material
7 7
Festkörper-Teilstück Solid-section
8 8th
Aufnahmeschicht recording layer
9 9
Ablöseebene transfer level
10 10
Halteschicht holding layer
11 11
erster ebener Flächenanteil first plane area fraction
12 12
zweiter ebener Flächenanteil second plane area fraction
13 13
Strahlungsquelle radiation source
14 14
Strahlung radiation
15 15
Stabilisierungseinrichtung stabilizing device
16 16
Aktivierungsschicht activation layer
17 17
erster Strahlungsanteil first radiation component
18 18
zweiter Strahlungsanteil second radiation component
19 19
Defekt malfunction
2020
Substratschicht  substrate layer
21 21
Rissauslösekonzentration Crack triggering concentration
22 22
Rissführungskonzentration Crack guidance concentration
23 23
Zentrumskonzentration center concentration
2424
untere Grenzfläche  lower interface
25 25
obere Grenzfläche upper interface
X X
erste Richtung first direction
Y Y
zweite Richtung second direction
Z Z
dritte Richtung third direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2009/061353 A2 [0007] WO 2009/061353 A2 [0007]
  • WO 2010/072675 A2 [0007, 0020] WO 2010/072675 A2 [0007, 0020]
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  • DE 102013016666 [0160] DE 102013016666 [0160]

Claims (26)

Polymer-Hybrid-Material (1) zur Verwendung in einem Splitting-Verfahren zur Teilung eines Festkörper-Ausgangsmaterials (6) in zumindest zwei Festkörper-Teilstücke (7), umfassend: – eine Polymermatrix (2) und – zumindest einen in der Polymermatrix (2) eingebetteten ersten Füllstoff (3), der als Reaktant, Initiator, Katalysator oder Promotor während des Ablösens des Polymer-Hybrid-Materials (1) vom Festkörper-Teilstück (7) nach der Teilung wirkt und dadurch im Vergleich zu einem Polymermaterial ohne ersten Füllstoff (3) zu einem schnelleren Ablösen des Polymer-Hybrid-Materials (1) vom Festkörper-Teilstück (7) nach der Teilung führt. Polymer hybrid material ( 1 ) for use in a splitting process for the division of a solid starting material ( 6 ) in at least two solid sections ( 7 ) comprising: a polymer matrix ( 2 ) and - at least one in the polymer matrix ( 2 ) embedded first filler ( 3 ), which acts as a reactant, initiator, catalyst or promoter during the debonding of the polymer-hybrid material ( 1 ) from the solid section ( 7 ) acts after division and thereby compared to a polymer material without a first filler ( 3 ) to a faster detachment of the polymer hybrid material ( 1 ) from the solid section ( 7 ) leads after the division. Polymer-Hybrid-Material (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Füllstoff (3) in der Polymermatrix (2) derart verteilt ist, dass der Masseanteil des ersten Füllstoffs (3) ausgehend von einer äußeren Grenzfläche des Polymer-Hybrid-Materials (1), die während des Splitting-Verfahrens mit dem Festkörper-Ausgangsmaterial (6) direkt oder indirekt über eine weitere Schicht verbunden ist, im Folgenden als untere Grenzfläche (24) bezeichnet, in Richtung einer gegenüberliegend zur unteren Grenzfläche (23) angeordneten weiteren Grenzfläche des Polymer-Hybrid-Materials (1), im Folgenden als obere Grenzfläche (25) bezeichnet, abnimmt. Polymer hybrid material ( 1 ) according to claim 1, wherein the first filler ( 3 ) in the polymer matrix ( 2 ) is distributed such that the mass fraction of the first filler ( 3 ) starting from an outer interface of the polymer hybrid material ( 1 ) generated during the splitting process with the solid starting material ( 6 ) is connected directly or indirectly via another layer, hereinafter referred to as the lower boundary surface ( 24 ), in the direction of an opposite to the lower interface ( 23 ) arranged further interface of the polymer hybrid material ( 1 ), hereinafter referred to as upper interface ( 25 ), decreases. Polymer-Hybrid-Material (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein unterer Bereich des Polymer-Hybrid-Materials (1), der direkt an die untere Grenzfläche (24) angrenzt, und/oder ein oberer Bereich des Polymer-Hybrid-Materials (1), der direkt an die obere Grenzfläche (25) angrenzt, keinen ersten Füllstoff (3) aufweist. Polymer hybrid material ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein a lower region of the polymer hybrid material ( 1 ) directly to the lower interface ( 24 ) and / or an upper region of the polymer hybrid material ( 1 ) directly to the upper interface ( 25 ), no first filler ( 3 ) having. Polymer-Hybrid-Material (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Füllstoff (3) mit einem Reaktionsmittel, bevorzugt einem Oxidationsmittel, unter Freisetzung eines gasförmigen Produkts reagieren kann. Polymer hybrid material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the first filler ( 3 ) can react with a reactant, preferably an oxidant, to release a gaseous product. Polymer-Hybrid-Material (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: – einen zweiten Füllstoff (4), der die Haftung des Polymer-Hybrid-Materials (1) auf dem Festkörper-Ausgangsmaterial (6) im Vergleich zu einem Polymer-Hybrid-Material (1) ohne zweiten Füllstoff (4) erhöht. Polymer hybrid material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, further comprising: - a second filler ( 4 ), which determines the adhesion of the polymer hybrid material ( 1 ) on the solid starting material ( 6 ) compared to a polymer hybrid material ( 1 ) without second filler ( 4 ) elevated. Polymer-Hybrid-Material (1) nach Anspruch 5, wobei der zweite Füllstoff (4) in der Polymermatrix (2) derart verteilt ist, dass der Masseanteil des zweiten Füllstoffs (4) in Richtung der unteren Grenzfläche (23) zunimmt. Polymer hybrid material ( 1 ) according to claim 5, wherein the second filler ( 4 ) in the polymer matrix ( 2 ) is distributed such that the mass fraction of the second filler ( 4 ) towards the lower interface ( 23 ) increases. Polymer-Hybrid-Material (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Füllstoff (4) mittels Niedertemperaturplasmas aktivierbar ist. Polymer hybrid material ( 1 ) according to claim 5 or 6, wherein the second filler ( 4 ) Is activated by means of low temperature plasma. Polymer-Hybrid-Material (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: – einen dritten Füllstoff (5), der im Vergleich zu dem Polymer der Polymermatrix (2) eine höhere Temperaturleitfähigkeit und/oder einen höheren Elastizitätsmodul aufweist. Polymer hybrid material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, further comprising: - a third filler ( 5 ), compared to the polymer of the polymer matrix ( 2 ) has a higher thermal conductivity and / or a higher modulus of elasticity. Polymer-Hybrid-Material (1) nach Anspruch 8, wobei der dritte Füllstoff (5) in der Polymermatrix (2) derart verteilt ist, dass der Masseanteil des dritten Füllstoffs (5) in Richtung der oberen Grenzfläche (24) zunimmt. Polymer hybrid material ( 1 ) according to claim 8, wherein the third filler ( 5 ) in the polymer matrix ( 2 ) is distributed such that the mass fraction of the third filler ( 5 ) towards the upper interface ( 24 ) increases. Polymer-Hybrid-Material (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und/oder der dritte Füllstoff (3, 5) zumindest ein Metall, insbesondere Aluminium, Eisen, Zink und/oder Kupfer, umfasst. Polymer hybrid material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the first and / or the third filler ( 3 . 5 ) comprises at least one metal, in particular aluminum, iron, zinc and / or copper. Polymer-Hybrid-Material (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Polymermatrix (2) eine Elastomermatrix, bevorzugt eine Polydiorganolsiloxanmatrix, besonders bevorzugt eine Polydimethylsiloxanmatrix ist. Polymer hybrid material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the polymer matrix ( 2 ) is an elastomeric matrix, preferably a polydiorganosiloxane matrix, more preferably a polydimethylsiloxane matrix. Polymer-Hybrid-Material (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Masseanteil der Polymermatrix (2) am Polymer-Hybrid-Material (1) 80 % bis 99 %, bevorzugt 90 % bis 99 %, beträgt. Polymer hybrid material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the mass fraction of the polymer matrix ( 2 ) on the polymer hybrid material ( 1 ) Is 80% to 99%, preferably 90% to 99%. Polymer-Hybrid-Material (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei einer oder mehrere der Füllstoffe anorganische oder organische Fasern, Kern-Schale-Partikel oder Kieselsäure umfassen und/oder wobei das Polymer-Hybrid-Material (1) einen weiteren Füllstoff, umfassend anorganische oder organische Fasern, Kern-Schale-Partikel oder Kieselsäure, umfasst. Polymer hybrid material ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein one or more of the fillers comprises inorganic or organic fibers, core-shell particles or silica and / or wherein the polymer-hybrid material ( 1 ) comprises a further filler comprising inorganic or organic fibers, core-shell particles or silica. Folie umfassend ein Polymer-Hybrid-Material (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche. Film comprising a polymer hybrid material ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Splitting-Verfahren zur Teilung eines Festkörper-Ausgangsmaterial (6) in zumindest zwei Festkörper-Teilstücke (7), umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des Festkörper-Ausgangsmaterials (6) mit zumindest einer freiliegenden Oberfläche, b) Aufbringen eines Polymer-Hybrid-Materials (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder einer Folie nach Anspruch 14 auf zumindest eine freiliegende Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterial (6), so dass eine Verbundstruktur resultiert, c) Beaufschlagung der Verbundstruktur mit einem Spannungsfeld derart, dass das Festkörper-Ausgangsmaterial (6) entlang einer Ablöseebene (9) innerhalb des Festkörper-Ausgangsmaterials (6) in zumindest zwei Festkörper-Teilstücke (7) gespalten wird, d) Entfernen des Polymer-Hybrid-Materials (1) oder der Folie vom Festkörper-Teilstück (7). Splitting process for the division of a solid starting material ( 6 ) in at least two solid sections ( 7 ), comprising the following steps: a) providing the solid starting material ( 6 ) having at least one exposed surface, b) applying a polymer hybrid material ( 1 ) according to one of claims 1 to 13 or a film according to claim 14, on at least one exposed surface of the solid state starting material ( 6 ), resulting in a composite structure, c) subjecting the composite structure to a stress field such that the solid state starting material ( 6 ) along a release plane ( 9 ) within the solid starting material ( 6 ) in at least two solid sections ( 7 d) removal of the polymer hybrid material ( 1 ) or the film from the solid section ( 7 ). Splitting-Verfahren nach Anspruch 15, wobei zunächst eine Opferschicht auf die freiliegende Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterial (6) und anschließend das Polymer-Hybrid-Material (1) oder die Folie auf die Opferschicht aufgebracht wird, so dass die Verbundstruktur das Festkörper-Ausgangsmaterial (6), die Opferschicht und das Polymer-Hybrid-Material (1) oder die Folie umfasst. The splitting method according to claim 15, wherein first a sacrificial layer is applied to the exposed surface of the solid state starting material ( 6 ) and then the polymer hybrid material ( 1 ) or the film is applied to the sacrificial layer, so that the composite structure the solid state starting material ( 6 ), the sacrificial layer and the polymer hybrid material ( 1 ) or the film comprises. Splitting-Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Polymer-Hybrid-Material (1) oder die Folie und/oder das Festkörper-Ausgangsmaterial (6) oder die Opferschicht vor dem Aufbringen gemäß Schritt b) mittels Niedertemperaturplasmas aktiviert werden. A splitting method according to claim 15 or 16, wherein the polymer hybrid material ( 1 ) or the film and / or the solid starting material ( 6 ) or the sacrificial layer before application according to step b) are activated by means of low-temperature plasma. Splitting-Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei in Schritt b) eine Folie nach Anspruch 14 mittels Laminieren oder Kleben auf zumindest eine Oberfläche des Festkörper-Ausgangsmaterial (6) oder auf die Opferschicht aufgebracht wird. A splitting method according to any one of claims 15 to 17, wherein in step b) a film according to claim 14 is laminated or glued to at least one surface of the solid starting material (16). 6 ) or applied to the sacrificial layer. Splitting-Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei im Festkörper-Ausgangsmaterial (6) Defekte mittels mindestens einer Strahlungsquelle (13) zur Vorgabe der Ablöseebene (9) erzeugt werden. A splitting method according to any one of claims 15 to 18, wherein in the solid state starting material ( 6 ) Defects by means of at least one radiation source ( 13 ) for specifying the decay level ( 9 ) be generated. Verwendung eines Polymer-Hybrid-Materials (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder einer Folie nach Anspruch 14 in einem Splitting-Verfahren zur Teilung eines Festkörper-Ausgangsmaterial (6) in zumindest zwei Festkörper-Teilstücke (7). Use of a polymer hybrid material ( 1 ) according to one of claims 1 to 13 or a film according to claim 14 in a splitting process for the division of a solid starting material ( 6 ) in at least two solid sections ( 7 ). Verwendung eines Füllstoffs (3) in einem Polymer-Hybrid-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Beschleunigung des Ablösens des Polymer-Hybrid-Materials von einem Festkörper-Teilstück, das durch Teilung mittels eines Splittingverfahrens, bei dem ein Festkörper-Ausgangsmaterial in zumindest zwei Festkörper-Teilstücke geteilt wird, erhalten wird. Use of a filler ( 3 ) in a polymer hybrid material according to any one of claims 1 to 13 for accelerating the detachment of the polymer-hybrid material from a solid section, by division by means of a splitting process, wherein a solid starting material in at least two solid sections is shared. Verfahren zur Herstellung eines Polymer-Hybrid-Materials (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend: a) das Hinzufügen des ersten Füllstoffs (3) oder des ersten und zweiten Füllstoffs (3, 4) oder des ersten, zweiten und dritten Füllstoffs (3, 4, 5) zu einem Monomer, einer Monomerlösung, einem unvernetzten Polymer, bevorzugt einem unvernetzten Polydimethylsiloxan, oder einer Polymerschmelze und b) die Polymerisierung und/oder das Vernetzen oder das Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Polymers der in Schritt a) erhaltenen Mischung während und/oder nach der Zugabe des oder der Füllstoffe (3, 4, 5). Process for the preparation of a polymer hybrid material ( 1 ) according to one of claims 1 to 13, comprising: a) the addition of the first filler ( 3 ) or the first and second filler ( 3 . 4 ) or the first, second and third filler ( 3 . 4 . 5 to a monomer, a monomer solution, an uncrosslinked polymer, preferably an uncrosslinked polydimethylsiloxane, or a polymer melt; and b) the polymerization and / or crosslinking or cooling to a temperature below the melting temperature of the polymer of the mixture obtained in step a) during and / or after the addition of the filler (s) ( 3 . 4 . 5 ). Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Verteilung des oder der Füllstoffe (3, 4, 5) in der Polymermatrix (2) durch die Geschwindigkeit der Polymerisation und/oder Vernetzung oder Abkühlung gesteuert wird. A method according to claim 22, wherein the distribution of the filler or fillers ( 3 . 4 . 5 ) in the polymer matrix ( 2 ) is controlled by the rate of polymerization and / or crosslinking or cooling. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Verteilung des oder der Füllstoffe (3, 4, 5) in der Polymermatrix (2) durch die Beeinflussung der Sedimentationsgeschwindigkeit des oder der Füllstoffe (3, 4, 5) gesteuert wird. A method according to claim 22 or 23, wherein the distribution of the filler or fillers ( 3 . 4 . 5 ) in the polymer matrix ( 2 ) by influencing the sedimentation rate of the filler (s) ( 3 . 4 . 5 ) is controlled. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei in einem weiteren Schritt c) das in Schritt b) erhaltene Material um eine füllstofffreie Schicht ergänzt wird. Method according to one of claims 22 to 24, wherein in a further step c) the material obtained in step b) is supplemented by a filler-free layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei einer oder mehrere der in Schritt a) hinzuzufügenden Füllstoffe als Inhibitor für die Polymerisierung und/oder Vernetzung wirkt oder wobei in Schritt a) ein oder mehrere Inhibitoren für die Polymerisierung und/oder Vernetzung zugesetzt werden. A process according to any one of claims 22 to 25, wherein one or more of the fillers to be added in step a) acts as an inhibitor for the polymerization and / or crosslinking or in step a) one or more inhibitors for the polymerization and / or crosslinking are added.
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